淺談幾種抽油機井皮帶緊脹裝置的使用

陳常松（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

淺談幾種抽油機井皮帶緊脹裝置的使用

陳常松（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

抽油機皮帶是傳輸動力的重要環節，其松緊度直接影響系統效率和耗電量。皮帶過松導致發生丟轉，傳輸效率降低，而過緊導致皮帶和電動機軸承磨損加速，耗電量上升。文中分析了幾種抽油機皮帶緊脹裝置的工作原理及特點，對比了各種裝置存在的優缺點及防治措施，分析、評價其性能和節能效果，為油田節能配套提供技術保障。

抽油機 皮帶緊帶器 節能

采油三廠第二油礦使用的抽油機井，因載荷大,皮帶使用時間不久就會被拉長變松，造成抽油機皮帶打滑空轉，直接影響油井的產量和系統效率。抽油機皮帶脹緊力不夠而打滑，致使皮帶磨損嚴重,壽命縮短，更換頻繁,耗費量大。特別是下泵深、原油黏度大、含蠟量高的井存在以上問題尤為嚴重。為解決此問題就需要經常調整抽油機井皮帶的松緊。

1 皮帶松緊度的判斷

適當的松緊度是保證帶輪傳動正常工作的重要因素。皮帶過松，皮帶將在皮帶輪上打滑，使小皮帶輪急劇發熱，膠帶磨損；皮帶過緊，也會使皮帶的壽命縮短、輪軸所承受的作用力增加。

皮帶的松緊度是用預緊力來衡量的，預緊力是皮帶兩相臨橫截面之間的拉應力，可通過和在帶與兩皮帶輪的切邊中點處加一垂直帶面的載荷及其產生撓度來計算[1]。

在日常生產中，最直觀、最易操作的是皮帶的撓度。但是，不同的皮帶產生相同的撓度所需施加的垂向力各不相同。研究表明，傳動皮帶輪的預緊應力為18MPa最為理想，以此計算，其產生的撓度應為1.6/100l。表1給出了不同型號的單根皮帶，當產生1.6/100l撓度，所應施加的垂向力T。一般油田用皮帶為4～5根，所應施加的垂向力T應為表1中所查的數值乘以皮帶根數[2]。

表1 三角皮帶傳動具有適當的預緊應力所需的T值

目前應用的皮帶大多數為V5380-5，根據粗略計算：兩切點之間的距離為1.2m左右，當在皮帶上施加2.5～3.0kg的力時，皮帶著力點產生16cm的位移。

2 使用脹緊器的意義

以往主要是靠工人定時巡檢和人工調整電動機位置來調整皮帶的松緊程度，抽油機調整皮帶的松緊程度時需停機，將電動機滑道的6個緊固螺絲松開，用撬棍將電動機滑道后移，人工估計皮帶脹緊力的大小，校正四點一線，通過緊帶頂絲將松弛的皮帶頂緊，然后再緊固電機滑道的6個緊固螺絲后起抽。更換皮帶時需要2人來完成操作，停機時間長，明顯影響產量。另外皮帶脹緊力的大小靠人估計，這樣就增加了采油工人的勞動強度,特別是在夜間或雨雪天,人工調整尤為困難，給抽油機的管理和油井生產帶來很大難度。為此廠引進了抽油機皮帶緊脹裝置解決了這個問題。

3 目前常見的幾種皮帶脹緊器

3.1 手搖式皮帶脹緊器結構及工作原理和優缺點

該裝置由螺桿+彈簧復合張緊裝置、活動可調支架和軸承滾輪從動裝置三部分組成。當抽油機皮帶使用一段時間變松時,彈簧自動復位張緊裝置可釋放儲存的能量,能夠自動完成對抽油機皮帶的脹緊調整，減少了皮帶調整次數,有效地提高了皮帶在單位工作時間內的運行效率。通過調節螺桿，保持抽油機在生產過程中皮帶正常脹緊。活動可調支架系統主要由前支架、后支架和上支架三部分組成,各支架之間采用鉸鏈連接方式，就像人體的前肢、后肢和脊背，鉸鏈相當于各關節，可以很方便的進行高度調節。從動系統由從動輪主體、軸承、軸承擋板和輪軸組成。

該裝置優點：可自動完成對抽油機皮帶的張緊調整。當抽油機皮帶使用一段時間變松時，彈簧自動復位張緊裝置可釋放儲存的能量，自動完成對抽油機皮帶的張緊調整,減少皮帶調整次數。

