石油井管生產(chǎn)線技術(shù)改造

黃德奎 HUANG De-kui

（延長石油材料公司，西安 710077）

（Yanchang Petroleum Materials Corporation，Xi'an 710077，China）

石油井管生產(chǎn)線技術(shù)改造

黃德奎 HUANG De-kui

（延長石油材料公司，西安 710077）

（Yanchang Petroleum Materials Corporation，Xi'an 710077，China）

本文介紹了延長石油材料公司第一條Φ139.7×7.72油套管生產(chǎn)線的基本概況，論述了整條生產(chǎn)線的主要缺陷，提出并實(shí)施了設(shè)備改造方案。

設(shè)備改造；石油套管；生產(chǎn)線；輸送線；車絲機(jī)；設(shè)備檢驗(yàn)

0 引言

2007年初，延長石油材料公司第一條生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量是五萬噸（兩條管體車絲生產(chǎn)線和一條管箍生產(chǎn)線）。通過克服各種困難和不懈的努力，第一年完成Φ139.7×7.72油套管產(chǎn)量4萬噸。

油套管生產(chǎn)線主要設(shè)備為數(shù)控車絲機(jī)、擰接機(jī)、水壓機(jī)、噴涂和噴碼機(jī)、除銹機(jī)、晾床打包機(jī)、輸送線和十余臺起重機(jī)等設(shè)備組成。其生產(chǎn)線流程簡介如下：①鋼管外觀檢驗(yàn)；②打鋼印；③全長通徑檢驗(yàn)；④外表面除銹；⑤第一端外螺紋車制；⑥螺紋檢驗(yàn)；⑦第二端外螺紋車制；⑧螺紋檢驗(yàn)；⑨接箍預(yù)擰；⑩接箍機(jī)擰緊；?接箍端管體通徑檢驗(yàn)；?靜水壓試驗(yàn)；?兩端上保護(hù)環(huán)、稱重、測長；?外表面噴涂、噴印標(biāo)記；?晾干、捆扎打包；?成品入庫。

管箍的生產(chǎn)線主要由數(shù)控車箍機(jī)、帶鋸機(jī)、打標(biāo)機(jī)、磁粉探傷等設(shè)備組成。管箍生產(chǎn)流程為：①管外觀檢驗(yàn)；②定尺切料；③打鋼印；④車制內(nèi)螺紋；⑤檢驗(yàn)螺紋；⑥磁粉探傷；⑦磷化處理；⑧入庫。

1 問題提出

經(jīng)過一年的實(shí)際運(yùn)行，套管產(chǎn)量達(dá)到4萬噸，即設(shè)計(jì)年產(chǎn)量的80%，未能完成設(shè)計(jì)產(chǎn)量。制約產(chǎn)量達(dá)標(biāo)的影響因素較多，除人員操作技能不熟練等方面，設(shè)備工藝設(shè)計(jì)存在缺陷是一主要因素。主要表現(xiàn)在：①車箍機(jī)生產(chǎn)效率低；②管體輸送線故障多，效率低；③擰接機(jī)生產(chǎn)速度慢；④除銹機(jī)除銹效率低且故障多；⑤缺少接箍檢驗(yàn)設(shè)備；⑥缺少預(yù)擰接接箍設(shè)備；⑦成品包裝工序缺少相關(guān)設(shè)備。我們根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際狀況、缺陷設(shè)備影響程度、現(xiàn)有資金和技術(shù)改造能力，決定采取循序漸進(jìn)的方式，主要依靠現(xiàn)有的資源對整條生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造和升級。

2 現(xiàn)場分析

2.1 首先面對的突出矛盾是如何提高油套管管箍的產(chǎn)量問題，即提高關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備車箍機(jī)生產(chǎn)效率的問題。對現(xiàn)有的三臺數(shù)控車箍機(jī)的班產(chǎn)量進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)的結(jié)果是平均32只/每臺，并未達(dá)到其設(shè)備設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，即每臺班產(chǎn)應(yīng)達(dá)到60只。在不增加設(shè)備的情況下，如何才能提高班產(chǎn)量呢？經(jīng)進(jìn)一步分析，制約車箍機(jī)生產(chǎn)量的主要原因有三個(gè)：

