卢太阔
中石化中原油田濮城采油厂准备大队 河南省濮阳市 457000
一、项目概况
(一)项目来源
抽油杆清洗是抽油杆修复的第一道工序，直接影响着后续修复工序的修复数量和修复质量。我厂准备大队油管杆直燃清洗设备于2012年7月投产运行，由于抽油杆直然清洗设备工作环境较为恶劣，处于高温、油污、腐蚀环境中，经过8年的连续使用，现在抽油杆直燃清洗设备频繁出现盘管锈穿、滚筒锈蚀断裂，滚筒转盘上拨齿变形、进出料滚轮磨损严重等问题，部分零配件已达到使用极限，严重影响正常生产。本着提高设备运行时率、解决制约生产的瓶颈问题、降本增效的原则，提出改造建议。
（二）现状及存在的问题
我厂准备大队目前安装抽油杆直燃清洗设备一台，设计抽油杆清洗能力400根/天。经过多年连续运行，腐蚀严重，故障频繁。主要存在的问题有：
1、转动盘主轴腐蚀断裂，转盘拨齿机构变形，外传送滚轮组磨损严重。2019年10月份转盘主轴北端出现断裂，已采取临时应急方案进行修复，2020年5月份，转盘主轴南端又因腐蚀断裂，继续采取临时应急方案进行修复。由于腐蚀严重，主轴断裂的隐患没有彻底消除，一旦再次断裂将无法修复，势必影响生产，且整体更换工作量很大，短期难以恢复生产；转盘拨齿机构变形，外传输滚轮组严重磨损，致主轴转动定位误差大，从而导致设备卡杆问题频发，频繁需要职工进入受限空间处理卡杆故障，存在人员踏空掉入清洗池造成烫伤的安全隐患，也造成抽油杆修复效率低，影响后续修复工序。
2、杆清洗沉淀池钢盖板严重腐蚀，操作人员踩在盖板上容易造成滑落伤人。不符合《Q/SH1025 0988.2—2015基层生产作业现场HSE管理规范》的要求。
3、加热系统
燃烧器锅炉盘管腐蚀结垢严重，已经出现漏水现象，同时由于结垢严重，导致热传导效率下降，造成燃气的浪费。
两套外洗装置腐蚀严重，清洗效果差。杆体上的油污清理不干净，杆体表面缺陷不易判断识别，影响抽油杆修复质量。
二、项目研究主要内容
改进项目如下：中心转轮驱动结构研究、抽油杆清洗工桩结构研究、抽油杆传输过程控制研究、新型主机箱体研制、环喷装置研制、驱油装置研究、增加视频监护设备
三、创新内容
通过本次抽油杆清洗工艺技术改造，我们认真分析了原清洗线存在的弊端和故障特点，从设备结构整体设计进行研究，设计新型抽油杆清洗设备，
设计思路如下：
（一）中心转轮驱动结构研究
原中心轮依靠齿轮带动销轴式轮盘旋转方式，因加工精度低，即销轴安装到轮盘上存在一定间隙，轮盘转动一定角度时齿轮与销轴配合不好，易造成跳齿，导致乱锅。
经过研究，设计新型驱动装置，新结构为中心转轮依靠主动齿轮带动整体加工齿盘旋转方式，动力传输稳定。
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（二）抽油杆清洗工桩结构研究
1、原设备工桩拨齿支架用槽钢加油管焊制结构，齿圈圆度不好，拨齿强度不够，拨齿因人工焊制，分布不均，抽油杆进入拨齿中间，如遇轻微弯曲难以通过，容易卡死，引起故障。
改变原设备拨齿支架用槽钢加油管焊制结构，新结构为钢板整体加工制作，拨齿采用耐磨钢板加工。结构规范，耐磨、防腐、结构强度均较原设备性能高。
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改进前后拨齿支架
2、原中心转轮主轴为δ6mm焊接螺纹钢管制作，防腐蚀性能差，与支撑托轮直接接触，易磨损，维修困难；
新设备中心转轮主轴为δ10无缝钢管制作，防腐性能好，与支撑托轮之间加装耐磨材料，可更换。
