孔紅芳 孔德江 陳亮

（1.大港油田第五采油廠；2.大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠；3.大港油田第一采油廠）

游梁式抽油機(jī)是陸上油田廣泛應(yīng)用的抽油設(shè)備，主要由驢頭、游梁、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、減速箱、平衡塊、懸繩器、電動(dòng)機(jī)和剎車裝置組成。其工作原理是：電動(dòng)機(jī)將其高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)減速箱的“三軸兩級(jí)”變?yōu)槌橛蜋C(jī)曲柄的低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并由曲柄、連桿、游梁機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槌橛蜋C(jī)驢頭的上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)深井泵工作[1]。

皮帶是連接電動(dòng)機(jī)和減速箱的部件，在抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它將電動(dòng)機(jī)的能量傳遞給減速箱的輸入軸，從而帶動(dòng)整個(gè)抽油機(jī)工作。由于抽油機(jī)是24 h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，在動(dòng)力傳輸過程中，皮帶長期處于受力拉緊狀態(tài)，因而極易磨損、老化和斷裂。為保證抽油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要及時(shí)對(duì)損壞的皮帶進(jìn)行調(diào)整和更換。

1 抽油機(jī)更換皮帶操作及研究現(xiàn)狀

1.1 更換皮帶操作方法

電動(dòng)機(jī)底座橫跨在抽油機(jī)底盤上，電動(dòng)機(jī)通過固定螺絲安裝在電動(dòng)機(jī)底座上。更換皮帶時(shí)，要使其靠近減速箱大皮帶輪，待皮帶松弛后，卸下皮帶，安裝好新皮帶后，移動(dòng)電動(dòng)機(jī)使其遠(yuǎn)離減速箱大皮帶輪，直至皮帶松緊合適。抽油機(jī)更換皮帶操作方法示意圖見圖1。

圖1 抽油機(jī)更換皮帶操作方法示意圖Fig.1 Schematic diagram of Operation Method for replacing belt of pumping unit

由于電動(dòng)機(jī)底座與抽油機(jī)底盤是通過螺栓連接，橫向、縱向均可活動(dòng)，更換皮帶后，因電動(dòng)機(jī)偏移導(dǎo)致“四點(diǎn)一線”出現(xiàn)誤差；因此，每次更換皮帶后都需要重新調(diào)整“四點(diǎn)一線”。

抽油機(jī)“四點(diǎn)一線”（圖2）是指抽油機(jī)減速箱皮帶輪與電動(dòng)機(jī)輪邊緣拉1條直線通過2軸中心，且在2輪上處于端面所在的同一平面的1條直線上。依據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，抽油機(jī)“四點(diǎn)一線”誤差應(yīng)小于或等于2 mm。

圖2 抽油機(jī) “四點(diǎn)一線”示意圖Fig.2 Schematic diagram of“four points and one line”of pumping unit

1.2 存在問題

目前，游梁式抽油機(jī)更換皮帶和調(diào)整“四點(diǎn)一線”時(shí)需要2～3人配合，用扳手、撬杠、大錘等多種重型工具移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。由于抽油機(jī)屬于野外工作設(shè)備，部分螺絲銹死、電動(dòng)機(jī)滑軌移動(dòng)卡阻等原因，在移動(dòng)電動(dòng)機(jī)過程中易出現(xiàn)撬杠打滑致使人員摔傷、拆裝皮帶擠傷手指等人身傷害事故，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)高、停抽占產(chǎn)時(shí)間長，影響油井有效生產(chǎn)時(shí)率。

1.3 研究現(xiàn)狀

為縮短更換皮帶停抽占產(chǎn)時(shí)間、提高效率，劉建樸提出使用軌道式電動(dòng)機(jī)滑軌，通過2根對(duì)稱并開有滑道的空心圓鋼，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的快速前后移動(dòng)[2]；劉偉設(shè)計(jì)多功能電動(dòng)機(jī)調(diào)整座，王秀軍等研制臥立式液壓調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器，利用“三點(diǎn)支撐一平面”的原理，實(shí)現(xiàn)大、小皮帶輪的快速靠近[3-4]；楊洪濤等、劉剛采用升降裝置和增加安全調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)快速升降[5-6]；薛猛對(duì)電動(dòng)機(jī)底座進(jìn)行改造，將電動(dòng)機(jī)固定在外滑道上，在2條菱形滑軌上實(shí)現(xiàn)縱向始終在一直線上進(jìn)退[7]；張?chǎng)蔚妊邪l(fā)電動(dòng)機(jī)平移工作平臺(tái)，通過加裝手柄旋轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)不停機(jī)調(diào)節(jié)油井皮帶松緊[8]；劉偉國等、郭志華等利用滑道和螺桿實(shí)現(xiàn)皮帶的張緊和松弛[9-10]。這些裝置的應(yīng)用均在一定程度上達(dá)到了快速更換皮帶的效果，但針對(duì)皮帶更換和“四點(diǎn)一線”調(diào)整過程中存在的人身傷害等風(fēng)險(xiǎn)源的削減措施幾乎沒有涉及。

2 雙滑道電動(dòng)機(jī)平臺(tái)結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)

