摘要：鋼管內壁專(zhuān)用拋丸清理機是專(zhuān)門(mén)為輸氣、輸油管道的內表面清理而研制的一種大型拋丸清理設備，主要用于管道內表面氧化物及其表面附屬物的清理和強化。本文介紹了該設備的主要技術(shù)規格、工作原理、組成及結構特點(diǎn)。


關(guān)鍵詞：拋丸清理機；鋼管
中圖分類(lèi)號：TG234;文獻標識碼：B；文章編號：1006－9658（2010）01－3收稿日期：2009－09－21文章編號：2009－120


近年來(lái)，隨著(zhù)我國石油、天然氣等工業(yè)的不斷發(fā)展壯大以及石油、天然氣在國民經(jīng)濟中的作用越來(lái)重要，給管道運輸行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了機遇，同時(shí)對管道運輸所需的鋼管的質(zhì)量要求越來(lái)越高，而以往通過(guò)噴砂等人工的形式對鋼管內壁進(jìn)行清理已無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)率和內表面清理質(zhì)量的要求，因此研發(fā)一種高效、環(huán)保、先進(jìn)的鋼管內壁拋丸清理機已成時(shí)代的需求。我公司通過(guò)多次試驗和改進(jìn)，已成功地研制出高效的鋼管內壁拋丸清理設備。該機通過(guò)將高速運動(dòng)的彈丸流拋射到鋼管內表面，清理掉鋼管內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度和表面抗腐蝕性及漆膜附著(zhù)力等，提高了管道的整體質(zhì)量和使用壽命。

1主要技術(shù)規格


清理鋼管尺寸：
長(cháng)度：8000～12000mm；直徑：尷1000～尷2200mm。鋼管內壁清理質(zhì)量標準：
表面粗糙度：50～95微米；表面清理等*：A-BSa2.5*。
液壓系統及移動(dòng)小車(chē)：
液壓驅動(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：
轉速：2800r/m；
拋丸量：800kg/min；拋射速度:80m/s。

通風(fēng)除塵系統：
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。設備總功率：約380kW。

2組成及結構特點(diǎn)


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


拋丸器是該設備的核心部件，由以下主要零部件構成：分丸輪、定向套、葉片、葉輪及葉輪驅動(dòng)盤(pán)、主軸等。該拋丸器具有結構簡(jiǎn)單、維修方便、拋丸量大等特點(diǎn)。
該拋丸器采用液壓馬達驅動(dòng)。拋丸量的調整可參考液壓系統的壓力表進(jìn)行。


（2）前后密封室


工件被放置到回轉臺架上后，隨回轉機構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。在密封室與鋼管的結合部采用聚氨酯密封圈密封，有效避免彈丸及粉塵外溢現象的發(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度。在前密封室的頂部設有抽風(fēng)口，強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


本設備采用皮帶輸送機來(lái)輸送丸料。該機是根據丸料使用特點(diǎn)而設計的一種新式皮帶輸送機。皮帶機由頭輪、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，調整輸送帶跑偏能力強。


（4）斗式提升機


斗式提升機由擺線(xiàn)針輪減速機、上下滾筒、輸送膠帶、料斗、封閉料筒和漲緊裝置等組成。提升機罩殼采用折彎成型焊接結構，上面設有檢修門(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底部的丸料刮起，然后在提升機電機的驅動(dòng)下，將丸料送至提升機頂部，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象，又降低了提升皮帶的預緊力，延長(cháng)了提升膠帶的使用壽命。為了避免系統不穩定造成提升機下部堵塞，在罩殼下部按皮帶料斗運動(dòng)軌跡作成圓弧形。同時(shí)提升機設有一套漲緊裝置。當皮帶松馳時(shí)，通過(guò)調節提升機上部?jì)蓚鹊恼{整螺栓，可以漲緊皮帶。提升機的下部軸上裝有脈沖輪，可檢測跟蹤提升機的工作狀態(tài)，一旦出現提升機轉不動(dòng)等故障，可及時(shí)將信號反饋至PLC處理，保證設備的安全運轉。


（5）分離器


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


從斗式提升機流入的丸砂混合物，在分離器長(cháng)度上通過(guò)螺旋輸送器形成瀑布狀丸砂流幕。在滿(mǎn)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，細小丸料、粉塵從廢料出口流出，彈丸進(jìn)入丸料倉供拋丸器繼續使用，塊狀物可定期從過(guò)濾篩上清除。


（6）工件回轉及行走機構


工件回轉及行走由臺車(chē)實(shí)現。臺車(chē)具有兩套驅動(dòng)機構，一套用于行走驅動(dòng)，一套用于回轉驅動(dòng)。為適用于不同尺寸及要求的工件，該回轉機構托輪間距可調，同時(shí)其轉速能變頻調速。


（7）通風(fēng)除塵系統


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


（8）液壓系統
該設備由于拋丸器需要伸到管內進(jìn)行清理，因此采用液壓馬達驅動(dòng)拋丸器。液壓系統由液壓站、管路系統、液壓馬達等組成。


（9）電控系統


該系統使用三菱公司生產(chǎn)的可編程序控制器控制，在控制系統中還采用了轉速檢測元件，實(shí)現整機的自動(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)。
電控系統有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，有工作運行狀況的動(dòng)態(tài)顯示、故障診斷及報警功能，系統具有良好的互鎖、自鎖及安全保護措施，在必要的地方均設有急停按鈕，以確保設備和人身安全。

3工作原理及過(guò)程

3.1工作原理


該設備是通過(guò)拋丸器拋出高速的彈丸，打擊在鋼管內壁的表面，去掉內壁表面的氧化皮、焊渣、粘砂、污垢等附著(zhù)物，露出金屬本色，使內壁表面呈現均勻的粗糙度，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。根據工件的特點(diǎn)及工藝要求，該機采用行車(chē)轉運工件，拋丸器水平放置，采用側拋方式。拋丸器的前后行走以及鋼管的回轉，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)將鋼管放至回轉機構托輥上→工件右移→工件回轉→拋丸清理→行車(chē)取料→送至下一工序。

4、結束語(yǔ)


該設備解決了對管道內表面一次性?huà)佂枨謇韽娀?，其主要技術(shù)性能達到了國際同類(lèi)清理設備先進(jìn)的水平。室外粉塵排放濃度小于2mg/m3，達到了國家規定的環(huán)保指標。設備基礎較淺，且易于拆裝、搬運，適合管道安裝的野外移動(dòng)作業(yè)。通過(guò)用戶(hù)的連續使用，該設備技術(shù)性能穩定，設備故障率較低，使用可靠，能夠滿(mǎn)足用戶(hù)大批量連續生產(chǎn)的要求