CN113967642B - 石油钻杆无害化自动清洗系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种石油钻杆无害化清洗系统，包括：钻杆上料单元、预热单元、钻杆清洗单元、干燥单元和钻杆码垛单元，钻杆清洗单元包括封闭式清洗池、传输机构、钻杆内腔清洗机构；所述预热单元与所述干燥单元的上方设置有集气罩，集气罩上开设有供传输机构通过的连通口；通过封闭式清洗池和带有集气罩的预热单元和干燥单元对钻杆进行预热、浸泡清洗和干燥，可以避免有气体扩散到空气中造成空气污染和安全事故，通过钻杆清洗机构将钻杆快速的进行抓取和提升，使用流动的清洗液对油污进行冲刷可以快速的对钻杆内腔内的油污进行清洗，传输机构对清洗的全过程进行传送，清洗的过程无需人工干预劳动强度低，每班只需2‑3名工作人员进行上料和分类。

Description

石油钻杆无害化自动清洗系统及方法

技术领域

本发明涉及石油钻杆清洗技术领域，尤其是一种石油钻杆无害化自动清洗系统及方法。

背景技术

石油钻杆是石油开采的重要生产工具，在日常工作中需要大量使用。钻杆在使用过程中，由于与地层、油污的接触，钻杆需要定期清洗。对于一个中等规模的油田，目前使用最为广泛的清洗流程，钻杆清理工作通常需要多个生产准备大队负责，生产准备大队将工人分为多组，每十多人组成一个工作组。工作组内的工作协同包括从现场拉回钻杆、码垛堆放、热水池烧水、吊装钻杆进热水池加热并配合软化剂软化处理、清洗并吊装出锅、码垛堆放备用。

在上述钻杆清洗方式中，用于加热的大锅的开放的，工人在多个步骤需要在几乎沸水的大锅边缘操作，危险性较强；同时，油污中含有一定的毒害物质，随着清洗的进行，毒害物质会污染工作空间的空气，长期可能造成一定的健康隐患；锅内油污随着清洗的进行将加倍聚集，聚集的油污会影响后续清洗的效果；锅内热水会因为油污聚集过多、当日生产结束等因素排放，造成水资源投入高、热能损失大(高能耗)等问题。

此外，石油钻杆的清洗方法也有物理清洗方式与化学清洗方式等种类。其中，化学清洗法是借助化学药品和一些化学溶剂清除钻杆表面污垢的措施，是目前应用较为广泛的钻杆清洗方法。石油钻杆的化学清洗技术主要有热浸泡清洗技术(分为柴油加热浸泡清洗和水参清洗剂加热浸泡清洗两种)、中频加热机械清洗技术和热辐射清洗技术。热浸泡清洗技术具有生产能力大、操作弹性大、清洗效果不受季节的影响等优点得到广泛应用，但存在清洗效果不稳定、能耗高的缺点。

目前应用的热浸泡清洗技术不环保：油污在高温蒸煮和太阳照射情况下，发生物理、化学反应，散发有毒气体，对长期工作在此环境下的现场工人有较大的身体伤害，危及工人健康；清洗质量不良影响后续探伤；不绿色节能和不环保：水加热的热量散发得不到回收利用，清洗液直接排放存在环保隐患，清洗水得不到循环利用不绿色。此外，目前采用的热浸泡清洗方式自动化程度较低，劳动强度较大，每班需6-8名工人，清洗成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种石油钻杆无害化清洗系统，包括：钻杆上料单元、预热单元、钻杆清洗单元、干燥单元和钻杆码垛单元，钻杆清洗单元包括封闭式清洗池、传输机构、钻杆内腔清洗机构；所述钻杆上料单元将钻杆逐一送至所述预热单元，所述预热单元对进入钻杆清洗单元前的钻杆进行预热，所述干燥单元对清洗后的钻杆进行干燥，所述钻杆码垛单元对干燥后的钻杆进行码垛；所述预热单元与所述干燥单元的上方设置有集气罩，集气罩上开设有供传输机构通过的连通口；

所述钻杆内腔清洗机构设置在封闭式清洗池内部的清洗液上方，所述钻杆内腔清洗机构包括钻杆抓取提升组件，所述钻杆抓取提升组件对其下方的钻杆的一个非中心位置进行抓取并提升。

进一步地，所述钻杆内腔清洗机构还包括安装钻杆抓取提升组件的安装架，所述钻杆抓取提升组件还包括壳体、提升驱动件、第一夹爪、第二夹爪以及驱动第一夹爪和第二夹爪开合的夹紧驱动件，所述第一夹爪和第二夹爪可在所述壳体内定向滑动，所述夹紧驱动件的固定端固定在所述壳体上，所述夹紧驱动件还包括控制夹爪移动的活动杆，所述第一夹爪与活动杆固定连接，所述第二夹爪与所述活动杆之间设置有一反向齿轮，所述第二夹爪与所述活动杆分别通过齿条与所述反向齿轮啮合，使第一夹爪与第二夹爪的移动方向相反；

所述钻杆内腔清洗机构沿传输机构的传输方向设置有多个，钻杆提升单元在安装架的两端各设置有一个。

进一步地，还包括废气处理单元，所述废气处理单元包括设置在所述封闭式清洗池上方的吸风管道，所述吸风管道的另一端连接风机，风机的出风端连接吸附回收单元，所述吸附回收单元包括吸附排气装置和冷凝器；所述干燥单元与所述预热单元之间通过热风管相连，所述热风管的入口设置在干燥单元的一侧，所述干燥单元的另一侧设置有向干燥单元内吹风的干燥风机。