為了解決“四點(diǎn)一線”調(diào)整操作繁瑣、定位精度低等問題，以縮短更換皮帶操作時(shí)間、提高油井有效生產(chǎn)時(shí)率、增加油井產(chǎn)量為核心，開展了移動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)軌跡等一體化技術(shù)攻關(guān)，研制了抽油機(jī)雙滑道電動(dòng)機(jī)平臺(tái)見圖3，通過上、下2層調(diào)整機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)橫向、縱向的雙向平行移動(dòng)。

圖3 雙滑道電機(jī)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Schematic diagram of double-slide motor platform

下層調(diào)整機(jī)構(gòu)跨接在抽油機(jī)底盤上，由工字槽滑道和傳動(dòng)螺桿組成；上層調(diào)整機(jī)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)平臺(tái)座、工字槽滑道和傳動(dòng)螺桿組成。上層前后縱向移動(dòng)完成更換皮帶操作，下層左右橫向移動(dòng)調(diào)整“四點(diǎn)一線”。

2.2 工作原理

更換皮帶時(shí)只需1把棘輪扳手，旋轉(zhuǎn)上層傳動(dòng)螺桿就可快速實(shí)現(xiàn)大、小皮帶輪的靠近；調(diào)整“四點(diǎn)一線”時(shí)只需用棘輪扳手旋轉(zhuǎn)下層傳動(dòng)螺桿，即可橫向左右平行移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)“四點(diǎn)一線”快速精準(zhǔn)定位。在使用過程中傳動(dòng)螺桿具有一定的自鎖性，能夠在更換、調(diào)整完成后進(jìn)行自鎖，安全穩(wěn)定。

2.3 制作工藝

利用雙滑道電動(dòng)機(jī)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)前后左右4個(gè)方向的調(diào)整，其中前后調(diào)整范圍為400 mm，左右調(diào)整范圍為200 mm。4個(gè)方向調(diào)整的主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用螺桿螺旋傳動(dòng)。螺桿采用45#調(diào)質(zhì)處理及表面發(fā)黑防腐工藝處理，延長螺桿腐蝕周期。操作部分使用六方頭，可以用內(nèi)六方棘輪扳手調(diào)整，也可以用其他通用扳手。

底座材料運(yùn)用Q23510#、8#槽鋼焊接加工。為降低整個(gè)裝置高度及增加整體剛性，螺桿座應(yīng)用滾珠結(jié)構(gòu)進(jìn)行軸向定位。運(yùn)動(dòng)部件均采用發(fā)蘭表面處理工藝，其他部件采用防銹漆加汽車漆進(jìn)行表面防腐。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益

1）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用10臺(tái)雙滑道電動(dòng)機(jī)平臺(tái)，雙滑道電動(dòng)機(jī)平臺(tái)應(yīng)用前后效果對(duì)比見表1。

表1 雙滑道電動(dòng)機(jī)平臺(tái)應(yīng)用前后效果對(duì)比Tab.1 Comparison of double-slide motor platform

2）相對(duì)于傳統(tǒng)游梁式抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)底座更換皮帶的方式，采用雙滑道電動(dòng)機(jī)平臺(tái)優(yōu)化簡化了更換皮帶操作步驟。應(yīng)用后，更換皮帶操作由2人降至1人，操作時(shí)間由30～40 min降至4～5min，有效縮短油井停抽時(shí)間。單井年更換皮帶次數(shù)由5次降至3次，“四點(diǎn)一線”誤差小于或等于1 mm，不再使用多種重型工具，削減了風(fēng)險(xiǎn)源，提升了工作效率，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

3）雙滑道電動(dòng)機(jī)平臺(tái)的應(yīng)用延長油井有效生產(chǎn)時(shí)間1 380 min，節(jié)約皮帶成本支出6 000元，節(jié)約人工操作成本10 000元。若原油單價(jià)按3 000元、操作噸油成本按850元計(jì)算，則年節(jié)支創(chuàng)效2.7萬元。

4 結(jié)論

1）應(yīng)用雙滑道電動(dòng)機(jī)平臺(tái)可優(yōu)化簡化抽油機(jī)井更換皮帶操作方法，改變電動(dòng)機(jī)移動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)軌跡，形成電動(dòng)機(jī)橫向與縱向的雙向平行移動(dòng)模式；解決了由于移動(dòng)軌道造成電動(dòng)機(jī)輪和皮帶輪不在同一平面內(nèi)，每次更換皮帶后必須重新調(diào)整“四點(diǎn)一線”的問題，實(shí)現(xiàn)了“四點(diǎn)一線”1次精準(zhǔn)定位，有效縮短油井停抽時(shí)間。

2）取消了原操作方法中必須用大錘、撬杠、頂絲等多種工具，規(guī)避了操作過程中因工具使用不當(dāng)而造成的擠傷手指和摔傷等人身傷害事故，提升了生產(chǎn)安全性能。

3）利用螺旋傳動(dòng)與直線平行移動(dòng)一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)輪與皮帶輪的快速靠近，并只需1名女工幾分鐘即可輕松完成皮帶的更換和調(diào)整，降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

4）該電動(dòng)機(jī)平臺(tái)的設(shè)計(jì)可移植用于石油行業(yè)抽油設(shè)備和各種機(jī)泵電動(dòng)機(jī)底座，具有極其廣泛的推廣價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。