潛油電纜丁腈橡膠護(hù)套加工優(yōu)化和改進(jìn)

王朝陽(yáng)，呂金玲，劉玉坤，楊振宇，趙 均，王 鵬，陸有升

（渤海石油裝備（天津）中成機(jī)械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

潛油電纜是潛油電泵機(jī)組的重要組成部分，敷設(shè)于油井中，長(zhǎng)期工作在地下高溫、高壓和具有腐蝕性液體環(huán)境中，為潛油電泵機(jī)組提供動(dòng)力電源。丁腈橡膠護(hù)套是潛油電纜的常見結(jié)構(gòu)護(hù)套層，避免電纜絕緣層受潮、腐蝕，保證電纜的電氣性能和使用壽命。該護(hù)套層是通過橡膠硫化擠制生產(chǎn)線將丁腈橡膠擠包成所需的形狀，繼而包覆在電纜絕緣線芯上，在一定壓力的連續(xù)硫化管道內(nèi)硫化一定時(shí)間后，形成丁腈橡膠護(hù)套。

丁腈橡膠護(hù)套加工是潛油電纜生產(chǎn)的重要工序之一。隨著原油開采井況的日趨復(fù)雜，潛油電纜丁腈橡膠護(hù)套加工質(zhì)量的可靠性至關(guān)重要。

1 存在的問題

丁腈橡膠護(hù)套是目前常規(guī)耐溫90 ℃潛油電纜護(hù)套的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)層，護(hù)套加工質(zhì)量對(duì)耐溫90 ℃潛油電纜的耐腐蝕性和氣密性有著至關(guān)重要的作用，護(hù)套加工質(zhì)量不好，油氣竄入電纜內(nèi)部，加速絕緣老化，直接影響電纜使用壽命。

由于人員操作、工藝執(zhí)行、設(shè)備設(shè)施等方面的原因，造成該工序出現(xiàn)沙眼、斷膠、漏洞、竹節(jié)等質(zhì)量問題（圖1），不但給產(chǎn)品質(zhì)量帶來一定的隱患風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

圖1 丁腈橡膠護(hù)套加工質(zhì)量問題

通過對(duì)該工序的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，改進(jìn)前共生產(chǎn)丁腈膠護(hù)套線芯60 條，總計(jì)約360 km，其中因沙眼、漏洞、斷膠、竹節(jié)等質(zhì)量問題造成返修點(diǎn)共計(jì)180 個(gè)，平均每千米返修點(diǎn)數(shù)為0.5 個(gè)，返修率較高，丁腈橡膠護(hù)套加工質(zhì)量問題分布如圖2 所示。

圖2 丁腈橡膠護(hù)套加工質(zhì)量問題分布圖

2 原因分析

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)人員、設(shè)備、材料、工藝等情況進(jìn)行調(diào)查摸底分析（表1），確定主要原因（表2）。經(jīng)過調(diào)查統(tǒng)計(jì)，確定影響丁腈橡膠護(hù)套加工質(zhì)量的主要原因有：①煉膠打包次數(shù)少、粉塵多；②放線設(shè)備張力不穩(wěn)定；③模具設(shè)計(jì)不夠合理；④搬運(yùn)方法不合理；⑤工作和儲(chǔ)存環(huán)境不潔凈，儲(chǔ)存方法不合理。

表1 原因分析

表2 主要原因

3 優(yōu)化改進(jìn)

3.1 制定對(duì)策

通過深入車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)丁腈橡膠護(hù)套加工質(zhì)量狀況、環(huán)境原料、設(shè)備模具、工藝規(guī)定、人員技能等一系列情況有了客觀全面的了解，收集掌握了大量信息，分析影響丁腈膠護(hù)套加工質(zhì)量的主次原因，并組織相關(guān)人員進(jìn)行多次討論，圍繞改進(jìn)目標(biāo)，從5 個(gè)方面確定主要優(yōu)化改進(jìn)措施（表3）。

表3 優(yōu)化改進(jìn)措施

3.2 實(shí)施對(duì)策

3.2.1 增加膠料煉制打包次數(shù)

進(jìn)行膠料混煉試驗(yàn)，提高膠料混煉充分性，完善工藝技術(shù)文件要求。改進(jìn)前護(hù)套有粉塵雜質(zhì)（圖3a）），改進(jìn)后護(hù)套無明顯粉塵雜質(zhì)（圖3b））。