进一步地，还包括水循环处理单元，所述封闭式清洗池在靠近所述预热单元一侧设置有溢水槽，所述水循环处理单元包括依次联通的浮油回收组件、泥沙分离组件、循环水加热组件以及加药组件，浮油回收组件的进水端与溢水槽相连，加药组件通过管道联通封闭式清洗池内的出水口连接；所述出水口设置在靠近干燥单元一侧，所述出水口的开口方向倾斜向上朝向预热单元一侧，且多个出水口沿封闭式清洗池的直线边均布；封闭式清洗池靠近预热单元一侧的底部还设置有排水口，所述排水口通过排水管道与所述泥沙分离组件的入口相连；

泥沙分离组件与循环水加热组件之间的管道上还设置有回水管，所述回水管的末端伸入保温储水池中，所述回水管靠近回水池一端设置有阀门，所述循环水加热组件的进水端设置有阀门。

进一步地，所述传输机构包括位于封闭式清洗池底部的清洗传输段，以及位于预热单元内的预热传输段、位于干燥单元内的干燥传输段；所述传输机构为设置在传输方向两侧的传送链条，两侧传送链条通过传动轴同步传动，清洗传输段的传送链条的连接轴上穿设有卡位轮，预热传输段和干燥传输段的传送链条侧边上连接有输料挡板，所输料挡板高于传送链条的封闭环的周向表面，输料挡板与传送链条上的相邻两个连接轴连接，相邻的输料挡板之间间隔一定距离，构成一个钻杆输送位；预热传输段与清洗传输段之间、干燥传输段与清洗传输段之间通过连接链条进行动力和钻杆传输的连接，所述连接链条上设置有输料挡板；通过步进电机控制传输机构的转动启停。

进一步地，所述钻杆上料单元包括U形上料支架，所述U形上料支架的较低的一端U形在外侧设置有排料斜面，所述U形上料支架较高的一端在U形内侧设置有滑轨，具有滑槽的升降块被升降驱动件驱动而相对轨道滑动，一柔性承料带的两端分别连接在升降块和排料斜面的顶端；所述U形上料支架至少为两个，至少两个U形上料支架上的升降块同步升降。

进一步地，所述干燥单元的出料端设置有单钻杆传送线，所述钻杆码垛单元包括设置在单钻杆传送线远离干燥单元的一端的侧面，并低于单钻杆传送线的集料台，所述集料台与所述单钻杆传送线之间通过落料斜面连接，所述集料台的台面上设置有多组升料杆，所述升料杆可收于集料台上所开设的槽中，升料杆的长度方向与钻杆的长度方向垂直，且所述升料杆的末端设置有限位凸起；

所述集料台相对于单钻杆传送线的另一侧设置有码垛传送线，所述码垛传送线的两侧设置有码垛柱；码垛传送线相对于集料台的另一侧设置有搬运装置，所述搬运装置包括抬料爪、支撑柱、升降组件、移动组件，所述抬料爪与所述支撑柱之间滑动连接，升降组件控制抬料爪的升降，移动组件控制抬料爪在垂直于钻杆长度方向移动；

所述钻杆码垛单元在所述单钻杆传送线的两侧各设置有一组，用于对不同质量的石油钻杆进行码垛。

进一步地，所述单钻杆传送线上设置有钻杆检测单元，所述检测单元用以进行钻杆的探伤检测。

本申请还提供一种石油钻杆无害化自动清洗方法，包括以下步骤：

S1、上料，并对钻杆进行预热；

S2、将钻杆传输至添加有软化剂的高温清洗液中进行浸泡；

S3、将钻杆传输至钻杆内腔清洗工位，然后停止传送，在内腔清洗工位处单边提升钻杆使钻杆倾斜，使钻杆内腔中的清洗液流动，多次单边提升钻杆后将钻杆传输离开此内腔清洗工位；

S4、对钻杆进行干燥处理，并检测、码垛。

进一步地，步骤S3中将钻杆依次传输经过多个钻杆内腔清洗工位进行清洗，且分别对钻杆的两端进行单边提升。

本发明的有益效果体现在：

通过封闭式清洗池和带有集气罩的预热单元和干燥单元对钻杆进行预热、浸泡清洗和干燥，可以避免有气体扩散到空气中造成空气污染和安全事故，通过钻杆清洗机构将钻杆快速的进行抓取和提升，使用流动的清洗液对油污进行冲刷可以快速的对钻杆内腔内的油污进行清洗，清理效果好，传输机构对清洗的全过程进行传送，清洗的过程无需人工干预劳动强度低，每班只需2-3名工作人员进行上料和分类。

附图说明

图1为本发明所提供的石油钻杆无害化自动清洗系统示意图；

图2为本发明所提供的石油钻杆无害化自动清洗系统部分刨切示意图；

图3为图2的侧向示意图；

图4为钻杆内腔清洗机构工作状态示意图；

图5为本发明所提供的石油钻杆无害化自动清洗系统结构图；

图6为图5中A处放大图；

图7为钻杆内腔清洗机构示意图图；

图8为另一视角的钻杆内腔清洗机构示意图；

图9为钻杆抓取提升组件剖面结构示意图；

图10为石油钻杆无害化自动清洗系统工作状态示意图；

图11为清洗传输段与预热传输段或是干燥传输段的连接示意图；

图12为钻杆堆垛单元的结构示意图；

图13为石油钻杆无害化自动清洗系统的结构俯视图；

图14为石油钻杆无害化自动清洗系统的剖面图；

图15为图14中B处放大图；

图16为钻杆内腔清洗冲刷清洗示意图。

附图标记：

钻杆01、钻杆内腔011；

钻杆上料单元10、U形上料架11、滑轨111、升降块12、排料斜面13、限位凹槽131、升降驱动件14、柔性承料件15；

预热单元20、集气罩21、连通口22、限制挡板23；

封闭式清洗池31、溢水槽311、出水口312、排水口313、传输机构32、预热传输段321、清洗传输段322、干燥传输段323、传送链条324、支撑块3241、传动轴3242、连接轴3243、卡位轮3244、输料挡板3245、连接链条325、步进电机326、钻杆内腔清洗机构33、安装架331、限位柱3311、钻杆抓取提升组件332、壳体3321、提升驱动件3322、第一夹爪3323、第二夹爪3324、夹紧驱动件3325、活动杆3326、反向齿轮3327、齿条3328；

