CN109844475B - 用于确定螺纹管状接合件的组装质量的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于确定带螺纹的管状组件的组装质量的装置，其包括机架(2)，机架设置成安装在带螺纹的管状组件的外表面的一部分上；至少一个测量构件(3)，包括接触层(4)，接触层包括多个温度传感器(5)，这多个温度传感器设置用于测量表示在管状组件的端部的外表面的多个部位E(i,j)处的温度的量值。
Description
技术领域
本发明涉及螺纹管状接合件的领域，更具体地涉及一种用于确定螺纹管状接合件的组装质量的附件。
背景技术
“螺纹管状接合件”指的是通过螺纹组装在一起的两个管状组件的组装件，“组件”可以是用于钻孔或开采油井和/或气井的任何元件或附件，并且包括至少一个连接部或连接件，或者螺纹端部。
组件可以是相对长的管状元件(特别是大约十米长)，例如一根管，或者几十厘米长的管状套筒，或者这些管状元件的附件(悬挂装置、截面变化零件、安全阀、用于钻杆的连接件、子组件等类似的)。这些组件通常由钢制成。装置特别适于不锈钢制成的元件，铬含量高的元件如13Cr或CRA钢；这些钢对于咬刹特别敏感。
组件通常彼此组装以下降到烃井或者类似的井中并且构成钻柱、套管柱或衬套或者油管柱。
由美国石油协会(API)颁发的规范API 5CT，相当于由国际标准化组织(ISO)颁发的标准ISO 11960:2004，管理用作套管柱或油管柱的管，规范API 5B限定用于这些管的标准螺纹。
规范API 7限定用于旋转钻杆的具有肩部的螺纹连接部。
螺纹管状接合件的组件的制造商还开发了具有特定的螺纹几何形状的称为优质的螺纹接合件，以及使其具有更好的使用性能的特定部件，特别是机械耐磨和密封以及抗腐蚀特别是抗硫化物腐蚀的材料制成的特定部件。
前述组件可以包括阳性螺纹端部，阳性螺纹端部用于拧紧在另一钻孔或开采组件的阴性螺纹端部，形成组装的接合件，该组装的接合件必须具在非常大的机械冲击下的高机械和密封完整性，以及抗腐蚀性。因此，至关重要的是，在它们离开它们的生产线的时刻和它们使用的时刻之间，也在两次连续使用之间，它们的阳性端部和阴性端部要尽可能少地被损坏、污染或毁坏。保护件的使用不仅可以保护螺纹而且可以保护每个具有这些元件的特定和补充功能的任何承载表面和止挡件免受腐蚀、灰尘和冲击(或撞击)，特别是为了保证使用阶段的密封。然而，可能出现这样的情况，一端部已损坏而其在组装前没有被检测到。还可能在组装时刻，待组装元件不正确地定位。因此存在在组装过程中咬刹的风险，造成在螺纹的一部分处甚至在另一些功能表面如止挡件或密封承载面处局部材料剥离、可能的不希望的塑性变形。这种咬刹可能带来接合件的机械质量或密封质量下降。
因此，存在检测在管状组件的两个端部组装期间功能表面之间咬刹出现的需要。
在现有技术中尤其由文献JP 6-221475已知一种用于控制螺纹管状接合件的拧紧状态的方法，其中在拧紧操作期间，分析根据实施的拧紧圈数的扭矩幅度。扭矩变化用于检测咬刹出现。但是，该方法可能导致错误的解释，特别是因为拧紧扭矩变化取决于在它们的机加工公差中的实际尺寸。此外，此方法通常基于根据拧紧前进状态达到扭矩阈值，并且该值的固定来自于在检测组装期间所有咬刹出现情况下的可能性和误报的结果检测频率之间的折中，表述意味着实施该方法导致咬刹诊断，而事实上在组装期间不存在咬刹。还可能的是在组装期间咬刹突然出现产生与期望的结果相似的拧紧扭矩变化，而功能表面如止挡件或承载面不是产生的扭矩的来源：由JP 6-221475的方法未检测到咬刹并且形成的接合件不是密封的。
本发明旨在改善咬刹现象的检测，同时最小化误报的检测。
申请人注意到在咬刹期间发生的材料的塑性变形和剥离产生了加热。此外，组装操作本身产生热量，特别是由于表面彼此摩擦。这是例如螺纹底部、密封承载面或螺纹端部的其它功能表面的情况。这些加热是局部的，但是因为在螺纹端部的材料内的热传导，这些加热导致端部内的温度变化到端部的外表面。
