全自動排管生產(chǎn)線

任明杰

(金屬材料擠壓/鍛造國家重點實驗室，陜西710032)

油田采油廠從油井收集回來的鉆桿、油管經(jīng)過清洗、矯直、通徑、試壓等工序后，重新返回油井使用，大量的油管、鉆桿返井前需要排整，堆放，目前大多采油廠都是通過人工完成上述工作，費時費力，工人作業(yè)環(huán)境比較惡劣，勞動強度大。應(yīng)用戶要求，我們研發(fā)了一套排管生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線能夠?qū)⑴夸摴茏詣诱R排列成垛，再將成垛鋼管運送到指定倉位，極大的方便了工廠管理，減輕了工人勞動強度。

1 全自動排管生產(chǎn)線組成

全自動排管生產(chǎn)線主要由輸送輥、上料鉤、斜臺架、擋料臂、排管小車、搬運車和固定料倉組成，如圖1所示。

2 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

裝機功率：45 kW

排管速度：30根/min

鋼管規(guī)格：?60.3 mm～?139.7 mm

3 工藝流程

鋼管經(jīng)清洗、矯直、通徑、試壓等工序后由輸送輥道送至待料位，翻料鉤將鋼管翻到斜臺架上，鋼管靠自重沿斜臺架滾動，滾到末端后被擋料臂擋住，擋料臂隨后擺動打開，鋼管落在排管機的料叉上，接著又排下一根鋼管直至料滿，然后將排管機后退一段距離，搬運機將成垛的鋼管吊運至指定料倉，這樣就完成了一垛鋼管的排放。

1—輸送輥道 2—錯位翻板 3—翻料鉤 4—斜臺架 5—擋料臂 6—排管機 7—搬運機 8—料筐圖1 全自動排管生產(chǎn)線Figure 1 Production line of automatic arranging pipe

4 設(shè)備組成部件結(jié)構(gòu)特點及功能

4.1 輸送輥道

輸送輥道的功能是將要入倉的鋼管送至指定工位。

輸送輥道由一組輥道、一個定位擋板和檢測裝置組成。輥道間距為1.8 m，每個輥道主要由一個V形輥、一臺電機減速機、兩個軸承座和一個支架組成。

定位擋板位于輸送輥道端頭，由一個活動擋板和一個固定擋板組成，活動擋板在前端，固定擋板在后端，兩擋板的距離略大于接箍長度，排第一層鋼管時，活動擋板落下，鋼管由固定擋板定位，排第二層鋼管時，活動擋板抬起，鋼管由活動擋板定位，這樣，兩個擋板交替定位，相鄰兩層鋼管接箍前后錯開，不會使料倉中鋼管因接箍頭一端太高而過分傾斜。接箍管錯位排放如圖2所示。

圖2 接箍管錯位排放Figure 2 Arranging by the dislocation of pipe with threads on ends

定位擋板前設(shè)有檢測裝置，當(dāng)鋼管接近定位板時，檢測裝置發(fā)信號，輥道轉(zhuǎn)速降低，鋼管減速緩慢接近定位擋板，防止產(chǎn)生劇烈撞擊。

4.2 翻料裝置

翻料裝置的功能是將鋼管從輸送輥道翻到斜臺架上。

翻料裝置由翻料鉤、氣缸和支座等組成。翻料鉤落下時，處于待料狀態(tài)，當(dāng)鋼管到位后，氣缸驅(qū)動翻料鉤抬起，將鋼管翻到斜臺架上。氣缸上裝有排氣節(jié)流閥，氣缸動作速度可調(diào)。

4.3 斜臺架裝置

斜臺架裝置的功能是支撐鋼管，由翻料鉤翻上來的鋼管在斜臺架上滾動落入排管機。

斜臺架由槽鋼焊接而成，懸臂結(jié)構(gòu)，共四組，間距為2.5 m，排管機在其懸臂下方來回移動接料。如果鋼管從斜臺架上直接滾落到排管機中，不僅會產(chǎn)生較大的沖擊，而且還可能斜著落入排管機，落點不確定，使鋼管不能整齊排列。因此，在斜臺架末端安裝兩個擋料臂，擋料臂由氣缸驅(qū)動，同時動作，鋼管從斜臺架滾下先由擋料臂擋住，擋料臂打開后，鋼管從斜臺架和擋料臂之間的空隙中掉落，這樣，鋼管滾落前得到緩沖，糾正傾斜，可以在同一位置平直掉落。