干燥单元40、干燥风机41；

钻杆码垛单元50、单钻杆传送线51、集料台52、落料斜面521、升料杆522、码垛传送线53、码垛柱531、抬料爪541、支撑柱542、升降组件543、移动组件544、推动组件55；

吸风管道61、风机62、吸附回收单元63、热风管64；

浮油回收组件71、浮油回收池711、浮动回收口712、油水分离器713、泥沙分离组件72、回水管721、阀门722、循环水加热组件73、加药组件74、水泵75、保温储水池76。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

参阅图1-图16，本实施例提供一种石油钻杆无害化清洗系统，包括：钻杆上料单元10、预热单元20、钻杆清洗单元、干燥单元40和钻杆码垛单元50，钻杆清洗单元包括封闭式清洗池31、传输机构32、钻杆内腔清洗机构33；封闭式清洗池31由装有清洗液的清洗池以及设置在清洗池上方的集气罩21组成，将清洗池与外部的环境相隔离，可以避免油污在高温蒸煮和太阳暴晒后产生的有毒气体散发到环境中。所述钻杆上料单元将钻杆逐一送至所述预热单元，所述预热单元对进入钻杆清洗单元前的钻杆进行预热，所述干燥单元对清洗后的钻杆进行干燥，所述钻杆码垛单元对干燥后的钻杆进行码垛；预热单元20与干燥单元40的上方设置有集气罩21，集气罩21上开设有供传输机构32通过的连通口22；钻杆内腔清洗机构33设置在封闭式清洗池31内部的清洗液上方，钻杆内腔清洗机构33包括钻杆抓取提升组件332，钻杆抓取提升组件332对其下方的钻杆的一个非中心位置进行抓取并提升。

现用的石油钻杆的长度规格一般是8m或是12m，其在工作时容易粘附油污的部位主要是钻杆的外表面以及贯穿石油钻杆的内部腔体中，在钻杆的外表面是暴露出来的，具有较大的操作空间，使得钻杆的外表面清洗较为容易。而钻杆的内部腔体上所粘附的油污除了端部以外很难直接接触，造成了石油钻杆的内部腔体中的油污清理起来费时费力，造成本行业内的石油钻杆维护成本长期居高不下。为了对石油钻杆的内部腔体进行快速有效的清理，现有技术中提出了采用长杆伸入钻杆内腔对钻杆内腔中粘附的油污进行清理，或是采用高压蒸汽对钻杆内腔进行冲刷的方式来软化油污，将油污冲刷下来。

但是现有的钻杆内腔清洗方式在实际应用时，还是存在耗费时间长，和清理效果不佳的问题，由于钻杆本身的长度较长，要通过长杆对其内腔进行清理就需要长杆的长度大于钻杆的长度，不仅需要有较大的场地来供长杆穿入钻杆内腔时使用，在长杆与钻杆内腔进行对位时较长的长杆会出现弯曲，并不能理想的状态直线插入钻杆内腔中，需要有专人来控制长杆端部的方向，或是设置专门的对位装置，在进行清洗时长杆的移动速度过快还会造成清洗效果不佳或是设备损坏，只能缓慢的进行移动清洗，需要花费较长的时间。而通入高压蒸汽喷射的方式也需要进行对位的，由于钻杆的长度较长，远离高压蒸汽喷射口位置的油污接触到的蒸汽温度降低，冲刷角度有限，也不能取得较好的清理效果。

本发明所提供的将技术方案中，只需要工作人员将成堆的钻杆装在上料单元上，然后由传输机构32带动钻杆进行移动，钻杆首先经过预热单元20进行预热使钻杆的温度升高，粘附在钻杆上的油污与钻杆的接触部位出现受热软化，减少钻杆的浸泡加热时间，钻杆经过预热单元20后进入封闭清洗池内，将钻杆浸泡在封闭式清洗池31的清洗液中，清洗液的温度在80℃左右，且清洗液中添加有软化剂，在对钻杆进行热浸泡的同时使油污与石油钻杆表面，特别是石油钻杆的内部腔体中的油污与钻杆内腔侧壁上的油污软化、附着力降低。

若是常温的钻杆不经过预热直接放入清洗池中，由于常温的钻杆浸入清洗液中后与相对温度较高的清洗液进行热交换会吸收清洗液中的热量，首先是造成清洗液温度的快速下降，需要不断的加入热水耗费能源，另外进入较长的钻杆内腔中的清洗液在浸泡的过程中流动性下降，而与钻杆内腔壁之间的热交换会导致清洗液的温度降低，使得浸泡软化的效果变差。通过对钻杆进行预热，减少在浸泡时钻杆内腔侧壁和清洗液的热交换，使清洗液保持足够的温度对油污进行浸泡，将钻杆内腔中的油污软化，使油污更容易被清洗液冲刷下来。

