深井管式抽油泵加工车间设计

孙誉宾

【摘 要】从工艺、设备选型、土建公用需求、节能等方面描述了国内某深井管式抽油泵加工车间的设计，解决了抽油泵制造质量不稳定、生产能耗高等制约产品生产的问题，提高了产品的质量和技术水平。

【关键词】抽油泵；加工车间；设计

【Abstract】This article expatiates a deep well oil pump machining workshop design from process，equipment selection， civil public demand and energy saving etc.The project is aim to solve the problem that the production quality is not stable，the energy consumption is high，and to improve the quality and technical level of the product.

【Key words】Deep well；Oil；Pump；Machining workshop；Design

0 前言

随着世界石油勘探开发的发展，作为石油勘探关键装备的抽油泵制造技术也得到快速发展。本文从工艺、设备选型、土建公用需求等方面描述了国内某抽油泵加工车间的设计，解决了抽油泵制造质量不稳定、生产场地紧缺等制约抽油泵产品生产的主要问题，提高了抽油泵产品的制造质量和技术水平，以满足市场和技术发展的要求。

1 车间任务及生产纲领

生产纲领为年进行抽油泵装配、试验、涂装、包装6500台。加工车间主要进行柱塞、泵筒、小件的机械加工和表面处理工序。

2 工作制度和设计年时基数

全年工作日250天，单班制，每班工作8小时。工人年时基数1780小时，设备年时基数1970小时。

3 加工车间工艺设计

3.1 下料

抽油泵小件加工所需圆钢通过锯床下料，柱塞及泵筒加工所需无缝钢管及精轧钢管为定尺寸毛坯，无需下料。

3.2 柱塞加工

柱塞采用无缝钢管为原料，通过液压校直机进行校直，通过车床进行端面、倒角、粗车外圆等加工工序，采用辊道式钢管清理设备去除工件表面污物并使工件表面形成一定的粗糙度，然后通过喷焊重熔设备将镍合金粉末均匀喷至工件表面并对其加热使颗粒和工件表面良好结合，检验合格后再次校直，然后在车床上车工件两端内螺纹、打中心孔后，用外圆磨床和无心磨床打磨工件外圆，最后送至装配车间进行装配。

3.3 泵筒加工

泵筒采用精轧钢管为原料，使用清洗液手工进行外表面和内壁油污的清洗后，通过液压校直机进行校直，然后通过珩磨机进行泵筒内壁的加工，采用普通车床及管螺纹车床进行端面和外螺纹的加工，送至装配车间进行装配。其中，珩磨工艺加工泵筒内壁为最关键的工序。本项目采用深孔强力绗磨技术，使用切削性能较强的油石和较高的珩磨压力，在刚性较好的珩磨机床上进行珩磨加工，具有高效率、高精度、大余量等特点。[1]

3.4 小件加工

抽油泵小件主要有泵筒接箍、泵筒阀罩、泵筒阀罩异径接头、上部阀罩、柱塞接头、制作管塞等，通过车床、立式铣床、摇臂钻床进行加工，检验合格后送至装配车间进行装配。

4 加工设备选型

4.1 设备选型原则

本项目设备选型原则主要有以下几点：

4.1.1 设备选型与项目建设规模、产品方案和工艺技术方案相适应，并有较高的负荷和效益。

4.1.2 充分利用企业原有设备，新增部分影响生产效率及产品质量的关键设备。

4.1.3 在投资可控的前提下尽量使用自动化程度高的专用成套设备以提高产品质量，同时提升企业工艺水平。

4.1.4 在满足生产和质量要求的条件下，优先选用国产设备。

4.2 加工设备选型

本项目加工主要加工工艺设备包括：数控车床、无心磨床、深孔强力珩磨机床等。

4.2.1 数控车床

用于对柱塞进行端面、倒角、粗车外圆等加工。机床主要由主轴传动机构、进给传动机构、刀架、床身、辅助装置（刀具自动交换机构、润滑与切削液装置、排屑、过载限位）等组成。倾斜45°卧式床身，矩形贴塑滑动导轨，刚性强，排屑性能好，效率高、精度高、编程方便、操作简单。数控车床加工尺寸范围20-1000（mm），主轴转速范围：30-2000r/min。

4.2.2 无心磨床

用于对柱塞进行外圆精磨。机床主要由床身，导轮架，磨削砂轮，工件支撑架，导轮修整器和磨削轮修整器等组成。机床为双面移动布局，托架固定在床身上，导轮架仅作调整运动，工件位置不变，易于配备各种送料装置，便于自动化。磨削直径范围为50-200mm。

4.2.3 深孔强力珩磨机床

用于泵筒内壁的加工。卧式深孔强力珩磨机床，工件在机床三爪卡盘夹持和中心架的支撑下做旋转运动，珩磨头、珩磨杆和尾架依次连接，珩磨头周围上的若干油石由张开机构将其沿径向张开，使其压向工件的孔壁，同时珩磨头做直线往复运动，对孔进行磨削和摩擦抛光，油石上的磨粒在孔的表面上切削轨迹呈交叉而又不重复的网纹，使加工表面获得较小的表面粗糙度值。[2]