因此，存在由一种方法和装置来检测咬刹的可能性，该方法和装置测量在两个螺纹端部组装过程中温度的变化并且能够由这些测量值检测温度的变化是否是由咬刹出现造成的。
申请人已经开发出一种能够测量一端部的外表面的多个点的温度变化的装置，以便该装置可由操作者在油井平台上使用。
发明内容
1.本发明的目的在于一种用于确定带螺纹的管状组件的组装质量的装置，其包括：
-机架(2)，机架包括圆柱形的内部空间(20)，内部空间具有轴线(21)，并且机架设置成安装在带螺纹的管状组件的外表面的一部分上；
-至少一个位于机架(2)和内部空间(20)之间的测量构件(3)，测量构件包括接触层(4)，接触层包括多个温度传感器(5)，这多个温度传感器设置用于测量表示在管状组件的端部的外表面的多个部位E(i,j)处的温度的量值；
-第一采集电子器件(33)，其连接到多个温度传感器(5)并且能够处理由温度传感器(5)产生的信号的至少一部分。
在一个实施方式中，装置可以包括多个分布在装置的轴线(21)周围的测量带(31)。
在一个实施方式中，装置可以是用于石油开采用管状组件的拧紧引导件。
所述温度传感器(5)可以选自热电偶、热敏电阻、微型热辐射测量器。
所述温度传感器(5)分布在柔性基体上呈温度传感器(5)矩阵(51)。
在一个实施方式中，所述温度传感器(5)可以是热敏电阻，柔性基体由聚酰亚胺制成。
所述接触层(4)可以包括至少部分地设置在温度传感器(5)和内部空间(20)之间的导热和电绝缘层。
所述接触层(4)可以包括设置用于保护温度传感器(5)的保护层(41)。
所述保护层(41)可以是成形为具有圆形轮廓的钢片。
在一个实施方式中，所述装置可以包括位于机架(2)和接触层(4)之间的缓冲层(9)。
缓冲层(9)可以包括的弹性部件选自夹紧盘簧、Clover dome弹簧垫圈、波浪形垫圈、圆顶形弹簧、弹性材料、聚硅酮或氯丁橡胶泡沫。
缓冲层(9)可以包括刚性成型元件(92)。
机架(2)可以包括定位止挡件(7)。
在一个实施方式中，第一采集电子器件(33)可以包括连接到FPGA可编程电子电路类型的收集电子器件(35)的多个采集电子单元(34)。
在一个实施方式中，所述装置包括第二处理电子器件(36)，第二处理电子器件能够根据至少一个时间检测定律确定在两个带螺纹的管状组件组装期间咬刹出现或者管状接合件的元件的至少一部分的毁坏。
所述第一采集电子器件(33)和第二处理电子器件(36)可以通过WiFi类型或蓝牙类型的无线链接或者以太网类型的有线链接而进行连接。
第二处理电子器件可以包括用于处理和存储测量值的软件。
本发明还是使用根据本发明的装置的方法，其包括以下步骤：
-确定一组值T0(i,j)，其表示管状组件的一端部(11)的外表面的多个部位E(i,j)处的在该管状组件与另一个相应的管状组件组装开始时的温度；
-确定另一组值T(i,j)，其表示在组装过程中一端部(11)的外表面的多个部位E(i,j)处的温度；
-计算对于每个部位E(i，j)的在组装过程中的温度T(i,j)与组装开始的温度T0(i,j)之间的差值；
-当差值T0(i,j)-T0(i,j)超过用于至少一个部位E(i,j)的预定的阈值ΔTseuil(i,j)时发出咬刹诊断。
在一个实施变型中，所述方法还包括以下步骤：
-计算对于至少一组部位∑E(i,j)的温度变化速度VT(i,j)；
-当温度变化速度VT(i,j)超过预定的变化阈值ΔVT(i,j)时发出咬刹诊断。
附图说明
通过研究下面详细的描述以及附图，本发明的特征和优点将显示出来，在附图中：
-图1示出了螺纹管状组件和其端部中一个的一部分的示意图；
-图2示出了围绕螺纹管状组件的阴性端部放置的根据本发明的装置的一个实施方式的示意性局部透视图，位于打开位置；
-图3是本发明的一个实施方式的透视图，位于关闭位置；
-图4是根据本发明的一个实施方式的多个测量构件的透视图；
-图5是根据本发明的一个实施方式的测量带的截头透视图；
-图6a和6b是根据本发明的测量带的实施方式的剖面图；
-图7是根据本发明的一个实施方式的未安装在机架上的采集电子器件和测量带的透视图。
