深井管式抽油泵加工車間設計

孫譽賓

【摘 要】從工藝、設備選型、土建公用需求、節(jié)能等方面描述了國內某深井管式抽油泵加工車間的設計，解決了抽油泵制造質量不穩(wěn)定、生產能耗高等制約產品生產的問題，提高了產品的質量和技術水平。

【關鍵詞】抽油泵；加工車間；設計

【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

隨著世界石油勘探開發(fā)的發(fā)展，作為石油勘探關鍵裝備的抽油泵制造技術也得到快速發(fā)展。本文從工藝、設備選型、土建公用需求等方面描述了國內某抽油泵加工車間的設計，解決了抽油泵制造質量不穩(wěn)定、生產場地緊缺等制約抽油泵產品生產的主要問題，提高了抽油泵產品的制造質量和技術水平，以滿足市場和技術發(fā)展的要求。

1 車間任務及生產綱領

生產綱領為年進行抽油泵裝配、試驗、涂裝、包裝6500臺。加工車間主要進行柱塞、泵筒、小件的機械加工和表面處理工序。

2 工作制度和設計年時基數(shù)

全年工作日250天，單班制，每班工作8小時。工人年時基數(shù)1780小時，設備年時基數(shù)1970小時。

3 加工車間工藝設計

3.1 下料

抽油泵小件加工所需圓鋼通過鋸床下料，柱塞及泵筒加工所需無縫鋼管及精軋鋼管為定尺寸毛坯，無需下料。

3.2 柱塞加工

柱塞采用無縫鋼管為原料，通過液壓校直機進行校直，通過車床進行端面、倒角、粗車外圓等加工工序，采用輥道式鋼管清理設備去除工件表面污物并使工件表面形成一定的粗糙度，然后通過噴焊重熔設備將鎳合金粉末均勻噴至工件表面并對其加熱使顆粒和工件表面良好結合，檢驗合格后再次校直，然后在車床上車工件兩端內螺紋、打中心孔后，用外圓磨床和無心磨床打磨工件外圓，最后送至裝配車間進行裝配。

3.3 泵筒加工

泵筒采用精軋鋼管為原料，使用清洗液手工進行外表面和內壁油污的清洗后，通過液壓校直機進行校直，然后通過珩磨機進行泵筒內壁的加工，采用普通車床及管螺紋車床進行端面和外螺紋的加工，送至裝配車間進行裝配。其中，珩磨工藝加工泵筒內壁為最關鍵的工序。本項目采用深孔強力絎磨技術，使用切削性能較強的油石和較高的珩磨壓力，在剛性較好的珩磨機床上進行珩磨加工，具有高效率、高精度、大余量等特點。[1]

3.4 小件加工

抽油泵小件主要有泵筒接箍、泵筒閥罩、泵筒閥罩異徑接頭、上部閥罩、柱塞接頭、制作管塞等，通過車床、立式銑床、搖臂鉆床進行加工，檢驗合格后送至裝配車間進行裝配。

4 加工設備選型

4.1 設備選型原則

本項目設備選型原則主要有以下幾點：

4.1.1 設備選型與項目建設規(guī)模、產品方案和工藝技術方案相適應，并有較高的負荷和效益。

4.1.2 充分利用企業(yè)原有設備，新增部分影響生產效率及產品質量的關鍵設備。

4.1.3 在投資可控的前提下盡量使用自動化程度高的專用成套設備以提高產品質量，同時提升企業(yè)工藝水平。

4.1.4 在滿足生產和質量要求的條件下，優(yōu)先選用國產設備。

4.2 加工設備選型

本項目加工主要加工工藝設備包括：數(shù)控車床、無心磨床、深孔強力珩磨機床等。

4.2.1 數(shù)控車床

用于對柱塞進行端面、倒角、粗車外圓等加工。機床主要由主軸傳動機構、進給傳動機構、刀架、床身、輔助裝置（刀具自動交換機構、潤滑與切削液裝置、排屑、過載限位）等組成。傾斜45°臥式床身，矩形貼塑滑動導軌，剛性強，排屑性能好，效率高、精度高、編程方便、操作簡單。數(shù)控車床加工尺寸范圍20-1000（mm），主軸轉速范圍：30-2000r/min。

4.2.2 無心磨床

用于對柱塞進行外圓精磨。機床主要由床身，導輪架，磨削砂輪，工件支撐架，導輪修整器和磨削輪修整器等組成。機床為雙面移動布局，托架固定在床身上，導輪架僅作調整運動，工件位置不變，易于配備各種送料裝置，便于自動化。磨削直徑范圍為50-200mm。

4.2.3 深孔強力珩磨機床

用于泵筒內壁的加工。臥式深孔強力珩磨機床，工件在機床三爪卡盤夾持和中心架的支撐下做旋轉運動，珩磨頭、珩磨桿和尾架依次連接，珩磨頭周圍上的若干油石由張開機構將其沿徑向張開，使其壓向工件的孔壁，同時珩磨頭做直線往復運動，對孔進行磨削和摩擦拋光，油石上的磨粒在孔的表面上切削軌跡呈交叉而又不重復的網紋，使加工表面獲得較小的表面粗糙度值。[2]

