压铅设备加热功能的优化设计和改进_王朝阳.pdf

设备管理与维修2023 2（上）0引言潜油电缆作为石油开采的常用装置，敷设于油井中，为潜油电泵机组提供动力电源。电缆铅护套层是潜油电缆的内护套层，是高温电缆常规使用的一种护套结构。其作用是提高电缆的密封性能和耐温性能，将电缆绝缘与井液、油气环境隔开，避免绝缘层受腐蚀侵害，保证电缆的电气性能和使用寿命。压铅工艺即通过压铅设备将铅挤压成所需的形状，连续挤包在电缆绝缘线芯上。随着高温、高腐蚀性气体井况的增加，铅护套层的质量和可靠性至关重要。1潜油电缆铅护套结构和压铅设备简述潜油电缆长期工作在地下复杂环境的油井中，电缆上端与地面控制柜连接，下端与潜油电机连接，为井下潜油电机输送电能。铅护套潜油电缆是专门为 120 及以上的高温、大深度、大斜度油井设计研发的一种潜油电缆，具有优良的耐高温、耐磕碰和耐腐蚀等性能（图 1）。铅护套作为常用的潜油电缆金属护套材料。具有许多良好的性能优点：（1）耐腐蚀性能比一般金属好，不易受酸、碱等物质的腐蚀。铅对稀硫酸和盐酸不起作用，仅有硝酸、醋酸、石炭酸和某些有机物的腐烂物对铅能起腐蚀作用。（2）密封性能好，铅护套具有完全不透水性，能够可靠地防止井液和油气的侵入。（3）铅相比部分金属熔化点低，易于加工。铅的熔化点低（约327 ），在制造铅护套过程中不会使绝缘过热而损坏，铅在加热到 200 左右时即成半液体状态，在较低的温度下就可以挤压成封闭的铅护套，从而使压铅工艺比较简单。（4）铅护套的韧性好，疲劳龟裂性好，不影响电缆的可曲性等特点。压铅设备主要由模座、挤压筒、螺杆、传动结构、主电机、控制系统、底座、水箱等组成。螺杆经传动装置驱动回转，将熔融铅液挤压输送到模座，螺杆略呈锥形，借以改善被挤压熔铅的致密性。当模座内通过绝缘线芯进行包铅，模座内的模芯和口型都可根据管坯中心及其铅壁厚度进行调节（图 2）。模座和螺杆机筒均设有温控装置，并检测显示各部位温度。配置有熔铅沪、输铅管装置、收放线架装置等附属设备，可完成潜油电缆的连续包铅作业（图 3）。2压铅设备加热功能的优化设计和改进的必要性（1）改进前跟踪生产铅护套线芯 308 盘，由于压铅设备加热不均匀造成的潜油电缆铅护套竹节、波纹问题 8 起，问题发生率为 2.6%（图 4）。（2）压铅设备加热系统包括：熔化保温区、输铅管加热区、压铅机机身加热区、模具加热区。尤其是输铅管和机身加热区，至少加热4 h才能达到工艺所需的温度，预热等待时间长，生产效率需要提高（图 5）。（3）输铅管加热区是一个 形的管子，形状不规则，改进前外面包复多个加热瓦加热，线路杂乱，加热接触面积不够，存在很多的空隙，稳定压铅设备加热功能的优化设计和改进王朝阳，金超宇，陆有升，王鹏（渤海石油装备（天津）中成机械制造有限公司，天津300280）摘要：潜油电缆是潜油电泵机组的一个重要部分，敷设于油井中，长期工作在地下高温、高压和具有腐蚀性液体环境中，为潜油电泵机组提供动力电源。压铅工艺即通过压铅设备将铅挤压成所需的形状，连续挤包在电缆绝缘线芯上，压铅设备的加热稳定性对压铅工艺的质量有非常重要的作用。关键词：压铅设备；加热稳定性，原因分析；设计改进中图分类号：TE953文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.02.30图 1铅护套电缆主要结构图 2铅护套线芯图 3压铅设备工作现场图 4铅护套竹节和波纹问题77设备管理与维修2023 2（上）性不足，会出现因加热系统不稳定造成的停机现象（图 6）。经统计，改进前 1 年出现 6 起因加热系统故障造成的停机，导致电缆截断，需重新连接。