具体实施方式
附图可以不仅仅用于补充本发明，而且如有必要也可以有助于其定义。附图不限制本发明的范围。
本发明的目的在于通过检测管状组件的两个螺纹端部组装成螺纹接合件期间螺纹部分、和/或密封支承面和/或止挡件的出现损坏来确定两个螺纹组件的组装质量。
“阴性端部”指的是组件的设有机加工的和/或校正的表面的部分，该部分旨在与相应的阳性部分一起形成接合件，“主体”指的是组件的位于该部分之外并设有通常来自轧制的表面的部分。阴性端部通常具有一个或多个位于内侧壁上的螺纹并且设置成组装到相应的阳性端部，该相应的阳性端部具有一个或多个位于组件的外侧壁上的相应的螺纹。
图1示出了管状组件(10)和阴性端部或连接部(11)。端部设有螺纹(12)并且还可以包括密封表面(17)、止挡件(18)。某些连接部可以包括多个螺纹或密封支承面或止挡件。所示的管状组件是“螺纹联接”类型的。实际上，其包括设有第一外螺纹(14a)的管体(10)以及设有能够拧紧在管体(10)的第一外螺纹(14a)上的第二内螺纹(14b)的套筒(15)。
套筒(15)包括用于拧紧在另一管状组件的一个端部上的螺纹(12)。在图1中，套筒包括管状组件(10)的阴性端部，并且用于拧紧在另一管状组件的阳性端部上。螺纹(12)可以与第二内螺纹(14b)不同，换句话说，套筒不是必须对称的。套筒(15)还包括场端面(16)。
替换地，存在所谓“集成的”管状组件，集成管状组件不包括套筒并且阳性和/或阴性两个端部直接形成在该集成的管状组件中。
螺纹(12)可以包括至少一个所谓具有完整螺线的部分，并且螺纹还可以包括一个或多个所谓具有不完整或消失螺线的部分。不完整螺线允许减小螺纹接合件的体积和/或允许在组装之前沉积在连接部上的可能的润滑油更好地流动。
咬刹现象具有多个方面。首先，其可能影响连接部的不同功能部分：完整或不完整螺线处的螺纹、密封表面或密封支承面、止动件。第二，咬刹的特征可以在于其程度：其可以涉及螺线部分的一部分的表面，例如是在单个完整螺纹的接合侧面处具有几厘米的材料剥离；在更严重的情况下其也可以涉及对带螺纹的角扇形区上的多个相继螺线的损害，例如咬刹可以是在15°的角扇形区上的5个相继螺线的毁坏。
咬刹的特征还可以在于其强度。非常轻微的咬刹允许尝试直接组装组件；轻微的咬刹允许在现场可能手工修复损害的表面和第二次组装尝试；具有材料剥离的中等的咬刹会导致拒绝相关的管状部件；具有带有功能表面的几何形状的毁坏的材料剥离的严重的咬刹会导致拒绝相关的管状部件。
带至井上的组件在侵性环境下经受运输、装卸、存储，这意味着组件的组装不在与工厂环境一样理想和受控的条件下进行。在组件组装之前，组件可能相对于彼此不正确地定位。这些外部因素可能会导致出现组装缺陷，概率较低，但是对于钻柱以及气井或油井的完整性而言，后果非常严重。
在钻井或油井中，组件一个接一个地组装在管柱的最后一个组件上，管柱逐渐下降到井中。通常，组件放置于垂直位置以进行组装，因此其具有高端部和用于组装在引入在钻柱中的最后组件的高端部的低端部。在此操作期间，组件通常由其高端部承载和悬挂。组件由操作其低端部的操作者引导。
为了限制组件的摆动以及为了避免特别是在待彼此组装的端部的功能部分上的冲击，通常使用拧紧引导件。
拧紧引导件(通常在用于油井和气井的管状组件的技术领域中称为“对扣引鞋”)通常包括用于使阳性端部就位以组装在相应的阴性端部上的锥形引导部分。该装置的作用还在于在接近阶段期间保护阳性端部的螺纹免受冲击。专利US 4 599 778描述了这种拧紧引导件。
申请人已经发现将本发明的装置集装到拧紧引导件中是特别有用的，因为这允许减少在管状组件组装期间待实施的装配和操作的数量，并且因为这具有减小根据本发明的装置的不当定位的风险。
图2的本发明的组装装置(1)包括能够定位和安装在管状组件(11)的端部上的机架(2)。机架具有轴线(21)和能够接收圆柱形管状元件的一部分的大致圆柱形的内部空间(20)。机架(2)通常由两个部分制成，以便于其围绕管状元件的操作。两个部分可以安装成彼此相对地枢转。