5 土建及公用配套

5.1 建筑

加工廠房，單層混凝土排架結構，混凝土H型柱子，共3跨，生產類別戊類，耐火等級二級，主要功能為柱塞加工、壁筒加工、小件加工。廠房長度為80m，由18m+18m+18m三跨構成，每跨配有2臺5t單梁起重機，軌頂高9m。廠房大門為推拉門大小為4200mm×4800mm手動彩色壓型鋼板平開門（帶疏散小門），用于設備、毛坯件的進出及輸送加工成品。車間一側布置倉庫、檢驗室等輔助用房。車間物流通道寬3m，人流通道寬1m，十字交匯處繪制人行斑馬線，車間地坪采用金屬骨料耐磨面層混凝土地面，荷載要求為5t/㎡，工藝需開挖基礎的地坪做法詳結構地坪做法，車間的窗采用塑鋼窗。

5.2 結構

廠房柱、梁均采用H型截面，廠房基礎采用預應力混凝土管樁基礎，承臺頂標高均為-0.760m。設計根據(jù)設備廠商提出的基礎最大允許變形量及當?shù)氐刭|條件，結合設備重量、設備尺寸、工件重量、機床精度等級要求，廠房地基基礎設計等級為丙級，設備基礎主體混凝土強度等級采用C30。

5.3 公用

機械加工設備使用的切削液需定期更換，設備旁設置加水點，廠房生產廢水含少量油污，經隔油池處理后排入廠房東面現(xiàn)有的廠區(qū)污水管道，更換后的廢切削液用槽車密閉運輸?shù)轿鬯幚碚咎幚怼?/p>

加工車間用電設備安裝電容量為1058kW，低壓配電系統(tǒng)采用TN-S制接地方式。所有正常不帶電的配、用電設備金屬外殼等均與PE線連接。進出建筑的所有金屬管道均與接地裝置作等電位連接。廠房照明采用深照型工廠燈具，在屋架上鏈吊安裝，由照明配電箱分區(qū)集中控制，廠房照度約300 Lx，主廠房采用高光效燈具，光源采用高光效金屬鹵化物燈，生產輔房采用節(jié)能直管熒光燈，變配電室及控制室設置自帶蓄電池的熒光燈。延柱布置壓縮空氣接口及插座箱，方便設備維修，滿足本工程的工藝需求。

加工車間機加工工藝在生產過程中會產生金屬切削油霧等有害氣體，在其區(qū)域設置工位局部排風系統(tǒng)，經油霧凈化器凈化處理后引至室外高空排放。廠房通風采用自然排煙天窗及側窗，可滿足各廠房通風及消防排煙的要求。

動力管道由各自的站房經計量后接出，以輻射狀的方式經廠區(qū)管道接至各用戶車間。車間內動力管道再以樹枝狀的方式接至各用氣設備和用氣點。

6 節(jié)能設計

節(jié)能和合理用能是我國的一項基本方針，本項目嚴格遵循國家有關節(jié)約能源及合理用能的現(xiàn)行法規(guī)、政策、指令、規(guī)定、標準進行設計，采用國內外成熟、可靠的先進工藝和設備，提高工藝技術裝備水平、產品質量和生產效率，降低能耗和生產成本，提高企業(yè)的綜合經濟效益；合理布置物流，提高搬運效率、保持物流暢通；遵循“本地、就近、集中”的能源供應原則，選用本地供應充足、穩(wěn)定能源，廠內供能設備盡量靠近負荷中心，以降低能源損失；高度重視建筑節(jié)能，嚴格執(zhí)行建筑節(jié)能設計標準、規(guī)范及規(guī)定，以降低建筑能耗。

加工車間的主要耗能工序為抽油泵的零件加工，主要耗能設備包括各類機床，根據(jù)已確定的設計原則，選擇電作為生產的主要消耗能源，壓縮空氣由電能轉換而來作使用能源。本項目在工藝布局上采用集中下料、車、磨、珩工藝布局，提高設備利用率，節(jié)約原材料；建筑上窗戶采用塑鋼窗及外墻外保溫構造措施；配電室設在廠房內部，靠近符合中心，380/220V供電半徑小于200m，同時選用D，yn11接線組別的低損耗、低噪聲節(jié)能型SCB11-6/0.4kV干式變壓器，合理分配負荷，控制變壓器負載率在75%-85%之間，盡量使變壓器工作在高效低耗區(qū)內，采用分散就地補償和高、低壓柜集中補償相結合的方式以提高功率因數(shù)。

通過上述節(jié)能設計，本項目萬元產值綜合能耗指標和萬元工業(yè)增加值綜合能耗指標低于“十三五”末期規(guī)劃指標，達到了先進水平。功率因數(shù)指標達到GB50054-2011《低壓配電設計規(guī)范》中的規(guī)定指標，符合規(guī)范要求。

7 結論

本項目解決了抽油泵制造質量不穩(wěn)定、生產能耗高等制約產品生產的主要問題，車間設計布局合理，設備選型正確，公用配套設施完善，產品質量及能耗水平已達到國際先進水平。

【參考文獻】

[1]張云電.現(xiàn)代珩磨技術[M].北京：科學技術出版社，2007.

[2]胡鳳蘭，覃波.利用強力珩磨工藝進行深孔的精密加工[J].煤礦機械，2009，4.

[責任編輯：田吉捷]