钻杆清洗机构设置在清洗池内，且位于清洗液的上方，包括钻杆抓取组件钻杆抓取组件，钻杆抓取组件可伸入清洗液之中，对钻杆进行抓取，并将抓取后的钻杆提升起来，如图4所示，钻杆抓取提升组件332对钻杆01的一个非中心位置进行抓取，使得在对钻杆抓取时钻杆01必然是会产生倾斜的，如图16所示，钻杆01倾斜会导致钻杆内腔011内的水在钻杆内腔011内流动，对钻杆内腔011内的油污进行冲刷，使钻杆内因为预热和清洗液浸泡后附着力下降的油污被流动的水冲刷下来，为了保证钻杆内腔011内的油污清洗质量，钻杆抓取提升单元可重复多次将钻杆抓起再放入清洗液中的过程，以对石油钻杆内腔011进行充分清洗。而石油钻杆的外表面在被提起的过程中进出清洗液的过程中也会出现相对的被水流冲刷，传输机构32带动石油钻杆在清洗池中移动的过程中也会出现水流的相对冲刷，从而将钻杆01表面的油污冲刷下来，对钻杆01的外侧表面进行清理。清洗完成后的钻杆01被传输机构32带动出清洗液，进入干燥单元40之中进行干燥，最后将干燥完成的钻杆01送至钻杆码垛单元50进行分类码垛。

预热单元20上的集气罩21可以阻挡预热时的热量上升，而干燥单元40上方的集气罩21可以防止在干燥时有毒气体散发到空气中，也能对热气进行收集，集气罩21上所开设的连通口22的目的除了使传输机构32带动钻杆通过外还可使封闭式清洗池31中的热量传递至预热单元20中进行钻杆的预热；

通过上述的技术方案，无需花费时间来进行钻杆内腔清理设备和钻杆内腔的对位，且清理过程速度较快，可以有效的降低石油钻杆的清洗时长，可以持续的对大批量的钻杆进行清洗，清洗过程实现了自动化，无需人工进行干预，提高了生产效率降低生产成本。

参照图2,图3，图5,图7-图9，进一步地，钻杆内腔清洗机构33还包括安装钻杆抓取提升组件的安装架331，钻杆抓取提升组件332还包括壳体3321、提升驱动件3322、第一夹爪3323、第二夹爪3324以及驱动第一夹爪3323和第二夹爪3324开合的夹紧驱动件3325，第一夹爪3323和第二夹爪3324可在壳体3321内定向滑动，夹紧驱动件3325的固定端固定在壳体3321上，夹紧驱动件还包括控制夹爪移动的活动杆3326，第一夹爪3323与活动杆3326固定连接，第二夹爪3324与活动杆3326之间设置有一反向齿轮3327，反向齿轮3327通过一固定在壳体3321上的转轴穿设在壳体3321内部，第二夹爪3324与活动杆3326分别通过齿条3328与反向齿轮3327啮合，使第一夹爪3323与第二夹爪3324的移动方向相反；提升驱动件3322和夹紧驱动件3325采用气缸、电动推杆、液压缸中的一种。钻杆内腔清洗机构33沿传输机构32的传输方向设置有多个，钻杆提升单元在安装架331的两端各设置有一个。钻杆提升单元的下方可设置传感器用于检测其下方是否有钻杆。

在进行钻杆抓取提升工作时，夹紧驱动件3325的活动杆3326向远离第二夹爪3324的一端移动，使第一夹爪3323和第二夹爪3324相互远离，两个夹爪打开，提升驱动件3322使两个夹爪伸入清洗液中，第一夹爪3323和第二夹爪3324分别放在钻杆的两侧，而后夹紧驱动件3325的活动杆3326向靠近第二夹爪3324的一侧移动，此时第一夹爪3323和第二夹爪3324相互靠近，将钻杆夹持在第一夹爪3323和第二夹爪3324之间，提升驱动件3322带动两个夹爪向上提升，钻杆被夹持的位置相应的被提高出现倾斜，钻杆内腔内的清洗液动对油污进行冲刷。

相对于现有的将清洗装置深入或是对准钻杆内腔进行清洗的方式而言，钻杆抓取提升组件可以快速的对其下方的钻杆进行抓取并提升，伸入钻杆内腔的清洗介质是清洗液，依靠重力推动，无需担心固体物质进行清洗时所出现的速度过快而损坏钻杆或是清洗设备的问题。

第一夹爪3323和第二夹爪3324的末端可设置成相对的L型结构，L型结构横向伸出的部分用于承载钻杆，以此降低夹持钻杆时所要提供的夹持力。提升驱动件3322可设置为两个，且提升驱动件3322的固定端与安装件固定连接，提升驱动件3322的活动端与壳体3321的上部固定连接，壳体3321的下部用于安装夹爪，安装架331上可设置多个限位柱3311，用于限制壳体3321上部的移动方向，防止在提升过程中抓取提升组件出现歪斜。

钻杆内腔清洗机构33在清洗池的上方间隔一定距离设置，多个安钻杆清洗内腔清洗机构可以依次的对同一钻杆进行清洗，上一钻杆内腔清洗机构33清洗后的钻杆被放在传输机构32上，继续在传输过程中被浸泡，上一次清洗过程中没有清理下来的油污再次浸泡，使新暴露出的油污软化到达下一钻杆内腔清洗机构33时再次将其提起，流动的清洗液对钻杆上的油污进行冲刷，如此重复多次后可将钻杆上的油污完全清理下来。设置在安装架331两端的钻杆提升单元分时对同一石油钻杆的两端进行单边提起，改变水流的冲刷方向，提高清洗的效果，并保证钻杆内腔的清洗均匀性。

参照图1-图3、图10，进一步地，还包括废气处理单元，废气处理单元包括设置在封闭式清洗池31上方的吸风管道61，吸风管道61的另一端连接风机62，风机62的出风端连接吸附回收单元63，所述吸附回收单元63包括吸附排气装置和冷凝器；干燥单元40与预热单元20之间通过热风管64相连，热风管64的入口设置在干燥单元40的一侧，干燥单元40的另一侧设置有向干燥单元40内吹风的干燥风机6241。

在封闭式清洗池31中所产生的废气，包含有大量的水蒸气以及油污受热而发生物理、化学反应而产生的有毒气体，若是这些废气在封闭式清洗池31中大量汇集而不疏导，则容易出现高浓度的有毒气体泄露的情况，污染环境并导致安全事故。