机架(2)可以包括允许使机架(2)适当放置特别是轴向放置的定位止动件(7)。当装置用于使用在螺纹联接类型的连接件上时，定位止动件(7)设置成能够支撑在场端面(16)上。定位止动件(7)允许可重复地轴向定位装置，并且因此更精确地知道温度传感器(5)(在图2上不可见)相对于接合件的功能表面的轴向定位。
组装装置(1)还包括测量构件(3)。测量构件(3)具有大致圆柱形的内部形状，以便接近管状组件(11)的端部的外表面的形状，或者以便能够贴合管状组件(11)的端部的外表面。测量构件(3)因此定位在机架(2)和内部空间(20)之间。
测量构件(3)包括至少一测量带(31)。图2示出了多个测量带(31)。测量带(31)通常分布成覆盖一端部的外侧表面的大部分。每个测量带(31)包括一接触层(4)，该接触层包括多个温度传感器(5)，这多个温度传感器用于测量表示管状组件(11)的端部的外表面的多个点的温度的量值。集装在机架(2)上的接触层(4)具有提供紧凑的技术方案并且与热相机系统相比不占用平台空间的优点。这具有多个优点：使用热相机的系统将需要3个热相机来围绕管状组件进行360°的测量，难以在现场使用，并且相机可能被工具或操作员掩盖。另外，接触层(4)被机架(2)保护免受来自操作者、太阳、井周围设备的外部热辐射。
图2的实施方式的测量带(31)垂直地设置并且径向地分布。或者，测量带水平地设置并轴向地分布。垂直设置的优点在于允许实施彼此相同的测量带用于适于管或端部的不同外部直径的装置。
图5是测量带(31)的剖切透视图。测量带(31)包括多个分布在基体(44)上的温度传感器(5)。基体(44)便于接触层(5)的组装以及改善传感器(5)的定位精确度。有利地，基体(44)是柔性基体。支撑件(44)的柔性允许便于传感器定位在管状组件的一个端部(11)的外表面上。安装可以通过胶接或焊接进行。柔性基体(44)可以例如是由聚酰亚胺如由DuPont公司售卖的Kapton制成的薄片。
在第一实施变型中，接触层(4)包括热敏电阻类型的温度传感器(5)。
在第二实施变型中，接触层(4)包括热电偶类型的温度传感器(5)，例如由MincoProducts Inc.公司售卖的TC2741类型的热电偶。在此实施变型中，接触层(4)可以包括热电偶薄膜。
在第三实施变型中，接触层(4)包括微型热辐射测量器类型的温度传感器，例如由INO公司售卖的模型。热辐射测量器允许由辐射能能量进行温度测量。热辐射测量器的原理是将到达通常连接于热敏电阻的吸收材料的辐射能量转变为表示辐射的电特性。在此后一种实施变型中，接触层(4)可以不与管状组件的端部的外表面接触并且可以保持可接受的测量性能，热辐射测量器不必与测量的物体表面接触，热辐射测量器进行红外发射的测量。热辐射测量器的使用因此允许解决与管状组件(11)的端部的外表面的可能几何形状缺陷相关的测量质量问题。当使用热辐射测量器时，不可能紧邻热辐射测量器的测量表面使用保护层。如果使用保护层，则保护层必须被钻孔以便不覆盖热辐射测量器。但是与热电偶和热敏电阻相比，微热辐射测量器类型的传感器具有缺点，原因在于它们对污垢非常敏感。
在另一个实施变型中，接触层(4)可以包括选自热电偶、热敏电阻和热辐射测量器的不同类型的传感器的组合。
在图5中所示的接触层(4)还包括保护传感器免受磨损的保护层(41)。保护层(41)可以实施成金属薄片的形式，其允许抵抗冲击、摩擦和磨损的良好保护。金属类型的材料是优先的，因为其与管状组件的材料相同，并且因此在导热性方面表现相似。金属薄片可以是薄的，以便具有一定的柔韧性。金属薄片(41b)可以形成为使得其具有大致圆形的轮廓，以便更好地贴合管状组件的表面的圆形轮廓。
接触层(4)还可以包括覆盖传感器(5)的受体表面的导热和电绝缘层(42)，以便定位在传感器和组件(11)的端部的外表面之间以及为了朝向传感器更好地传递热量。导热和电绝缘层(42)可以是柔性的以改善测量构件(3)贴合管状组件的外表面的能力并保证传感器(5)和待测量表面之间的最佳耦接合适材料的实例是来自t-Global Technology公司的产品PC94和PC93，或者Laird Technology的TPCM FSF-52。
