新型游梁式抽油機平衡塊調節(jié)器

楊長偉++李鵬++吳法旺++商青山++包銀祥

摘 要：抽油機工作時的平衡狀況直接影響四連桿機構、減速箱和電動機的工作效率和使用壽命。因此，采油生產管理中時常需要根據抽油機的工況對其平衡狀態(tài)進行調節(jié)。為解決游梁式抽油機在進行平衡塊調節(jié)時工作效率低、勞動強度大和安全系數(shù)低等實際問題，根據曲柄凹槽和平衡塊的結構特點進行了游梁機平衡塊調節(jié)器的研制。新型平衡塊調節(jié)器主要由杠柄、鉸鏈、主體、下檔桿、滑塊、上檔桿、彈簧、調節(jié)螺母、擋板等九部分組成。現(xiàn)場應用表明：新型平衡塊調節(jié)器優(yōu)化了調節(jié)抽油機平衡的操作步驟，具有結構緊湊、操作簡便效率高、安全可靠勞動強度低的顯著特點，它的研制與使用能減少抽油機停機作業(yè)時間，提高采油時率。

關鍵詞：游梁式抽油機 平衡塊 調節(jié)器 研制與應用

中圖分類號：TE933.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（a）-0051-02

1 問題提出

為確保設備的合理運行，游梁式抽油機井在日常管理工作中，通常需要根據地下和地面的工況變化對抽油機的平衡狀況進行合理調整。游梁機調平衡是采油生產的日常工作之一，也是設備節(jié)能降耗的重要手段，它主要通過改變平衡塊位置來實現(xiàn)抽油機的平衡。特別是油田進入后期開發(fā)，對抽油機井的日常管理和設備的節(jié)能降耗工作更加精細，調參工作也更加頻繁。調整平衡塊的工序通常是：抽油機斷電停機、佩戴安全帶、操作人員上機拆卸鎖塊和固定螺絲、調節(jié)平衡塊、進行平衡率測試、緊固平衡塊固定螺絲與鎖塊、取下安全帶離開抽油機、合閘開抽、運行正常后離開抽油機。《中國石油天然氣集團公司職業(yè)技能鑒定-采油工》考核標準規(guī)定：調整抽油機沖次應在60 min內完成，而生產現(xiàn)場調查統(tǒng)計顯示，目前游梁機調平衡平均停井時間約72 min，與操作標準60 min存在一定差距，而且調整過程需要兩人以上配合完成。由于沒有專用調整工具，抽油機的平衡調整操作既費時又費力，而且存在一定的安全隱患[1-2]。

2 要因分析

2.1 平衡塊質量大

現(xiàn)場使用的平衡塊重量為1 000 kg，實測曲柄與平衡塊間摩擦系數(shù)在0.45～0.65之間，取摩擦系數(shù)為最小值0.45時，移動平衡塊所需要的水平推力為：F0=μN=μmg=0.45×1000×10=4.5（kN）。由此可見，由于平衡塊質量大需要多人才能對其進行移動。但是，該因素客觀存在，不是導致抽油機平衡調整工作耗時長的主要因素。

2.2 操作空間狹小

游梁機平衡塊的調節(jié)屬于高空作業(yè)范疇，其操作空間狹小，最多可容納三人站在曲柄和減速箱上進行操作，操作難度大，費時費力。由于其操作空間狹小是無法改變的事實，因此，該因素也不是抽油機平衡調整工作耗時長的主要因素。

2.3 技能水平差異

在調平衡的過程中存在操作不熟練、配合不協(xié)調等因素導致調整時間長的問題。該因素可通過加強技術培訓，強化實踐操作訓練來提高操作者技能水平，也不是抽油機平衡調整工作耗時長的主要因素。（如圖1）

2.4 缺乏專用工具

生產現(xiàn)場對平衡塊的調整主要依靠人力大幅度晃動平衡塊，再用撬杠向前撬動以克服平衡塊與曲柄的摩擦力向前移動，其耗時占調平衡全過程耗時的80%以上，由于晃動平衡塊容易碰撞游梁機連桿，對人、機都具有潛在的安全隱患。因此，缺乏專用調整工具是抽油機平衡調整操作勞動強度大、耗時長等主要因素。

3 平衡塊調節(jié)器的研制

3.1 設計原理

根據省力杠桿原理（見圖2）。動力臂大于阻力臂，平衡時動力小于阻力。當力臂的長度（以支點O為分界線）大于阻力臂的長度時，這便是省力杠桿。設動力臂為L1，阻力臂為L2，當L1大于L2時即為省力杠桿，即：F1×L1=F2×L2，L1>L2，F(xiàn)1

3.2 主要組成

新型平衡塊調節(jié)器主要由杠柄1、鉸鏈2、主體3、下檔桿4、滑塊5、上檔桿6、彈簧7、調節(jié)螺母8、擋板9等部分組成（見圖3）。

3.3 工作原理

使用新型平衡塊調節(jié)器時，將調節(jié)器主體放入曲柄凹槽內，并使上檔桿6架在曲柄凹槽上平面，確保調節(jié)器尾端懸于凹槽內。將調節(jié)器總成置于需要頂動平衡塊的合適位置后，向前推動杠柄1，杠柄1下端的凸輪與平衡塊端面接觸，平衡塊產生向前移動的趨勢，在鉸鏈2力的傳遞作用下調節(jié)器框架產生向后運動的趨勢，其上兩側面的楔形滑塊則向前移動并與凹槽內壁產生摩擦力，杠柄1向前推動力越大，契形滑塊與凹槽內壁的摩擦力也越大，因此，可以確保調節(jié)器在使用時其框架主體不能向后產生位移。當連續(xù)推動杠柄時，平衡塊在凸輪作用下隨即不斷地向前移動，從而實現(xiàn)平衡塊的位置調節(jié)。

4 現(xiàn)場應用

新型游梁式抽油機平衡塊調節(jié)器研制成功后在生產現(xiàn)場進行了數(shù)次應用試驗（見圖4、表1），結果表明：調平衡時間從原來的72 min減少到57 min左右，達到考核標準規(guī)定“調整抽油機沖次應在60 min內完成”的要求。新型平衡塊調節(jié)器不僅縮短了抽油機調平衡塊耗時，而且降低了勞動強度。由于不再需要晃動平衡塊，因此，降低了安全事故隱患。

5 結語

新型平衡塊調節(jié)器優(yōu)化了調節(jié)抽油機平衡的操作步驟，具有結構緊湊、小巧實用便于攜帶、操作簡便、勞動強度低、工作效率高和安全可靠的顯著特點，它的研制與使用能縮短調平衡耗時，減少抽油機停機作業(yè)時間，提高采油時率。

參考文獻

[1] 張學木，張懷亭，張勇峰.游梁式抽油機調平衡工具的研制[J].石油機械，2007（5）：64-65.

[2] 劉明皓.常規(guī)游梁式抽油機自動平衡調節(jié)裝置[J].石油機械，2012（7）：100-102，105.

[3] 張吉洪，張磊，陳磊，等.可調式抽油機平衡塊移動裝置[P].中國專利：CN201120405460.4，2012-06-13.

[4] 吳宗澤.機械設計師手冊[M].2版.北京：機械工業(yè)版社，2010.