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）

石油井管生產線技術改造

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油套管生產線的基本概況，論述了整條生產線的主要缺陷，提出并實施了設備改造方案。

設備改造；石油套管；生產線；輸送線；車絲機；設備檢驗

0 引言

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

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

管箍的生產線主要由數控車箍機、帶鋸機、打標機、磁粉探傷等設備組成。管箍生產流程為：①管外觀檢驗；②定尺切料；③打鋼??；④車制內螺紋；⑤檢驗螺紋；⑥磁粉探傷；⑦磷化處理；⑧入庫。

1 問題提出

經過一年的實際運行，套管產量達到4萬噸，即設計年產量的80%，未能完成設計產量。制約產量達標的影響因素較多，除人員操作技能不熟練等方面，設備工藝設計存在缺陷是一主要因素。主要表現在：①車箍機生產效率低；②管體輸送線故障多，效率低；③擰接機生產速度慢；④除銹機除銹效率低且故障多；⑤缺少接箍檢驗設備；⑥缺少預擰接接箍設備；⑦成品包裝工序缺少相關設備。我們根據生產實際狀況、缺陷設備影響程度、現有資金和技術改造能力，決定采取循序漸進的方式，主要依靠現有的資源對整條生產線進行技術改造和升級。

2 現場分析

2.1 首先面對的突出矛盾是如何提高油套管管箍的產量問題，即提高關鍵生產設備車箍機生產效率的問題。對現有的三臺數控車箍機的班產量進行分析統(tǒng)計的結果是平均32只/每臺，并未達到其設備設計生產能力，即每臺班產應達到60只。在不增加設備的情況下，如何才能提高班產量呢？經進一步分析，制約車箍機生產量的主要原因有三個：

①車箍機設備故障多，其中自動翻轉卡盤卡死的故障率最高，維修時間長；②關鍵設備車箍機車制外圓、端面和內孔，耗費不必要的時間，有必要為其減“負”；③車箍生產線缺少接箍檢驗設備，檢驗生產效率低，檢驗工人勞動強度大。

2.2 石油套管生產輸送線現場分析：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構形式組成（橫向傳輸主要使用氣動翻板或搖臂機構）：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，但工作表面磨損較快。便于氣動翻板機構實現橫向轉移，主要用于整條生產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，可保護管體表面涂層不至破壞，有利于油套管生產線后部尾段的輸送，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構簡單、效率高、傳動平穩(wěn)，小車鏈條式傳輸管體機構由左右兩組鏈條和中間聯接若干載物小車構成（2.5米一個）。傳動中易發(fā)生左右鏈條錯位，小車跑偏，導致傳動失效，傳輸故障率高。

鏈傳動在石油井管生產線上有廣泛應用，它可用于兩軸中心距較遠的情況下傳遞運動和動力，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98%）。在作為輸送鏈條應用時，其瞬時鏈速非常數的特性可忽略不計，低速傳輸時，噪聲大的缺陷不明顯。

2.2.1 滾輪輸送線現場實際的存在問題：輥輪掛膠工作表面設計不合理、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，產生空轉，致使傳輸中的油套管停滯不前，正常的流水生產線生產秩序被迫中斷。另一方面其輥輪傳動雙軸設計結構不合理，更換軸承及滾輪困難，導致維修時間長。

2.2.2 鏈條小車輸送線故障率高，結構設計不合理。該系統(tǒng)輸送是通過減速電機和二級鏈輪鏈條帶動鏈條輸送小車構成傳。由于傳送小車鏈接在左右兩條3/4吋鏈條中間并被拖動，加之該輪軸結構設計強度低易變形和小鏈輪磨損快等缺陷，在實際工作中經常發(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中斷，對安全生產也構成較大威脅。

2.3 擰接機進出套管速度慢。我分廠有兩條有套管數控車絲生產線（每條線兩臺數控車絲機），但擰接機只有一臺，它負責將管箍擰緊在套管的一端。在此工序點前，時常堆滿車制完外絲，待擰接管箍的油套管，即擰接任務供大于求。究其原因是擰接機的進出料特點所致：進、出料都從擰接機前端的輸送線設備完成：擰完管箍的油套管，仍要從原路退回（再由氣動翻板機構橫向轉至下一架縱向輸送線，送往水壓機進行壓力試驗）。如果能提高擰接機的進出油套管傳輸速度，就可以滿足擰接機油套管的“供需平衡”。