①車箍機(jī)設(shè)備故障多，其中自動翻轉(zhuǎn)卡盤卡死的故障率最高，維修時(shí)間長；②關(guān)鍵設(shè)備車箍機(jī)車制外圓、端面和內(nèi)孔，耗費(fèi)不必要的時(shí)間，有必要為其減“負(fù)”；③車箍生產(chǎn)線缺少接箍檢驗(yàn)設(shè)備，檢驗(yàn)生產(chǎn)效率低，檢驗(yàn)工人勞動強(qiáng)度大。

2.2 石油套管生產(chǎn)輸送線現(xiàn)場分析：輸送線輸送效率低（主要指油套管縱向傳輸）。套管體縱向輸送線主要由兩種結(jié)構(gòu)形式組成（橫向傳輸主要使用氣動翻板或搖臂機(jī)構(gòu)）：①V型輥輪輸送式（摩擦式傳動）：它具有傳動平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點(diǎn)，但工作表面磨損較快。便于氣動翻板機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)橫向轉(zhuǎn)移，主要用于整條生產(chǎn)線前部的輸送管體工作（占總輸送線長的78%）。②鏈條式輸送。主要有兩種傳動形式：帶V型托架的套筒滾子鏈條式和鏈條小車輸送式。鏈條式輸送過程中與管體接觸依靠靠滾子鏈條上或小車上的V型托架，鏈條輸送管體是由靜摩擦力傳送，鏈條式輸送具有與被輸送物體相對靜止，可保護(hù)管體表面涂層不至破壞，有利于油套管生產(chǎn)線后部尾段的輸送，即油套管噴漆后的傳輸。其中單排帶V型托架的套筒滾子鏈條式比鏈條小車式輸送結(jié)構(gòu)簡單、效率高、傳動平穩(wěn)，小車鏈條式傳輸管體機(jī)構(gòu)由左右兩組鏈條和中間聯(lián)接若干載物小車構(gòu)成（2.5米一個(gè)）。傳動中易發(fā)生左右鏈條錯(cuò)位，小車跑偏，導(dǎo)致傳動失效，傳輸故障率高。

鏈傳動在石油井管生產(chǎn)線上有廣泛應(yīng)用，它可用于兩軸中心距較遠(yuǎn)的情況下傳遞運(yùn)動和動力，能在低速、重載和高溫等條件下工作。與皮帶傳動相比，能夠保證準(zhǔn)確的平均傳動比，傳遞功率較大，并且作用在軸和軸承上的力較小，傳動效率高（可達(dá)98%）。在作為輸送鏈條應(yīng)用時(shí)，其瞬時(shí)鏈速非常數(shù)的特性可忽略不計(jì)，低速傳輸時(shí)，噪聲大的缺陷不明顯。

2.2.1 滾輪輸送線現(xiàn)場實(shí)際的存在問題：輥輪掛膠工作表面設(shè)計(jì)不合理、磨損快。輥輪輸送線的是由主動與被動輥輪相間布置構(gòu)成，作為傳動動力輥輪，主動輥輪的磨損快于僅用于支撐滾動的被動輥輪，因此主動輥輪V型面常常低于被動輥輪。由于被動輥輪的支撐作用，主動輥輪無法接觸到管體，產(chǎn)生空轉(zhuǎn)，致使傳輸中的油套管停滯不前，正常的流水生產(chǎn)線生產(chǎn)秩序被迫中斷。另一方面其輥輪傳動雙軸設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，更換軸承及滾輪困難，導(dǎo)致維修時(shí)間長。

2.2.2 鏈條小車輸送線故障率高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。該系統(tǒng)輸送是通過減速電機(jī)和二級鏈輪鏈條帶動鏈條輸送小車構(gòu)成傳。由于傳送小車鏈接在左右兩條3/4吋鏈條中間并被拖動，加之該輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度低易變形和小鏈輪磨損快等缺陷，在實(shí)際工作中經(jīng)常發(fā)生左右鏈輪扭曲變形不同步、傳送鏈條小車跑偏脫軌、鏈條脫輪（鏈輪），造成管體輸送中斷或油套管墜地，不但直接引起正常的生產(chǎn)中斷，對安全生產(chǎn)也構(gòu)成較大威脅。