4.4 排管機

排管機是整個生產(chǎn)線的主要設(shè)備，由行走機構(gòu)、機架、升降料叉和液壓站組成，如圖3所示。其作用是將批量鋼管整齊排列成一垛，排第一根料時，排管機在行走機構(gòu)的驅(qū)動下，向左前進至前限位，料叉在油缸的驅(qū)動下上升至上限位，待料。第一根鋼管落下后，排管機向右移動一個管箍直徑的距離后待料，第二根鋼管落下后，排管機向右再移動一個管箍直徑的距離后待料，依次類推，一層料排滿后，料叉下落一個管箍直徑的距離，小車再向左前進至前限位后接著前進半個管箍的距離，這樣第二層的第一根鋼管下落點剛好在第一層的最右端的鋼管和料倉支柱之間，第二層鋼管排滿后，料叉重復(fù)下落一個管箍直徑的距離后，下車向左前進至前限位，接著排第三層鋼管，反復(fù)循環(huán)動作，直至料倉排滿。

1—行走機構(gòu) 2—機架 3—升降料鉤 4—液壓站圖3 排管機Figure 3 Arranging pipe machine

排管小車的機架由型鋼焊接而成，機架上方安裝有4組支柱組成的料倉，每組間隔1.5 m，支柱內(nèi)側(cè)安裝襯板，更換襯板厚度可調(diào)整料倉開檔尺寸，使不同直徑鋼管都能以整數(shù)根排滿一排。車輪安裝在機架下面，支撐整個小車和鋼管重量。

升降料叉共三組，安裝在機架底盤上面，料叉兩側(cè)裝有導(dǎo)向輪，在C形導(dǎo)軌間上下運動。每組升降料叉分別由一個活塞缸驅(qū)動，活塞缸大腔通有壓力油時，驅(qū)動料叉上升；大腔回油，料叉靠自重下落。

行走機構(gòu)由兩組電機減速機和齒輪齒條組成。電機減速機安裝在機架底盤兩側(cè)，齒條固定在地基上，兩側(cè)齒輪同步反向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動小車前后移動。電機采用變頻調(diào)速，尾部帶有編碼器，通過PLC控制小車的速度和行走距離，使小車平穩(wěn)起動和停止，行走位置精確?？招谐炭焖龠\動，節(jié)省輔助時間。液壓站給三個料叉油缸提供動力，由油泵電機組、溢流閥、換向閥、支撐閥、節(jié)流閥、油箱和管道等組成。油泵電機組帶電旋轉(zhuǎn)，壓力油泵至油缸大腔，料叉上升，料叉到上限位后，油泵電機斷電，料叉在支撐閥的作用下保持位置。換向閥帶電，油缸大腔泄壓，料叉下降，下降一個管徑后，換向閥失電，支撐閥工作，料叉保持靜止。為了實現(xiàn)三個油缸同步下降，油缸中安裝位移傳感器，每組閥控制一個油缸，管路中設(shè)回油節(jié)流閥。調(diào)整節(jié)流閥，可使油缸下降速度大體同步，通過設(shè)定位移傳感器，三個料叉停在同一高度靜止待料。

4.5 搬運機

搬運機的功能是把排管機排好的鋼管吊到指定料倉。搬運機機架呈龍門結(jié)構(gòu)，起重機安裝在龍門架上方，通過兩根鋼絲繩吊起一根扁擔(dān)梁，兩個專用吊具在扁擔(dān)梁上左右滑動。吊料時，扁擔(dān)梁升起，兩個吊具滑到左右兩側(cè)，搬運機移動到排管機正上方，扁擔(dān)梁落下，兩個吊具同時向中間滑動，將排管機排好的鋼管套住，滑動到設(shè)定位置后停止，接著起重機帶動扁擔(dān)梁上升，將成垛的鋼管吊離排管機，然后搬運機運動到指定料倉后停止，扁擔(dān)梁下降，將鋼管放到料倉中，接著吊具向左右滑動，脫離鋼管，扁擔(dān)梁上升，完成一個搬運循環(huán)。

4.6 電氣系統(tǒng)

電控系統(tǒng)主要由工控機、電控柜和操作箱組成。控制電機及泵閥的動作，通過操作臺控制面板上的參數(shù)設(shè)置，設(shè)定排管機每一步的行走距離和料叉每一次的下降距離，以適應(yīng)不同規(guī)格的鋼管。

5 結(jié)語

該生產(chǎn)線能夠?qū)⑴夸摴茏詣诱R排列成垛，并且自動運送到指定倉位，目前運行正常，得到了用戶的肯定，達(dá)到預(yù)期設(shè)計目的。

[1] 成大先. 機械設(shè)計手冊[M].機械工業(yè)出版社， 2010.