综上所述，压铅设备加热功能的优化设计和改进是潜油电缆压铅工艺亟需解决的一个重要问题。3原因分析结合现场情况和实际，对人员、设备、材料、工艺等原因的一系列情况进行调查摸底和分析：（1）通过现场监督检查操作人员技术规程掌握情况和考察操作过程，发现操作人员熟知技术要求，操控较细心，未出现人员缺乏责任心、未按工艺操作的现象。通过对员工技能水平的调查发现，相关培训覆盖率 100%，通过培训，考试成绩合格率100%，员工技能水平稳定。（2）通过查阅检测报告、质量证明等相关资料。原材料铅牌号为 1 号纯铅，纯度为 99.994%，原材料检验合格率 100%。铅材料成分纯度高，质量稳定性高。（3）通过对工艺的逐项对比、审核和写实。压铅工艺完整有效，按照国家标准进行了数据化和规范化的规定。（4）通过设备生产加热过程中发现，输铅管加热接触面积不够，加热稳定性不足。（5）通过现场生产加热过程中发现，机身加热效率低，预热时间长。通过对人员、设备、材料、工艺等原因的一系列分析，确定了主要原因为：输铅管加热接触面积不够，加热稳定性不足；机身加热效率低、预热时间长。4优化设计改进针对这些原因，结合实际，实施了一系列的对策进行实施，内容见表 1。（1）输铅管加热区加热方式的改进。选择 0.8 mm 的电加热丝穿上耐高温绝缘陶瓷珠后，缠绕包覆在输铅管上，替代了原有的加热瓦加热方式，既增加了加热的有效接触面积，又减少了连接线路，提高了输铅管的加热效率和稳定性（图 7 和图 8）。（2）机身加热区加热方式的增加。改进前机身的加热方式为单纯的加热瓦方式加热，通过对 17 个 400 W 电加热管进行嵌入式安装，提高了机身区的加热效率和稳定性（图 9 和图 10）。（3）工艺的写实和完善。安装调试完成后，对压铅工艺的温度参数重新进行了写实和规定完善（表 2）。5改进后现场应用效果优化设计和改进措施完毕后，对应用效果进行了跟踪实施效果理想。（1）通过改进后的跟踪，未发生电缆铅护套线芯竹节、波纹问题，故障率由 2.6%降低到 0%。（2）缩短预热时间（由 4 h缩短到 1 h），提高生产效率。（3）提高加热稳定性，改进后的同期时段对比，加热系统故障次数由 6 次减少到 1 次。（4）经济效益分析。节省电缆修复联接费用：5 次3200 元/次=16 000元。节省用电成本：压铅机加热功率 75 kW，一年压铅预热时间节省320 h，电费为 0.8 元/（kW h），753200.8=19 200 元。节省加热瓦损坏成本：562200=66 000元。表 1优化和改进措施序号实施项目改进对策目标1输铅管加热接触面积和加热稳定性改进改变加热方式，用电加热丝替换加热瓦，增大加热接触面积增加输铅管加热接触面积，提高输铅管加热稳定性2机身加热效率和预热时间改进增加加热方式，机身加装加热管提高机身加热效率，缩短预热时间3加热装置的安装调试加热装置的安装和生产调试安装完成，正常生产4压铅工艺的写实和完善结合改进后的实际情况，进行压铅工艺的写实和完善对改进后的工艺进行完善，做好数据化、标准化的规定5效果跟踪效果跟踪和数据记录效果跟踪验证和数据记录归档，利于改进的进一步完善图 6输铅管形状不规则、加热有效接触面积不够图 7电加热丝穿入耐高温绝缘陶瓷珠效果图 8电加热丝缠绕包覆效果图 5压铅设备加热系统图 9电加热管78设备管理与维修2023 2（上）合计一年节省成本 101 200 元。6结语综上所述，通过对压铅设备加热故障进行原因分析，优化和改进压铅设备加热功能，通过设计、改造输铅管和压铅机机身的加热结构和方式，由原来单纯的加热瓦加热方式改为电加热管缠绕包覆加热方式，不仅提高了加热效率，还减少加热系统故障次数。