|
|
|
Существующий субъективный ручной и визуальный контроль геометрии резьбы изделий с помощью гладких, резьбовых калибров, слепков и шаблонов не отвечает современным требованиям. С помощью калибров нельзя произвести объективный контроль годности резьбы, так как не анализируются конусность, местный износ и даже шаг резьбы.
При определенной комбинации параметров совершенно негодная резьба может быть признана годной. Фактически с помощью калибров контролируется только 1 виток с наибольшим относительным диаметром резьбы трубы ( или с наименьшим относительным диаметром резьбы гайки или муфты), что трудно признать достаточным. Такой контроль приводит к перебраковке, увеличивает трудоемкость ремонта, снижает длину и срок службы трубы, и в то же время не исключает пропуск брака.
При эксплуатации калибров происходит механический износ резьбовых поверхностей калибров, что приводит к существенному искажению и изменениям профиля, включая углы профиля, средний диаметр витков и др.
Немаловажно то, что вообще калибрами невозможен контроль таких наиважнейших параметров как высота резьбы, формы и значений радиусов впадин (вершин), которые собственно и обеспечивают прочность колонн и герметичность соединений. Поэтому для контроля этих важных параметров выборочно делают слепки с резьбы, которые обмеряют визуальным способом на микроскопе. В целом на ручной субъективный контроль с помощью слепков в НГДУ требуется до 2-х суток. Причем такой контроль имеет большую погрешность вследствие большой усадки слепков.
НВП"ОПТЭЛ" созданы новые уникальные бесконтактные лазерные компьютерные системы неразрушающих автоматизированного контроля геометрии наружной и внутренней резьбы изделий (труб, муфт, резьбоконтрольного инструмента - гладких и резьбовых калибров, резьбонарезного инструмента) в реальном масштабе времени, отвечающие современным требованиям машиностроения, в том числе нефтяного.
Работа систем основана на лазерных оптоэлектронных способах измерений, с использованием и в сочетании с полупроводниковыми развертывающими фотоприемниками (CMOS и др.). Электронная и программная обработка информационных сигналов обеспечивают высокую точность и производительность бесконтактных измерений, надежность работы в производственных условиях. Разрешающая способность контроля точки сечения профиля резьбы - 0,001 мм. Время измерения одного сечения резьбы с расчетами параметров, менее - 20 сек.
При контроле резьбы изделий различных типоразмеров автоматически измеряются параметры резьбы в различных сечениях по выбору пользователя, сохраняются в базе данных и отображаются в виде графических номограмм и текстовых протоколов с возможностью распечатки.
Созданные системы включают в себя лазерный сканирующий оптико- механический блок, компьютер IBM PC промышленного исполнения и новое специализированное программное обеспечение «ОPTEL-R», реализующее в реальном масштабе времени проведение автоматических измерений, регистрацию, отображение, документирование и сохранение результатов с передачей их по компьютерной сети в АСУ ТП.
На заданном угле условного сечения автоматически измеряется фактическая профилограмма сечения резьбы, по которой рассчитываются следующие результирующие и повитковые параметры резьбы: шаг, высота, диаметры ( по вершине, впадине и средний ) и приведенные к торцу, радиусы закругления вершин и впадин, углы наклона боковых сторон, расстояние до основной плоскости и до сбега, конусность и угол уклона, углы, высота наружной и внутренней фасок резьбы трубы, углы и высота внутренней фаски резьбы муфты, длина и диаметр "юбки", несоосность осей изделия и резьбы, натяг по "виртуальным" гладкому и резьбовому калибрам и др. параметры
По этим параметрам задаются и выводятся значения: фактические отклонения, а также величины номинала, допуска "+" и допуска "-".
По результатам контроля геометрии резьбы автоматически определяется соответствие резьбы требованиям ГОСТ и делается вывод о ее годности для последующего использования.
Для типоразмеров резьбы по ГОСТ 633-80, ГОСТ 632-80, ГОСТ 24705-2004 (ИСО 724:1993), ГОСТ 5286-75, ГОСТ Р 51906-2002, ГОСТ 10654 и др. выводятся в протоколы измерений:
- резьбы труб - около 250 параметров,
- резьбы муфт - около 500 параметров.
Данные измерений автоматически сохраняются в памяти компьютера, что позволяет создать базу данных по различным изделиям. Кроме этого возможно проведение и сопоставление повторных измерений изделий после обработки, механических нагрузок и пробной эксплуатации.
Профилограмма резьбы и результаты расчета параметров в графической и цифровой формах наглядно отображаются на экране дисплея. Результаты измерений могут отображаться в наглядной форме на дисплее и распечатываться на бумаге в нужном для пользователя виде (протоколы измерений, графики, таблицы, отчетные формы и т.д.).
Системы могут работать как автономно, так и в составе автоматической линии АСУ ТП. Для этого имеется соответствующая связь, с выдачей полученных результатов измерений и служебных сигналов в цифровой форме.
Системы "ОПТЭЛ" позволяет обеспечить 100% контроль выпускаемой продукции. Процесс контроля резьбовых поверхностей не требует специальных условий.
Не предъявляются особые требования к базированию труб на позиции контроля.
Системы "ОПТЭЛ" надежно работают в цеховых условиях. Не требуется подвод сжатого воздуха, воды и т.д.
