How a Bucking Unit Works: Main Components of Casing and Tubing Bucking Machines

Prima che un giunto entri in servizio, una macchina ha l'ultima parola sulla qualità dell'assemblaggio delle filettature: l'unità di compensazione. Stringe un raccordo sull'involucro o sul tubo con una coppia controllata e, quando tale coppia è errata, il guasto spesso si verifica solo dopo che la connessione è in servizio. I componenti principali di un'unità di controtendenza ne definiscono la precisione, la durata e i costi operativi e ognuno merita un esame accurato prima di un acquisto.

Un'unità di controtendenza è più semplice di un tornio per filettatura nella manutenzione quotidiana, ma le forze coinvolte sono grandi e l'errore accettabile è piccolo. Un'unità che fornisce una coppia fuori specifica di una piccola percentuale può creare danni invisibili al momento e costosi in seguito. La tabella seguente elenca i principali gruppi di componenti; le sezioni che seguono spiegano cosa fa ciascuno e come influisce sulla produzione.

La struttura del telaio e della reazione di coppia

Un'unità in controtendenza genera coppia e la struttura che la sostiene assorbe una reazione uguale e contraria. Se il telaio non è sufficientemente rigido, l'allineamento tra la testa di torsione e la pinza di riserva cambia durante il ciclo e la coppia registrata dal sistema di controllo non corrisponde più a quella effettivamente sperimentata dai fili.

Le unità ben costruite utilizzano una base in ghisa pesante o una struttura in acciaio saldato con nervature interne e sezioni distensione. La geometria critica è l'asse tra la testa di torsione e la pinza di riserva: devono rimanere concentrici sotto il carico massimo . Un telaio imbullonato che può allentarsi nel tempo appare come una diminuzione della precisione della coppia, quindi è preferibile una struttura monopezzo o lavorata con precisione. Quando si confrontano le macchine, la massa del telaio e la rigidità dicono più della sola coppia nominale.

La testa di torsione: mandrino, azionamento e presa

La testa di torsione afferra un elemento della connessione e lo fa ruotare. Le sue tre parti principali sono il mandrino, la trasmissione e le ganasce di serraggio.

Il mandrino è un albero di grande diametro supportato da cuscinetti che gestiscono carichi radiali e assiali. Il diametro del foro determina il diametro esterno maggiore del tubo o del giunto che può passare attraverso la testa, quindi il foro del mandrino è la prima specifica da confrontare con la vostra gamma di prodotti. Dietro il mandrino, un motore idraulico e un riduttore moltiplicano la coppia al valore nominale.

La presa è il luogo in cui la qualità della macchina diventa visibile. Ganasce o matrici a scorrimento azionate idraulicamente si chiudono sul pezzo da lavorare e trasmettono la coppia alla connessione. Gli inserti a ganascia sono adattati al materiale del tubo; un inserto usurato o non corrispondente consente lo slittamento e una ganascia scivolante è il modo più veloce per segnare un filo di alta qualità. Anche la forza di serraggio deve essere limitata in modo che la presa non schiacci il tubo a parete sottile.

La pinza di riserva: l'ancora fissa

La pinza di riserva mantiene il lato opposto della connessione mentre la testa di torsione ruota. In un'unità di bloccaggio di tubi e involucri, utilizza un gruppo di presa a cerchio completo o segmentato azionato da cilindri di bloccaggio idraulici.

La presa di riserva deve essere forte almeno quanto la coppia massima della macchina, perché qualsiasi slittamento qui significa che il tubo gira invece che il collegamento si stringe . Le ganasce devono inoltre distribuire la forza in modo uniforme in modo da non segnare il corpo del tubo o ovalizzare i tubi a parete sottile, motivo per cui i pacchetti di ganasce sono adattati al diametro esterno e allo spessore della parete di ciascuna dimensione di tubo.

La centralina idraulica

La centralina idraulica fornisce energia sia per la rotazione che per il bloccaggio: motore elettrico, pompa, serbatoio, collettori di controllo, valvole limitatrici di pressione e accumulatori.

Gli accumulatori sono importanti perché la coppia di picco è intermittente. Immagazzinano energia durante i tempi di inattività e la rilasciano durante un ciclo di reintegro, consentendo a una pompa più piccola di fornire la stessa coppia di picco. La messa a punto della valvola controlla la fluidità dell'aumento della coppia; un passo brusco può scuotere i filetti e causare irritazioni.

La gestione del calore è una questione di produzione. Il funzionamento continuo aumenta la temperatura dell'olio, che diluisce l'olio e modifica le letture della pressione. Un radiatore dell'olio e un serbatoio di dimensioni corrette mantengono il sistema in una fascia di temperatura stabile e tale stabilità rende il circuito di controllo della coppia più coerente alla fine di un turno.

Sistema di misurazione e controllo della coppia

La misurazione della coppia separa una macchina potente da una precisa. I sistemi diretti utilizzano una cella di carico o un sensore di coppia sulla trasmissione; i sistemi indiretti calcolano la coppia dalla pressione idraulica del motore. Il rilevamento diretto è più accurato perché esclude gli effetti dell'attrito e della temperatura nel circuito idraulico ed è preferibile quando sono richiesti valori di coppia documentati.

Il circuito di controllo gestisce il trucco come una sequenza: contatto, coppia in rampa, mantenimento finale e rilascio. Alcune operazioni richiedono il controllo della sola coppia; altri necessitano del controllo della coppia e della rotazione, in cui il sistema tiene traccia dell'angolo di rotazione e può rilevare la filettatura incrociata. Un buon controllo mantiene i limiti di coppia superiore e inferiore in modo coerente mantenendo il ciclo sufficientemente veloce per la velocità della linea.

