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1、管道泡沫塑料保温和包覆聚乙烯保 护层的工 艺试验机械工程师张锡九内容提要本文介绍采用循环夹瓦总成和循 环带构成的 泡沫保温层连续浇注成型 机的 结构原理,生产裸露 泡沫保温管的过程和在泡沫保温管外包履聚乙烯保护 层 的工艺及其技术经济效果。聚氨醋泡沫塑料既是一种良好的绝缘防腐材料,又是一种 较 理 想的 保温材 料。年月,石油部管道能源调查组在大庆油田喇嘛甸地区对各种 保温材料的总传热系数进行了测试,结果是泡沫塑料的总传热系数为,牛毛毡的为,珍 珠岩 的为,玻璃棉的为。可见泡沫塑料 的保温性能高于其它几种 保温 材 料。因此,自年以来,这种 保温材料已被广泛采用。但是,过去采用的以塑料布做保护
2、层 的用成筒连续挠注成型工艺生产的泡沫保温管,由于塑料布的机械强度低,低温性能差,且易老化,所以在储存、拉运、安装过程中易于损坏。若在泡沫保温管外包覆聚乙烯保 护层,将显著提高保护层 的机械强度,降低破损率,提高防水、保温效果,延长 使用寿命。生产泡沫保温管道的技术关键是泡沫保温层的成型工艺。一、泡沫保温层连续浇注成型机的工作原理泡沫保温层如何成型有的采 用模压成型法,有的采用连续浇注成型法。模压成型属于定容强制成型,制品 的外形质量好。但因模具周转慢,不能连续生产,效率较低,且原材料浪费较多一般在以上。以小毫米的管道为例,每公里浪费泡沫原料公斤,价值元。如按年预制公里计算,仅此一项浪费就达万
3、元。目前大庆油建公司采用塑料布成筒连续浇注成型法。该法克服了生产效率 低、原材料浪费多的缺点。但由于 聚氨醋甲、乙两组份在塑料布筒内发泡成型时,使塑料布受力伸长,泡沫管的形状误差很大,外形质量不易控制。如果在预制 的泡沫保温管外再包覆聚乙烯保护层,则包覆在里面的塑料布和封口胶带又都白白浪费了。以年预制小毫米的保温管道公里计,此项浪费可达万元。综上所述,若能采 用循环活动模具,用连续浇注成型法生产裸露的泡沫保温管,既可改善产品质量,提高 生产效率,又能降低产品成本。为此,设计了一种 成型机其 结构原理见图。用聚乙烯薄板制 成的柔软循 环带,经过成筒器卷成圆筒,并 与上、下两组循环夹瓦总成,共同组
4、成循环活动模具。当管子从中间穿过时,构成间隙为毫米的环形空间与此同时,泡沫原料也充满整个环形 空间,形成泡沫保温层。由于泡沫在发泡、固化过程中的膨胀作用,使管子、循 环呼油田地面工程第 卷第期带,循环夹瓦总成联结为一体,由传动机构驱动进行循环运转,就可以连续生产裸露泡沫保温管了。浇注头图成型 机工作原理图设上 管传动台对管子 的推力为。泡沫膨胀把循环带压向循环夹瓦 总 成,在 循环带和循环夹瓦之间产生的摩擦力为。因循环夹瓦总成,是成型机动力传动装 置的一部分,故循环夹瓦总成是主 动件对泡沫管和循环带来说是驱动力。设管子移动阻力为,其它各种阻力,如机械的运转阻力等为。由于、均属运动阻力,而,、凡
5、均属驱动力,故当成型机正常作业时,以管子为分离体,各力之间的关系为尸,。,现对式讨论如下、泡沫 在环形空间发泡前,管子和循环带,循环带和循环夹瓦 总成之间没有压力。对管子来说式中二,。二,此时,即上管传动台推动管子 向前移动,完成上管动作。、当泡沫原料在环形空间发泡时,由于泡沫膨胀作用,在管子、循环带、循环 夹瓦总成之间产生了压力。如阻,则由式得。一设成型机的最大牵引力为。当二。时,即二阻一即。、,阻时,成型机在和,的共同作用下正常工 作。、当二阳时,由式得阻一,。此时,成型机传动装置对泡沫管未发挥牵引作用,动力是由上管传动台提供的,作业仍能正常进行。、当阻时,由式得二阻一。此时,循环夹瓦总成
