鋼管內(nèi)壁拋丸清理機(jī)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

摘要：鋼管內(nèi)壁專(zhuān)用拋丸清理機(jī)是專(zhuān)門(mén)為輸氣、輸油管道的內(nèi)表面清理而研制的一種大型拋丸清理設(shè)備，主要用于管道內(nèi)表面氧化物及其表面附屬物的清理和強(qiáng)化。本文介紹了該設(shè)備的主要技術(shù)規(guī)格、工作原理、組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。


關(guān)鍵詞：拋丸清理機(jī)；鋼管
中圖分類(lèi)號(hào)：TG234;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B；文章編號(hào)：1006－9658（2010）01－3收稿日期：2009－09－21文章編號(hào)：2009－120


近年來(lái)，隨著我國(guó)石油、天然氣等工業(yè)的不斷發(fā)展壯大以及石油、天然氣在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用越來(lái)重要，給管道運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇，同時(shí)對(duì)管道運(yùn)輸所需的鋼管的質(zhì)量要求越來(lái)越高，而以往通過(guò)噴砂等人工的形式對(duì)鋼管內(nèi)壁進(jìn)行清理已無(wú)法滿足生產(chǎn)率和內(nèi)表面清理質(zhì)量的要求，因此研發(fā)一種高效、環(huán)保、先進(jìn)的鋼管內(nèi)壁拋丸清理機(jī)已成時(shí)代的需求。我公司通過(guò)多次試驗(yàn)和改進(jìn)，已成功地研制出高效的鋼管內(nèi)壁拋丸清理設(shè)備。該機(jī)通過(guò)將高速運(yùn)動(dòng)的彈丸流拋射到鋼管內(nèi)表面，清理掉鋼管內(nèi)表面的氧化物及其表面附屬物，并通過(guò)使其表面產(chǎn)生塑性變形而有效地提高管道的強(qiáng)度和表面抗腐蝕性及漆膜附著力等，提高了管道的整體質(zhì)量和使用壽命。

1主要技術(shù)規(guī)格


清理鋼管尺寸：
長(zhǎng)度：8000～12000mm；直徑：尷1000～尷2200mm。鋼管內(nèi)壁清理質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：
表面粗糙度：50～95微米；表面清理等*：A-BSa2.5*。
液壓系統(tǒng)及移動(dòng)小車(chē)：
液壓驅(qū)動(dòng)功率：110kW；移動(dòng)小車(chē)功率：1.1kW；
移動(dòng)速度：0.5～8m/min（變頻）。拋丸器：
轉(zhuǎn)速：2800r/m；
拋丸量：800kg/min；拋射速度:80m/s。

通風(fēng)除塵系統(tǒng)：
A.拋丸室風(fēng)量:290000m3/h；
除塵方式:慣性+布袋除塵；B.分離器風(fēng)量:2800m3/h；除塵方式:布袋除塵器。設(shè)備總功率：約380kW。

2組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)


鋼管內(nèi)壁拋丸清理機(jī)由拋丸器與前后密封室、提升機(jī)、分離器、皮帶輸送機(jī)、工件回轉(zhuǎn)及行走機(jī)構(gòu)、通風(fēng)與除塵系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、氣動(dòng)控制系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)等部件組成（圖1）。
（1）內(nèi)壁專(zhuān)用拋丸器


拋丸器是該設(shè)備的核心部件，由以下主要零部件構(gòu)成：分丸輪、定向套、葉片、葉輪及葉輪驅(qū)動(dòng)盤(pán)、主軸等。該拋丸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、拋丸量大等特點(diǎn)。
該拋丸器采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。拋丸量的調(diào)整可參考液壓系統(tǒng)的壓力表進(jìn)行。


（2）前后密封室


工件被放置到回轉(zhuǎn)臺(tái)架上后，隨回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與前密封室向右移動(dòng)，使鋼管兩端均進(jìn)入密封室。這樣，前后密封室與鋼管一起形成一個(gè)密封系統(tǒng)。在密封室與鋼管的結(jié)合部采用聚氨酯密封圈密封，有效避免彈丸及粉塵外溢現(xiàn)象的發(fā)生。密封室采用型鋼及鋼板焊接而成，保證有足夠的剛度和強(qiáng)度。在前密封室的頂部設(shè)有抽風(fēng)口，強(qiáng)大的吸力將拋丸后的彈丸吸入前密封室并沉降到室體底部，進(jìn)入到收丸皮帶；同時(shí)將粉塵吸進(jìn)除塵器。


（3）皮帶輸送機(jī)


本設(shè)備采用皮帶輸送機(jī)來(lái)輸送丸料。該機(jī)是根據(jù)丸料使用特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的一種新式皮帶輸送機(jī)。皮帶機(jī)由頭輪、尾輪、上托輥、下托輥、輸送帶等組成。

頭輪采用較新式油冷滾筒做驅(qū)動(dòng)裝置，占用空間小，安裝維修方便，上托輥采用夾緊式固定，安裝方便，調(diào)整輸送帶跑偏能力強(qiáng)。


（4）斗式提升機(jī)


斗式提升機(jī)由擺線針輪減速機(jī)、上下滾筒、輸送膠帶、料斗、封閉料筒和漲緊裝置等組成。提升機(jī)罩殼采用折彎成型焊接結(jié)構(gòu)，上面設(shè)有檢修門(mén)，可維修及更換提升料斗。打開(kāi)下罩殼上的門(mén)蓋，可以維修下部傳動(dòng)，排除其底部彈丸堵塞。其進(jìn)料口與螺旋輸送器相連，出料口與分離器相連。
本機(jī)采用平皮帶傳動(dòng)。工作時(shí)，固定在輸送膠帶上的料斗將提升機(jī)底部的丸料刮起，然后在提升機(jī)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，將丸料送至提升機(jī)頂部，較后靠離心重力方式落料，將丸料輸入丸砂分離器。


