繞絲中心管內(nèi)壁鐵屑清理機的研制

孫百舉（中石化勝利油田有限公司孤東采油廠生產(chǎn)準(zhǔn)備大隊 山東東營 257237）

一、現(xiàn)狀調(diào)研

孤東油田地層出砂嚴(yán)重，防砂工作一直是作業(yè)和采油的重點工作。目前孤東油田采用不銹鋼繞絲管防砂，不銹鋼繞絲管防砂是一種較好的防砂技術(shù)。準(zhǔn)備大隊負責(zé)Φ62×1.3 m、Φ62×2.3 m、Φ62×4.3 m三種規(guī)格繞絲中心管的加工任務(wù)。中心管鉆孔后，需要將中心管內(nèi)壁鐵屑清理干凈，以防在使用過程中鐵屑落入井中，造成卡泵和劃傷柱塞等問題，從而影響作業(yè)施工質(zhì)量。

在實際生產(chǎn)中，由于油管材料硬度比較高，而且鉆削面為曲面，由于鉆頭角度等問題，鉆孔后鐵屑會翻轉(zhuǎn)粘結(jié)在中心管內(nèi)壁，不易清理。另外油管腐蝕、油污、鉆孔后摩擦產(chǎn)生磁性以及油管內(nèi)徑尺寸不統(tǒng)一，完全靠人工很難將管內(nèi)鐵削清理干凈。中心管使用量大，且每件中心管打孔數(shù)量多，工人們對每根中心管逐一清理，工人勞動強度大，工作效率較低。而且很難將鐵屑完全清理干凈，影響正常的作業(yè)生產(chǎn)保障和作業(yè)施工質(zhì)量。

目前準(zhǔn)備大隊現(xiàn)有數(shù)控鉆床一臺，普通鉆床兩臺，主要負責(zé)為中心管打孔。繞絲中心管內(nèi)壁鐵削清理干凈與否，直接影響著影響孤東作業(yè)井的施工質(zhì)量。因此，根據(jù)生產(chǎn)中的實際情況，設(shè)計研制繞絲中心管專用鐵屑清理機，以解決生產(chǎn)工作中遇到的實際問題。

二、繞絲中心管鐵屑清理機的設(shè)計方案

本設(shè)計的目的解決繞絲中心管內(nèi)壁鉆孔鐵屑清理難題，設(shè)計一種投資小、清理效果好且效率高的中心管內(nèi)壁鐵屑清理機。

其技術(shù)方案是：主要由導(dǎo)軌、刀頭、導(dǎo)桿、夾緊裝置、動力機構(gòu)組成，所述的導(dǎo)軌的橫向主體上安設(shè)滾輪、虎鉗及導(dǎo)桿扶正裝置，導(dǎo)軌的一端設(shè)有進退電機，另一端設(shè)有鐵屑回收槽，所述的進退電機連接導(dǎo)桿的一端，導(dǎo)桿的另一端安設(shè)刀頭，通過刀頭伸入待清理的中心管，刀頭轉(zhuǎn)動前行，清理中心管。所述的刀頭設(shè)計為可調(diào)節(jié)式，所述的導(dǎo)軌的橫向主體上設(shè)有行程開關(guān)。

（一）清理機主要部件組成

1.導(dǎo)軌 長度9米左右。用于安裝進給小車和固定中心管，以及滾輪、控制線路等附屬設(shè)備?？捎貌垆摶蚬ぷ咒撟孕泻钢?。

2.夾緊裝置 用于固定中心管，可自行加工滾輪，并使用虎鉗固定。

3.導(dǎo)桿 用于連接刀頭和旋轉(zhuǎn)電機。可用無縫鋼管加工制作，并在兩端設(shè)計加工連接刀頭和電機軸的部件，實現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)運動。

4.刀頭 硬質(zhì)合金刀頭設(shè)計為可調(diào)節(jié)式，用以解決刀具磨損及管壁腐蝕造成的尺寸誤差。

5.動力機構(gòu) 由進給機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)組成，進給機構(gòu)動力由0.37千瓦的三相異步電動機提供，通過自帶減速機構(gòu)通過鏈輪鏈條傳動與進給小車輪軸連接，實現(xiàn)小車的前進與后退；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)由0.37千瓦三相異步電動機通過自帶減速機構(gòu)并與導(dǎo)桿連接組成，電機帶動刀具可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)切削。