当存在保护层(41)时，导热和电绝缘层(42)位于保护层(41)和基体(44)之间。
如在图6b上可见，接触层(4)还可以包括允许使温度传感器(5)热绝缘的绝缘层(44)。此绝缘层设置成除了功能测量表面之外使传感器热绝缘以及限定一测量方向，该测量方向通常朝向其温度待要测量的表面。绝缘层允许改善测量的目标。
在一个实施方式中，如在图5中所示，根据本发明的装置还可以包括机架(2)和接触层(4)之间的缓冲层(9)。此缓冲层具有可延展的特性并且具有一定的弹性，实际上，所述缓冲层(9)的作用在于通过补偿所述端部的尺寸变化——如与直径公差、圆柱度缺陷相关的变化——来保持接触层(4)和管状组件(11)的端部的外表面之间接触。
在一个实施变型中，缓冲层(9)包括弹性材料，如聚硅酮或氯丁橡胶泡沫。
在其它实施变型中，缓冲层(9)可以包括选自Clover dome弹簧垫圈、波浪形垫圈、圆顶形弹簧、夹紧盘簧的弹簧。
缓冲层(9)还可以通过与上面提及的实施变型中一个结合而包括在具有前面描述的弹性结构件的弹性支撑件和接触层(4)之间的刚性支撑件(92)。刚性支撑件(92)因此位于缓冲层(9)的弹性支撑件(91)和接触层(4)之间。该刚性支撑件可以具有凹形形状的内表面(93)，内表面抵靠接触层(4)以便赋予接触层(4)凹形形状，接触层的凹形形状允许接触层更好地贴合管状组件的凸形的外表面。
在其测量带在图4和5中示出的装置的实施方式中，根据本发明的装置包括多个呈分布在包绕内部空间(20)的圆周上的测量带(31)形式的测量构件。
如在图7上所示，测量构件(3)的每个测量带(31)包括一接触层(4)，该接触层包括多个安装在支撑层(44)上的传感器(5)，这多个传感器用于测量表示管状组件(11)的端部的外表面的多个点的温度的量值。该多个传感器在测量构件(3)的每个测量带(31)的内部被组织成矩阵。例如，每个矩阵可以包括8列32个传感器。在每个测量带(31)中，温度传感器(5)矩阵(51)通过柔性连接带(52)连接到采集电子单元(34)。柔性连接带便于电子器件紧凑地集装到测量装置中。
装置的每个采集电子单元(34)组成第一采集电子器件(33)的一部分。每个采集电子单元(34)连接到收集电子器件。第一采集电子器件因此包括一个或多个采集电子单元和在图(3)上可见的收集电子器件(35)。
每个测量带(31)包括一接触层(4)。这允许改善传感器(5)矩阵与管状组件的外表面的耦接。这还允许使传感器矩阵彼此之间热解耦，在分辨率低时这可能是有利的。
每个测量带(31)包括一缓冲层(9)。这允许传感器(5)矩阵部分地机械分离，以便每个传感器矩阵与管状组件的表面之间更好的耦接，尽管管状组件存在几何形状缺陷。
在图5的实施方式中，缓冲层(9)包括氯丁橡胶泡沫。缓冲层(9)还包括呈成形的金属薄片形式的刚性支撑件(92)。
在图4和5中所示的实施方式中，测量带(31)设置成分布在圆周上。替代地，测量带(31)可以设置成轴向分布。所示的实施方式在工业上是有利的，因为它允许实施标准化的测量构件。根据本发明的装置然后适于由安装的段部(31)的数量来测量的管状组件的直径：直径越大，可以安装的整体相同的测量带(31)越多。
有利地，根据本发明的装置是拧紧引导件(或对扣引鞋)并且包括上部分(6)，上部分包括用于引导阳性组件的端部的引导部件。例如，此部分包括限定一锥形内部空间的锥形内表面(6b)。部分是所谓上部分，因为此部分是在拧紧引导件现场正常使用时朝上布置的部分，一组件通常由上部带来以拧紧到钻柱的管状组件。
机架(2)和至少一个测量构件(3)因此包括在拧紧引导件的下部分中并且设置成上部分的锥形内部空间(6b)在圆柱形的内部空间(20)的延长部分中打开。因此，根据本发明的装置集装到一工具，该工具的使用对于现场操作者是熟悉的。因此，这允许简化根据本发明的装置的现场使用。