（三）抽油杆传输过程控制研究
原设备在抽油杆每次进出设备箱体内部传输过程控制主要原理：进杆控制，抽油杆自进料传输线进入清洗箱体至传输终端，传感器得电，主轴转动，抽油杆进入工桩；出杆控制：主轴转动，抽油杆从工桩上沿拨齿斜面滚入出料传输线出清洗箱体，同时，抽油杆落到出料传输线碰触到安装到清洗箱体侧面的传感器装置上，传感器得电，主轴停止旋转。经过分析，该控制方式易受工桩及抽油杆材质的影响，工桩拨齿磨损和抽油杆种类及抽油杆表面摩擦力不同，杆落下的速度不稳定，影响主轴旋停角度变化，造成抽油杆不能正常通过拨齿间隔，引起故障。
新设备增加步进传感机构，工桩上抽油杆每次落到传输线上时，工桩上的抽油杆拨齿对应传感器控制中心转轮停止旋转，形成步进机制，该传感机构安装到主轴动力端，与抽油杆无接触，控制稳定，增加了设备的可靠性。
（四）新型主机箱体研制
副箱体研制。设备使用一定时间后，箱体底部沉积油泥需要进行定期清理，因主机箱体内空间狭小，不方便清理油泥。新设备增加副箱体，油泥可经副箱体清理方便了对箱体内油泥清除工作。箱体底部从外周到排污口制作成斜面，有效冲洗箱体内沉积的油泥。
（五）环喷装置研制
原设备抽油杆经过箱体内高温水加热浸煮，出箱体后经外洗机进行表面刷洗，清除杆体表面油污，实现抽油杆清洗。单独依靠外洗机进行表面刷洗，刷洗效果不好。
通过研究，在主机清洗箱体前端出料线位置一处空间适于安装环喷装置。使抽油杆在箱体里经过喷淋将杆体表面附着油污进行预冲洗，提高清洗质量。方案可行。
（六）驱油装置研究
抽油杆经过高温热水浸煮后，杆体表面的原油漂浮到液面上，抽油杆通过溢流口流入箱体外的沉淀池中，箱体内周边的热原油不能完全自动流出，通过研究，在箱体液位高度沿箱体周边安装表面浮油吹扫喷嘴，自动将浮油清出到集污池，方便清理油污。
（七）增加视频监护设备
新工艺增设视频监视设备，整套工艺流程通过四画面视频监视无死角，增加了安全防护功能。
四、现场应用情况
该项目经过前期方案设计，加工制作抽油杆清洗设备主机、外洗机，于2020年12月22日进入现场施工，完成配套流程施工后经过调试试运行，于2021年1月10日投入运行。现场应用效果如下：
1、操作简捷，可使用鼠标一键控制，自动运行。
2、动力传输稳定，控制准确，实现抽油杆在箱体内步进运行。
3、视频监控系统实现无死角监控。
4、清洗效果好，达到表面无油污。
5、实现400根/日修复能力，达到设计指标。
五、经济效益分析
1、解决清洗设备腐蚀严重问题，消除了影响生产的瓶颈。解决原设备控制不准确、故障率高问题。提高生产效率，降低维修频率，避免了因抽油杆修复能力不足送外部修理情况。年节约抽油杆外修费用47万元。
2、能够有效提高热传导和保温性能，预计年可节约天然气消耗1.8万方，节约费用4.5万元。
3、年节约设备维护费16万元。
投入产出比：130:67.5=1:1.9
该项目投资回收期1.9年。
六、结论与认识
改造后，通过总结本次成果，我们认识到：
1、通过改进中心转轮驱动结构依靠主动齿轮带动整体加工齿盘旋转方式，增加步进传感机构，设备动力传输稳定、运行可靠。
2、通过改进抽油杆清洗工桩结构，设备防腐性能增强、结构强度增加；提高设备使用寿命，故障率大大降低。
3、增加副箱体、安装浮油吹扫装置，改进箱体底部结构，方便了油泥清理，降低了设备维护工作量。
4、增安视频监控系统，易于发现处理问题，增加了安全防护功能。
通过上述改进，完善了应用中心轮驱动结构进行抽油杆清洗的工艺技术，可在同行业进行推广应用。