5 土建及公用配套

5.1 建筑

加工厂房，单层混凝土排架结构，混凝土H型柱子，共3跨，生产类别戊类，耐火等级二级，主要功能为柱塞加工、壁筒加工、小件加工。厂房长度为80m，由18m+18m+18m三跨构成，每跨配有2台5t单梁起重机，轨顶高9m。厂房大门为推拉门大小为4200mm×4800mm手动彩色压型钢板平开门（带疏散小门），用于设备、毛坯件的进出及输送加工成品。车间一侧布置仓库、检验室等辅助用房。车间物流通道宽3m，人流通道宽1m，十字交汇处绘制人行斑马线，车间地坪采用金属骨料耐磨面层混凝土地面，荷载要求为5t/㎡，工艺需开挖基础的地坪做法详结构地坪做法，车间的窗采用塑钢窗。

5.2 结构

厂房柱、梁均采用H型截面，厂房基础采用预应力混凝土管桩基础，承台顶标高均为-0.760m。设计根据设备厂商提出的基础最大允许变形量及当地地质条件，结合设备重量、设备尺寸、工件重量、机床精度等级要求，厂房地基基础设计等级为丙级，设备基础主体混凝土强度等级采用C30。

5.3 公用

机械加工设备使用的切削液需定期更换，设备旁设置加水点，厂房生产废水含少量油污，经隔油池处理后排入厂房东面现有的厂区污水管道，更换后的废切削液用槽车密闭运输到污水处理站处理。

加工车间用电设备安装电容量为1058kW，低压配电系统采用TN-S制接地方式。所有正常不带电的配、用电设备金属外壳等均与PE线连接。进出建筑的所有金属管道均与接地装置作等电位连接。厂房照明采用深照型工厂灯具，在屋架上链吊安装，由照明配电箱分区集中控制，厂房照度约300 Lx，主厂房采用高光效灯具，光源采用高光效金属卤化物灯，生产辅房采用节能直管荧光灯，变配电室及控制室设置自带蓄电池的荧光灯。延柱布置压缩空气接口及插座箱，方便设备维修，满足本工程的工艺需求。

加工车间机加工工艺在生产过程中会产生金属切削油雾等有害气体，在其区域设置工位局部排风系统，经油雾净化器净化处理后引至室外高空排放。厂房通风采用自然排烟天窗及侧窗，可满足各厂房通风及消防排烟的要求。

动力管道由各自的站房经计量后接出，以辐射状的方式经厂区管道接至各用户车间。车间内动力管道再以树枝状的方式接至各用气设备和用气点。

6 节能设计

节能和合理用能是我国的一项基本方针，本项目严格遵循国家有关节约能源及合理用能的现行法规、政策、指令、规定、标准进行设计，采用国内外成熟、可靠的先进工艺和设备，提高工艺技术装备水平、产品质量和生产效率，降低能耗和生产成本，提高企业的综合经济效益；合理布置物流，提高搬运效率、保持物流畅通；遵循“本地、就近、集中”的能源供应原则，选用本地供应充足、稳定能源，厂内供能设备尽量靠近负荷中心，以降低能源损失；高度重视建筑节能，严格执行建筑节能设计标准、规范及规定，以降低建筑能耗。

加工车间的主要耗能工序为抽油泵的零件加工，主要耗能设备包括各类机床，根据已确定的设计原则，选择电作为生产的主要消耗能源，压缩空气由电能转换而来作使用能源。本项目在工艺布局上采用集中下料、车、磨、珩工艺布局，提高设备利用率，节约原材料；建筑上窗户采用塑钢窗及外墙外保温构造措施；配电室设在厂房内部，靠近符合中心，380/220V供电半径小于200m，同时选用D，yn11接线组别的低损耗、低噪声节能型SCB11-6/0.4kV干式变压器，合理分配负荷，控制变压器负载率在75%-85%之间，尽量使变压器工作在高效低耗区内，采用分散就地补偿和高、低压柜集中补偿相结合的方式以提高功率因数。

通过上述节能设计，本项目万元产值综合能耗指标和万元工业增加值综合能耗指标低于“十三五”末期规划指标，达到了先进水平。功率因数指标达到GB50054-2011《低压配电设计规范》中的规定指标，符合规范要求。

7 结论

本项目解决了抽油泵制造质量不稳定、生产能耗高等制约产品生产的主要问题，车间设计布局合理，设备选型正确，公用配套设施完善，产品质量及能耗水平已达到国际先进水平。

【参考文献】

[1]张云电.现代珩磨技术[M].北京：科学技术出版社，2007.

[2]胡凤兰，覃波.利用强力珩磨工艺进行深孔的精密加工[J].煤矿机械，2009，4.

[责任编辑：田吉捷]