潛油電泵保護器綜合裝配機結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計

李運強，梅陽，李維維，張哲，劉丹

（渤海石油裝備（天津）中成機械制造有限公司，天津 300280）

潛油電泵保護器的種類主要有沉降式、膠囊式和組合式等，是潛油電泵機組的重要組成部分，主要用于潛油電機在油井中正常工作的密封、呼吸補償、壓力平衡等保護，并傳遞電泵扭矩和承受機組的軸向力。保護器與潛油電機、分離器和多級離心泵一起，通常被稱為井下四大件，是潛油電機與分離器之間的紐帶，在整個機組中起著至關(guān)重要的作用。本設(shè)計針對潛油電泵保護器的裝配與測試，提出了綜合裝配機的解決方案，采用電動輔助裝配的方式，將雙節(jié)保護器的對接、注油、動態(tài)測試等工序整合到一套設(shè)備上，從而減輕勞動強度，提高工作效率。

1 整體結(jié)構(gòu)配置與功能設(shè)計

1.1 潛油電泵保護器綜合裝配機整體結(jié)構(gòu)與布局設(shè)計

潛油電泵保護器綜合裝配機設(shè)計由裝配單元、實驗測試單元和智能吊裝單元3部分組成。

其中，裝配單元由2臺裝配機組成；實驗測試單元由2臺注油、動態(tài)試驗機組成；智能吊裝單元是一套自力組合式智能提升機構(gòu)，由機械桁架和2個智能吊裝設(shè)備組成。在整體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計上，裝配單元的2臺裝配機縱向?qū)ΨQ一字擺放，間距900mm；實驗測試單元的2臺注油、動態(tài)試驗機平行于裝配單元設(shè)備，在其一側(cè)對稱一字擺放，間距660mm；裝配單元與試驗測試單元間距2000mm；裝配機與試驗測試機的軸線距地面高度1000mm。智能吊裝單元的自力組合式智能提升機構(gòu)，實現(xiàn)保護器的輔助裝配和裝配后的保險器由裝配單元到試驗單元的工位轉(zhuǎn)換與安裝輔助，布局上放置在涵蓋裝配單元和實驗測試單元上，并與二者共同組成了一套完整的潛油電泵保護器綜合裝配機組。

1.2 裝配機的結(jié)構(gòu)配置與功能設(shè)計

裝配機工作面上配置1個動力主夾頭、1個背夾頭、2個可調(diào)節(jié)高度且能轉(zhuǎn)動的支撐托輥和2個固定高度可

變換直徑的軸托。動力主夾頭由液壓馬達、行星減速機、扭矩儀和一對齒輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，輸出扭矩；背夾頭安裝在直線導(dǎo)軌上，由步進電機驅(qū)動齒輪齒條嚙合傳動，沿導(dǎo)軌縱向前后移動，也可以脫離電機自由隨動。設(shè)備臺面下方設(shè)計成可開門的箱體結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)以及一些工具置于其中。裝配機單元操作箱成轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)設(shè)計，安裝于裝配單元的主夾頭一側(cè)，可手握隨意轉(zhuǎn)動，方便操作；操作箱上設(shè)置操作面板、顯示屏以及應(yīng)急開關(guān)、工作狀態(tài)蜂鳴器，所有操作按鍵都有文字標識，易于識別，一目了然。

1.3 注油、動態(tài)試驗機的結(jié)構(gòu)配置與功能設(shè)計

注油、動態(tài)試驗機于工作面上配置2個卡瓦及2個可調(diào)節(jié)高度并且能軸向轉(zhuǎn)動的支撐托輥。動態(tài)試驗電機底座部位沿軸向安裝直線導(dǎo)軌，使電機可沿軸向前后移動，方便與保護器軸端，通過萬向聯(lián)軸器連接；電機連接旋轉(zhuǎn)部位安裝有安全防護罩。設(shè)備臺面下方設(shè)計成可開門的箱體結(jié)構(gòu)，保護器注油系統(tǒng)、注油桶及費油回收裝置均采取內(nèi)嵌的方式置于其中，同時，也可存放工具及物品，兼具儲物和美化的作用。其中，保護器注油系統(tǒng)的注油泵（型號HY01-12×20；壓力20MPa；轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分鐘）具備泄壓回流裝置。

1.4 自力組合式智能提升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)配置與功能設(shè)計

智能提升機采用龍門桁架式結(jié)構(gòu)，由機械桁架、橫梁滑道及2個智能吊組成。智能吊裝單元整體設(shè)計占地12300×3200mm，最大提升行程3200mm，立柱為鋼結(jié)構(gòu)，橫梁為鋁合金材質(zhì)，單臺智能吊載荷300kg（鉤下重量含吊具），手柄控制方式。與傳統(tǒng)起重設(shè)備相比，具有操作靈活便捷、效率更高，平衡模式更是隨心所欲，多模式操作切換自如，無須任何調(diào)整等優(yōu)點，可方便實現(xiàn)保護器的裝配輔助和由裝配機組到試驗機組的工位轉(zhuǎn)換。潛油電泵保護器綜合裝配機所有固定螺栓均采用國標不銹鋼內(nèi)六角螺栓，該設(shè)備同時具備手動調(diào)整功能，操作者可分別操作保護器綜合裝配機各工作單元。

2 裝配與注油、動態(tài)實驗工藝流程設(shè)計

2.1 保護器裝配工藝流程設(shè)計

根據(jù)保護器的裝配順序，過程中共涉及8個接頭，16道螺紋連接，結(jié)合綜合裝配機裝配單元的操作，設(shè)計保護器的整體裝配整體過程共分5個環(huán)節(jié)，如圖1所示。

圖1 保護器裝配的環(huán)節(jié)

在保護器的5個裝配環(huán)節(jié)中，綜合裝配及裝配單元裝配機上的各機構(gòu)部件與智能吊裝單元配合，按先后步驟順序逐步完成工藝過程，至保護器整體裝配完成。

2.2 保護器注油、動態(tài)實驗工藝流程設(shè)計

潛油電泵保護器綜合裝配機實驗測試單元主要完成保護器的注油、保護器功耗、電機運轉(zhuǎn)電流以及止推腔溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)的動態(tài)檢測，同時，還包括數(shù)據(jù)的設(shè)定和輸出。動態(tài)實驗檢測結(jié)束后，保護器綜合裝配機的工作也全部完成，結(jié)合保護器注油、動態(tài)實驗的主要環(huán)節(jié)，設(shè)計其具體工藝流程以及工藝內(nèi)容，如表1所示。

表1 保護器注油、動態(tài)實驗工藝流程表

2.3 主要設(shè)計參數(shù)及工作環(huán)境條件

綜合其主要設(shè)計參數(shù)和工作環(huán)境條件，如表2、表3所示。

表2 潛油電泵保護器綜合裝配機主要設(shè)計參數(shù)

表3 潛油電泵保護器綜合裝配機運行環(huán)境條件

3 結(jié)語

潛油電泵保護器的裝配與注油、動態(tài)實驗室是潛油電泵機組重要部件制造過程中的重要工藝環(huán)節(jié)，直接影響著保護器的工作性能，綜合裝配機在完成保護器裝配的基礎(chǔ)上，集合注油與保護器相關(guān)性能參數(shù)的動態(tài)實驗與測試，在較好地解決了保護器裝配過程手動安裝勞動強度大、工作效率低的問題的同時，將機、電、液控制有機結(jié)合了起來，提高了設(shè)備的自動化程度和運行可靠性，在保障了裝配質(zhì)量和實驗測試數(shù)據(jù)準確性的前提下，提高了工作效率。