2.3 擰接機(jī)進(jìn)出套管速度慢。我分廠有兩條有套管數(shù)控車絲生產(chǎn)線（每條線兩臺數(shù)控車絲機(jī)），但擰接機(jī)只有一臺，它負(fù)責(zé)將管箍擰緊在套管的一端。在此工序點(diǎn)前，時(shí)常堆滿車制完外絲，待擰接管箍的油套管，即擰接任務(wù)供大于求。究其原因是擰接機(jī)的進(jìn)出料特點(diǎn)所致：進(jìn)、出料都從擰接機(jī)前端的輸送線設(shè)備完成：擰完管箍的油套管，仍要從原路退回（再由氣動翻板機(jī)構(gòu)橫向轉(zhuǎn)至下一架縱向輸送線，送往水壓機(jī)進(jìn)行壓力試驗(yàn)）。如果能提高擰接機(jī)的進(jìn)出油套管傳輸速度，就可以滿足擰接機(jī)油套管的“供需平衡”。

2.4 除銹機(jī)除銹效率的低，故障率高。套管除銹安裝于整條生產(chǎn)線前段（套管打標(biāo)機(jī)后）其結(jié)構(gòu)形式和原理是套管直行，裝有鋼刷滾筒繞行進(jìn)中的石油套管旋轉(zhuǎn)除銹，即油套管按輸送線速度等速前行。除銹機(jī)的壓下滾動裝置保證其不產(chǎn)生自身旋轉(zhuǎn)，鋼刷在管體外表面上連續(xù)旋轉(zhuǎn)除銹。由于該設(shè)備設(shè)計(jì)上有一定缺陷，運(yùn)行中存在如下問題：①壓下裝置每次動作都產(chǎn)生較大沖擊（與油套管撞擊），不僅噪聲大，且易損壞壓下滾輪軸承等部件；②壓下滾輪剛性連接方式缺少彈性易損壞壓下汽缸；③除銹鋼刷設(shè)計(jì)過長易造成油套管卡死在除銹機(jī)里；④因場地條件所限，除銹機(jī)被迫安裝在電纜溝附近，其基礎(chǔ)不牢固，導(dǎo)致設(shè)備位置產(chǎn)生位移，加重了油套管卡死的故障，直接導(dǎo)致管體除銹和輸送中斷。

2.5 晾床生產(chǎn)線缺少色環(huán)機(jī)、油套管打包對齊、橫向轉(zhuǎn)移油套等管相關(guān)管設(shè)備，導(dǎo)致套管噴涂色環(huán)的外觀質(zhì)量欠佳，打包生產(chǎn)效率低下，且生產(chǎn)操作工人的勞動強(qiáng)度大。

2.6 缺少預(yù)擰接設(shè)備，油套管在進(jìn)入擰接機(jī)之前需先將油套管體端部螺紋涂抹螺紋脂，再將管箍人工擰到油套管上，其勞動效率不僅低，操作員工的勞動強(qiáng)度也較大。

3 改進(jìn)方案

3.1 車箍生產(chǎn)線改進(jìn)：針對數(shù)控車箍機(jī)自動翻轉(zhuǎn)卡盤故障率高，且費(fèi)時(shí)間修理的特點(diǎn)，對卡盤進(jìn)行了變革。方法是在卡盤后部加裝圓環(huán)定尺板，避免了自動翻轉(zhuǎn)帶來的翻轉(zhuǎn)不到位的缺陷，實(shí)施人工翻轉(zhuǎn)。根據(jù)我廠現(xiàn)存且閑置的C620車床的情況，我們將車內(nèi)絲前道車工序車外圓、車端面和鏜內(nèi)孔的工作交由普通的車床去處理，從而節(jié)約了專用數(shù)控車箍機(jī)的工作時(shí)間，同時(shí)也降低了該專用設(shè)備的損耗。

