石油井管生产线技术改造

黄德奎 HUANG De-kui

（延长石油材料公司，西安 710077）

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

石油井管生产线技术改造

黄德奎 HUANG De-kui

（延长石油材料公司，西安 710077）

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

本文介绍了延长石油材料公司第一条Φ139.7×7.72油套管生产线的基本概况，论述了整条生产线的主要缺陷，提出并实施了设备改造方案。

设备改造；石油套管；生产线；输送线；车丝机；设备检验

0 引言

2007年初，延长石油材料公司第一条生产线建成投产，设计年产量是五万吨（两条管体车丝生产线和一条管箍生产线）。通过克服各种困难和不懈的努力，第一年完成Φ139.7×7.72油套管产量4万吨。

油套管生产线主要设备为数控车丝机、拧接机、水压机、喷涂和喷码机、除锈机、晾床打包机、输送线和十余台起重机等设备组成。其生产线流程简介如下：①钢管外观检验；②打钢印；③全长通径检验；④外表面除锈；⑤第一端外螺纹车制；⑥螺纹检验；⑦第二端外螺纹车制；⑧螺纹检验；⑨接箍预拧；⑩接箍机拧紧；⑪接箍端管体通径检验；⑫静水压试验；⑬两端上保护环、称重、测长；⑭外表面喷涂、喷印标记；⑮晾干、捆扎打包；⑯成品入库。

管箍的生产线主要由数控车箍机、带锯机、打标机、磁粉探伤等设备组成。管箍生产流程为：①管外观检验；②定尺切料；③打钢印；④车制内螺纹；⑤检验螺纹；⑥磁粉探伤；⑦磷化处理；⑧入库。

1 问题提出

经过一年的实际运行，套管产量达到4万吨，即设计年产量的80%，未能完成设计产量。制约产量达标的影响因素较多，除人员操作技能不熟练等方面，设备工艺设计存在缺陷是一主要因素。主要表现在：①车箍机生产效率低；②管体输送线故障多，效率低；③拧接机生产速度慢；④除锈机除锈效率低且故障多；⑤缺少接箍检验设备；⑥缺少预拧接接箍设备；⑦成品包装工序缺少相关设备。我们根据生产实际状况、缺陷设备影响程度、现有资金和技术改造能力，决定采取循序渐进的方式，主要依靠现有的资源对整条生产线进行技术改造和升级。

2 现场分析

2.1 首先面对的突出矛盾是如何提高油套管管箍的产量问题，即提高关键生产设备车箍机生产效率的问题。对现有的三台数控车箍机的班产量进行分析统计的结果是平均32只/每台，并未达到其设备设计生产能力，即每台班产应达到60只。在不增加设备的情况下，如何才能提高班产量呢？经进一步分析，制约车箍机生产量的主要原因有三个：

①车箍机设备故障多，其中自动翻转卡盘卡死的故障率最高，维修时间长；②关键设备车箍机车制外圆、端面和内孔，耗费不必要的时间，有必要为其减“负”；③车箍生产线缺少接箍检验设备，检验生产效率低，检验工人劳动强度大。

2.2 石油套管生产输送线现场分析：输送线输送效率低（主要指油套管纵向传输）。套管体纵向输送线主要由两种结构形式组成（横向传输主要使用气动翻板或摇臂机构）：①V型辊轮输送式（摩擦式传动）：它具有传动平稳，噪音小等优点，但工作表面磨损较快。便于气动翻板机构实现横向转移，主要用于整条生产线前部的输送管体工作（占总输送线长的78%）。②链条式输送。主要有两种传动形式：带V型托架的套筒滚子链条式和链条小车输送式。链条式输送过程中与管体接触依靠靠滚子链条上或小车上的V型托架，链条输送管体是由静摩擦力传送，链条式输送具有与被输送物体相对静止，可保护管体表面涂层不至破坏，有利于油套管生产线后部尾段的输送，即油套管喷漆后的传输。其中单排带V型托架的套筒滚子链条式比链条小车式输送结构简单、效率高、传动平稳，小车链条式传输管体机构由左右两组链条和中间联接若干载物小车构成（2.5米一个）。传动中易发生左右链条错位，小车跑偏，导致传动失效，传输故障率高。

链传动在石油井管生产线上有广泛应用，它可用于两轴中心距较远的情况下传递运动和动力，能在低速、重载和高温等条件下工作。与皮带传动相比，能够保证准确的平均传动比，传递功率较大，并且作用在轴和轴承上的力较小，传动效率高（可达98%）。在作为输送链条应用时，其瞬时链速非常数的特性可忽略不计，低速传输时，噪声大的缺陷不明显。

