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TN730使用维护说明书

TN7-30型石油套管、油管接箍拧接机使用维护说明书

兰州石油机械研究所

一、概述2

三、性能参数6

四、主要部件的结构原理8

五、安装与调试11

六、操作规程12

七、一般故障的判断和处理方法14

八、维护保养15

九、几点说明16

十、API标准对套管和油管上扣的有关规定17

十一、相关油管、套管推荐上扣扭矩17

一、概述

TN7-30型石油油套管接箍拧接机主要用于石油油管、套管厂对油管或套管与接箍的上扣和卸扣工作。

系统组成见图一、图二、图三，系统分为六大部分：

主钳、背钳、液压系统、气控系统、电控系统及底座。

主钳起旋扣和拧紧（或卸开）接箍的作用，由液马达驱动。

背钳用于夹紧管体，并随丝扣的旋转而浮动，背钳的夹紧和移送依靠气缸驱动。

拧扣扭矩由背钳内的拉力传感器输出，由扭矩仪指示并控制。

TN7-30型接箍拧接机能完成23/8〃、27/8〃、31/2〃、4〃、41/2〃、5〃、51/2〃、65/8〃和7〃的油管、外加厚油管和套管的拧扣工作（在23/8〃至7〃之间的其它尺寸颚板可另行定购）。