有利地，根据本发明的组装装置包括定位部件，该定位部件将装置定位成测量部分在至少一部分螺纹处正确地定位在组件的阴性端部的外表面上。“在......处”表示相对于管状组件轴向定位，如由轴线开始并通过此功能部分的半径也通过功能部分“处”的测量部分。可重复的正确定位允许此定位对实施的表示温度的测量的影响最小化。此定位部件可以是定位止挡件(7)。为了在螺纹联接类型的接合件上使用装置，此定位止挡件(7)可以设置成支撑在套筒的场端面(或field end)上。应理解的是此止动件可以根据接合件的几何形状不同地设置。如果其是设有加厚部分的集成接合件，止挡件可以具有与所述加厚部分的外表面或接合件的外直径变化互补的形状。替代地，止挡件可以由视觉标记替换，该视觉标记可以由操作者使用以例如通过将视觉标放置在阴性连接部的端部的高度处而使装置轴向对齐。
根据本发明的装置可以设有能够使拧紧引导件围绕管状组件封闭和保持封闭或者能够打开以便在使用之后使装置从管状组件脱离的封闭部件。封闭部件可以设置成给装置提供足够的锁紧力，以允许将装置没有外部辅助地保持在管状组件上并且保证使接触层(4)与管状组件接触，特别是通过压紧缓冲层。装置的封闭部件一般是已在现场使用的拧紧引导件的封闭部件。封闭部件可以是图3的杠杆式固定件(22)。替代地，固定件也可以是在专利US 4 599 778中所述类型的固定件。
根据图7中所示的一方面，根据本发明的组装装置在每个测量带(31)上包括连接于布置在接触层(4)中的多个传感器(5)的第一采集电子器件(33)。优选地，传感器(5)布置在传感器矩阵(33)中。
连接到测量带(31)的传感器(5)的第一采集电子器件(33)收集来自所述传感器(33)的信号。第一采集电子器件(33)可以在每个测量带(31)上包括一采集电子单元(34)，该电子采集单元汇集表示单元(34)设置于其上的测量带(31)的传感器(5)的温度的信号；并且第一采集电子器件(33)因此还可以包括收集来自不同的采集电子单元(34)的所有数据的收集电子单元(35)。因此，每个采集电子单元(34)能够将表示来自传感器(33)的温度的信号转变成数据流，数据流然后由异步链接传送到收集电子单元(35)。例如，异步链接是RS232类型的，收集电子单元(35)是FPGA类型的电子卡。第一采集电子器件(33)包括用于给传感器供电的供电部件、模拟/数字信号转换模块、处理部件和通信部件。
第一采集电子器件(33)能够使每个信号与一个对应于传感器的位置相关联，以便建立位置-温度矩阵，位置-温度矩阵的值T(i,j)表示测量的温度，其中i和j是接触层(4)的不同传感器的位置指数。也通过部位E(i,j)指代一位置。
第一采集电子器件(33)通过一通信方式连接于第二处理电子器件(35)。此通信方式可以是有线的，如以太网链接。在这种情况下，可能的是根据PoE原理经由以太网链接进行给传感器供电。替代地，此通信方式可以是无线的。例如，可以使用Wifi或蓝牙协议。组装装置因此可以设置有电池，以给传感器(5)和第一采集电子器件(33)供电。
因此，在实践中，在装置的测量带(31)组上以预定速率同时进行采集。例如，速率可以从每秒3帧到每秒5帧。每个采集电子单元(33)构成一单帧。每个单帧由重建整体帧的收集电子单元(35)收集。每个帧由整体矩阵构成，整体矩阵聚集由每个段部的每个传感器提供的值T(i,j)组。每个整体帧是盖有印记的并且还包含错误(采集错误、传感器故障、段部故障等)指示。整体帧然后可以使用于确定管状组件的组装质量。
此第一采集电子器件可以连接到允许显示表示不同部位E(i,j)处的温度的图像，例如使得操作者能够在组装期间可视化加热。
替代地或补充地，第一采集电子器件可以连接到第二处理电子器件。
第二处理电子器件的主要作用在于执行用于确定咬刹出现的定律。可以免除此第二处理电子器件，以允许使用比机架(2)上的自动装载电子器件更强大的计算部件。相关的另一优点是能够使用更大的存储器，该存储器可以包含由用于多个模型的多个部位和螺纹连接部直径的临界值组成的数据库。对于用于不同模型或连接部直径的一系列拧紧，主要通过实验确定这些临界值，对于拧紧拧紧不规则人为地产生以便引起不同严重程度的咬刹。这些临界值可以是阈值，该阈值是与用于不同部位E(i,j)或部位组∑E(i,j)的温度变化的时间动定律相关的阈值。