2.2.1 滚轮输送线现场实际的存在问题：辊轮挂胶工作表面设计不合理、磨损快。辊轮输送线的是由主动与被动辊轮相间布置构成，作为传动动力辊轮，主动辊轮的磨损快于仅用于支撑滚动的被动辊轮，因此主动辊轮V型面常常低于被动辊轮。由于被动辊轮的支撑作用，主动辊轮无法接触到管体，产生空转，致使传输中的油套管停滞不前，正常的流水生产线生产秩序被迫中断。另一方面其辊轮传动双轴设计结构不合理，更换轴承及滚轮困难，导致维修时间长。

2.2.2 链条小车输送线故障率高，结构设计不合理。该系统输送是通过减速电机和二级链轮链条带动链条输送小车构成传。由于传送小车链接在左右两条3/4吋链条中间并被拖动，加之该轮轴结构设计强度低易变形和小链轮磨损快等缺陷，在实际工作中经常发生左右链轮扭曲变形不同步、传送链条小车跑偏脱轨、链条脱轮（链轮），造成管体输送中断或油套管坠地，不但直接引起正常的生产中断，对安全生产也构成较大威胁。

2.3 拧接机进出套管速度慢。我分厂有两条有套管数控车丝生产线（每条线两台数控车丝机），但拧接机只有一台，它负责将管箍拧紧在套管的一端。在此工序点前，时常堆满车制完外丝，待拧接管箍的油套管，即拧接任务供大于求。究其原因是拧接机的进出料特点所致：进、出料都从拧接机前端的输送线设备完成：拧完管箍的油套管，仍要从原路退回（再由气动翻板机构横向转至下一架纵向输送线，送往水压机进行压力试验）。如果能提高拧接机的进出油套管传输速度，就可以满足拧接机油套管的“供需平衡”。

2.4 除锈机除锈效率的低，故障率高。套管除锈安装于整条生产线前段（套管打标机后）其结构形式和原理是套管直行，装有钢刷滚筒绕行进中的石油套管旋转除锈，即油套管按输送线速度等速前行。除锈机的压下滚动装置保证其不产生自身旋转，钢刷在管体外表面上连续旋转除锈。由于该设备设计上有一定缺陷，运行中存在如下问题：①压下装置每次动作都产生较大冲击（与油套管撞击），不仅噪声大，且易损坏压下滚轮轴承等部件；②压下滚轮刚性连接方式缺少弹性易损坏压下汽缸；③除锈钢刷设计过长易造成油套管卡死在除锈机里；④因场地条件所限，除锈机被迫安装在电缆沟附近，其基础不牢固，导致设备位置产生位移，加重了油套管卡死的故障，直接导致管体除锈和输送中断。

2.5 晾床生产线缺少色环机、油套管打包对齐、横向转移油套等管相关管设备，导致套管喷涂色环的外观质量欠佳，打包生产效率低下，且生产操作工人的劳动强度大。

2.6 缺少预拧接设备，油套管在进入拧接机之前需先将油套管体端部螺纹涂抹螺纹脂，再将管箍人工拧到油套管上，其劳动效率不仅低，操作员工的劳动强度也较大。

3 改进方案

3.1 车箍生产线改进：针对数控车箍机自动翻转卡盘故障率高，且费时间修理的特点，对卡盘进行了变革。方法是在卡盘后部加装圆环定尺板，避免了自动翻转带来的翻转不到位的缺陷，实施人工翻转。根据我厂现存且闲置的C620车床的情况，我们将车内丝前道车工序车外圆、车端面和镗内孔的工作交由普通的车床去处理，从而节约了专用数控车箍机的工作时间，同时也降低了该专用设备的损耗。

3.2 设计制作接箍检验设备，为提高接箍检验质量和工作效率，保证每只接箍的实物质量，必须对车制完工的接箍进行螺纹检验，特别需要接箍检验设备。为此专门设计制作了一台接箍检验设备，实施后效果十分好；不但提高了接箍的检验质量和效率，也大大减轻了检验人员的劳动强度。

