1、法兰开口器研制与应用摘 要：本文针对采油计量站日常维修更换法兰式阀门石棉密封垫子时采用撬杠和千斤顶，操作速度慢、停井时间长、安全性差、原油产量受影响等问题，研制了法兰开口器。主要是改变了操作人员使用的工具，把过去使用撬杠和千斤顶才能进行维修保养的方式改变成利用法兰开口器进行维修保养方法，避免操作人员操作时的不安全性，达到了操作简单、节约采油成本的目的。 关键词：法兰；开口器；研制；应用 目前，油田油、气、水集输处理中法兰连接方式广泛应用，连接面的密封垫片经常需要更换，而阀门更换、管件更换等原因也同时需要更换法兰垫片，但此时就出现了一个难题：集输运行需要滴水不漏，管件、流程等的膨胀、挤压、流程变
2、形、内部应力、场地狭窄等多种因素经常将更换法兰垫片这个小小操作演变成为大动干戈，严重影响了工作效率，同时，采取大力砸、别、顶、撬等操作不同程度地增加了施工风险，降低安全系数。 1 现状及主要技术难点 目前对法兰开口使用的工具为撬杠和千斤顶，依靠多人配合把法兰片敲开或用千斤顶把法兰片顶开，然后把损坏的垫子取出在把新垫子装好用固定螺丝上紧，但是存在以下几个问题： 1、使用撬杠操作需要两个操作人员配合：其中一个人用撬杠敲开法兰片，另一个人取出坏垫子装好新垫子，撬开后的法兰垫片两端面容易变形错位，造成固定螺丝不能回位，而且费时费力造成长时间停井、停产影响到油井正常生产，如果撬杠打滑操作人员极容易伤到手
3、指具有一定的风险。 2、使用千斤顶操作也需要两个人员配合，操作的方法是使用辅助物与千斤顶配合顶开法兰片，顶开的法兰片也极易变形错位，辅助物也存在打滑飞出造成物体打击事故，用时过长造成长时间停产，造成一定经济上的损失，现场验证一般时间为 30 分钟。 3、由于法兰片的直径不同，法兰片之间的缝隙不同，因此操作人员需要选择大小不同的撬杠和千斤顶。又由于法兰安装的位置不同撬杠和千斤顶有时根本就起不到作用还需要用其他的方法，加大了工作难度和不安全因素，而且耗时造成停产时间过长，影响了油井的开井时率，影响了原油产量，造成一定的经济损失。 2 法兰开口器的研制 法兰开口器要解决三个方面的问题：一是要减少操作
4、人员的人数，二是要改变操作的方法，降低停产时间；三是要加工一套能适合计量站各种型号法兰式阀门开口工具，增加安全有效性。 2.1 背景 1）法兰加垫子困难原因分析 法兰与阀门难以开口：流程应力、变形、挤压、膨胀等原因形成较大阻力； 2）法兰接触面受力点面积小，固定困难，致使单项受力无法平衡推进； 3）空间狭小：无法使用较长的发力工具，如扁头撬杠、砸楔铁、以及千斤顶等，无法清理法兰上的旧垫子。 4）法兰加垫片的关键是法兰开口，足够的缝隙便于清理法兰密封面、置入垫片，通过以上分析可以看出，不论是砸、撬、顶、别都效率低，受力不平稳，存在操作风险。 2.2 法兰开口器结构 加工一直径为 100mm 厚度
5、为 16mm 的圆形钢板，钢板周围用台钻钻10mm、12mm、14mm、17mm、19mm、22mm、24mm、27mm 八个不同直径的孔眼，钢板的中间钻一直径为 20mm 的孔眼并攻丝，然后加工一长 150mm 直径为 20mm 的螺杆，在螺杆上焊两个螺帽，在加工两个与螺帽相匹配的顶丝就制作成了一个法兰开口器， 2.3 法兰开口器工作原理 此法兰开口器由两个环形钢板、固定销杆和两条顶丝组成，利用法兰本身具有的螺栓孔，依据作用力与反作用力的原理，一拉一顶，将锥状尖端平稳顶进法兰接触面，可实现大力撑开法兰的效果。 使用时把开口器上的孔眼与维修的法兰片的孔眼用销杆连接转动圆型钢板贴靠住法兰片，此时
6、顶丝正好处在两法兰片的缝隙之间，用制动扳手旋转顶丝后端，带锥度的前端随着转动进入两法兰片之间，就能安全可靠的使法兰片张开，开口达到操作的要求可停止，保证有足够的空间操作。 2.4 优点 1）撑开宽度 20mm 完全可满足清理法兰表面旧垫子、方便更换安装新垫子的操作。 2）改变操作的方法，降低操作风险。 3）提高效率，减少停产时间，提高时率。 4）适合计量站各种型号法兰式阀门开口工具，增加安全系数。 5）圆形钢板上同心等分六个不同直径的通孔，从10mm-22mm，可适用不同规格的法兰。 6）体积小巧，可广泛应用，同样适用于狭小空间，丝毫不觉局促。 3 法兰开口器的应用 2010 年 5 月，一研
7、制成功，就深受职工好评，在 193 个大小不同的法兰片上使用，解决了以往使用撬杠和千斤顶存在的问题，一是可以在不同的角度操作，大大增加了安全可靠性，具有了足够的操作空间。二是由于开口器固定在被维修的法兰片上解决了开口后法兰片错位现象。三是可以在不同直径的法兰上使用。四是重量轻便于携带存放。 。据在193 个大小不同的法兰片上使用的时间来看，开口的时间平均为 10 分钟，节约了近三分之二的时间。 4 效果评价 1、实现了施工迅速、提高效率 1 倍以上。2、实现了平稳操作，降低操作风险。3、降低了职工劳动强度，化繁为简。4、操作方式更加合理，适用各种型号法兰片的开口，降低停产时间增加经济效益。 5 综述 1、法兰开口器的研制成功取代了一直以来只能使用撬杠和千斤顶的传统维修方法，大大的降低了工人的劳动强度，提高了企业生产效率，而且解决了因更换法兰石棉密封垫子造成停井时间过长和影响原油产量等问题，同时更具有安全性，保证了油井的正常生产运行，完全符合企业 HSE 安全要求。 2、应用范围较广，直径大的法兰可多个配合使用。 3、可设计大小不等的规格，适应现场要求。 综上所述，值得大面积推广使用。