这些临界值根据使用的材料和每个连接部的几何形状变化，其强加条件给摩擦，如摩擦系数、表面状态、接触压力，并因此对产生的加热具有影响。出于这个原因，必须根据连接模型构建用于不同加热阈值的数据库，以使得组装故障的检测更可靠。
根据本发明的一个方面，第二处理电子器件(36)可以设置有用于测量温度T(i,j)变化的时间定律，其根据温度T(i,j)变化确定可能的咬刹警报。下面详细介绍多个时间定律。
检测定律还可以不仅仅在每个部位E(i,j)还在邻近的部位组∑E(i,j)上使用，以便在连接部的区域上应用定律并且不在精确的部位应用定律。这允许非限制性的阈值定律检测在组装期间的咬刹，但也通过确定具有异常加热的区域的尺寸来定性咬刹严重程度。
为此，实际上，待测量表面划分为Sk扇形区。每个扇形区Sk包含对应于组∑E(i,j)的部位E(i,j)的传感器C(i,j)组。每个扇形区上的温度中间值Tk基于数值库T(i,j)Sk计算。
也可能的是将待测量的表面多次切割为扇形区Sk，以便利用不同的扇形区尺寸实施切割。
第一切割可以实施成矩形扇形区Sk，该矩形扇形区具有相当于一个螺纹的长度的长度和相当于测量带的长度的长度。第二切割可以实施成矩形扇形区S’k，矩形扇形区具有相当于5个螺纹的长度的长度和相当于测量带的长度的长度。这些实例是示例性的，但是扇形区可以由适于在其上实施测量的模块的任何形状限定。
在第一实施变型中，第二处理电子器件(36)设置有阈值定律。在通过测量构件(3)在表面的部位E(i,j)测量的温度在组装开始时的初始温度T(i,j)[t0]和在拧紧过程中在时刻[t]的温度T(i,j)[t]之间变化。当温度T(i,j)[t]达到或超过T(i,j)[t0]+ΔTseuil(i,j)时，装置发送咬刹出现的信息给使用者。
在一个简单的方法中，通过将此阈值ΔTseuil在螺纹处固定在10℃已获得满意的结果。通过将此阈值在密封范围处固定在3℃或6℃已获满意的结果。
例如，利用对于部位E(i,j)具有在拧紧在面对着带螺纹的组件的外表面部分上之前30℃的初始温度，在相同部位E(i,j)处达到大于或等于40℃的值可以解释为在一螺线处咬刹出现。
还应理解的是，阈值与相关的部位E(i,j)有关，原因在于阈值对应面对着完整螺线的表面、面对着不完整螺线的表面、承载面或止挡件。
在另一个实施变型中，计算温度变化速度VT(i,j)，并且当温度变化速度超过用于区域∑E(i,j)的最小数量值VT(i,j)的预定阈值ΔVT(i,j)时，给出咬刹警报。根据连接部，在需要时根据拧紧速度，定义阈值ΔVT(i,j)。要理解的是例如小直径的管可以比大直径的管更快地拧紧。
在另一个实施变型中，如前描述的随着温度变化的阈值定律和温度变化速度可以并行地或结合地使用，以检测咬刹出现。
在另一个实施变型中，检测算法与每圈扭矩的检测结合，以便进一步改善检测精度。
Claims (19)
1.一种用于确定带螺纹的管状组件的组装质量的装置，其包括：
-机架(2)，机架包括圆柱形的内部空间(20)，内部空间具有轴线(21)，并且机架设置成安装在带螺纹的管状组件的外表面的一部分上；
-至少一个位于机架(2)和内部空间(20)之间的测量构件(3)，测量构件包括接触层(4)，接触层包括多个温度传感器(5)，这多个温度传感器设置用于测量表示在管状组件的端部的外表面的多个部位E(i,j)处的温度的量值；