通过吸风管道61可将封闭式清洗池31上方所汇集的废气进行疏导，降低有毒气的浓度，由风机62为吸风管道61提供吸力，主动对废气进行牵引，风机62的出风端所连接的吸附排气装置对废气中的有毒物质和固体颗粒进行吸附过滤，过滤后的气体主要由水蒸气、空气和部分可排放的气体组成，将过滤后的气体通入冷凝器中使水蒸气凝结为水，凝结水的温度高于常温的冷水，此时可将冷凝水加热后再通入封闭式清洗池31中，对水资源可持续利用的，且相较于加热冷水，由于冷却水的温度高于冷水，将冷却水加热至相同的温度所消耗的能源更少。

通过热风管64将干燥单元40里干燥所产生的热量导入预热单元20中用于钻杆的预热，实现对热量的循环利用避免浪费，干燥风机6241与热风管64的入口相对设置，通过干燥风机6241使干燥单元40内的气流快速流动，带走钻杆上的热量和水分，并且设置正在侧面的干燥风机6241能够使钻杆内腔内的空气流动，对钻杆内腔进行干燥，流动的空气从热风管64处流出到预热单元20中。增加废气处理单元后，干燥单元所产生的废气通过循环后中最终进入废气处理单元中进行过滤和回收。

参阅图10、图13、图14，进一步地，石油钻杆无害化自动清洗系统还包括水循环处理单元，封闭式清洗池31在靠近预热单元20一侧设置有溢水槽311，水循环处理单元包括依次联通的浮油回收组件71、泥沙分离组件72、循环水加热组件73以及加药组件74，浮油回收组件71的进水端与溢水槽311相连，加药组件74通过管道联通封闭式清洗池31内的出水口312连接；

如图15所示，出水口312设置在靠近干燥单元40一侧，出水口312的开口方向倾斜向上朝向预热单元20一侧，且多个出水口312沿封闭式清洗池31的直线边均布；封闭式清洗池31靠近预热单元20一侧的底部还设置有排水口313，排水口313通过排水管道与泥沙分离组件72的入口相连；

泥沙分离组件72与循环水加热组件73之间的管道上还设置有回水管721，回水管721的末端伸入保温储水池76中，回水管721靠近回水池一端设置有阀门722，循环水加热组件73的进水端设置有阀门722。保温储水池76中的水通过一水泵75连接在泥沙分离组件72的进水端，水泵75的进水管道伸入保温储水池76的底部，需要从保温储水池76中取水进入循环水加热单元中时可以由水泵75泵水到泥沙分离组件72中进行过滤，然后再将过滤后的水通入循环水加热单元中进行加热。

石油钻杆的长度决定了对其进行清洗的封闭式清洗池31所占面积也相对较大，而要使清洗池中充满加热后的清洗液，需要耗费较多的能量来对清洗液进行加热，到达所需的温度，在清洗液清洗进行清洗后清洗液表面会充满浮油、清洗液中杂质增加软化剂的含量降低，此时会造成清洗效果变差。

在封闭式清洗池31的靠近预热单元20一侧设置溢水槽311，可以使高于溢水槽311表面的清洗液以及表面的浮油从溢水槽311中流出，将温度降低的清洗液排出通入高温的清洗液，从而保持清洗液的温温度，流出的清洗液和浮油首先在浮油回收组件71中进行浮油的回收，浮油回收单元的浮油回收池711底部与泥沙分离组件72的入口端联通，浮油回收池711的底部还设置有电磁加装置，电磁加热装置用于进一步的提高浮油回收池中的水温，以确保浮油回收池表面的浮油始终呈液态，位于底部的清洗液进入泥沙分离组件72中进行泥沙分离，而上层的液态的浮油通过漂浮在清洗液液面之上的浮动回收口712流入油水分离器713中进行油水分离，泥沙分离组件72将清洗液中的泥沙等固体杂质与清洗液分离并对清洗液进行过滤，过滤后的清洗液可直接通入循环式加热组件进行加热，加热组件可选用蓄热式电锅炉，在循环水加热组件73与封闭式清洗池31之间还设置有加药组件74，通过加药组件74将软化剂添加到清洗液中。泥沙分离组件72包括泥沙分离器和污水过滤器。

出水口312在干燥单元40一端向预热单元20一端喷热水，并且出水口的出水方向是如图15所示的向上倾斜的，封闭式清洗池31靠近干燥单元40的一端清洗液温度相对较高，而另一端温度相对较低的清洗液从溢水槽311中排出，出水口312推动清洗液向预热单元20一侧涌动，与石油钻杆的移动方向相反，对石油钻杆的表面形成冲刷，对其表面进行清理，并将清洗液表面漂浮的浮油冲向溢水槽中，使浮油从了溢水槽中流出，钻杆从靠近干燥单元一侧被传输出清洗池液面使不会粘附浮油。同时将清洗液中的杂质向预热单元一端冲去，在钻杆靠近干燥单元一端时，采用干净的清洗液来对钻杆进行清洗，避免清洗后较脏的清洗液中的杂质粘附在钻杆上，造成钻杆清洗过程中的污染。

作为优选的，为使封闭式清洗池31中清洗液的温度均匀可在封闭式清洗池31内靠近预热单元20一侧设置多个出水量小的出水口312，提高清洗液的温度均匀性。

排水口313用于在清空封闭式清洗池31时使用，将封闭式清洗池31内的水过滤后在保温储水池76中进行存储，在系统检修或是夜晚时可有效的保持清洗液的温度，下一次投入使用时循环水加热单元将热水加热到所需温度需要耗费的能量较少。

回水管721的设置可以在不需要对循环水加热组件73进行供水时关闭循环水加热组件73一侧的阀门722，打开回水管721上的阀门722，将过滤后的清洗液排入保温储水池76中。