该项改造还节省了电缆连接、用电等成本，提高压铅设备的稳定性以及铅护套的生产和质量水平，应用良好效果。编辑吴建卿表 2压铅工艺温度写实表工艺一区熔铅炉熔温二区熔铅炉恒温三区输铅管机端四区输铅管炉端360400360400340380250380五区下机身六区上机身七区下模座身八区上模座身200340200340280300280300压铅工艺压铅图 10电加热管安装效果0引言在卷烟厂的回潮生产工艺流程中对水分控制是一项很重要的内容，涉及到烟叶含水率的检测，烟草行业的智能制造发展过程中，都会更新迭代使用不同的水分检测仪，研究新的检测工艺及合理数据统计分析。现在常用检测烟叶的技术是在烟包入配方库时利用微波水分检测仪或红外水分检测仪，但由于此时的烟叶还存储在纸质烟箱里面，导致检测到的水分偏差范围较大，准确度不够高，利用这些水分数据来指导配方出库效果不理想，没有实际性意义。为了得到烟叶水分真实值，排除纸箱对水分检测的影响，实施对拆包之后的烟叶检测水分真实值，将数据归档，当采集烟包数量到达一定规模之后，利用数据分析得到烟叶等级、年份的水分经验值。配方库依据各等级的水分经验值，调整相应的入库、出库分配策略，按照指定模式排序出库，即实现出库效率高，同时出库的烟包水分能更好适应回潮阶段进行水分柔性控制。主要介绍烟包水分检测赋值技术相关理论分析、实施方案、水分赋值对配方库管理中出库策略调整进行剖析，为今后烟包水分检测赋值技术在配方库管理中提供一定的参考。1相关理论分析1.1烟包水分检测赋值路线叶片处理段和配方库工作过程理论研究水分仪的安装位置选择及水分计算方法分析新增水分检测通道的 PLC 程序开发及信息传递接口建立烟包水分信息的接收和发送系统测试及改进依据设定顺序，如水分高低的烟包出库功能实现回潮控制系统加水流量研究。1.2出入库策略分析出入库策略通常按照入库计划、出库计划、货位状态、设备状态等相关的货位分配元素计算出最优的入库巷道、出库巷道，在加入烟包水分赋值技术之后，需要加入物料水分经验值的元素，最终实现货物高效的存储及发送，保证系统的运转效率同时满足回潮阶段的水分柔性控制。出入库策略如图 1 所示。2方案设计2.1实施步骤在回潮机入口皮带输送机（切片机出口）上新增一台水分仪，用于检测烟包切片后的水分，取每个烟包至少 3 片的水分均值作为该产地、年份和等级烟包的实际水分。制丝车间管理系统通过与底层回潮机控制系统建立通信连接，读取该烟包的真实水分并存入数据库，（经过该等级烟包的多次实测水分数据的测量并进行平均取值后）并通过接口形式将该值传给配方库物流系统，替换同产地、年份和等级烟包的水分，其步骤如图 2 所示。获取大量不同烟包的真实水分后，配方库将原计划出库的烟包烟包水分检测赋值技术在配方库管理中的研究与应用李磊1，林敏1，曹云祥1，罗雨迪1，王芳1，蒋鹏冲1，李虹2（1.湖北中烟工业有限责任公司武汉卷烟厂，湖北武汉430040；2.北京航天拓扑高科技有限责任公司，北京100176）摘要：通过对配方库出库烟包进行解包之后的烟叶水分采集，制丝生产管理系统将烟叶的等级、年份、水分真实值进行存储，当采集数据达到一定规模之后，计算出等级的水分经验值并归档，通过接口传给配方库管理系统，配方库管理系统根据水分归档数据调整相应的入库和出库的分配策略，按照指定的投料模式为叶片处理段按相应的水分排序规则出库供料，以便回潮机更好地加水控制。关键词：水分真实值；水分经验值；配方库；分配策略中图分类号：TS43文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.02.3179