存在問題：脹緊裝置中的彈簧經過一段時間的運行后,復位能力逐步降低，皮帶張緊力度不夠。分析認為這是由于采用單一彈簧強度較弱造成的。

3.2 CYJN型智能皮帶脹緊器結構及工作原理和優缺點

該裝置是在手搖式皮帶脹緊器的基礎上改進的。由安裝底座、上框架、中框架、輥輪、蝸輪蝸桿減速器、電動機、絲杠、彈簧、傳感器、智能控制箱等組成。CYJN型智能皮帶漲緊器主要根據絲杠的傳動與杠桿的工作原理，并借助于彈簧的彈力使輥輪對皮帶產生漲緊作用。來自智能控制器的自動信號傳到控制箱，指揮電動機動作。智能控制箱是本產品的控制指揮中心，電動機和絲杠是執行機構，結合相應的軟件算法完成自動控制功能。

輥輪與抽油機皮帶始終處于接觸狀態，即抽油機處于工作狀態時，輥輪也處于旋轉狀態，當皮帶拉松后，皮帶與輥輪的壓力小于彈簧的壓力時，傳感器將信號傳送到控制箱，控制箱指揮電動機轉動，使上中架儀器繞中心軸緩慢旋轉，使輥輪抬高，逐漸增加輥輪與皮帶間的壓力，在輥輪與皮帶間的壓力增加到大于彈簧的壓力時，上框架繞中心軸以小角度旋轉，旋轉至一定范圍后，傳感器將信號傳送到控制箱指揮電動機停轉，上述過程就完成了一次對皮帶漲緊的過程。由于蝸輪蝸桿減速機的自鎖性，所以輥輪始終被固定在這次皮帶漲緊的位置，如果皮帶再次被拉長，漲緊器將重復上述動作。

在安裝智能皮帶漲緊器時，可手動調節輥輪對皮帶的預漲緊力，以便根據實際需要調節，靈活設定對皮帶的預漲緊力的大小。

該裝置優點：可更細致精確的調整皮帶松緊度。

存在問題：一是電子元器件在北方惡劣的環境中容易損壞，損壞后由于科技含量較高維修困難，廠家維修費用較高；二是該裝置軸承滾輪調節后如不人工重新調節只能固定在一點，與皮帶接觸面如過緊摩擦增大，容易燒損皮帶，減短皮帶壽命。

3.3 抽油機專用緊帶裝置工作原理及優缺點

該裝置是采油三廠在2010年引進使用的，采用平衡位移原理，配裝蝸輪、蝸桿、絲杠傳動系統，專用解鎖搖把搖動蝸桿軸，使電動機產生平衡前后移動，達到抽油機更換聯組帶和隨時緊帶方便快捷的目的。采用搖臂輸入軸驅動絲杠，用的力使電機位移，達到松緊皮帶和拆聯組帶時只用一人操作即可，緊帶時不用停機，隨時可調，不用松動任何螺絲。

該裝置優點：采用自鎖設計，永不倒轉，輸入端采用密閉防盜裝置，在不打開鎖具之前，任何方法也不能使螺桿旋轉松動緊帶，具有較好的防盜性能。與皮帶無直接接觸點，不增加皮帶摩擦。

存在問題：在使用時需經常用搖把旋轉蝸桿軸，長時間使用容易造成磨損，損壞后需專業人員維修，所以需和廠家建立長期合作。

4 現場應用情況

2010—2011年安裝100臺CYJN型智能皮帶脹緊器，安裝一年后部分由于電路故障停止使用，部分由于安裝后燒損皮帶嚴重停止使用，目前已無在用設備。2010年在安裝的61臺抽油機專用緊帶裝置截止到目前使用正常，基層隊反映很好，唯一不足是部分井安裝時采油隊驗收不到位，使用一段時間后有些螺絲松動，電動機、電控箱振動嚴重，該問題現已聯系廠家整改。

5 幾點認識

1）當抽油機皮帶使用一段時間變松時,應及時完成對抽油機皮帶的脹緊調整，有效地提高皮帶在單位工作時間內的運行效率并在節能降耗工作上起到一定效果。

2）在滿足預定功能的情況下，機械設計應力求簡單、零部件的數量應盡可能減少；但不能因為減少零件而使其它零件執行超常功能或在高應力的條件下工作，否則，設計將達不到提高可靠性的目的。

3）產品是否適應預定的環境和滿足可靠性指標，必須通過可靠性試驗進行鑒定或驗證，有時還需通過試驗來暴露產品在設計和工藝中存在的問題，通過故障分析確定主要的故障模式和發生的原因，進而采取改進措施。

[1]趙錫生.抽油機節能電控裝置方案的比較.系統應用.2004, (3):16-19.

[2]金鋒.高效抽油機節能裝置[J].華北石油設計:1998,（4）:50-52.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.07.021

2012-05-20）

陳常松，2005年畢業于大慶石油學院石油工程專業，現在大慶油田第三采油廠第二油礦，從事生產管理工作，E-mail：Ccs1011@163.com，地址：黑龍江省大慶油田第三采油廠第二油礦機關，163000。