3.2 設(shè)計(jì)制作接箍檢驗(yàn)設(shè)備，為提高接箍檢驗(yàn)質(zhì)量和工作效率，保證每只接箍的實(shí)物質(zhì)量，必須對車制完工的接箍進(jìn)行螺紋檢驗(yàn)，特別需要接箍檢驗(yàn)設(shè)備。為此專門設(shè)計(jì)制作了一臺接箍檢驗(yàn)設(shè)備，實(shí)施后效果十分好；不但提高了接箍的檢驗(yàn)質(zhì)量和效率，也大大減輕了檢驗(yàn)人員的勞動強(qiáng)度。

以上舉措使得車箍機(jī)實(shí)際生產(chǎn)量有了較大的提高。管箍班產(chǎn)量很快達(dá)到了68只/每臺，產(chǎn)品質(zhì)量也有了明顯提高。

3.3 套管生產(chǎn)線輸送線輸送效率低的解決方案

3.3.1 改進(jìn)措施：首先對輥輪輸送線進(jìn)行了改進(jìn)，去除了輥輪外層表面掛膠，因?yàn)榭磕Σ羵鲃拥牡姆绞剑ぷ鞅砻婺p較快。用橡膠做傳動輥輪的外表面，其磨損就更加快的驚人。輥輪改用45鋼，提高了輥輪表面的耐磨性，同時(shí)變輥輪原設(shè)計(jì)的的雙軸輥輪為單軸輥輪結(jié)構(gòu)，并改進(jìn)了其工藝加工性，不僅安裝方便且降低了零部件成本。

鏈條輸送線的改造，結(jié)合了現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施并綜合各種鏈條式傳輸優(yōu)缺點(diǎn)，決定采用帶V型托架的單排鏈條套筒滾子傳輸形式，在實(shí)際實(shí)施中為減少工期和降低成本等因素，只拆除了原小車鏈條傳送機(jī)構(gòu)和部分機(jī)架，保留了底部主體機(jī)架和基礎(chǔ)部分。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并定制了2吋帶V型托架的單排鏈條套筒滾子傳輸結(jié)構(gòu)（每508毫米鏈條上有一個(gè)V型托架），共制作了五（臺）架鏈條傳輸設(shè)施，每臺長4-6米，單臺驅(qū)動功率為2.2kw，主、被動鏈輪齒數(shù)均為13齒，節(jié)圓為212。改造后的輥輪式和單排鏈條套筒滾子輸送線，傳輸平穩(wěn)安全，故障率很低，輸送效率大大提高。

3.3.2 擰接機(jī)擰接速度的提高：關(guān)鍵設(shè)備擰接機(jī)處于流水線重要的生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)上，為提高擰接機(jī)的生產(chǎn)速度，我們將擰接機(jī)前端進(jìn)出料的輸送線的輸送速度進(jìn)行了提速。具體方法是將驅(qū)動輥輪的一級主動鏈輪齒數(shù)增加，此主動鏈輪齒輪原為13齒（節(jié)距：12.7），由此驅(qū)動相應(yīng)的滾輪線速度不高，其輸送速度是35米/分，這個(gè)進(jìn)、出料的速度，與整個(gè)生產(chǎn)輸送線的相同，屬于低速傳動。經(jīng)過計(jì)算和模擬實(shí)驗(yàn)，將主動鏈輪的齒數(shù)由13齒增至20齒，傳輸速度由35米/分提高到了53.8米/分，這個(gè)傳輸速度完全適合生產(chǎn)速率的要求，也不會對擰接機(jī)和輸送線的造成沖擊。從而較好的解決了擰接機(jī)生產(chǎn)的“擁堵”問題。

