钻杆直度矫直方法 【技术领域】
本发明涉及钻杆矫直技术。
背景技术
钢管厂生产的钻杆大部分都需要经过管端加厚处理，即将两端在加热状态下加粗，以便于后面焊接加工，这样加厚的钻杆两端直径与中间不一样，造成钻杆在后面工序进行矫直时无法进行端部矫直，从面形成钻杆矫直的肓区。
为了弥补这个矫直肓区，在矫直工序的后面增加了一道钻杆管端压力矫直工序，专门对钻杆的两端进行局部矫直处理，使钻杆全长满足API直线度要求。
目前所采用的矫直工艺方法为人工手动矫直法，即操作工坐在2m远处的操作台上，根据检测操作人员测量的值，手动操作矫直机矫直油缸，当油缸活塞进给，矫直模具接触到钻杆表面时，操作工凭借安装在油缸活塞旁的一个百分表指针来判断矫直的进给量。这个过程中个人经验要求特别高，而且判断误差较大，以至于经常出现压力矫直后，钻杆的直线度仍然严重超差，需反复进行多次检测、矫直处理，操作效率很低，工作强度又大，并需要两个操作人员配合进行。
【发明内容】
本发明的目的是通过提供一种钻杆直度矫直方法，针对钻杆压力矫直的人为操作判断的缺陷，有效解决目前钻杆管端直度检测与矫直的问题，提高检测矫直的精度和效率，同时降低操作人员的工作强度。
本发明实现上述目的的技术方案为：一种钻杆直度矫直方法，包括压力矫直机，其上设有一进给油缸，进给油缸上装有一顶头，进给油缸与一进油回路连通；一压力传感器，装在进油回路上；还包括一位移传感器，包括以下步骤：
1)检测钻杆初始弯曲量，将需要矫直的钻杆进行轴向和周向定位；
2)在计算装置中通过矫直数学模型得出矫直进给量；
3)启动压力矫直机的进给油缸开始进给；
4)当进给油缸的顶头接触到钻杆表面时，进给油缸的进油回路压力上升，当压力传感器检测到设定值时，反馈给计算装置；
5)计算装置启动位移传感器开始检测矫直进给量；
6)当检测到进给油缸的顶头达到矫直数学模型的矫直进给量时，顶头快速退回；
7)自动矫直控制结束。
优选地，所述步骤2)的矫直数学模型为：
δ=b0E0δ0G+b1D5l3t2+b2---(1)]]>
式中：δ为钻杆矫直进给量，mm；
E0为弹性模量，已知；
G为钻杆的屈服强度，已知；
δ0为钻杆初始弯曲量，mm；
D为钻杆的外径，mm；
l为支撑夹具的间距，mm；
t为钻杆的壁厚，mm；
b0、b1、b2分别为线性回归系数。
优选地，所述钻杆初始弯曲量δ0通过非接触式传感器检测。
优选地，所述线性回归系数b0、b1、b2通过实验分析分别得到b0的范围0.8～1.2、b1的范围0.4～0.7、b2的范围0.6～0.8。
优选地，所述步骤4)中的设定值为13bar～17bar。
优选地，所述步骤2)和5)中的计算装置为工控计算机。
本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：
对钻杆端部的矫直肓区可实现一次性地定量矫直，并能通过压力传感器与位移传感器对钻杆矫直过程中实现保护，避免过度矫直而破坏钻杆。
且本发明由工控机系统与控制模型统一协调，整个矫直工艺过程完全实现自动化。仅需一名操作人员旁边监控就可以了，不仅降低了操作人员的工作强度，而且极大提高了工作效率和产品的矫直精度。
【附图说明】
图1为本发明的钻杆直度矫直装置的结构简图。
图中，1出油回路，2压力传感器，3进油回路，4位移传感器，5顶头，6进给油缸，7钻杆，8、9阶梯夹具。
【具体实施方式】
如图1所示，其中1出油回路，2压力传感器，3进油回路，4位移传感器，5顶头，6进给油缸，7钻杆，8、9阶梯夹具。
本发明主要包括压力矫直机、压力传感器2、位移传感器4、矫直控制数学模型以及工控计算机系统，压力传感器2安装在压力矫直机的矫直进给油缸6的进油回路3上，用于检测矫直的压力变化；位移传感器4与压力矫直机的进给活塞连接(图中未示出)，用于检测矫直时矫直油缸的前进位移量。
本发明还包括以下步骤：
1)当待矫直的弯曲钻杆7通过直度检测得出初始弯曲量后，实现钻杆7轴向和周向的定位；
2)在工控计算机中通过矫直数学模型得出矫直进给量；
3)启动压力矫直机的进给油缸6开始进给；
4)当进给油缸6的顶头5接触到钻杆7表面时，进给油缸6的进油回路3压力上升，当压力传感器2检测到设定值(本发明中该压力值为13bar～17bar)时，反馈给工控计算机；
5)工控计算机启动位移传感器4开始检测矫直进给量；
6)当检测到进给油缸6的顶头5达到矫直数学模型的矫直进给量时，顶头5快速退回；
7)自动矫直控制结束。
所述步骤2)的矫直数学模型为：
δ=b0E0δ0G+b1D5l3t2+b2---(1)]]>
式中：δ为钻杆矫直进给量，mm；
E0为弹性模量，已知；
G为钻杆的层屈服强度，已知；
δ0为钻杆初始弯曲量，mm，通过非接触式传感器检测。
D为钻杆的外径，mm，已知；
l为支撑夹具的间距，mm，已知；
t为钻杆的壁厚，mm，已知；
b0、b1、b2分别为线性回归系数，通过实验分析分别得到，b0的范围0.8～1.2、b1的范围0.4～0.7、b2的范围0.6～0.8。
实施例1
某公司钻杆管端直度自动矫直：跟据上述计算步骤，将相关参数b0＝1.1；E0＝210；G＝275；δ0＝1.5mm；b1＝0.6；D＝127mm；l＝360mm；t＝12mm；b2＝0.7代入公式1，得到δ＝4.96mm。与人工操作相比，该矫直进给量δ的矫直精度有了很大提高。
实施例2
某公司加厚油管管端直度自动矫直：跟据上述计算步骤，将相关参数b0＝0.9；E0＝210；G＝275；δ0＝1.2mm；b1＝0.7；D＝110mm；l＝350mm；t＝11mm；b2＝0.5代入公式1，得到δ＝3.47mm。与人工操作相比，该矫直进给量δ的矫直精度有了很大提高。
要注意的是，以上列举地仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。