三角帶控制效果分析及下步建議

張子斌

【中圖分類號】F407.4【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0234-02

采油一隊油井開井172口，采用皮帶傳動式抽油機167臺，其中組合皮帶122井次，三角帶45井次，主要型號有5000mm、5300mm、5600mm、6300mm和7100mm五個型號。年消耗量為1100（組/根），成本23.2萬元。皮帶頻繁失效影響油井正常生產，造成成本增加，降低油田的整體效益。經過認真分析和現場實踐，找出三角帶消耗量大的主要原因，通過相應治理延長皮帶使用周期。

一、皮帶受力和磨損分析

抽油機減速箱輸入軸和電動機輸出軸之間為皮帶傳動。采用皮帶和皮帶輪之間的摩擦力作為動力，該方式能緩和載荷沖擊，運行平穩。皮帶受力分析如下：油井正常生產時，電機皮帶輪和抽油機減速箱皮帶輪通過皮帶連接，并且有一定的張緊力。當傳動系統靜止時，皮帶輪上下皮帶的拉力是相等的，均為張緊力；當油井生產時候，皮帶和皮帶輪之間的摩擦力使得兩邊拉力不相等（F1>F2）：（見圖1）

兩者之差就為皮帶的有效應力，數值等于沿皮帶輪接觸弧上摩擦力的總和。

并且由于皮帶輪圍繞軸承做圓周運動，也會產生相應的離心力，以及生產時候產生彎曲應力。

以上幾個力的綜合作用導致了皮帶的磨損。

二、皮帶主要破壞形式

1、皮帶所受摩擦力變小導致皮帶打滑

電機通過皮帶帶動抽油機正常生產，如果摩擦力小于皮帶有效應力，則皮帶就容易在皮帶輪上打滑，導致不能正常工作，造成皮帶的嚴重磨損，并產生大量的熱量，最終損壞皮帶。造成皮帶打滑有以下幾個因素：

（1）皮帶的松緊程度較松

油井正常生產需要一定的張緊力，它也是保證正常傳動的重要因素。皮帶松則張緊力過小，摩擦力小，容易發生打滑。

（2）皮帶輪直徑較小

這種情況多發生在較老的電機上，由于轉速快，導致皮帶輪直徑小，而使得皮帶和皮帶輪之間的包角小，降低了摩擦力出現丟轉的現象，導致皮帶打滑，磨損嚴重。通過現場資料統計可以看到皮帶輪直徑和皮帶使用壽命之間的關系如下圖：（見圖2）

從該圖可以看出，皮帶輪的直徑小于140mm時候，皮帶使用壽命小于30天，140mm<直徑<180mm，皮帶壽命隨著皮帶輪直徑的變化快，當皮帶輪直徑大于180mm時候，皮帶輪對皮帶使用壽命影響不大。

如6級電機和16級電機相比，同樣沖次為4次生產情況下，6級電機配皮帶輪120mm，16級電機為280mm。從2009年引入16級電機后，至今已經更換16級永磁電機43臺，占開井數的52%，平均皮帶使用壽命延長了51天。

（3）皮帶輪的材料

從現場觀察可以看到，使用年限長的皮帶輪表面已經被皮帶摩擦光滑，降低了摩擦力，容易發生皮帶打滑現象，易燒皮帶。

（4）雨雪天氣的影響

現場可以觀察到，雨雪天更容易燒皮帶，尤其是組合帶，單根帶的使用壽命也相對縮短，分析為雨水的侵入使得皮帶的摩擦系數降低，導致皮帶打滑。目前我隊規定，雨雪天氣前班組自行對皮帶進行檢查、調整，一旦發生雨天燒損皮帶影響生產，則納入考核。

解決方法：

（1）合理調整皮帶松緊度，已壓下兩指為標準。

（2）低沖次選擇低轉速電機，使用大直徑皮帶輪增大皮帶摩擦力。

如14號計量站M4-5-26，沖次為4次，使用6級永磁電機，皮帶輪外徑為125mm，平均皮帶壽命為27天，2011年6月24日換16級永磁電機后，皮帶使用壽命延長為183天。