6、的运行速度小于上管传动台推动管子的速度,造成环形空间内部的相互错动,使泡沫保温层受到破坏,甚至使 管子从泡沫保温层中间脱出。、当阻二二十,时,即整个系统的阻力大于最大的驱动力,则系统 停 止运转,作业停止。这种现象只有在供料量过大时才能发生。综上所述,便可得出成型机正常作业的必要条件油田地面工程第卷第期二十,夕阳,从式不难看 出,成型机的方 案设计应遵循的原则是、为了充分利用成型机的驱 动功率,确保足够的牵引力尸、,应采用啮 合传动而不宜采 用摩 擦传动。、应适当控制,的数值以满足尸闭。即。、阻 一,此 式成立,所以应采用以成型机的动力为主,以上 管传动台的推力为辅的传动方 案。、成型机的结构
7、必须保证即使超量供给泡沫原料,也不会出 现阻、二,的现象,即不至影响成型机的正常作业。二、泡沫保温管连续浇注成型机的结构及工艺过程泡沫保 温管连续浇注成型机,由牵引机构、成型机构、机架、电气控制 系统等组成见 图。、曰曰川川、广广户户, , , , , , , , , , , , ,哄留, 尸一叫叫一一一一一 扣扣扣舀舀石石石斤而 刁刁刁 日日石川川川 日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日斗斗斗川川川斗斗斗引引引卜卜一一勺齐争一卜宁四四日日吸吸吸 以以以一占口口山山山山山山山山山山山山验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验,翟寒寒 、火少功功一一一叫叫叫叫叫叫叫叫一一一 日日日日日日日日
8、日日日日日日日日日日日日日日匕匕净舒舒卜卜目咔一一一一一一一一一一一一一一仁仁十板】尸土土土默默默默默默弄弄弄弄弄弄弄弄弄辛三三三三石石石 , ,甘长】通通图一调速电动机 一链轮 一辊轮牵引机构一联轴器 一循环夹五一总成一涂油辊成型 机结构简图一蜗轮减速机一从动轮 一拖带轮一 啮合齿轮一循环带 一浇注头一链条 一成筒器牵引机构由传动装置和夹紧装置组成。传动装置以调速电动机为动力,经减速机,由链 条、链轮驱动循环夹瓦总成,绕过从动轮进行循环运 转。循环夹 瓦总成 由英寸链条和安装其上 的夹瓦构成。上、下两组循环夹 瓦在一区间合 成小毫米的圆筒,它与小毫米的管子构成间隙均匀的环形空间。当泡沫充满整
9、个环形空间后,便形成泡沫保温层。由于 泡沫的膨胀作用将管子、循环带和夹瓦总成联结为一体并向前推进。循环夹瓦总成既是牵引机构的夹紧装置,又是成型机构的定型装置。循环夹瓦总成的上、下位置 由导轨固定,导轨 与链条的滚子接触,故管线移动阻力很小,即运动阻力阻很小,且阻不因泡沫原料的增加而明显增加。成型机构成型机构由循环带、成筒器和循环夹瓦总成组成。循环带是 由厚毫米、宽毫宁由田地面工程第卷第期米、周长米的聚乙烯板制成的。当循环带经过成筒器时自动卷成小毫米的圆筒,紧 附在循环夹瓦内壁上,顶部搭接巧毫米,构成密闭空间。经浇注头搅拌均匀的聚氨醋甲、乙两组份原料连续浇注在循环带上,经米长的一区间完 成化学反
10、应过程,形成泡沫保温层。当其移出端时,泡沫保温层 表而已经固化,循环带便 白动脱 离泡沫保 温层展平并经过辊轮返 回成筒器,继续循环。为便于 泡沫保温层 与循环带脱模,可用涂油辊在循环带上白动涂抹机油脱模剂。电器控制系统略三、产品质量及经济效果分析由于循环夹瓦总成把 圆筒直 径固定了,所以泡沫发泡时径向和前方均受限制。如果泡沫原料投多了,发泡部位便自动 向浇注口方向移动。当泡沫原料多到一定 程 度,发泡部位移至成筒器时,作业便无法顺利进行,否则势必要调快 作业速度相 当于减少单位长度上 的供料量,反之,当泡沫原料不足 时,不能充满整个环形空间,形成不了完整的泡沫保温层,这时可调慢作业速度。可见
11、该成型工艺在配方、温度不变的条件下,所需的泡沫原料量 基本是固定 的,也就是容重基本是固定的。如 配方与现行的塑料布成 筒连续浇注工 艺 的相同,气温在左右时,生产的泡沫保温层 的容重为公斤米“,小于现行工艺生产的保温层 的容重,保温效果也有所改善。试验的新工艺与现行生产工艺生 产的保温层 的质量对比见 表。容重公斤米导热系数 千卡广长时常温吸水率克。厘米抗压强度公斤匣米仪保温层性能泡沫与钢管接合面保温管外径毫米深温层偏心度毫米小士了形小、保温层外观在泡沫保温层外包覆聚乙烯保护层 的工 艺试验是用一型塑料挤 出机完成的。由于挤出机的挤出量小,保护层厚度只 能达到毫米,抗拉强度公斤厘米,抗撕裂强
