论文-新型毛辫绳灌锌装置的研制

新型毛辫绳灌锌装置的研制新型毛辫绳灌锌装置的研制负责人:董胜飞参与人:王立波王波吴新华杨军所在单位:试采二厂综合大队维修队项目时间:2014年3月-2014年12月目录TOC\o"1-4"\u前言 1正文 11.项目立项依据及现状 12.项目研发的目标 23.项目研发的内容 23.1液锌容器与支架的设计 23.1.1一体式设备与分离式设备对比 23.1.2支架的设计 33.1.3液锌容器开关的设计 33.1.4毛辫绳头固定装置的设计 53.1.5防护栏的设计 63.1.6挡板设计 73.2改变传统工艺和合理选择原材料……………….………73.2.1改变传统工艺……………….……………….……………….73.2.2合理选择原材料……………….……………….……………74.新装置检测及设计不足 85.取得效果 86.今后打算 9新型毛辫绳灌锌装置的研制摘要:本文所设计的装置主要以安全、质量为出发点,通过对原有装置的研究改进和传统工艺的改良,使工人在灌锌操作过程中更加安全，降低工人的劳动强度,杜绝安全事故的发生，提高毛辫绳的生产合格率。关键词:融锌容器、支架、烫伤事故、毛辫绳、毛辫绳头夹紧装置、传统工艺前言试采二厂拥有1000多口油井，开采近40年，由于设备使用年限不断增加、抽油机不平衡、井下负荷变化、湖区井口抬高等多种原因，毛辫绳更换频率逐步上升，需求量不断增加。综合大队维修队自2013年5月全面承接了试采二厂毛辫绳的制作工作，至2014年7月总计加工制作毛辫绳200余根，每根按1200元计算，总计创造了24万元的劳务收入。但是，随着毛辫绳加工的批量化、产量化，传统制作工艺存在的弊端也日益突出，不仅职工劳动强度不断增强，而且存在一定的安全隐患，制作的成品中也出现了毛辫绳散头、打扭等不合格现象。正文项目立项依据及现状1.1.我队现在使用的灌锌装置，需要在地面将锌块融化在容器中，再由两名工人抬起容器依次灌入毛辫绳头中，在这过程中容器容易发生倾斜，使高温的液态锌迸溅到操作人员身体上，造成操作人员烫伤事故。图1.1地面融化锌块图1.2抬运灌锌操作1.2.抬运操作过程中，液态锌与容器总重量接近30KG，并且盛装有高温液态锌，操作人员需要在较长时间内高度集中精神和注意力，易造成精神和身体的疲劳，导致发生安全事故。1.3.我队传统的灌注支架可以用于小量的毛辫绳灌注作业，对于批量生产毛辫绳存在一定的缺陷：支架高度较低，需要工人弯腰操作，不利于长期作业；每操作一次都要松、紧螺栓10余颗，多次调整、固定毛辫绳头，而且容易出现灌注质量不合格的产品，操作起来费时费力。1.4.成品毛辫绳有部分产品不合格，在接近毛辫绳头的附近出现散头、打扭现象，见图1.3和图1.4,对毛辫绳的使用性能和使用寿命都产生了一定的影响。散头部位散头部位图1.3散头产品图1.4合格产品据2013年和2014年统计的数据显示，成品合格率为74%，见表1.1毛辫绳统计表。表1.1毛辫绳统计表统计时间产品总数合格品数量次品数量合格率2013年5月-12月116882874%2014年1月-3月5740172、项目研发的目标该项目立足项目现状，着重解决现状中存在的隐患和不足，确定了下面两个研究目标：2.2.降低操作工人的劳动强度，杜绝烫伤事故的发生；2.3.提高毛辫绳成品的质量合格率，由74%提高到95%以上。3、项目研发的内容经过我队的技术人员和操作人员长期收集资料和试验验证后确定了该项目的可实施性。