圖3 打包次數(shù)改進(jìn)前后對(duì)比

圖4 模具優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.2.2 放線穩(wěn)定性的改進(jìn)

（1）設(shè)計(jì)裝置選用：針對(duì)放線張力輪輪瓦上耐磨剎車帶嚴(yán)重磨損的情況，經(jīng)過分析討論，決定采用成纜機(jī)選用的機(jī)械用剎車帶，設(shè)計(jì)制作長(zhǎng)400 mm、寬50 mm、厚6 mm 的剎車帶。

（2）安裝調(diào)試：在張力輪輪瓦上均勻地劃線確定位置，鉆出6 個(gè)直徑3.5 mm，深20 mm 的底孔，并且在機(jī)械用剎車帶上對(duì)應(yīng)的位置也鉆出同樣的6 個(gè)孔，然后進(jìn)行鉚接，并且上線調(diào)試，張力性能得到大幅改善。

3.2.3 模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

優(yōu)化改進(jìn)模套錐面角度和軸向深度，提高護(hù)層包覆緊實(shí)性、穩(wěn)定性，降低護(hù)套斷膠的概率。

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化改進(jìn)模套大端口錐面的角度，增大了膠料的徑向壓力，提高了護(hù)套包覆的緊實(shí)性和光潔性。軸向深度由2.0 mm 增大至3.0 mm 后，提高了膠料壓力穩(wěn)定性，避免護(hù)套斷膠問題的發(fā)生。

3.2.4 改進(jìn)搬運(yùn)方法

配置膠條儲(chǔ)運(yùn)車，膠條分層儲(chǔ)存不粘連。同時(shí)改進(jìn)膠料升降車，確保膠條不受外界環(huán)境雜質(zhì)影響。

改進(jìn)前膠條成圈纏繞并多層疊壓儲(chǔ)存方式，使用時(shí)不便拆解，且一旦粘連，容易導(dǎo)致喂膠不能及時(shí)跟進(jìn)填充，出現(xiàn)護(hù)套斷膠問題。改進(jìn)后，膠條逐層有序擺放在潔凈的儲(chǔ)存箱內(nèi)，通透性好、不粘連，取用便捷，有效防塵、防雜質(zhì)混入。

3.2.5 改造環(huán)境設(shè)施

剔除原有存膠房的臺(tái)面，將地面鋪設(shè)瓷磚，配置空調(diào)，改造硫化平臺(tái)上下地面，鋪瓷磚，更新盛料裝置。制定橡膠儲(chǔ)存管理制度，提升膠料儲(chǔ)存防護(hù)條件，確保膠條潔凈，避免混入沙土使膠條不連續(xù)而出現(xiàn)漏洞。

4 檢查效果

（1）對(duì)策實(shí)施后試驗(yàn)效果：各項(xiàng)改進(jìn)措施實(shí)施完畢后，試生產(chǎn)2 條產(chǎn)品，跟蹤結(jié)果顯示實(shí)施效果良好。沙眼、竹節(jié)、斷膠、漏洞、雜質(zhì)等問題點(diǎn)均未出現(xiàn)，各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)全部順利通過。

（2）跟蹤改進(jìn)效果：改進(jìn)后經(jīng)一段時(shí)期跟蹤統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)丁腈橡膠護(hù)套線芯22 條，共計(jì)132 km、6 個(gè)修復(fù)點(diǎn)，平均每千米返修點(diǎn)約為0.04 個(gè)，丁腈橡膠護(hù)套加工質(zhì)量比改進(jìn)前有了明顯提高。

5 結(jié)束語(yǔ)

分析潛油電纜丁腈橡膠護(hù)套加工質(zhì)量問題的原因，對(duì)丁腈橡膠護(hù)套加工工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)，通過增加膠料煉制打包次數(shù)，放線穩(wěn)定性的改進(jìn)，模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，搬運(yùn)方法的改進(jìn)，環(huán)境設(shè)施的改造等改進(jìn)措施的實(shí)施，積累了豐富的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)了設(shè)備、工裝模具的完善，解決了潛油電纜丁腈橡膠護(hù)套加工中存在的質(zhì)量問題，提高了丁腈橡膠護(hù)套的生產(chǎn)效率和質(zhì)量水平。