2.4 除銹機除銹效率的低，故障率高。套管除銹安裝于整條生產線前段（套管打標機后）其結構形式和原理是套管直行，裝有鋼刷滾筒繞行進中的石油套管旋轉除銹，即油套管按輸送線速度等速前行。除銹機的壓下滾動裝置保證其不產生自身旋轉，鋼刷在管體外表面上連續(xù)旋轉除銹。由于該設備設計上有一定缺陷，運行中存在如下問題：①壓下裝置每次動作都產生較大沖擊（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除銹鋼刷設計過長易造成油套管卡死在除銹機里；④因場地條件所限，除銹機被迫安裝在電纜溝附近，其基礎不牢固，導致設備位置產生位移，加重了油套管卡死的故障，直接導致管體除銹和輸送中斷。

2.5 晾床生產線缺少色環(huán)機、油套管打包對齊、橫向轉移油套等管相關管設備，導致套管噴涂色環(huán)的外觀質量欠佳，打包生產效率低下，且生產操作工人的勞動強度大。

2.6 缺少預擰接設備，油套管在進入擰接機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，操作員工的勞動強度也較大。

3 改進方案

3.1 車箍生產線改進：針對數控車箍機自動翻轉卡盤故障率高，且費時間修理的特點，對卡盤進行了變革。方法是在卡盤后部加裝圓環(huán)定尺板，避免了自動翻轉帶來的翻轉不到位的缺陷，實施人工翻轉。根據我廠現存且閑置的C620車床的情況，我們將車內絲前道車工序車外圓、車端面和鏜內孔的工作交由普通的車床去處理，從而節(jié)約了專用數控車箍機的工作時間，同時也降低了該專用設備的損耗。

3.2 設計制作接箍檢驗設備，為提高接箍檢驗質量和工作效率，保證每只接箍的實物質量，必須對車制完工的接箍進行螺紋檢驗，特別需要接箍檢驗設備。為此專門設計制作了一臺接箍檢驗設備，實施后效果十分好；不但提高了接箍的檢驗質量和效率，也大大減輕了檢驗人員的勞動強度。

以上舉措使得車箍機實際生產量有了較大的提高。管箍班產量很快達到了68只/每臺，產品質量也有了明顯提高。

3.3 套管生產線輸送線輸送效率低的解決方案

3.3.1 改進措施：首先對輥輪輸送線進行了改進，去除了輥輪外層表面掛膠，因為靠摩擦傳動的的方式，工作表面磨損較快。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，同時變輥輪原設計的的雙軸輥輪為單軸輥輪結構，并改進了其工藝加工性，不僅安裝方便且降低了零部件成本。

鏈條輸送線的改造，結合了現有基礎設施并綜合各種鏈條式傳輸優(yōu)缺點，決定采用帶V型托架的單排鏈條套筒滾子傳輸形式，在實際實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構和部分機架，保留了底部主體機架和基礎部分。在此基礎上設計并定制了2吋帶V型托架的單排鏈條套筒滾子傳輸結構（每508毫米鏈條上有一個V型托架），共制作了五（臺）架鏈條傳輸設施，每臺長4-6米，單臺驅動功率為2.2kw，主、被動鏈輪齒數均為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 擰接機擰接速度的提高：關鍵設備擰接機處于流水線重要的生產節(jié)點上，為提高擰接機的生產速度，我們將擰接機前端進出料的輸送線的輸送速度進行了提速。具體方法是將驅動輥輪的一級主動鏈輪齒數增加，此主動鏈輪齒輪原為13齒（節(jié)距：12.7），由此驅動相應的滾輪線速度不高，其輸送速度是35米/分，這個進、出料的速度，與整個生產輸送線的相同，屬于低速傳動。經過計算和模擬實驗，將主動鏈輪的齒數由13齒增至20齒，傳輸速度由35米/分提高到了53.8米/分，這個傳輸速度完全適合生產速率的要求，也不會對擰接機和輸送線的造成沖擊。從而較好的解決了擰接機生產的“擁堵”問題。

3.4 除銹機改造：改造方案和措施實施：①改進壓下導向柱結構，增加4套彈簧減震裝置，利于減少沖擊和震動；②重新設計制作壓下裝置，將壓下機構的固定連接法蘭聯接改進為可動式聯接（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，增加鋼刷數量；④對除銹機的基礎增加斜支撐，進行多方位錨固。通過上述改進措施，該設備的除銹效率明顯提高，消除了除銹機因卡死停轉現象。除銹機工作時的沖擊和噪聲明顯減輕，設備運行較平穩(wěn)，也大大降低了設備故障率和軸承、氣缸桿等備件的消耗。

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

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

4 結束語

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

[1]成大先.機械設計手冊[M].化工工業(yè)出版，1997.

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

[3]萬力.起重機安裝使用維修檢驗手冊[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，研究方向為設備管理。

TM216+.5

A

1006-4311（2014）13-0030-03