该项目主要从两个方面进行研究：一、通过改变盛放液态锌的容器结构、形状和支架的结构，将容器与支架设计为一体式结构，代替传统设备的分离式结构，省去抬运环节，降低工人的劳动强度，杜绝烫伤事故发生，提高毛辫绳的灌注质量；二、通过改变传统的制作工艺和合理选择原材料，提高毛辫绳的成品合格率。3.1液锌容器与支架的设计3.1.1一体式设备与分离式设备对比传统分离式结构如图3.1.1所示，液锌容器与支架分离，需要在地面将锌块融化在容器中，再由两名操作工人抬起高温液锌依次灌入毛辫绳头中，期间容易发生容器倾斜、液锌洒落、人员灼伤等安全事故，操作人员的劳动强度比较大。图3.1.1传统分离式结构图3.1.2新式一体结构经我队技术人员改良后的一体式结构如图3.1.2所示，将容器与支架结合，下部铺设滑动轨道，上部安装防护栏，使容器可以在支架上自由滑动而且不会出现容器倾斜现象，支架其他部位也做了实用性创新和改进，将在下文中一一提到。整个结构以平稳的滑动操作代替工人的抬运操作，可以降低操作工人的劳动强度，杜绝液锌洒落事故和灼伤事故发生。3.1.2支架的设计原装置液锌容器和支架分离，需要由两名工人搬运到支架上进行灌锌操作，容器与液锌总重将近30Kg，由于是高温液体，需要精神高度集中，消耗体力较大。原支架高度较低，操作工人需要弯着腰进行操作，不适合长期作业。图3.1.2新型支架新型支架采用容器和支架一体的结构，整体结构设计高度为1.1米，全长1.8米，一次可灌注6根毛辫绳。支架主体由槽钢、Φ38钢管、Φ89钢管、角铁等构成；液态锌容器由Φ255钢管、滚轮、推拉式阀门等构成。容器底部安装4个滚轮，支架上安装两条用Φ38的钢管制作的轨道，带有滚轮的容器放置在轨道上。滚轮与容器之间用50×50角铁做成两个防护栏，与支架主体焊接，防止容器倾斜。液锌容器两端设计了2个推拉式开关，供流出液锌用。3.1.3液锌容器开关的设计由于液锌容器盛放的是高温加热后的液态锌，温度较高；需要灌注的毛辫绳头内容积有限，瞬间即可灌满。因此要求容器上的排放阀门要同时具体耐高温防烫伤功能和快速启闭的功能。液锌容器主体制作成功后，如何将液态锌从容器中放出、灌注到毛辫绳头中便成为困扰我们的难题。经过多次研究和尝试，我们先后制作出挡板式、抽油机刹车式和弹簧推拉式三种阀门，最后决定采用弹簧推拉式阀门，阀门示意图如图3.1.3.1所示。图3.1.3.1弹簧推拉式阀门示意图弹簧推拉式阀门主要由阀体、球体、把手连杆、弹簧组成。球体与把手连杆、固定杆连为一体，管2上开有L型槽，弹簧处于预拉紧状态。工作原理：液态锌由液锌进口流进阀门，在不工作时，由于弹簧的拉力作用，球体紧靠管1左端，这时阀门处于关闭状态，液锌无法流进阀门；当需要打开阀门时，向右拉动把手，球体离开管1左端，液态锌流进阀门，当拉动固定杆至L型槽的末端旋转把手，使固定杆卡入L型槽，此时球体正好移动到管1右端，将右端堵死，液态锌只能从液锌出口流出。图3.1.3.2阀门实物设计方案确定后，我们自己筹集材料、制作完成了弹簧推拉式阀门（由于是自己手工制作，实物略显粗糙），如图3.1.3.2所示，进行了水密封试验，测试阀门的封堵能力，发现存在少量的漏失。由于液锌的粘度比水的粘度高，流动性比水的流动性低，所以经过讨论后我们决定再用液态锌进行实物测试。经过实物测试，发现阀门密封性能良好，没有一滴液态锌流出，也能实现快速的启闭作用，满足设计要求和使用要求。3.1.4毛辫绳头固定装置的设计传统支架毛辫绳头固定装置为方形，用两块100×48×5.5槽钢对接而成，毛辫绳头放在里面由于四周存在较大间隙，容易发生倾斜。当向毛辫绳头中灌锌时，容易出现灌不满或端面不平的现象，对毛辫绳头的灌锌质量产生一定的影响。