Per i tubolari dei giacimenti petroliferi, le prestazioni documentate fanno parte dell'accettazione del prodotto. I negozi che utilizzano involucri e tubi API 5CT in genere esaminano il Requisiti di conformità API 5CT prima di accettare i record di coppia di un'unità.

Quando un programma si sposta tra le dimensioni dell'involucro, l'unità controllo della coppia e comportamento di commutazione determina quanto tempo di fermo costa ogni cambio taglia.

Comandi elettrici e interfaccia operatore

Un PLC esegue il ciclo: bloccaggio, posizionamento, rampa di coppia, completamento e rilascio. L'HMI mostra la coppia target, la coppia raggiunta, i conteggi dei cicli e gli allarmi e memorizza le ricette per tubi di diverse dimensioni. L'immissione di una ricetta invece di ruotare una valvola manuale elimina la maggior parte delle variazioni dipendenti dall'operatore dalla qualità della connessione.

L'impianto elettrico svolge anche la funzione di sicurezza: avviamento a due mani, protezioni interbloccate, arresto di emergenza e spegnimento automatico quando viene superato un limite di coppia. La registrazione dei dati e la connettività di rete consentono di tracciare ogni giunto in base ai suoi parametri di composizione, cosa sempre più prevista nei controlli di qualità.

Sistemi ausiliari che influiscono sui tempi di attività

I componenti ausiliari non producono coppia, ma decidono se la macchina esegue un turno completo senza interruzioni.

Applicazione del composto di filettatura

Il composto della filettatura protegge la superficie della filettatura e controlla l'attrito. Gli applicatori automatici dosano una quantità riproducibile per giunto, mentre l'applicazione manuale varia da operatore a operatore: troppo composto può consentire un serraggio eccessivo e troppo poco aumenta il rischio di grippaggio.

Lubrificazione e raffreddamento

I cuscinetti principali, la scatola del cambio e le superfici di scorrimento necessitano di una fornitura continua di olio. La perdita di lubrificazione è la causa più comune di guasto prematuro dei cuscinetti in queste macchine ed è solitamente prevenibile. Il sistema di raffreddamento mantiene la temperatura dell'olio all'interno della finestra prevista dal circuito di controllo.

Integrazione di sicurezza e automazione

Le protezioni interbloccate e i meccanismi di sgancio a coppia arrestano la macchina dopo un evento anomalo. Negli impianti a produttività più elevata, l'unità di compensazione si collega ai trasportatori e alle attrezzature di carico in modo che i tubi si muovano automaticamente. In questa disposizione, la stazione diventa un elemento di una linea di produzione intelligente di accoppiamento che coordina la movimentazione, l'ispezione e il serraggio, e l'handshake del PLC e la corrispondenza del tempo di ciclo contano tanto quanto la sua coppia nominale.

Cosa controllare prima di acquistare

I gruppi di componenti si riducono a una lista di controllo. La coppia nominale richiede un margine superiore alla connessione più pesante. Il foro del mandrino deve liberare l'accoppiamento più grande. La misurazione della coppia deve essere diretta e documentata per il lavoro controllato tramite API. La velocità di cambio formato dipende dalle ganasce e dalla memorizzazione delle ricette. L'accesso per la manutenzione determina la durata delle riparazioni.

• Coppia massima erogata con un margine di sicurezza superiore alla coppia di attivazione più alta nella gamma di prodotti.
• Foro del mandrino e gamma di presa adatti alle dimensioni dei tubi più piccoli e più grandi da lavorare.
• Metodo di misurazione della coppia e ripetibilità, valutati in base ai requisiti di qualità e audit.
• Mascelle a cambio rapido e ricette memorizzate per tempi di cambio accettabili.
• Filtri, valvole e parti soggette ad usura accessibili per una manutenzione più rapida.

Questi sono i criteri da considerare in ogni confronto. Il guida alla selezione dell'unità di taglio del tornio per accoppiamento di tubi e involucri spiega come abbinarli a uno specifico programma di produzione, quindi la decisione si basa sulla capacità misurabile piuttosto che sui numeri di targa.

Un esempio di queste decisioni applicate nella pratica è l'unità di accoppiamento per tubi e involucri della serie TYSKNKJ-100, una macchina avvitata costruita attorno a rampa di coppia controllata, presa sicura e cambio rapido. È destinato agli impianti che trattano involucri e tubi in volumi di produzione e necessitano che l'unità mantenga le tolleranze per un intero turno.

Abbinare l'unità in controtendenza al resto della linea

Un'unità di controtendenza svolge un lavoro apparentemente semplice (creare o rompere una connessione filettata a una coppia controllata) e ogni componente principale esiste per rendere quel lavoro ripetibile. Il telaio assorbe le forze, la testa di torsione e la pinza di riserva afferrano e ruotano, l'unità idraulica fornisce potenza, il sistema di controllo garantisce la precisione e i sistemi elettrici e ausiliari mantengono il funzionamento sicuro. Una debolezza in qualsiasi componente alla fine si manifesta come scarto, rilavorazione o manutenzione non pianificata.

Nella maggior parte dei negozi, l'unità di controspinta è progettata insieme alla macchina filettatrice: il tornio taglia il filo e l'unità di controspinta verifica che le parti siano assemblate correttamente. Un tornio per giunti per tubi di perforazione copre il lato di taglio della stessa gamma di prodotti e le due macchine devono essere specificate attorno allo stesso diametro esterno del tubo, tipo di connessione e velocità di produzione.