二、主要技术特点

1、TN7-30接箍拧接机为液压、气动联合驱动和控制，系统简单，操作方便灵活；

2、主钳采用了液压马达驱动，其余系统均使用气控，系统漏油的可能大为减少；

3、主钳采用了闭口形式，滚子爬坡夹紧。

钳头有三块颚板，每块颚板上有三个牙，牙与接箍为面接触，夹紧可靠。

同时，根据结合我所在夹紧切径比方面的多年研究，设计了最佳切径比，使牙痕符合API标准，并在API标准规定的2/3公差内。

拧扣结束后，钳头的复位采用自动定位机构，迅速可靠；

4、背钳也采用了闭口形式，由气缸驱动，同主钳相似的三块颚板滚子爬坡夹紧；

5、主钳、背钳在同一底座上，对中性好，满足不同公差油管、套管、接箍的使用要求；

6、颚板、钳牙更换方便。

7、在背钳上装有拉力传感器，用来测量上扣扭矩,非常准确。

背钳上还另装有扭矩指示表，可以直接读出当前扭矩，以满足不同用户的需求。

8、主钳有高低两档，以满足不同扭距和转速的需要。

液压泵为手动无级变量，因此，主钳可以在0~各档最高转速之间任意选择转速；

9、主钳最低转速可达0.3转/分，可对油套管的特殊扣型进行拧扣；

10、对旋转圈数的测量采用测速传感器或旋转编码器，测量精度高，可达1/1000圈。

图一、TN7-30型油套管接箍拧接机的总图

图二、主钳图

图三、背钳图

三、性能参数

1、钳头开口直径为Φ230mm，适用于管径为23/8〃至7〃的石油套管和油管的夹紧。

随机配有23/8〃、27/8〃、31/2〃、4〃、41/2〃、5〃、51/2〃、65/8〃和7〃等9种颚板及牙板。

具体颚板和牙板的型号和尺寸见下表：

表1

序号

油套管规格

背钳颚板规格

主钳颚板规格

接箍直径

23/8〃（60.33mm）油管

φ60.33颚板

φ73.03颚板

φ73.03mm

23/8〃加厚油管

φ60.33颚板

φ77.8颚板

φ77.8mm

27/8〃（73.03mm）油管

φ73.03颚板

φ88.9颚板

φ88.9mm

27/8〃加厚油管

φ73.03颚板

φ93.17颚板

φ93.17mm

31/2〃（88.9mm）油管

φ88.9颚板

φ107.95颚板

φ107.95mm

31/2〃加厚油管

φ88.9颚板

φ114.3颚板

φ114.3mm

4〃（101.6mm）油管

φ101.6颚板

φ120.65颚板

φ120.65mm

4〃加厚油管

φ101.6颚板

φ127颚板

φ127mm

41/2〃（114.3mm）油管

φ114.3颚板

φ132.08颚板

φ132.08mm

41/2〃加厚油管

φ114.3颚板

φ139.7～141.3颚板

φ141.3mm

41/2〃（114.3mm）套管

φ114.3颚板

φ127颚板

φ127mm

5〃（127mm）套管

φ127颚板

φ139.7～141.3颚板

φ141.3mm

51/2〃（139.7mm）套管

φ139.7～141.3颚板

φ153.67颚板

φ153.67mm

65/8〃（168.28mm）套管

φ168.28颚板

φ187.71颚板

φ187.71mm

7〃（177.8mm）套管

φ177.8颚板

φ194.46颚板

φ194.46mm

注：

1.φ120.65规格的颚板组及其尺寸以下规格的颚板组采用小牙板（Ⅰ型），φ127规格的颚板组及其尺寸以上规格的颚板组采用大牙板（Ⅱ型）；

2.65/8〃（168.28mm）套管系列的主背钳颚板组一般不提供，用户如有需要可订购。

2、钳头扭矩和转速

当系统液压力为20Mpa，流量为5~156L/min时

表2

高档

低档

主钳转速

0.6~24r/min

0.3~12r/min

主钳扭矩

最大15kN.m

最大30kN.m

3、液压系统

流量：

5~156L/min最高工作压力：

20Mpa

设计压力：

25Mpa

4、气控系统工作压力：

0.4~0.6Mpa

耗气量：

20m3/h5、中心高：

1155mm6、移送缸行程：

800mm7、外形尺寸和重量

1）主机

中心高＝1155mm

长×宽×高＝3220mm×1170mm×1670mm

重量＝7500kg

2）液压动力站

长×宽×高＝2000mm×94mm×1560mm

重量＝1352kg

3）电控柜

长×宽×高＝450mm×320mm×940mm

重量＝90kg

4）全机总重：

8950kg

8、动力需求

供电电源：

AC380V（±10%）三相四线制50Hz±2

装机功率：

37Kw

9、液压动力站液压油型号：

HM-46抗磨液压油或牌号相同性能更好的液压油

10、系统压力与钳头扭矩的特性曲线（见图四）

图四、系统压力与钳头扭矩的特性曲线

四、主要部件的结构原理

1.主钳

（1）传动原理

液马达输出的动力经两档齿式换档变速后，经齿轮、惰轮后传递给大齿轮，再经坡板、颚板、钳牙传递给接箍。

（2）夹紧原理

颚板安装于颚板架中。

坡板与大齿轮装在一起。

装于壳体上的刹带给颚板架一定的摩擦阻力。

当大齿轮旋转时，颚板上的滚子就沿坡板的曲面爬坡，从而使颚板沿颚板架上的滑道滑动，并抱紧接箍。

当扭矩大于刹带阻力时，颚板架、颚板、接箍就随大齿轮一起转动。

这就实现了拧扣过程。

（3）圈数的测量

在主钳的刹带摩擦鼓上有一圈齿，每6°一个齿，边上可安装光电脉冲传感器。

当摩擦鼓随颚板架旋转时，每一个齿对应一个脉冲，即可实现拧扣圈数的测量。

（旋转编码器需另购装）。

（4）换向插销的结构和工作原理

换向插销是为了转换上扣和卸扣而设计的，它位于主钳的颚板架上。

颚板架上有两个孔，分别对应上扣和卸扣，在主钳的大齿轮上开有两道圆弧槽。

换向的过程就是把插销插入这两个圆弧槽的过程，方法如下：

当要上扣时，将主钳旋转至最大口径，将换向插销插入标明为上扣的孔中，然后就可以进行上扣的工作。

当要卸扣时，同样将主钳旋转至最大口径，将换向插销插入标明为卸扣的孔中，然后就可以进行卸扣的工作。

注意：

进行上扣或卸扣转换时，工作位上不能有管子。

2、背钳

（1）传动和夹紧原理

背钳的钳头和夹紧原理与主钳相似。

与主钳不同的是：

坡板不转动。

坡板装于壳体上，颚板装于颚板架上，当颚板架由气缸推动时，可转一个角度，颚板上的滚子就会沿坡板的曲面爬坡，与此同时，颚板会沿颚板架上的滑道滑动，向管体靠拢，最终夹紧套管体。