后经过一次改进，在原装置的侧面开螺纹孔，用螺栓紧固，夹紧毛辫绳头，如图3.1.4.1所示。虽然解决了上述问题，但生产中使用发现，每灌一个毛辫绳头，就要松、紧螺栓1次，费时又费力。图3.1.4.1改良一次的固定装置固定效果图3.1.4.2最新的固定装置固定效果最后，我们放弃原装置，重新设计了新的结构。新结构采用与毛辫绳头外径尺寸接近的3寸油管作夹紧装置主体，在底部焊接带有穿孔的钢板，示意图如图3.1.4.3所示。图3.1.43毛辫绳头夹紧装置示意图新装置直接将毛辫绳头放入装置内即可起到快速定位作用,而且不会出现偏差,可以保证灌注时的灌注质量,实物图如图3.1.4.4所示。图3.1.4.4夹紧装置实物图3.1.5防护栏的设计在测试时发现，如果容器直接安装在轨道上，移动时容器易跑偏，而且在拉动开关时，两个人用力不均匀容器会发生横向移动、侧翻事故。因此我们开始研究如何防止容器跑偏和侧翻，最终在轨道上方，车轮与容器之间安装两个防护栏，防护栏固定于支架主体上，在不妨碍车轮运行的情况下保证安全，如图3.1.5.1所示。 防护栏 防护栏图3.1.5.1防护栏3.1.6挡板设计在支架两端设计有可拆卸式挡板，用固定销固定，防止因用力过猛将容器从轨道上纵向拉出；同时可以拆卸下挡板，将容器取下清理容器内部残渣，如图3.1.6所示。挡板挡板图3.1.6可拆卸式挡板3.2改变传统工艺和合理选择原材料3.2.1改变传统工艺我队传统的毛辫绳制作工艺，首先是将毛辫绳切断，切断之后穿入毛辫绳头中用钢丝捆扎、固定在支架上进行毛辫绳的拆解、弯钩工作。但是这样做成的毛辫绳成品只有74%的合格率，一部分毛辫绳在绳头端出现散头现象。出现这一现象后，维修队创新小组经过多次讨论和试验后，决定改变原有的制作工艺，采取下述新工艺：首先，测量钢丝绳长度，将毛辫绳穿入绳头中，用钢丝绑紧切断端后再切断；其次，用光杆卡子代替钢丝将毛辫绳固定在支架上进行拆解、弯钩作业。最后，再进行灌锌操作。3.2.2合理选择原材料以前采用6x37型钢丝绳，该毛辫绳有6股，每股37根钢丝，缠绕一层，见图3.2.1；现在选用18x7型钢丝绳，该毛辫绳有18股，每股7根钢丝，分内、外两层缠绕，见图3.2.2。以前的钢丝绳头拆解、弯钩时只能同一方向弯钩，与铅垂结合不牢固；现在使用的钢丝绳外圈向内弯钩、内圈向外弯钩，形成交互、穿插式，利于与铅垂的结合。18x7型钢丝绳比6x37型钢丝绳每股间结合紧密，抗扭强度高，而且外层钢丝耐磨损，更利于制作毛辫绳。新工艺制作的毛辫绳使用至今，未收到前线采油队反映的质量问题。图3.2.16x37型钢丝绳纵向与截面图图3.2.218x7型钢丝绳纵向与截面图4.新装置检测及设计不足新装置设计完成后，立即对其进行了实物测试。通过测试发现，使用效果良好，灌锌操作可以平稳、安全的进行，项目实施前一次性可以灌注5根毛辫绳，项目实施后一次性可以灌注6根毛辫绳，提高了工作效率，但是也发现了一些问题：4.1.支架放在室外使用，长期日晒雨淋，弹簧容易失效；4.2.弹簧推拉式阀门使用后内壁容易残留一薄层锌，虽然可以清理，但是不方便。5.取得效果5.1.省去了操作人员的搬运工作和螺栓的松、紧作业，只需2名工人轻轻拉动容器作水平运动即可完成工作，大大的降低了工人的劳动强度，保障了操作人员的安全健康。5.2.改良后的新工艺提高了成品合格率，据统计2014年8月-10月，共加工毛辫绳65根，其中2根出现轻微散头现象，合格率达到了97%。5.3.新型装置和新工艺投入生产后，加工制作了65根毛辫绳，每根毛辫绳按1200元计算，总计创造了7.8万元的劳务收入；质量合格率由74%提高到9