作为优选的浮油回收组件71与泥沙分离组件72之间、排水口313与泥沙分离组件72之间、加药组件74与封闭式清洗组件之间设置有水泵75，通过水泵75加快水循环的流动过程。

参阅图2、图3、图11，进一步地，所述传输机构32包括位于封闭式清洗池31底部的清洗传输段322，以及位于预热单元20内的预热传输段321、位于干燥单元40内的干燥传输段323；所述传输机构32为设置在传输方向两侧的传送链条324，两侧传送链条324通过传动轴3242同步传动，清洗传输段322的传送链条324的连接轴3243上穿设有卡位轮3244，预热传输段321和干燥传输段323的传送链条324侧边上连接有输料挡板3245，所输料挡板3245高于传送链条324的封闭环的周向表面，输料挡板3245与传送链条324上的相邻两个连接轴3243连接，相邻的输料挡板3245之间间隔一定距离，构成一个钻杆输送位；预热传输段321与清洗传输段322之间、干燥传输段323与清洗传输段322之间通过连接链条325进行动力和钻杆传输的连接，所述连接链条325上设置有输料挡板3245；通过步进电机326控制传输机构32的转动启停。

在封闭式清洗池31内进行钻杆清洗时需要将钻杆浸入清洗液中进行清理，使得传输机构32在此位置处需要在不同的高度上进行钻杆的传输，钻杆的两端分别放置在两侧的传送链条324上，由输送机构带动钻杆向垂直于钻杆轴线的方向移动。

清洗传输段322上两个相邻的卡位轮3244之间形成限位凹槽131，使钻杆的两端都被限制，从而使钻杆跟随传动链条一起移动，在在预热传输段321和干燥传输段323一个输料挡板3245设置在传送链条324的两个连接轴3243上，间隔出的钻杆传输位置宽度在1-1.5倍钻杆直径之间，可以放入一个钻杆，且钻杆传送位上底面链条到输料挡板3245顶部的距离约为一个钻杆直径的高度，以此来保证一个钻杆输送位以此只装载一根钻杆，同时在钻杆进出封闭式清洗池31的位置均设置有限制挡板23，通过限制挡板23可限制在钻杆传输位上已有一根钻杆时不会在已有钻杆的上方再重叠一个钻杆。在从封闭式清洗池31底部过度到其余位置时采用连接链条325进行连接，连接链条325上设置相同的输料挡板3245，使得在倾斜的连接链条325上钻杆不会滑落，连接链条325与预热输料段或是干燥输料端过度的末端过度时送料端的钻杆输送位将钻杆放在接料端的钻杆输送位上。靠近预热单元20一端的连接链条325将钻杆放在清洗传输段322时的放在卡位轮3244之间的间距始终相同，清洗传输段322将钻杆传输至靠近改干燥单元40的连接链条325时连接链条325按照相同的间距对钻杆进行提升，并运送到干燥单元40。

如图11所示，预热传输段321、清洗传输段322、干燥传输段323的与钻杆接触的一侧传送链条324底部都设置有支撑块3241，支撑块3241用于对传送链条324底部进行支撑，避免较重的石油钻杆将传送链条324压断，特别是清洗传输段322所承载的钻杆较多，卡位轮3244与支撑块3241表面相接触，还能通过卡位轮3244的转动来抵消大部分传送链条324与支撑块3241之间的摩擦力。

通过步进电机326进行传输机构32的启停控制，传动链条的传动启停距离，在清洗传输段322转动其上的一个钻杆放置间距后停止转动，对应在钻杆内腔清洗机构33完成对一根钻杆的清洗后使清洗好的钻杆离开下一根待清洗的钻杆移动至钻杆内腔清洗装置的下方进行清洗，如此重复，对钻杆进行自动的清洗。

参照图3、图5、图6，进一步地，钻杆上料单元10包括U形上料支架11，U形上料支架11的较低的一端U形在外侧设置有排料斜面13，U形上料支架11较高的一端在U形内侧设置有滑轨111，具有滑槽的升降块12被升降驱动件14驱动而相对轨道滑动，一柔性承料带的两端分别连接在升降块12和排料斜面13的顶端；U形上料支架11至少为两个，至少两个U形上料支架11上的升降块12同步升降。

在工作时工作人员只需把一批钻杆放在柔性承料件15上，由升降驱动件14将升降块12升起，此时柔性承重带与升降块12连接的一端被升起，位于最表面的钻杆从U形上料支架11的较低的一端滑落到排料斜面13上，排料斜面13上所排列的钻杆由上端进下端出，有序的落料。当升降块12提升至最顶端时，柔性承重件上的所有钻杆滑落至排料斜面13上，柔性承料件15可采用钢丝绳、链条等可进行形变并能承受较大力的部件。

升降驱动件14可采用电机驱动的涡轮蜗杆升降机构，或是采用现有技术中的气缸、电动推杆、液压缸中的一种。

排料斜面13的末端与传输机构32预热传输段321的末端相接，排料斜面13的最低端还设置有挡料块，挡料块上方的第一个钻杆在传输机构32预热传输段321末端回转的输料挡板3245拨动下进入钻杆传输位中，排料斜面13的端面设置有用于限定钻杆位置的限位槽，限位槽在最下方的钻杆上部留有供钻杆进钻杆传输位的开口，限位槽的上方设置有使钻杆进入的倾斜导料板。

参照图12，进一步地，干燥单元40的出料端设置有单钻杆传送线51，钻杆码垛单元50包括设置在单钻杆传送线51远离干燥单元40的一端的侧面，并低于单钻杆传送线51的集料台52，集料台52与单钻杆传送线51之间通过落料斜面521连接，集料台52的台面上设置有多组升料杆522，升料杆522可收于集料台52上所开设的槽中，升料杆522的长度方向与钻杆的长度方向垂直，且升料杆522的末端设置有限位凸起；升料杆522由气缸或是液压缸驱动使其升降。

