摘要：涩北气田采气集输流程阀门多达上万只，中小型阀门更换需要人力将阀门搬上抬下，费时费力，存在安全隐患，因此利用杠杆原理设计出一种便携式吊机，经过现场实践，该吊机能够实现中小型阀门快速吊装，具有便携、稳定、模块化、拆装简单、可调性好等优点。
关键词：涩北气田；阀门；便携式；吊机
引言
涩北气田是第四系自生自储生物成因气田，包括涩北一号、涩北二号和台南三个气田，目前有15个集气场站，生产井800余口，采气树和集气站阀门上万只，日常中小型阀门的更换需要气田员工将阀门从中心料库拉运至井口采气树或场站相应位置，单只阀门轻则四五十公斤，重则上百公斤，需要多人将其从车搬上或搬下，费时费力，存在较大安全隐患，而目前吊装作业常用的移动式起重机主要为履带起重机和轮胎起重机，其作业持需要持特种操作证的人员在办理吊装作业票后才能进行，针对场站更换中小型阀门，其步骤繁琐，成本较高，从作业准备到作业完成需要的时间长，不能很好地适应气田日常阀门更换需求，因此设计研发一部适合吊装中小型阀门的手动便携式吊机势在必行。
一、设计思路及结构原理
针对涩北气田生产实际，在“易便携、模块化、稳定性强”等原则的指导下，研发人员利用杠杆原理研制出一部手动便携式吊机。该吊机由支撑装置、起吊装置、拉紧装置组成（图1，图2）。
图1 手动便携吊机结构简图
图2 手动便携吊机原型装置图
支撑装置由可调式三角支撑架、固定环、立柱、紧定螺钉、支点等组成。三角支撑架每个支撑杆均采用DN65和DN50的不锈钢管材制作而成，单根钢管长为50cm，DN50钢管插入DN65钢管中，并通过紧定螺钉固定，可通过调节紧定螺钉来调整支架的长度，三个支撑杆间通过焊接在其间的固定环固定和连接，且其顶部均焊接在一根立柱上。支点焊接在立柱顶部，由立柱顶部穿杆螺栓和其上焊接的接箍组成（图3）。
图3 左图为三角支撑架的结构，右图为支点的结构
起吊装置由吊杆、吊钩、手环等组成。吊杆由动力臂和相接的阻力臂两部分组成，采用3根单根长1.5米，DN32的不锈钢管拼接而成，各钢管间用接箍相连，接箍一端与钢管焊接固定，另一端钢管插入接箍，靠吊杆两端的钢丝绳绷紧。动力臂和阻力臂通过支点接箍相连，通过调整接箍上的紧定螺钉来调整动力臂和阻力臂的相对长度（图4）。三根钢管的情况下，动力臂与阻力臂的长度比最大为2：1，最小为1：2，使用中可根据实际情况增减钢管数量来调整吊杆长度。
图4 左图为吊杆接箍结构，右图为吊钩结构
由于螺旋拉紧器具有结构简单，调整灵活的特点[1]，所以拉紧装置采用了螺旋拉紧器调节吊杆的拉紧程度，其组成还包括钢丝绳（拉筋）、固定螺母和钢丝绳支撑杆等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在吊杆的两端各焊有一颗螺母，拉紧器的一侧丝杆挂钩勾住吊杆动力臂边部的固定螺母，钢丝绳从另一丝杆穿绳孔中穿过，由固定在支点上的支撑杆支撑（图5），钢丝绳另一头穿过吊杆阻力臂边部的固定螺母，通过旋转螺旋拉紧器螺母，来调节两丝杆之间的距离，起到拉紧作用，从而将三根抽油杆牢牢绷紧组合成一根吊杆。
图5 拉紧装置的结构
二、现场应用
该新式手动吊机研制完成后，研发人员进行了现场试验。在动力臂与阻力臂长度比为2的情况下，该吊机能够吊起场站常用的DN65闸阀，该闸阀主要用于单井进站流程，重约100KG，只需两人即可完成该吊机的组装和阀门起吊工作，相比四五人手动搬动阀门来说安全快捷，省力高效。
图6 手动便携式吊机起吊试验
三、效果评价
新研制的手动便携式吊机具有以下优点：
1、设计合理，稳定安全。该吊机采用三角支撑架，在使用时具有较强的稳定性，能够适应不平整路面、管沟等多种地形，适应性强，安全可靠。
2、拆装简单，小巧便携。该吊机在设计之初便以便携为原则，各连接处多采用穿杆螺栓和紧定螺钉，各油管和抽油杆单根长度为1-1.5米，拆装时只需将各部件通过螺钉松开或紧固即可轻松完成，拆下后将各部件放到皮卡车货槽或场站工具间，所占空间小，携带方便。
3、组件标准，成本低廉。该吊机各部件均采用具有标准化尺寸的材料进行组装，各部件模块化，具有可更换性和可扩展性，总体制作成本低廉。
4、使用方便，无需吊装作业票证。根据《中国石油青海油田公司采气一厂移动式起重机吊装作业安全管理办法》的规定，该吊机作业时无需办理吊装作业许可证，该吊机拆卸后通过皮卡车运输到待吊装阀门处进行组装即可进行吊装操作，大大减轻了员工劳动强度，提高了安全系数和工作效率。
5、动阻力臂长度可调，起吊重量范围大。在使用中可根据待吊装阀门的重量调整组成吊杆的钢管数量以及动阻力臂长度比，从而使起吊重量灵活变化，起吊范围大。
四、下一步改进方向
目前原型机已经制作完成，针对现场应用情况提出下一步改进方向：
1、收集整理该新式吊机在气田使用情况的数据和反馈信息，寻找其薄弱环节进行持续优化。
2、对目前装置进行轻量化改造，减轻整体重量，实现质量、性能和成本等因素的综合优化[2]，进一步提升其便携性，扩大应用范围。
结论
通过对中小型阀门更换中需人为搬运阀门问题的分析，提出便携式吊机的设计思路，设计研制出的新式便携式吊机，具有便携、稳定、模块化、拆装简单、可调性好等优点，达到了设计目的，能够安全高效完成中小型阀门吊装工作。
参考文献：
[1] 王子寒.螺旋拉紧装置的应用及改进、发展趋势[J].水利电力机械，2007，29（6）：70-71.
[2] 厉乐乐.汽车起重机现代设计方法研究[J].建筑机械，2017（4）：61-67.
论文作者:张峰,齐永锰,杨勇,杨浩
论文发表刊物:《文化时代》2020年2期
论文发表时间:2020/4/30