以上举措使得车箍机实际生产量有了较大的提高。管箍班产量很快达到了68只/每台，产品质量也有了明显提高。

3.3 套管生产线输送线输送效率低的解决方案

3.3.1 改进措施：首先对辊轮输送线进行了改进，去除了辊轮外层表面挂胶，因为靠摩擦传动的的方式，工作表面磨损较快。用橡胶做传动辊轮的外表面，其磨损就更加快的惊人。辊轮改用45钢，提高了辊轮表面的耐磨性，同时变辊轮原设计的的双轴辊轮为单轴辊轮结构，并改进了其工艺加工性，不仅安装方便且降低了零部件成本。

链条输送线的改造，结合了现有基础设施并综合各种链条式传输优缺点，决定采用带V型托架的单排链条套筒滚子传输形式，在实际实施中为减少工期和降低成本等因素，只拆除了原小车链条传送机构和部分机架，保留了底部主体机架和基础部分。在此基础上设计并定制了2吋带V型托架的单排链条套筒滚子传输结构（每508毫米链条上有一个V型托架），共制作了五（台）架链条传输设施，每台长4-6米，单台驱动功率为2.2kw，主、被动链轮齿数均为13齿，节圆为212。改造后的辊轮式和单排链条套筒滚子输送线，传输平稳安全，故障率很低，输送效率大大提高。

3.3.2 拧接机拧接速度的提高：关键设备拧接机处于流水线重要的生产节点上，为提高拧接机的生产速度，我们将拧接机前端进出料的输送线的输送速度进行了提速。具体方法是将驱动辊轮的一级主动链轮齿数增加，此主动链轮齿轮原为13齿（节距：12.7），由此驱动相应的滚轮线速度不高，其输送速度是35米/分，这个进、出料的速度，与整个生产输送线的相同，属于低速传动。经过计算和模拟实验，将主动链轮的齿数由13齿增至20齿，传输速度由35米/分提高到了53.8米/分，这个传输速度完全适合生产速率的要求，也不会对拧接机和输送线的造成冲击。从而较好的解决了拧接机生产的“拥堵”问题。

3.4 除锈机改造：改造方案和措施实施：①改进压下导向柱结构，增加4套弹簧减震装置，利于减少冲击和震动；②重新设计制作压下装置，将压下机构的固定连接法兰联接改进为可动式联接（压下气缸与压下滚轮装置间的连接），减少了压轮装置的频繁损坏；③减少钢刷长度，增加钢刷数量；④对除锈机的基础增加斜支撑，进行多方位锚固。通过上述改进措施，该设备的除锈效率明显提高，消除了除锈机因卡死停转现象。除锈机工作时的冲击和噪声明显减轻，设备运行较平稳，也大大降低了设备故障率和轴承、气缸杆等备件的消耗。

3.5 因后道工序包装生产线缺少色环机和接箍端对齐装置等设备。这些设备的短缺，不仅影响产品实物质量还影响包装生产线效率效率，而且增加了包装操作者涂色环和捆扎打包的工作量，劳动强度高，同时造成工作效率低下。因此决定增加色环机、短晾床、各台设备间的套管横向转运机构；采用摇臂旋转机构（共三套：晾床到色环机、色环机到短晾床、短晾床到套管端部对齐设备）、对齐装置等设备。为减轻油套管进入打包机产生的噪声，又增加了一台磁力吊车，替代原打包升降设备。经过一段时间的准备工作，在相关部门的协助下，完成了上述设备的安装调试工作。经过短时间的磨合，很快使班产量有了较大提高，并使包装生产工序操作人员由28人减至20人。

3.6 接箍预拧接的设计制作，由于缺少预拧接机设备，影响了生产效率，并增大了操作人员的劳动强度。为此，专门设计制作了了两台半自动接箍预拧接机设备。每台设备基本构成是由一套减速电机和一级链轮传动系统、三组套管滚轮和原生产线气缸翻板机构组成，制成后使用效果良好，解决了预拧接接箍工序效率低的问题。操作工人的劳动强度也大为降低。

4 结束语

通过对石油井管生产线设备多处薄弱环节的改造，解除了制约生产线的瓶颈点，生产环境有了较大改善，生产操作工人的劳动强度明显下降。生产效率有了稳步提高,突破了年产5万吨Φ139.7×7.72油套管的生产设计能力。产量由投产初期的年产4万吨提至6.9万吨，做到了稳产高产。

[1]成大先.机械设计手册[M].化工工业出版，1997.

[2]李坚.起重机安全事故案例分析与防范[M].中国电力出版社，2012，08.

[3]万力.起重机安装使用维修检验手册[M].冶金工业出版社，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

黄德奎（1959-），男，山东章丘人，工程师，研究方向为设备管理。

TM216+.5

A

1006-4311（2014）13-0030-03