（3）上扣状态和卸扣状态

通过改变气缸叉头与摇臂的连接位置，使背钳处于上扣状态或卸扣状态。

上扣：

将气缸叉头用销轴联到上摇臂处。

气缸从上进气，向下拉动颚板架，使颚板夹住管体，气缸从下面进气就松开管体，并使颚板复位。

卸扣：

将气缸叉头用销轴联到下摇臂处。

气缸从下进气，向上推动颚板架，使颚板夹住管体，气缸从上面进气就松开管体，并使颚板复位。

注意：

进行上扣或卸扣转换时，工作位上不能有管子。

3、液压系统（见图五）

液压系统由变量泵1和变量泵3、溢流阀4和溢流阀5、电液换向阀10、压力表8和压力表9以及液马达11组成。

它为主钳提供动力,用电液换向阀10可控制钳头的正反转。

各阀的位置及其对应的钳头动作如图五所示。

（1）流量调节

变量泵1的流量可在20~160L/min范围内调节，变量泵3的流量可在5~25L/min范围内调节。

参看图六，通过泵上的手轮1来调节流量，调节量由指针表1指示，

图五、液压系统原理图

指针表2的刻度从0~10，刻度10对应的流量是160L/min。

调节好后要用螺母2锁紧手轮3。

1手轮2背紧螺母3刻度

图六、变量泵的流量调节示意图

（2）系统压力的调整

溢流阀4和溢流阀5的溢流压力即为液压系统的系统压力。

压力是通过溢流阀4和5上的手轮来调。

看手轮下的箭头即可知是增压还是减压；压力值由压力表8和9指示，调节量应根据不同的管径取API推荐的最大上扣扭矩，加10％后按图四的曲线换算成压力值作为依据，一般调到表二所列压力值即可。

扭矩不够时可适当增加一些，但不得超过25Mpa。

此外，溢流压力由扭矩监控仪器（另装）控制。

4、气控系统（见图七）

气控系统由气源、储罐、电磁气阀、气缸、气源和管线组成。

有两个气缸，用于背钳的移送和夹紧。

1、储气罐2、移送气缸换向阀3、夹紧气缸换向阀

4、夹紧气缸5、移送气缸6、气管线

图七、气控系统原理图

五、安装与调试

1、准备工作

1）验收地基，达到安装条件；

2）具有10吨以上起吊设备；

3）备好安装工具，调试用的油管或套管、液压油；

4）备有0.4~0.6MPa气源。

2、安装

1）把主机、液压动力站和控制柜安装到位，安装地脚螺栓或压板。

拧接机的主钳中心线须与该生产线上的滚道中心线同轴；

2）选择好相应的颚板，安装到位；

3）联接好相关的电路、油路、气路管线。

4）在液压动力站油箱中加N46抗磨液压油至油标中心线。

然后检查有无漏油、漏气。

5）接通各路电源；

3、试运转步骤

1）开动液压动力站，观察动力站电机是否反转，如果反转将三相电源中任意两相调换位置即可；观察马达是否有异常声音；检查动力站油箱、接头、主钳和马达各连接管线是否有渗漏油现象；