集料台52相对于单钻杆传送线51的另一侧设置有码垛传送线53，码垛传送线53的两侧设置有码垛柱531；

码垛传送线53相对于集料台52的另一侧设置有搬运装置，搬运装置包括抬料爪541、支撑柱542、升降组件543、移动组件544，抬料爪541与支撑柱542之间滑动连接，升降组件543控制抬料爪541的升降，移动组件544控制抬料爪541在垂直于钻杆长度方向移动；升降组件543可采用电机驱动的涡轮蜗杆升降机构，或是采用现有技术中的气缸、电动推杆、液压缸中的一种；移动组件544可采用如图12所示的齿轮齿条3328加上滑轨111的结构。

钻杆码垛单元50在单钻杆传送线51的两侧各设置有一组，用于对不同质量的石油钻杆进行码垛。

单钻杆传送线51上设置有多个滚轮，承接由干燥单元40出料端传出的钻杆，可将钻杆沿其轴线方向进行传送可由工作人员推动钻杆进行移动，并检查清洗后的石油钻杆是否有裂缝或是其余损伤，并将有裂缝或是损伤不能进行工作的与可以进行工作的分别进行码垛。在码垛时由工作人员将不同质量的钻杆推动到两侧对应的码垛区中，从落料斜面521上滚动至集料台52，集料台52在收集一批固定数量的钻杆后集料台52下方的升料杆522升起将这一批钻杆举升到集料台52的上方，再由抬料爪541移动到这一批钻杆的下方，从升料杆522中接过钻杆，然后移动组件544带动抬料爪541移动至码垛传送线53的上方，升降组件543带动抬料爪541下降到码垛传送线53上，在移动组件544的控制下抽出抬料爪541，码垛传送线53两侧的码垛柱531防止钻杆滚落，在码垛传送线53上堆垛多层钻杆后，对码垛传送线53上的钻杆堆对进行捆绑打包，然后推动钻杆堆移动出码垛传送线53进行存储。

作为优选的，落料斜面521的两个端部还设置有推动组件55，推动组件55将落在集料台52上的钻杆向集料台52一端推动，使一批钻杆之间紧密接触，在升料杆522将钻杆升起时钻杆紧密放置在升料杆522的限位凸起的范围内，推动组件55可采用现有技术中的气缸、电动推杆、液压缸中的一种。进一步地，单钻杆传送线51上设置有钻杆检测单元，检测单元用以进行钻杆的探伤检测，钻杆检测单元可以采用现有的钻杆裂纹检测仪或是机器视觉裂纹检测的方式进行钻杆上裂纹的自动检测。

实施例2

本实施例提供一种石油钻杆无害化自动清洗方法，包括以下步骤：

S1、上料，并对钻杆进行预热；对钻杆进行预热，使油污对钻杆表面的附着力降低，可以缩短钻杆浸泡所需的时间，相应的可以缩短钻杆的清洗时间，减小钻杆清洗池的长度。

S2、将钻杆传输至添加有软化剂的高温清洗液中进行浸泡；高温浸泡加上软化剂可以进一步的使油污软化降低油污的附着力，使流水可以轻松的将油污冲刷下来。

S3、将钻杆传输至钻杆内腔清洗工位，然后停止传送，在内腔清洗工位处单边提升钻杆使钻杆倾斜，使钻杆内腔中的清洗液流动，多次单边提升钻杆后将钻杆传输离开此内腔清洗工位；将钻杆倾斜使清洗液在钻杆内腔内流动，对油污进行冲刷，钻杆外表面的油污在钻杆的移动过程中被清洗液冲刷下来，多次的将钻杆从清洗液中提升并放下，提高钻杆的清洗效果。无需对清洗设备伸入钻杆内腔中需要对位和缓慢清洗等过程。

S4、对钻杆进行干燥处理，并检测、码垛。采用风吹的方式将较热的钻杆表面的水分进行吹离，可以使钻杆表面快速干燥，通过检测可以将有裂或是受损的钻杆与正常的钻杆进行区分，分开码垛。

进一步地，步骤S3中将钻杆依次传输经过多个钻杆内腔清洗工位进行清洗，且分别对钻杆的两端进行单边提升。设置多个内腔清洗工位可以将前一钻杆内腔清洗工位清洗后的钻杆再次进行浸泡对上一次清洗后暴露出的顽固油污进行软化，到下一钻杆内腔清理工位处对上再次软化的油污进行清理，多个钻杆内腔清洗工位对同一钻杆进行清理后可达到较好的清理效果，分别对钻杆的两端都进行提升，可改变水流的冲刷方向，提高清洗的效果，并保证钻杆内腔的清洗均匀性。

Claims (9)

1.一种石油钻杆无害化清洗系统，其特征在于，包括：钻杆上料单元、预热单元、钻杆清洗单元、水循环处理单元、干燥单元和钻杆码垛单元，钻杆清洗单元包括封闭式清洗池、传输机构、钻杆内腔清洗机构；

所述钻杆上料单元将钻杆逐一送至所述预热单元，所述预热单元对进入钻杆清洗单元前的钻杆进行预热，所述干燥单元对清洗后的钻杆进行干燥，所述钻杆码垛单元对干燥后的钻杆进行码垛；

所述预热单元与所述干燥单元的上方设置有集气罩，集气罩上开设有供传输机构通过的连通口；

所述钻杆内腔清洗机构设置在封闭式清洗池内部的清洗液上方，所述钻杆内腔清洗机构包括钻杆抓取提升组件，所述钻杆抓取提升组件对其下方的钻杆的一个非中心位置进行抓取并提升；