12、度公斤厘米,外观质量较好。按两种工 艺生产每公里产品的防腐保温材料费用对比见表。管道泡沫塑料保温和 包覆聚乙烯保护层 的工艺试验已获初步成功。年月经大庆市科委、建设局 鉴定,工艺 流程合理,设备简单适用,技术上有所创新,就 目前来说,在国内是比较先进的。该工 艺提高了管线 的保温、防腐质量,延长了管线的使用寿命,经济效果较好。油田地面工程第卷第期。 么衰 万淤戈泛裸露泡抹保温层外包覆聚乙烯工艺塑料布成筒连续浇注工艺声 嗯 全竺 二 ”“一数量公斤价值元数量公斤价值元数量卷价值元数量公斤价值元数量公斤价值元。,合计元四、存在问题和改进意见存在问题目前的成型机样机只适用于小毫米的管子,且有些环节的
13、结构还不够完善。例如,循环夹瓦 总成 的焊 接结构最好改为装配结构,以适应产品规格的变更。此外,循环带、挤出机头、成筒器、夹瓦等零部件,也应系列化,以便适用于小毫米以下各种规格管子 的需要。改进意见减小聚乙烯保护层 的厚度任丘油田根据北京化工 研究院提供的数据,目前在光管上的聚乙烯保护层的厚度为毫米。此时,聚乙烯保护层可起防腐和机械保护作用。但聚乙烯保护层用在泡沫保温管上主 要起机械保护作用。据有关资料介绍,加拿大的工一型埋地保温管线聚乙烯 保护层 的最小厚度为毫米。由于加拿大地处高寒地带,而大庆处于北温带,故聚乙烯保护层厚度有可能减小,如从毫米减为毫米。按年生产保温管公里计,可节约聚乙烯材料
14、费万元。选用廉价材料用低压聚乙烯做保护层原料不仅货源紧张,而且价格较贵。如能在保证性能的情况下改用货源广、价格低的高压聚乙烯,年生产聚乙烯保护层泡沫保温管线公里,可节约万元。下转页油田地面工程第卷第 期间,把部分热量传给油管,使油管 的温度高于蜡的熔点,以便熔化油管内壁 的结蜡。进入井底的热水汇同油层流 出的原油,由深井泵升举到地面,同时熔化抽油杆上的蜡晶,然后流入 出油管线 返回计量站,进行正常的集油生产。这样重复运行小时,待井口温度达 到以上即完成低 压热洗的全过程。低压热洗的技术参数压力井口热水压力巧公斤 厘米经调节后 的套管压力公斤厘米井口回压公 斤厘米。洗井温度井口热水温度井口混合液
15、 出口温度。洗井时间每洗一井次小时。洗井用热水量每小时用水米”每口井用水米“。的 洗井周期天。低压热洗技术的推广与使用年月开始在杏北油田西部过渡带进行第一口抽油机井低压热洗清蜡 试验,年在过渡带全面推广使用,年对纯油区所有的抽油机井也全部采用了低压热洗方法。到目前为止,杏北油田已有口抽油机井推广了低压热洗清蜡方法,从而代替了原来的雄泵清蜡和化学清蜡方法。二、抽油机井低压热洗清蜡的使用效果低压热洗清蜡效果良好为解决杏北油田抽油机井的清蜡问题,早在年初就先后采 用了高压热油洗井、化学药剂等清蜡技术,收到了一定效果,解决了当时 的生产困澎 纂。但高压热 洗 需 高 压 容器,动力设备耗 电较高,投资
16、大而化学药剂又昂贵,清蜡沐彻底,仍经常造成蜡卡,作业检泵十分频繁,生产管理比较被动。一如杏区排丙井于工年月日解除蜡卡后,继续采用化学清蜡 方法,至年月日止,又先后发生次蜡卡,从第次到第次蜡卡总计天,扣除停 抽待,翻甘甘一八尸“甲勺冲叫创呀一八闷户护曰八闷户,曰勺叫叱卜尸卜州叼、上接页如果采用高压聚乙烯作原料,保护层 的厚度取毫米,那么年生 产公里的保温 管 道,可比用现行的塑料布成筒生产工艺节约万元。油田地面工程第卷第 期峨伙心形主、,二,此艺玲龙。摊一叭一一一比外,一忱,厅艺件,川人九云之无,乞从之落,加比,加,一,止艺万。,夕止忿夕万左云,玄人作玄,己厂加。件如君畜叭打加吕一一,八林艺云,”召作,、,乞“,“、少丫无艺,玄,留“班
