大型水平定向鉆機(jī)控向信號(hào)中繼傳輸裝置的改造

宋龍進(jìn)，羅鵬選

（中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司華東管道工程有限公司，江蘇 徐州 221008）

1.前言

水平定向鉆穿越源于石油定向鉆井和公路頂管技術(shù)，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代應(yīng)用于工程施工，其特點(diǎn)是施工周期短、河流穿越時(shí)不影響通航、較傳統(tǒng)施工方法環(huán)保且安全。

近年來(lái)應(yīng)國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸管道建設(shè)的需要，水平定向鉆穿越以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已成為管道穿越江河、湖泊、鐵路、公路、大型構(gòu)筑物等障礙物的首選方式?？叵蚣夹g(shù)在水平定向鉆穿越中承擔(dān)導(dǎo)向孔（先導(dǎo)孔）鉆進(jìn)任務(wù)，是定向鉆穿越的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，因而控向被稱(chēng)為水平定向鉆穿越的靈魂?？叵蚓戎苯雨P(guān)系到導(dǎo)向孔的成敗?？叵蚣夹g(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是長(zhǎng)距離、高精度。

2.損壞原因分析

水平定向鉆機(jī)控向信號(hào)中繼傳輸裝置，是鉆機(jī)在穿越過(guò)程中將鉆頭位置信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)的中轉(zhuǎn)裝置，安裝在鉆艇上，旋轉(zhuǎn)部分與鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)鉆艇一起旋轉(zhuǎn)，屬于易損件。在定向穿越施工中，控向信號(hào)中繼傳輸裝置如果損壞，在穿越施工中造成穿越信號(hào)中斷，控向系統(tǒng)就失去了定位功能，需要及時(shí)修復(fù)或更換，由于沒(méi)有現(xiàn)成的配件，只能更換整套的中繼轉(zhuǎn)換傳遞裝置。

對(duì)控向信號(hào)中繼傳輸裝置損壞成因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)由于它在長(zhǎng)時(shí)間使用中碳刷磨損嚴(yán)重，接觸不好，導(dǎo)致因磨損嚴(yán)重而斷路。在穿越施工過(guò)程中設(shè)備液壓力巨大，產(chǎn)生振動(dòng)，信號(hào)中繼傳輸裝置有可能被振壞。因此，降低碳刷磨損提高中繼傳輸裝置的使用壽命，減少信號(hào)中繼傳輸裝置的振動(dòng)成為控向信號(hào)中繼傳輸裝置的改造要點(diǎn)。

3.改造實(shí)施

（1）通過(guò)改變尺寸大小來(lái)延長(zhǎng)磨損時(shí)間

①經(jīng)測(cè)量分析認(rèn)為，增加碳刷導(dǎo)程座的長(zhǎng)度是控向信號(hào)中繼傳輸裝置的一個(gè)改造方案，增加導(dǎo)程座長(zhǎng)度，碳刷尺寸相應(yīng)增長(zhǎng)。經(jīng)分析計(jì)算，尺寸增加7mm較為合理（見(jiàn)圖1）。

圖1 導(dǎo)程套管改造前后對(duì)比圖

②原碳刷導(dǎo)程座后端螺母結(jié)構(gòu)可以改動(dòng)，有效利用內(nèi)部空間，增加碳刷使用長(zhǎng)度。將該螺母的長(zhǎng)度從13mm縮小為5mm（見(jiàn)圖2）。

結(jié)合上述兩個(gè)部件尺寸的改變，將碳刷原長(zhǎng)25mm加至40mm（見(jiàn)圖3）。

圖2 螺母改造前后對(duì)比圖

圖3 碳刷改造前后對(duì)比圖

③加寬碳刷的端面邊長(zhǎng)，在原來(lái)邊長(zhǎng)為10.5mm的基礎(chǔ)上，邊長(zhǎng)增加1.5mm，磨損面面積可增加33.75mm2。

（2）采用國(guó)產(chǎn)化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制作，降低維修費(fèi)用

將控向信號(hào)中繼傳輸裝置進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，采用國(guó)內(nèi)尺寸標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)完成后，委托機(jī)械廠定做了一套，安裝使用后，通過(guò)幾個(gè)工地的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，未出現(xiàn)損壞，效果明顯。

（3）選用固定銷(xiāo)式的固定方法

為了進(jìn)一步提高信號(hào)中繼傳輸裝置的使用效率，決定將原來(lái)固定鋼板的半圓槽改為長(zhǎng)孔，在固定架鋼板上開(kāi)孔，用一顆螺絲穿過(guò)孔，擰在信號(hào)傳輸裝置上（見(jiàn)圖4），可減少因振動(dòng)引起的故障。

圖4 固定支架改造前后對(duì)比圖

4.實(shí)施效果

改造后的信號(hào)中繼傳輸裝置完全采用國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和尺寸，質(zhì)量達(dá)到要求，并延長(zhǎng)了使用壽命。改造前信號(hào)中繼傳輸裝置累計(jì)使用約540h損壞，改造后累計(jì)使用約720h才更換一次，這樣使用壽命實(shí)際提高約33.3%。