所述的石油钻杆无害化清洗系统，其特征在于：还包括水循环处理单元，所述封闭式清洗池在靠近所述预热单元一侧设置有溢水槽，所述水循环处理单元包括依次联通的浮油回收组件、泥沙分离组件、循环水加热组件以及加药组件，浮油回收组件的进水端与溢水槽相连，加药组件通过管道联通封闭式清洗池内的出水口连接；

所述出水口设置在靠近干燥单元一侧，所述出水口的开口方向倾斜向上朝向预热单元一侧，且多个出水口沿封闭式清洗池的直线边均布；

所述封闭式清洗池靠近预热单元一侧的底部还设置有排水口，所述排水口通过排水管道与所述泥沙分离组件的入口相连；

所述泥沙分离组件与所述循环水加热组件之间的管道上还设置有回水管，所述回水管的末端伸入保温储水池中，所述回水管靠近回水池一端设置有阀门，所述循环水加热组件的进水端设置有阀门。

2.根据权利要求1所述的石油钻杆无害化清洗系统，其特征在于：所述钻杆内腔清洗机构还包括安装钻杆抓取提升组件的安装架，所述钻杆抓取提升组件还包括壳体、提升驱动件、第一夹爪、第二夹爪以及驱动第一夹爪和第二夹爪开合的夹紧驱动件，所述第一夹爪和第二夹爪可在所述壳体内定向滑动，所述夹紧驱动件的固定端固定在所述壳体上，所述夹紧驱动件还包括控制夹爪移动的活动杆，所述第一夹爪与活动杆固定连接，所述第二夹爪与所述活动杆之间设置有一反向齿轮，所述第二夹爪与所述活动杆分别通过齿条与所述反向齿轮啮合，使第一夹爪与第二夹爪的移动方向相反；

所述钻杆内腔清洗机构沿传输机构的传输方向设置有多个，钻杆提升单元在安装架的两端各设置有一个。

3.根据权利要求1所述的石油钻杆无害化清洗系统，其特征在于：还包括废气处理单元，所述废气处理单元包括设置在所述封闭式清洗池上方的吸风管道，所述吸风管道的另一端连接风机，风机的出风端连接吸附回收单元，所述吸附回收单元包括吸附排气装置和冷凝器；

所述干燥单元与所述预热单元之间通过热风管相连，所述热风管的入口设置在干燥单元的一侧，所述干燥单元的另一侧设置有向干燥单元内吹风的干燥风机。

4.根据权利要求1所述的石油钻杆无害化清洗系统，其特征在于：所述传输机构包括位于封闭式清洗池底部的清洗传输段，以及位于预热单元内的预热传输段、位于干燥单元内的干燥传输段；

所述传输机构为设置在传输方向两侧的传送链条，两侧传送链条通过传动轴同步传动，清洗传输段的传送链条的连接轴上穿设有卡位轮，预热传输段和干燥传输段的传送链条侧边上连接有输料挡板，所输料挡板高于传送链条的封闭环的周向表面，输料挡板与传送链条上的相邻两个连接轴连接，相邻的输料挡板之间间隔一定距离，构成一个钻杆输送位；

预热传输段与清洗传输段之间、干燥传输段与清洗传输段之间通过连接链条进行动力和钻杆传输的连接，所述连接链条上设置有输料挡板；

通过步进电机控制传输机构的转动启停。

5.根据权利要求1所述的石油钻杆无害化清洗系统，其特征在于：所述钻杆上料单元包括U形上料支架，所述U形上料支架的较低的一端U形在外侧设置有排料斜面，所述U形上料支架较高的一端在U形内侧设置有滑轨，具有滑槽的升降块被升降驱动件驱动而相对轨道滑动，一柔性承料带的两端分别连接在升降块和排料斜面的顶端；

所述U形上料支架至少为两个，至少两个U形上料支架上的升降块同步升降。

6.根据权利要求1所述的石油钻杆无害化清洗系统，其特征在于：所述干燥单元的出料端设置有单钻杆传送线，所述钻杆码垛单元包括设置在单钻杆传送线远离干燥单元的一端的侧面，并低于单钻杆传送线的集料台，所述集料台与所述单钻杆传送线之间通过落料斜面连接，所述集料台的台面上设置有多组升料杆，所述升料杆可收于集料台上所开设的槽中，升料杆的长度方向与钻杆的长度方向垂直；

所述集料台相对于单钻杆传送线的另一侧设置有码垛传送线，所述码垛传送线的两侧设置有码垛柱；

码垛传送线相对于集料台的另一侧设置有搬运装置，所述搬运装置包括抬料爪、支撑柱、升降组件、移动组件，所述抬料爪与所述支撑柱之间滑动连接，升降组件控制抬料爪的升降，移动组件控制抬料爪在垂直于钻杆长度方向移动；

所述钻杆码垛单元在所述单钻杆传送线的两侧各设置有一组，用于对不同质量的石油钻杆进行码垛。

7.根据权利要求6所述的石油钻杆无害化清洗系统，其特征在于：所述单钻杆传送线上设置有钻杆检测单元，所述检测单元用以进行钻杆的探伤检测。

8.基于权利要求1所述的石油钻杆无害化清洗系统的石油钻杆无害化自动清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、上料，并对钻杆进行预热；

S2、将钻杆传输至添加有软化剂的高温清洗液中进行浸泡；

S3、将钻杆传输至钻杆内腔清洗工位，然后停止传送，在内腔清洗工位处单边提升钻杆使钻杆倾斜，使钻杆内腔中的清洗液流动，多次单边提升钻杆后将钻杆传输离开此内腔清洗工位；

S4、对钻杆进行干燥处理，并检测、码垛。

9.根据权利要求8所述的一种石油钻杆无害化自动清洗方法，其特征在于：步骤S3中将钻杆依次传输经过多个钻杆内腔清洗工位进行清洗，且分别对钻杆的两端进行单边提升。

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