（3）更換光滑皮帶輪。做好皮帶輪的管理，備用皮帶輪5-6個。從2009年引入16級電機之后，嚴格使用廠家原裝皮帶輪代替加工皮帶輪，在材料方面得到了保障。

（4）加強皮帶的管理，在惡劣天氣來臨之前，將使用周期長的皮帶適當緊固。

2、皮帶受交變應力變化頻繁導致疲勞損壞

從抽油機皮帶所受力分析可以看到，皮帶每繞過皮帶輪一周，應力就由大變小再由小變大，皮帶輪的高速運轉，應力變化也頻繁，長時間將導致皮帶疲勞而發生燒斷現象。尤其是小皮帶輪，直徑越小，彎曲應力越大，皮帶也更容易產生疲勞損壞。影響交變應力的主要因素如下：

（1）皮帶的松緊程度過緊。

皮帶緊則張緊力過大，皮帶承受的外力變大，導致交變應力差值大，皮帶壽命降低，并且也影響到電動機和減速箱軸承設備的壽命。如減速箱輸入軸漏油或電機軸承異響。

（2）油井“平衡率”不達標。

油井不平衡將導致抽油機運行不平穩，載荷劇烈變動導致了磨損加劇，縮短皮帶使用壽命，所以保證抽油機平衡率大于85%。

解決方法：

（1）選擇合適長度的皮帶，降低交變應力差。

適當的調節電機和減速箱之間的距離，選擇合適的皮帶，距離不宜過大，否則由于載荷的變化引起皮帶震動幅度大；距離不宜過小，距離小則皮帶短，單位時間內應力變化次數多，加快皮帶的疲勞損壞。并且短的中心距還導致電機端的包角變小，皮帶更容易打滑。如M4-4-19井，皮帶從7100更換為6300后，使用壽命延長了2個月。

（2）加強油井管理，調整抽油機平衡度。

今年我們在原平衡調整基礎上引入了采油8隊的五小成果----平衡調整裝置，在調平衡方面大大節約了人力、物力。通過調整，目前平衡率達到了87.3%。如M4-4-X177井，該井2010年10月17日措施完井后平衡率只有43%，由于剛完井暫時沒有停井調平衡，其皮帶的平均使用壽命為9天，并且在其間還更換了一次皮帶輪，皮帶消耗仍不減少。11月18日調平衡之后，到目前為止皮帶的平均壽命為71天。

3、“四點一線”未調整好，皮帶所受應力增加。

生產過程中，由于受到震動，兩個皮帶輪會偏離“四點一線”，導致皮帶所受應力增加，加劇了皮帶的疲勞磨損，縮短皮帶壽命。尤其是在減速箱串軸的井上表現明顯。

解決方法：利用水平拉線尺調“四點一線”應定期檢查抽油機皮帶輪之間的“四點一線”。如M4-3-X18井2008年減速箱串軸，平均皮帶使用壽命10天。更換減速箱后皮帶使用壽命延長73天。目前規定，班組 每月必須對所有井檢查2次，發現異常及時調整。治理效果：通過以上工作與去年同期對比，三角帶節約162跟，成本節約1萬元。

三、存在問題和下步建議

1、泵深和抽油機機型不配套，抽油機平衡率不達標。

泵深和抽油機機型配套，泵深淺的油井配用小抽油機，泵深大的油井配用大型抽油機，若不匹配則造成油井不平衡，也加劇皮帶消耗。如M4-5-173井泵深為705米，采用12型大抽油機，4塊平衡塊摘除后平衡率仍達不到80%，而該井也在該站皮帶消耗量多。

建議：利用作業機會合理調整抽油機機型或泵掛深度。

2、皮帶無保護裝置，導致皮帶磨損快。

建議：有針對性的挑選油井安裝皮帶保護罩。

四、認識

1、建議引入低轉速電機配大皮帶輪、低液量井避免使用高轉速電機配小皮帶輪情況，對于供液不足井，建議在保證產量的前提下制定合適的間抽制度。

2、基層隊建立平衡率統計表，由工程技術員每月定期檢查抽油機平衡率，對平衡率低的油井及時調整。

3、班組定期檢查皮帶松緊程度以及“四點一線”情況。

4、根據現場分析對易燒皮帶的井進行試驗，選擇合適的皮帶長度，防止皮帶過長或過短縮短皮帶使用周期。