-第一采集电子器件(33)，其连接到多个温度传感器(5)并且能够处理由温度传感器(5)产生的信号的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个测量构件(3)包括多个分布在装置的轴线(21)周围的测量带(31)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置是石油开采用的管状组件的拧紧引导件。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，温度传感器(5)选自热电偶、热敏电阻、微型热辐射测量器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，温度传感器(5)分布在柔性基体上呈温度传感器(5)矩阵(51)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，温度传感器(5)是热敏电阻，柔性基体由聚酰亚胺制成。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，接触层(4)包括至少部分地设置在温度传感器(5)和内部空间(20)之间的导热和电绝缘层。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，接触层(4)包括设置用于保护温度传感器(5)的保护层(41)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，保护层(41)是成形为具有圆形轮廓的钢片。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括位于机架(2)和接触层(4)之间的缓冲层(9)。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，缓冲层(9)包括的弹性部件选自夹紧盘簧、波浪形垫圈、圆顶形弹簧、聚硅酮或氯丁橡胶泡沫。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，缓冲层(9)包括刚性成型元件(92)。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，机架(2)包括定位止挡件(7)。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一采集电子器件(33)包括连接到FPGA可编程电子电路类型的收集电子器件(35)的多个采集电子单元(34)。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置包括第二处理电子器件(36)，第二处理电子器件能够根据至少一个时间检测定律在两个带螺纹的管状组件组装期间确定咬刹出现或者管状接合件的元件的至少一部分的毁坏。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，第一采集电子器件(33)和第二处理电子器件(36)通过WiFi类型或蓝牙类型的无线链接或者以太网类型的有线链接进行连接。
17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于，第二处理电子器件包括用于处理和存储测量值的软件。
18.使用根据前述权利要求中任一项所述的装置的方法，其包括以下步骤：
-确定一组值T0(i,j)，其表示管状组件的一端部(11)的外表面的多个部位E(i,j)处的在该管状组件与另一个相应的管状组件组装开始时的温度；
-确定另一组值T(i,j)，其表示在组装过程中一端部(11)的外表面的多个部位E(i,j)处的温度；
-计算对于每个部位E(i，j)的在组装过程中的温度T(i,j)与在组装开始时的温度T0(i,j)之间的差值；
-当差值T(i,j)-T0(i,j)超过用于至少一个部位E(i,j)的预定的阈值ΔTseuil(i,j)时发出咬刹诊断。
19.根据权利要求18所述的方法，其包括以下步骤：
-计算用对于至少一组部位∑E(i,j)的温度变化速度VT(i,j)；
-当温度变化速度VT(i,j)超过预定的变化阈值ΔVT(i,j)时发出咬刹诊断。
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