6.電氣組成 一組是通過三個按鈕、兩個行程開關(guān)、兩個交流接觸器以及一個熱繼電器構(gòu)成的進給控制電路，實現(xiàn)小車的前進、后退以及到達位置自動停止。另一組有兩個按鈕，一個交流接觸器及一個熱繼電器構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)控制線路，可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機的運轉(zhuǎn)與停止。通過行程開關(guān)、按鈕、交流接觸器、熱繼電器等元件組成控制電路，實現(xiàn)小車的前進、后退以及導(dǎo)桿的旋轉(zhuǎn)與停止。

（二）清理機的工作原理

首先將中心管放到滾輪架上，并使用虎鉗夾緊；然后調(diào)整刀具尺寸至合適尺

寸，啟動旋轉(zhuǎn)和進給電機，導(dǎo)桿旋轉(zhuǎn)開始工作，導(dǎo)桿高速轉(zhuǎn)動，進退電機前進，開始磨削清理。清理結(jié)束后，由行程開關(guān)控制進退電機停止運轉(zhuǎn)，導(dǎo)桿停止轉(zhuǎn)動，由機體帶動導(dǎo)桿退出，使用回退按鈕使小車回退到指定位置，由行程開關(guān)控制自動停止，開始下一根清理工作。

三、中心管鐵削清理機的技術(shù)特點

中心管鐵削清理機使用安全可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，具有以下技術(shù)特點：

1.夾具采用虎鉗定位裝夾保證位置精度及夾緊牢固。

2.刀頭部分采用Y T 15硬質(zhì)合金，具有很高的硬度及耐磨性，延長刀具使用壽命，不易損壞，使用時間長久。刀頭部分采用可調(diào)試刀具，控制油管內(nèi)徑尺寸誤差，解決油管內(nèi)徑尺寸由于磨損，腐蝕等原因造成的內(nèi)徑尺寸不統(tǒng)一，難清理的問題。

3.采用磨床和鏜床相結(jié)合的加工方式，可實現(xiàn)中心管內(nèi)壁的有效清理。

4.采用普通電機工作方式，安全可靠，便于維護，實現(xiàn)了自動進給，操作人員省時省力。

5.制作簡單，只需購買電機和必要的電氣元件，導(dǎo)軌、小車、滾輪等部件，本單位能自己加工焊制，其投資小、占地空間不大，而且清洗效果好、效率大幅度提高。

四、解決的問題

中心管鐵屑清理機，解決了在中心管的加工過程中鉆床鉆孔后鐵屑難清理等問題，以Φ62×4.3 m中心管計算，鉆孔后的內(nèi)壁清理工作平均需要20 mi n，而使用清理機后，可平均縮短10-15mi n，確保了中心管的加工質(zhì)量和加工效率，同時大大減輕了人工的勞動強度。

五、效益分析

清理機的設(shè)計制作，從保護職工的身體健康出發(fā)，解決了中心管加工過程中內(nèi)壁清理困難的問題，將極大地降低工人勞動強度，經(jīng)濟效益和社會效益巨大。

（一）經(jīng)濟效益

直接經(jīng)濟效益：平均每天可以多加工12米（價格為110元/米），

全年增值：240米/月×12月×110元/米=31.68萬元

（二）社會效益

清理機的設(shè)計制作，使用安全可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，特別適用于各種管材的內(nèi)壁鐵銷的全面清理。清理機的研制，確保了準(zhǔn)備大隊中心管加工項目的規(guī)?；_展，開辟了新的效益增長點。

六、結(jié)束語

在清理機研制的過程中，操作人員提供了一些與該課題相關(guān)的重要信息，在很大程度上促進了該專用工具順利研制。清理機結(jié)構(gòu)簡單，自動化程度高，操作方便。在清理過程中，噪音小，通過設(shè)計不同刀頭可廣泛應(yīng)用于各種管材、管徑的內(nèi)壁除銹、清理，不受鋼管壁厚和材料的限制，通用性好，具有極大的使用推廣價值。

[1]謝克明，《自動控制原理》，電子工業(yè)出版社，2004年7月。

[2]易繼鍇等，《電氣傳動自動控制原理與設(shè)計》，北京工業(yè)大學(xué)出版社，1997年10月。

[3]聞邦椿，《機械設(shè)計手冊》第3卷，機械工業(yè)出版社，2010年1月。