ROV用扭矩扳手系统

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摘要 扭矩扳手作为一种rov外接工具，主要用于开关水下球阀，可搭载在ROV上提供不同等级（Class 1到Class 4）的扭矩（0～2700Nm）进行球阀的开关。本文主要介绍Fugro-impROV Ltd制造的“impROViser”扭矩扳手系统的结构原理和组成。

关键词 扭矩扳手；ROV；变换扭矩

中图分类号TP3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）87-0224-02

1 扭矩扳手主体

扭矩扳手主体如图所示：

扭矩扳手主体

主要特征：

一般的扭矩扳手在变换扭矩等级的时候都要回收上来才能变换，但是“impROViser”却可以利用其独特的齿轮变速机械装置在水下就能进行扭矩的变换而不需要回收到水面上。

独特的插槽设计使ROV不需要回收到水面上就能自动与Class 1到Class 4的球阀开关方头对接。

与扭矩扳手相匹配的扭矩扳手控制系统在整个作业过程中可提供直接、实时的扭矩控制、测量并反馈旋转的圈数。

锁定爪能承受400kg的负荷。

目前该种扭矩扳手有50多套应用在全球范围内，如6套应用在象牙海岸深水（4500ft）处Boabab油田的安装，4套应用在塔西提项目中，5套应用在AKPO项目中等等。

细节构造：

扭矩扳手由一个“低速/高扭矩”液压马达和一个放大倍数为5的扭矩放大器组成并封装在阳极氧化铝外壳中。扭矩放大器的扭矩输出到17-4不锈钢材质的驱动插口上，该插口利用了Fugro-impROV公司专利的自动调节末端效应器使扭矩扳手可以在水下进行以下三种扭矩的变换：

一般来说，在液压系统中液压马达可调输出范围在10%～100%之间。这意味着若要使扭矩扳手的扭矩在等级1到等级4之间转换需要使用许多不同的液压马达，也就是说在许多情况下需要把扭矩扳手回收上来才能转换扭矩。impROV扭矩扳手具有一种独特的机械装置可以有效旁通扭矩放大器并提供两种传动装置级别。这利用了一种液压功能，可选择高转速/低扭矩的设置（扭矩扳手的马达提供给扳手接口的扭矩输出范围在15到296 ft.lbs （20Nm～400Nm）之间可调），或者选择低转速/高扭矩的设置使扭矩放大器成线性输出200到2000 ft.lbs （270Nm～2700Nm）之间的扭矩。也可进行这些参数范围以下的设置，但可靠性会低点。

扭矩扳手的作用端主体为铝材质，由一个可更换的塑料部位和一个不锈钢扭矩感应凸耳组成，可以用于等级1到等级4的扭矩接口。感应凸耳上安装了一对液压驱动的锁紧装置，使扭矩扳手的作用端能紧紧锁住要旋转的物体。锁紧装置设计有一个备用的液压驱动接口，由中间开口型的电磁阀控制，使扭矩扳手在ROV发生故障时能自由地解开。液压驱动一般是由TTCS提供的。

扭矩扳手上有一个机械手把手（可拆卸），卸掉两个螺栓即可把扭矩扳手直接安装到FLOT上。

扭矩扳手内部一对接近开关在扳手旋转时提供脉冲记录旋转的圈数和方向。

扳手的前部有一个扭矩测量电池，扳手本体带有一系列的压力计。传感器的输出反馈到TTCS（如果用到），旋转圈数和扭矩信息显示在顶端电脑上。测量的精度在+/- 5%或更高。

扭矩扳手的马达所需的最大液压为175bar，流量8lpm，驱动方头的转速为20rpm/3.5rpm（低/高扭矩设置）。锁紧功能和扭矩选择功能都需要TTCS双向功能的支持。扳手内部的空间要注满油以提供深度补偿并与匹配的TTCS的补偿器连接。

大部分扭矩扳手采用一种被称为“四叶式交叉”的接口形式与方形驱动轴对接。比常规的接口更容易进行远距离对接。

多等级末端效应器系统使驱动接口能在CLASS 1到CLASS 4之间自由转换。

操作：扭矩扳手可以搭载在FLOT上使用或者用机械手抓着使用。

2 扭矩扳手远程控制单元

扭矩扳手远程控制单元

扭矩扳手控制系统能分析并控制扭矩扳手的动作，由一台运行软件的笔记本电脑通过脐带缆与ROV上的水下液压阀组连接。该系统发送用户指令给阀组再从阀组反馈转数和扭矩信息给电脑。电脑可以事先为不同的接口设定好转数和扭矩数值。作业中可以对阀组进行精准的设置以减少对阀组可能造成的损害。控制系统还提供了其他的功能操作FLOT的旋转和倾斜。TTCS作为一种专门的控制系统在许多的应用中得到了很好的证明。

3 扭矩扳手测量仪

扭矩扳手测量仪

扭矩测量仪包括一个专门的扭矩测量传感器安装在碳钢外壳中，有一个等级4的方头接口，外部有2个把手。内部的传感器是双向控制的，扭矩范围在0Nm～2 700Nm之间，通过一个独立的手持量表（带合适的连接电缆）进行电力和信号连接。当与控制系统的电脑连接时，就可以自动测量扭矩。

4 导向座

导向座FLOT

导向座FLOT（铝/不锈钢框架）装载扭矩扳手连接在ROV上当ROV接近海底目标物时对扭矩扳手的姿态进行调整。前端是个旋转油缸，内部是第二个不锈钢框架用来搭载扭矩扳手，旋转油缸提供+/-90°的上下倾斜功能和+/-15°的旋转功能。FLOT既可以由CLASS 1 to 4的扭矩扳手控制系统控制，也可以由ROV工具阀箱上两个备用的电磁阀直接控制。

5 结论

以上对Fugro-impROV Ltd制造的“impROViser”扭矩扳手系统的结构原理和组成进行了一个介绍，希望对我国ROV行业扭矩扳手的使用有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]Aaron Green.The impROViser.Fugro-impROV Ltd 2011.

[2]David Smith.The ROV world Schilling Ltd.2011.