钻杆输送系统智能化改造

摘 要：钻杆输送系统负责钻杆在各道工序之间的输送，针对钻杆输送系统目前存在的一些问题，对钻杆输送系统进行了硬件、软件方面的智能化升级改造。改造后，减轻了职工的劳动强度，提高了系统的安全性和可靠性，提升了生产过程的自动化和智能化水平。

关键词：钻杆；输送系统；智能化改造

1 引言

钻井队使用的钻杆在回收到管具公司后，要经过钻杆除锈、清洗、晾干、无损检测、钻杆检验、螺纹修复、校直及钻杆分级等工序，然后对钻杆成品按规格、型号以及等级进行分类存放，为下一次的供井使用做好准备。

钻杆在以上各个工序之间的传递都要靠钻杆输送系统来完成，现有的钻杆输送系统已很难满足生产实际的需求，存在的问题也显现出来，主要表现在以下几个方面，一是，钻杆从各个工序的管架台到输送自动线的下料过程还依赖人工手动操作，自动化程度低，造成人力资源浪费，同时也增加了职工的劳动强度，二是，清洗部分缺少小钻杆夹紧机构，小钻杆在旋转清洗过程中易出现大幅度甩动，无法实现对小钻杆的自动清洗，三是钻杆在自动线上打滑发生串联问题，没有应对措施，钻杆发生打滑串联常常造成设备损坏，维修费时误工，四是，钻杆检测后的分级标记还依赖于人工操作，浪费人力。

为解决以上问题，提高生产效率，减轻职工劳动强度，提高生产过程的智能化、自动化水平，为此对原有钻杆输送系统进行智能化改造。

2 钻杆输送系统智能化改造主要内容

钻杆输送智能化改造主要包含以下几个部分，钻杆自动下料机构的研制、小钻杆夹紧机构的研制，钻杆打滑报警系统研制和钻杆分级自动标记系统研制。

2.1钻杆自动下料机构

在钻杆管架台附近制作4处钻杆自动下料机构，自动下料机构由PLC、光电开关、电磁阀、气缸、下料机构等部分组成，由光电开关检测钻杆的位置，PLC通过控制电磁阀来控制气缸起升，实现钻杆保持一定间隔的自动连续下料。

2.2小钻杆夹紧机构

小钻杆清洗夹紧装置位于钻杆清洗系统中间，装置是通过在两组旋转托轮中间加装一个夹紧装置，夹紧装置通过气缸的起升控制夹紧装置的开合，气缸起升后三个滚轮夹紧小钻杆中间部分，以保证小钻杆在清洗时不会大幅度甩动，保证了各种小钻杆的自动清洗。

2.3钻杆打滑报警系统

钻杆打滑报警系统设置在自动线上容易发生打滑问题的位置。

工作原理：报警系统由光电开关及PLC组成，钻杆到达光电开关时，系统计时，离开时，计时结束，正常时，钻杆经过时间约为22秒，如超过这个时间说明钻杆已经在自动线上打滑或己串联，设置系统计时时间，若钻杆经过光电开关时间超过系统设定的计时时间，则停止自动线运转，等待人员过来处理，防止钻杆发生串联，同时翻起损坏设备或伤人。

2.4钻杆分级自动标记系统

钻杆分级自动标记系统位于钻杆无损检测设备之后，分级自动标记系统由自动控制部分、机械部分和监控部分组成。

自动控制部分由控制按钮、光电开关、和PLC组成，机械部分由钻杆举升机构、分级标记机构等组成，监控部分由安裝在现场的摄像头和操作电脑组成。

工作原理：操作者根据无损检测图像判断是否要对钻杆进行标记，当遇到需要进行标记的钻杆时，操作者按下控制室内的标记控制按钮，由光电开关检测钻杆的位置，当钻杆到达标记位置时，PLC控制钻杆举升机构将钻杆抬离自动线，同时控制标记机构在钻杆接头附近部位进行标识，完成后，举升机构下放钻杆到自动线，输送钻杆到下一工序。整个标记过程，可由安装在现场的摄像头实时传送给操作室内的电脑在显示屏上显示，操作者可观看到整个标记过程。

3 钻杆输送系统智能化改造的现场应用

3.1成果的现场应用情况

钻杆输送系统智能化改造投入实际生产后，取得了不错的效果。一是，实现了钻杆的自动下料和钻杆在各个工序之间的的自动输送，可节省操作岗位4个，二是，解决了小钻杆的自动清洗问题，实现了各种型号钻杆的自动清洗，三是，解决了钻杆在自动线上打滑造成设备损坏和人员伤害等问题，提高了系统的安全性和可靠性，大大降低了此类问题带来的设备损坏和人员伤害损失，四是，实现了钻杆的分级自动标识，可节省操作岗位一个，提升了生产过程的自动化智能化水平。

3.2经济和社会效益分析

钻杆输送系统智能化改造后，可节省5个操作岗位，每年可节省人工成本近30万元，另外，提高了自动线的安全性和可靠性，降低了钻杆输送系统的维修保养成本，每年可节约设备维护保养费用约20万元，同时，提高了生产过程的自动化和智能化水平，减轻了职工的劳动强度，具有很好的社会效益。

4 结论

钻杆输送系统智能化改造解决了钻杆输送系统在生产实际中存在的不足和问题，实现了钻杆在各道工序之间的自动输送，对于提高生产效率和生产过程的智能化水平具有积极作用。

该成果可推广至相关的行业和领域，有利于提升企业的自动化和智能化管理水平，具有很好的推广价值和前景。

参考文献

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[2] 王玉奎.新型管材升降输送装置的设计.石油矿场机械，2010，39（3）：51—53.

[3]尹晓丽，牛文杰，张中慧.钻杆自动传送系统及设计方案.石油矿场机械，2009，38（7）：42—46.

作者简介

薛江平（1980-），男，湖北潜江人，工程师，2008年毕业于青岛科技大学机械电子工程专业，获工学硕士学位，目前主要从事钻井工具研究和管理工作。

（作者单位：中石化胜利石油工程有限公司渤海钻井管具公司）