2）开动油马达在低档空转，压力应在1.5MPa以内；

3）连续运转油马达5~15分钟，以排除马达及管线中气体；

4）液马达正反转试验，并试验钳头复位机构；

5）检查气压压力是否在0.4~0.6MPa范围内；

6）操作背钳气缸伸缩运动，观察有无阻涩；

7）操作移送气缸前后移动背钳，观察有无阻涩现象；

8）按表3所列值调定系统压力。

如扭矩不够，可适当调高一些，最高不超过25MPa。

表3

管径

上扣系统压力

卸扣系统压力

23/8〃

7MPa

10MPa

27/8〃

31/2〃

4〃

9MPa

10MPa

41/2〃

51/2〃

10MPa

12MPa

7〃

六、操作规程

手动操作部分

当需要进行手动操作时，先将控制台上的方式选择开关拨到“手动”，然后可以进行手动操作。

※上扣※

1、开启动力站电源，起动油泵，待指示灯转为绿色时方可操作；

2、打开供气阀，给储气罐供气达到0.4Mpa以上时开始以下步骤；

3、检查主钳上的定位转销是否处于上扣位置；

4、检查背钳夹紧缸的活塞杆是否联到上扣位置；

5、将主钳和背钳的钳口都张开，以便让套管通过；

6、将戴上接箍的油管或套管送入拧接机钳口内，以接箍不伸出主钳一端为宜；

7、先操纵背钳夹住管体，保持夹紧气缸压力；

8、操纵主钳夹紧接箍开始旋转，直至扭矩达到API推荐的上扣扭矩时主钳自动停止旋转；

9、先将主钳钳口张开，然后再张开背钳钳口；

10、用生产线辊子将此套管退出扭扣机；

11、循环步骤6~10继续生产。

※卸扣※

1、开启动力站电源，起动油泵，待指示灯转为绿色时方可操作；

2、打开供气阀，给储气罐供气达到0.4Mpa以上时开始以下步骤；

3、检查主钳上的定位转销是否联到卸扣位置；

4、检查背钳夹紧缸的活塞杆是否联到卸扣位置；

5、将主钳和背钳的钳口都张开，以便让套管通过；

6、将套管送入接箍拧接机钳口内，以接箍不伸出主钳一端为宜；

7、操纵背钳夹住管体，保持加紧气缸压力；

8、开动移送缸，使背钳处于离开状态，操纵主钳夹紧接箍中部开始旋转（一般4圈以后手就可以旋转）；

9、将主钳和背钳的钳口都张开；

10、取下接箍，将此管体退出生产线；

11、循环步骤6~10继续生产。

自动操作部分

正常工作时应为自动操作，先将控制台上方的方式选择开关拨到“自动”，然后拧接机将按照下面步骤自动动作。

1、拧接台架将待拧之管拨入拧接工位；

2、拧接台架上的动力滚子将管体送入拧接机，接箍到达主钳拧接位置时停止；

3、背钳将管体夹紧；

4、主钳夹住接箍开始旋转；

5、当扭矩到达设定之扭矩时，主钳自动反转松开，背钳随后松开；

6、人工确认拧接无误后，按动控制台上的确定按钮保存数据；

7、拧接台架上的动力滚子将管体退出拧接机；

8、拧接台架将管子拨出拧接台架，同时下一根管子被拨进来，以开始循环步骤2－7自动工作；

9、当发现任何不妥时，都可以按动控制台上的急停按钮来停止所有操作。

※主钳换档※

根据需要，可通过操纵台下的换档杆进行换档，以达到所需的转速和扭距。

七、一般故障的判断和处理方法

表4

故障

故障发生原因

处理办法

上、卸扣时钳牙打滑

1钳牙磨损变秃

2钳牙牙槽被脏物堵塞

3主钳刹带调节过松，滚子不爬坡

4气压太低

5背钳气缸漏气

6主钳定位销位置不对

7背钳气缸叉头销子位置不对

1更换新钳牙

2用钢丝刷清除脏物

3调节刹带张紧度

4调节进气压力

5更换相应的密封圈

6连接定位转销到正确的位置上

7将叉头销子插入正确的孔中

钳子不转

1系统油压不够

2油马达损坏

1调节油压至表1中值

2修理或更换马达

液压系统过热

1风冷系统失灵

2液压油粘度过高或过低

3油箱油面低

1检查维修风冷系统

2更换合适的液压油

3停机加油

液压系统压力上不去

1系统管线有漏油现象

2溢流阀坏

3溢流压力调得过低

1检查并修理

2修理或更换溢流阀

3调高溢流压力至表1中值

颚板不夹管子

1主钳的换向插销不在规定位置

2背钳的夹紧气缸叉头未换位置

3颚板牙板选用不对

1更换换向插销的位置

2改变气缸叉头与摇臂的联接位置

3更换正确的颚板牙板

八、维护保养

1、建立岗位责任制；

2、液压系统的滤清器，根据使用情况要及时清洗或更换；

3、新设备投入使用三月后，应更换液压油，以后每一年更换一次液压油。

在使用过程中，油箱液面不得低于油标指示器下限；

4、由于更换套管规格而更换下的颚板和牙板应清洗干净，用压缩空气吹干，滚子、销轴还应涂一薄层黄油；

5、稀油润滑周期：

主钳的齿轮箱需要30＃齿轮油润滑，加注时以到油标中线为准。

6、黄油润滑周期：

各黄油润滑点，每月加一次油。

九、几点说明

1、液压油

1）本机推荐使用N46抗磨液压油，冬天可使用22＃抗磨液压油；

2）在液压油中，不允许含有大于0.05～0.1mm的固形杂质；

3）油箱中的油温应在10°C－70°C之间；

4）经常观察油品或粘度变化，杂质多时应过滤或更换油料；

5）液压系统的最高工作压力不得高于25Mpa；

2、颚板及钳牙的更换

为适应各种套管的拧扣要求，本机需要更换相应的颚板和牙板。

安装时注意每副颚板为3个一组，上面打有型号标记。

1）颚板的更换：

主、背钳的标准颚板有17种：

φ60.33颚板、φ73.03颚板、φ77.8颚板、φ88.9颚板、φ93.17颚板、φ101.6颚板、φ107.95颚板、φ114.3颚板、φ120.65颚板、φ127颚板、φ132.08颚板、φ139.7～141.3颚板、φ153.67颚板、φ168.28颚板、φ177.8颚板、φ187.71颚板、φ194.46颚板。