3.4 除銹機(jī)改造：改造方案和措施實(shí)施：①改進(jìn)壓下導(dǎo)向柱結(jié)構(gòu)，增加4套彈簧減震裝置，利于減少沖擊和震動；②重新設(shè)計(jì)制作壓下裝置，將壓下機(jī)構(gòu)的固定連接法蘭聯(lián)接改進(jìn)為可動式聯(lián)接（壓下氣缸與壓下滾輪裝置間的連接），減少了壓輪裝置的頻繁損壞；③減少鋼刷長度，增加鋼刷數(shù)量；④對除銹機(jī)的基礎(chǔ)增加斜支撐，進(jìn)行多方位錨固。通過上述改進(jìn)措施，該設(shè)備的除銹效率明顯提高，消除了除銹機(jī)因卡死停轉(zhuǎn)現(xiàn)象。除銹機(jī)工作時(shí)的沖擊和噪聲明顯減輕，設(shè)備運(yùn)行較平穩(wěn)，也大大降低了設(shè)備故障率和軸承、氣缸桿等備件的消耗。

3.5 因后道工序包裝生產(chǎn)線缺少色環(huán)機(jī)和接箍端對齊裝置等設(shè)備。這些設(shè)備的短缺，不僅影響產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量還影響包裝生產(chǎn)線效率效率，而且增加了包裝操作者涂色環(huán)和捆扎打包的工作量，勞動強(qiáng)度高，同時(shí)造成工作效率低下。因此決定增加色環(huán)機(jī)、短晾床、各臺設(shè)備間的套管橫向轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)；采用搖臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（共三套：晾床到色環(huán)機(jī)、色環(huán)機(jī)到短晾床、短晾床到套管端部對齊設(shè)備）、對齊裝置等設(shè)備。為減輕油套管進(jìn)入打包機(jī)產(chǎn)生的噪聲，又增加了一臺磁力吊車，替代原打包升降設(shè)備。經(jīng)過一段時(shí)間的準(zhǔn)備工作，在相關(guān)部門的協(xié)助下，完成了上述設(shè)備的安裝調(diào)試工作。經(jīng)過短時(shí)間的磨合，很快使班產(chǎn)量有了較大提高，并使包裝生產(chǎn)工序操作人員由28人減至20人。

3.6 接箍預(yù)擰接的設(shè)計(jì)制作，由于缺少預(yù)擰接機(jī)設(shè)備，影響了生產(chǎn)效率，并增大了操作人員的勞動強(qiáng)度。為此，專門設(shè)計(jì)制作了了兩臺半自動接箍預(yù)擰接機(jī)設(shè)備。每臺設(shè)備基本構(gòu)成是由一套減速電機(jī)和一級鏈輪傳動系統(tǒng)、三組套管滾輪和原生產(chǎn)線氣缸翻板機(jī)構(gòu)組成，制成后使用效果良好，解決了預(yù)擰接接箍工序效率低的問題。操作工人的勞動強(qiáng)度也大為降低。

4 結(jié)束語

通過對石油井管生產(chǎn)線設(shè)備多處薄弱環(huán)節(jié)的改造，解除了制約生產(chǎn)線的瓶頸點(diǎn)，生產(chǎn)環(huán)境有了較大改善，生產(chǎn)操作工人的勞動強(qiáng)度明顯下降。生產(chǎn)效率有了穩(wěn)步提高,突破了年產(chǎn)5萬噸Φ139.7×7.72油套管的生產(chǎn)設(shè)計(jì)能力。產(chǎn)量由投產(chǎn)初期的年產(chǎn)4萬噸提至6.9萬噸，做到了穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].化工工業(yè)出版，1997.

[2]李堅(jiān).起重機(jī)安全事故案例分析與防范[M].中國電力出版社，2012，08.

[3]萬力.起重機(jī)安裝使用維修檢驗(yàn)手冊[M].冶金工業(yè)出版社，2000.

Technological Transformation of Oil Well Pipe Production Line

The paper introduces the general condition of first Φ 139.7×7.72 petroleum casing pipe production line of Yanchang Petroleum Materials Corporation.The main shortcomings of the whole production line have been discussed,and the equipment transformation has been proposed.

equipment modification；petroleum casing pipe；production line；transmission line；threading machine；equipment test

黃德奎（1959-），男，山東章丘人，工程師，研究方向?yàn)樵O(shè)備管理。

TM216+.5

A

1006-4311（2014）13-0030-03