[00123127]超高压大口径石油钻采输送软管钢丝缠绕机

1.研究背景 石油钻采输送软管是石油钻井工业中不可或缺的关键设备,属于特种高压大口径钢丝缠绕胶管,国外厂家对超高压大口径石油钻采输送软管制造技术及设备完全封锁。近年来,国内虽有个别企业生产过此类设备,但由于缺乏系统的认识,造成设备精度和自动化程度无法满足API 7K、16C、16D等油田专用胶管的技术标准。目前超大型钢丝缠绕机性能的关键技术难点如下： 全自动控制启动时,速度、扭矩、转速行程匹配能不能确保稳定,国内电器设备能不能满足要求; 预成型如何任意控制,偏差大小的控制措施。进口机器会出现规格不稳、头部缩口、头部散开等缺陷; 钢丝缠绕理想平衡角度难以确保; 牵引机易夹（压）伤管体缺陷; 张力控制的不稳定性难以控制和消除; 本项目针对上述技术难度,自主研发超高压大口径石油钻采输送软管钢丝缠绕机,实现超高压大口径石油钻采输送软管的国产化,填补国内空白。 2.技术路线 2.1预成型的技术关键点 由于超高压大口径（8“）石油钻采输送软管所用钢丝的直径增大了5至10倍,钢丝刚性大,柔性差,不易操作,预成型非常困难。结合大口径成型理论及以往设计经验,采用了80°钢丝弯曲预成型装置,机下专用三辊预成型预成型机,成型杆由传统的圆柱面改为斜面,有利于成型,保证了钢丝预成型所需的圈径。通过有效措施,行程偏差控制在±10％以内,有效的解决了进口机器出现的规格不稳、头部缩口、头部散开等缺陷。 2.2四级张力控制系统 内管缠绕钢丝的过程中,保持张力稳定,是控制缠绕质量的关键环节。大、中型钢缠机,普遍采用机械摩擦原理控制张力。由于钢丝线轴长期的生产磨耗,放线 半径随之减小,张力相对增大,这便是机械摩擦控制张力的弊端,目前行业内一直没有较好的办法来解决。我们经过多次模拟试验,在每个盘前面增加了可任意调张力的大环张力圈、小环张力圈,与内口型组、外口型一起形成了四级张力调节系统,通过轴向移位,实现了张力的任意调节,有效的解决了以上弊端。 2.3液压控制牵引机 由于中、小型进口缠绕机牵引均是机械结构的夹持牵引,依据经验控制夹持力。生产中如果夹持力不够,会引起牵引打滑;夹持力稍大,就会夹伤内管,缠绕的工艺稳定性无法保证,直接影响最终胶管的内在品质。项目组针对机械式牵引夹持的弊端,利用液压压力可控原理,大胆的采用通过控制压力来控制夹持力的方法,确保夹持力可任意调节,并保持恒定,避免了由夹伤造成的缠绕质量不稳定。 2.4旋转线模座 增加旋转组件,调节大盘与旋转臂间距,便于排线均匀。通过旋转线模座,使进入口型的钢丝均匀紧密的缠绕在管胎上,一旦出现钢丝的错层或非正常排列,旋转组件会根据摩擦力的大小灵活的调节非正常排列的钢丝的位置,使其在不受剧烈机械外力的作用下,快速准确的归位,保证了钢丝缠绕层的紧密有序,均匀一致。 3.创新点 该项目自主研发了超高压大口径石油钻采输送软管钢丝缠绕机,具有如下创新： （1）预成型结构,采用了80°钢丝弯曲预成型装置,成型杆为斜面,通过机下专用三辊预成型机,保证了钢丝预成型所需的圈径; （2）采用四级张力控制系统,在每个支承盘前增加可任意调张力的大环张力圈、小环张力圈,实现了张力的可控调节,有效解决了机械摩擦不能稳定控制张力的问题; （3）利用液压压力可控原理,通过控制压力来控制牵引机夹持力,确保夹持力可任意调节,避免了由机械夹伤造成的软管质量不稳定。 经国家安全生产太原矿用设备检测检验中心和河南省产品质量监督检验院检测,由该设备生产的系列橡胶软管产品技术指标符合GB/T10544-2013等标准要求。