更换颚板时应松开颚板悬挂弹簧（每个颚板上四根），抽出销子后，取出颚板，安装时反之。

2）钳牙的更换：

在使用中钳牙会因磨损等原因损坏而影响夹紧效果，此时就应该更换钳牙。

换钳牙时不用取下颚板或牙板，只须转动钳头使颚板伸出，取出钳牙一方的内六角螺钉，取出旧钳牙，插入新钳牙，再装入内六角螺钉。

不同牙板所对应的颚板参照表1

3）滚子及其销轴的更换：

按颚板的更换方法取下颚板后，即可取出滚子和销轴进行保养或更换。

十、API标准对套管和油管上扣的有关规定

数据摘自《套管和油管规范》APISPEC5CT1999年４月15日生效的第六版。

允许的夹具压痕深度见表5

表5

管子外径（in）

允许压痕深度（mm）

≤65/8″

0.76

＞65/8″

1.02

注：

以上数据仅供参考。

十一、相关油管、套管推荐上扣扭矩

管径（in）

重量（lbs）

钢级

推荐扭距（kN.m）

最佳扭距

最小扭距

最大扭距

23/8

4.70

H-40

1350

1000

1700

4.70

J-55

1800

1350

2250

4.70

C-75

2350

1750

2950

5.95

C-75

2950

2200

3650

4.70

N-80

2500

1850

3100

5.95

N-80

3100

2300

3850

4.70

P-105

3150

2350

3950

5.95

P-105

3900

2950

4900

27/8

6.50

H-40

1750

1300

2150

6.50

J-55

2300

1700

2850

6.50

C-75

3000

2250

3750

8.70

C-75

3950

2950

4900

6.50

N-80

3200

2400

4000

8.70

N-80

4200

3150

5250

6.50

P-105

4000

3000

5050

8.70

P-105

5250

3950

6600

31/2

9.30

H-40

2400

1800

3000

9.30

J-55

3150

2350

3950

9.30

C-75

4150

31000

5200

12.95

C-75

5600

4200

7000

9.30

N-80

4400

3300

5550

12.95

N-80

5950

4450

7400

9.30

P-105

5600

4200

7000

12.95

P-105

7500

5650

9400

11.00

H-40

2700

2000

3350

J-55

3550

2650

4400

C-75

4700

3500

5850

N-80

6300

4750

7900

41/2

12.75

H-40

3000

2250

3750

J-55

3950

2950

4400

C-75

5250

3950

6550

N-80

5550

4200

6950

外

名义重量

钢

扭矩（N.m）

（包括螺纹与接箍）

短螺纹

长螺纹

径

（Kg/m）

级

最佳

最小

最大

最佳

最小

最大

51/2＂

20.83

H-40

1794

1352

2249

20.83

J-55

2374

1780

2967

23.06

J-55

2788

2098

3491

2995

2249

3740

25.3

J-55

3160

2374

3947

3409

2553

4264

20.83

K-55

2608

1960

3257

23.06

K-55

3064

2305

3836

3298

2470

4126

25.3

K-55

3478

2608

4347

3754

2815

4692

25.3

C-75

4513

3381

5644

29.76

C-75

5561

4168

6955

34.22

C-75

6527

4899

8156

25.3

N-80

4802

3602

6003

29.76

N-80

5906

4430

7383

34.22

N-80

6928

5203

8666

25.3

C-95

5465

4099

6831

29.76

C-95

6721

5037

8404

34.22

C-95

7894

5920

9867

25.3

P-110

6376

4789

7976

29.76

P-110

8225

5893

9798

34.22

P-110

9218

6914

11937

外

径

名义重量

（包括螺纹与接箍）

（Kg/m）

钢

级

扭矩（N.m）

短螺纹

长螺纹

最佳

最小

最大

最佳

最小

最大

7＂

25.30

H-40

3671

2760

4595

29.76

H-40

4692

3519

5865

29.76

J-55

4002

3008

5009

34.22

J-55

5134

3850

6417

4319

3243

5396

38.69

J-55

6251

4692

7811

5065

3795

6334

34.22

K-55

8804

6610

11012

4706

3533

5879

38.69

K-55

6638

4982

8294

5603

4154

6914

34.22

C-75

5741

4306

7176

38.69

C-75

6748

5065

8432

43.15

C-75

7756

5824

9701

47.62

C-75

8735

6555

10916

52.08

C-75

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