Новые системы "ОПТЭЛ-РТ", "ОПТЭЛ-РМ" и их модификации обеспечивают объективный "размерный" контроль резьбы, исключают ручной "качественный" контроль с помощью калибров, упрощают и ускоряют получение статистики по партии, скоряют освоение, доводку технологии изготовления новых изделий и что особенно актуально - при ремонте и восстановлении бывших в употреблении зделий нефтяного сортамента ( по ГОСТ 633-80, 632-80 и др.)
Разработаны высокопроизводительные лазерные оптоэлектронные системы "ОПТЭЛ-РТ3" с оригинальным специализированным программным обеспечением (ПО) «OPTEL-R» (версии 6.0) для неразрушающего контроля геометрии наружной и внутренней резьбы обсадных труб по ГОСТ 632-80 - 146, 168, 178, 219, 245 мм и др. в линиях. Заказчики высоко оценили возможности системы "ОПТЭЛ-РТ3".
Автоматизированные лазерные системы ОПТЭЛ прошли сертификацию в Росстандарте и внесены в Госреестр средств измерений и имеется сертификат об утверждении типа.
Высокая эффективность новых лазерных систем "ОПТЭЛ" подтверждается многолетним опытом успешного их использования на ряде нефтедобывающих предприятиях РФ, где они ускорили освоение изготовление новых изделий и облегчают восстановление бывших в употреблении изделий.
ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА "ОПТЭЛ-Р" ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИИ НАРУЖНОЙ И ВНУТРЕННЕЙ РЕЗЬБЫ ИЗДЕЛИЙ.
Новая лазерная компьютерная система "ОПТЭЛ-Р" со специализированным программным обеспечением (ПО) «ОPTEL-R», обладает уникальными функциональными возможностями и реализует автоматизированный контроль геометрии образцов резьбы изделий нефтяного сортамента ( по ГОСТ 633-80, 632-80 и др.):
Преимущества системы "ОПТЭЛ-Р":
В системе "ОПТЭЛ-Р" используется новое специализированное программное обеспечение (ПО) «OPTEL-R» 6-й версии, совместимое с CAD/CAM системами. ПО обеспечивает автоматизированный комплексный бесконтактный контроль геометрии резьбы и отклонений в сравнении с мат-моделью резьбы, с получением нескольких видов текстовых и графических протоколов оцифрованных измерений.
Производительность комплексного контроля системой "ОПТЭЛ-Р" до 250-500 параметров резьбы изделий составляет 20...40 сек, что многократно превышает производительность контроля существующими средствами. Для сравнения на ручной контроль на инструментальных микроскопах только некоторых параметров резьбы одного изделия требуется до 4…5 часов!
Стоимость уникальной универсальной лазерной компьютерной системы "ОПТЭЛ-Р" невысока, если учитывать её функциональные возможности.
Не известны прямые аналоги системы "ОПТЭЛ-Р".
Экономический эффект от внедрения системы «ОПТЭЛ-Р» обеспечивается за счет того, что экономятся следующие средства:
а) средства, которые ежегодно тратятся на поверку резьбоконтрольного инструмента – калибров в органе Росстандарта.
б) средства, которые ежегодно тратятся на проведение контроля контрольных образцов резьбы труб и муфт в органе Росстандарта
в) средства, на закупку резьбоконтрольного инструмента, так как уменьшится количество необходимого резьбоконтрольного инструмента и уменьшится их механический износ вследствие менее частого использования
г) повысится оперативность и качество изготовления дорогостоящих труб и муфт, что даст значительный экономический эффект за счет увеличения процента выхода годных изделий.
Система "ОПТЭЛ-Р" быстро окупается, так как трубы и муфты нефтяного сортамента имеют высокую стоимость.
Поэтому уменьшение брака вследствие объективного скоростного комплексного контроля резьбы на системе «ОПТЭЛ-Р» позволит оперативно корректировать тех. процесс изготовления резьбы на ЧПУ на предприятии, что даст значительный экономический эффект.
В качестве примера привести неоднократные случаи, когда по просьбе предприятий проводились измерения резьбы труб, муфт и инструмента для нарезания резьбы. Обычно обращаются, когда резьба не обеспечивает герметичность. В то же время контроль резьбы труб, муфт и инструмента с помощью калибров давал хороший результат.
А компьютерный объективный контроль резьбы на системах «ОПТЭЛ» за 1..3 минуты показывал, что профиль резьбы был сделан неверно – обычно с отклонениями по высоте резьбы, форме и радиусам впадин и/или вершин.
При использовании системы "ОПТЭЛ-Р" отпадает необходимость возить резьбовые изделия на контроль в другие организации и платить за это. Более того, даже появится возможность оказывать помощь и услуги по контролю резьбовых изделий другим соседним организациям.
Литература
1.Galiulin R.M., “Optoelectronic computer-aided measuring "OPTEL" systems”, in 7-th International Symposium on Laser Metrology applied to Science, Industry and Everyday Life, Proc. of SPIE (Vol. 4900), pp. 486-496, Bellingham, USA, 2002
2. Galiulin R.M. and others, “Optoelectronic computer-aided inspection of thread geometry”, Proceedings of SPIE (Vol. 4900), pp. 633-636
3.Галиулин Р.М., «Оптоэлектронные системы для размерного контроля изделий сложной формы», журнал "Автометрия", Изд-во СО РАН, N 5, том 40, 2004, c. 26-37.
4. Галиулин Р.М. и др., Оптоэлектронные системы “ОПТЭЛ” высокопроизводительного контроля геометрии наружной и внутренней резьбы. Вторая Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием “Мехатроника, автоматизация, управление” (МАУ’2005): Сб. трудов. Том 2. – Уфа: УГАТУ, 2005. 417 с.
Russian