為了保證工作時(shí)輸送膠帶不打滑，滾筒被制作成鼠籠型，這樣既提高了提升膠帶與帶輪間的摩擦力，避免了老式光皮帶輪的打滑現(xiàn)象，又降低了提升皮帶的預(yù)緊力，延長(zhǎng)了提升膠帶的使用壽命。為了避免系統(tǒng)不穩(wěn)定造成提升機(jī)下部堵塞，在罩殼下部按皮帶料斗運(yùn)動(dòng)軌跡作成圓弧形。同時(shí)提升機(jī)設(shè)有一套漲緊裝置。當(dāng)皮帶松馳時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)提升機(jī)上部?jī)蓚?cè)的調(diào)整螺栓，可以漲緊皮帶。提升機(jī)的下部軸上裝有脈沖輪，可檢測(cè)跟蹤提升機(jī)的工作狀態(tài)，一旦出現(xiàn)提升機(jī)轉(zhuǎn)不動(dòng)等故障，可及時(shí)將信號(hào)反饋至PLC處理，保證設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。


（5）分離器


分離器由擺線針輪減速器、螺旋輸送器、調(diào)隙板、擋料活板、分離極板、過(guò)濾篩等組成。


從斗式提升機(jī)流入的丸砂混合物，在分離器長(zhǎng)度上通過(guò)螺旋輸送器形成瀑布狀丸砂流幕。在滿幕簾狀態(tài)下，利用重力風(fēng)選原理，將流幕中的彈丸與金屬氧化皮碎片、破碎彈丸及粉塵有效分離，大顆粒廢料被篩擋住，細(xì)小丸料、粉塵從廢料出口流出，彈丸進(jìn)入丸料倉(cāng)供拋丸器繼續(xù)使用，塊狀物可定期從過(guò)濾篩上清除。


（6）工件回轉(zhuǎn)及行走機(jī)構(gòu)


工件回轉(zhuǎn)及行走由臺(tái)車(chē)實(shí)現(xiàn)。臺(tái)車(chē)具有兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一套用于行走驅(qū)動(dòng)，一套用于回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。為適用于不同尺寸及要求的工件，該回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)托輪間距可調(diào)，同時(shí)其轉(zhuǎn)速能變頻調(diào)速。


（7）通風(fēng)除塵系統(tǒng)


本機(jī)除塵系統(tǒng)采用二*除塵，一*除塵采用慣性除塵器，二*除塵采用布袋除塵器。
本設(shè)備通過(guò)高壓離心風(fēng)機(jī)抽風(fēng)使室體內(nèi)形成一定負(fù)壓，使工作時(shí)產(chǎn)生的粉塵不向室體外飄溢，從而使設(shè)備周?chē)姆蹓m濃度不大于2mg/m3，除塵效率達(dá)99.5%以上。風(fēng)機(jī)采取減振消音措施，并整體屏蔽起來(lái)，達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的環(huán)保要求。


（8）液壓系統(tǒng)
該設(shè)備由于拋丸器需要伸到管內(nèi)進(jìn)行清理，因此采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)拋丸器。液壓系統(tǒng)由液壓站、管路系統(tǒng)、液壓馬達(dá)等組成。


（9）電控系統(tǒng)


該系統(tǒng)使用三菱公司生產(chǎn)的可編程序控制器控制，在控制系統(tǒng)中還采用了轉(zhuǎn)速檢測(cè)元件，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的自動(dòng)控制，從而具有生產(chǎn)率高、可靠性好和自動(dòng)化程度先進(jìn)等特點(diǎn)。
電控系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，有工作運(yùn)行狀況的動(dòng)態(tài)顯示、故障診斷及報(bào)警功能，系統(tǒng)具有良好的互鎖、自鎖及安全保護(hù)措施，在必要的地方均設(shè)有急停按鈕，以確保設(shè)備和人身安全。

3工作原理及過(guò)程

3.1工作原理


該設(shè)備是通過(guò)拋丸器拋出高速的彈丸，打擊在鋼管內(nèi)壁的表面，去掉內(nèi)壁表面的氧化皮、焊渣、粘砂、污垢等附著物，露出金屬本色，使內(nèi)壁表面呈現(xiàn)均勻的粗糙度，提高表面耐腐蝕能力，涂漆后更適合輸送石油等腐蝕性化學(xué)液體。根據(jù)工件的特點(diǎn)及工藝要求，該機(jī)采用行車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)工件，拋丸器水平放置，采用側(cè)拋方式。拋丸器的前后行走以及鋼管的回轉(zhuǎn)，其拋射帶可完全覆蓋所要清理的工件表面，使工件得到均勻一致的清理。

3.2工件清理順序


行車(chē)將鋼管放至回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)托輥上→工件右移→工件回轉(zhuǎn)→拋丸清理→行車(chē)取料→送至下一工序。

4、結(jié)束語(yǔ)


該設(shè)備解決了對(duì)管道內(nèi)表面一次性拋丸清理強(qiáng)化，其主要技術(shù)性能達(dá)到了國(guó)際同類(lèi)清理設(shè)備先進(jìn)的水平。室外粉塵排放濃度小于2mg/m3，達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的環(huán)保指標(biāo)。設(shè)備基礎(chǔ)較淺，且易于拆裝、搬運(yùn)，適合管道安裝的野外移動(dòng)作業(yè)。通過(guò)用戶的連續(xù)使用，該設(shè)備技術(shù)性能穩(wěn)定，設(shè)備故障率較低，使用可靠，能夠滿足用戶大批量連續(xù)生產(chǎn)的要求