油田游梁式抽油機(jī)常見(jiàn)問(wèn)題分析及提升對(duì)策

繆明才，丁春忠，范新冉，張曉璇

（中國(guó)石化勝利油田分公司設(shè)備管理處，山東 東營(yíng) 257000）

1 現(xiàn)狀

抽油機(jī)是石油開(kāi)采中應(yīng)用最多的設(shè)備，其中常規(guī)游梁抽油機(jī)（8－14型等）、無(wú)游梁抽油機(jī)（機(jī)械換向，以皮帶機(jī)為主）是勝利油田的主力機(jī)型，另外還有少量其它異型抽油機(jī)，總數(shù)達(dá)到21000余臺(tái)。

由于油田游梁式抽油機(jī)數(shù)量多、分布廣、工況惡劣、管理難度大。特別是影響抽油機(jī)減速箱及各部位軸承的潤(rùn)滑、安全防護(hù)、登高維保作業(yè)的問(wèn)題，一直長(zhǎng)期存在，易導(dǎo)致設(shè)備外觀質(zhì)量差，污染環(huán)境，增加維修費(fèi)用及職工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)原油生產(chǎn)及設(shè)備安全使用產(chǎn)生較大影響。

2 存在問(wèn)題

通過(guò)對(duì)勝利油田抽油機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)抽油機(jī)管理、應(yīng)用中存在問(wèn)題如下。

2．1 潤(rùn)滑管理方面

2．1．1 減速箱部分

游梁式抽油機(jī)減速箱是抽油機(jī)故障的高發(fā)部位，主要體現(xiàn)在滲漏、潤(rùn)滑油變質(zhì)、潤(rùn)滑油流通道堵塞3個(gè)方面，易造成齒輪磨損咬齒、打齒及軸承磨損松曠、輸出軸竄動(dòng)等故障。通過(guò)調(diào)研，80%以上的減速箱故障是潤(rùn)滑不良導(dǎo)致，潤(rùn)滑油變質(zhì)后形不成潤(rùn)滑油膜，傳動(dòng)效率降低3%～5%。目前，為防止?jié)櫥捅煌当I，60%以上的減速箱觀察孔蓋、放油口、呼吸器等全部焊死，給減速箱正常呼吸、潤(rùn)滑作業(yè)帶來(lái)較大難度。

2．1．2 軸承部分

抽油機(jī)軸承主要包括中軸承、尾軸承及曲柄連桿軸承，一般規(guī)定在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5000h后需要對(duì)軸承進(jìn)行維護(hù)和添加潤(rùn)滑脂。由于登高潤(rùn)滑存在的職工勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高以及維護(hù)保養(yǎng)意識(shí)不強(qiáng)等原因，許多抽油機(jī)的潤(rùn)滑脂加注工作不到位。

2．2 安全管理方面

2．2．1 存在高空作業(yè)跌落風(fēng)險(xiǎn)

游梁抽油機(jī)檢維修工作主要包括各部位調(diào)整、緊固、清潔、軸承潤(rùn)滑油補(bǔ)充加注、抽油機(jī)防腐刷漆等。游梁抽油機(jī)的游梁、橫梁、驢頭、減速箱等部位高度一般超過(guò)2m，屬于登高作業(yè)范疇，按要求必須懸掛安全繩，但早期的游梁機(jī)普遍沒(méi)有設(shè)置安全繩的掛點(diǎn)。通常抽油機(jī)的維保作業(yè)需辦理高空作業(yè)許可證，采取搭梯子、多人配合的方式方能完成，效率低，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2．2．2 無(wú)剎車保險(xiǎn)裝置

根據(jù)《石油天然氣工業(yè)游梁式抽油機(jī)》（GB/T29021-2012）5．2．10條款規(guī)定，“當(dāng)在抽油機(jī)上或其周圍作業(yè)或維修時(shí)，應(yīng)用鏈條或其它可接受的辦法將曲柄及平衡重固定在某個(gè)位置”。根據(jù)這一要求，所有抽油機(jī)在停機(jī)狀態(tài)下，必須安裝剎車保險(xiǎn)裝置。目前，油田在用的游梁式抽油機(jī)中，60%以上的減速箱未設(shè)計(jì)安裝剎車保險(xiǎn)裝置，其它40%減速箱雖然設(shè)計(jì)剎車掛鉤裝置，但剎車爪頭與剎車輪鎖死機(jī)械的合與分難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高。

3 提升對(duì)策研究

針對(duì)抽油機(jī)潤(rùn)滑管理、安全管理中存在系列問(wèn)題，勝利油田設(shè)備管理系統(tǒng)開(kāi)展了系列技術(shù)攻關(guān)，并在實(shí)際管理過(guò)程中推廣應(yīng)用，取得了較好效果。

3．1 潤(rùn)滑水平提升措施

3．1．1 研發(fā)“三孔合一”裝置

經(jīng)多方論證，在減速箱原呼吸孔蓋的部位設(shè)計(jì)一套綜合功能孔，該裝置整合呼吸孔、觀察孔、放油取樣孔等三孔功能。取消減速箱原有觀察孔和放油取樣孔， “三孔合一”裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖1。

圖1 三孔合一裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3．1．2 推廣使用免維護(hù)軸承

免維護(hù)軸承是從安裝到失效無(wú)需維護(hù)就能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的軸承，其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑技術(shù),使主機(jī)設(shè)備得到了升級(jí),真正解決了“停機(jī)時(shí)間增加、維護(hù)成本提高、環(huán)境污染存在”的問(wèn)題。

根據(jù)游梁抽油機(jī)軸承的工況及性能免維護(hù)性能要求，在對(duì)比目前在用的滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，提出了全密封結(jié)構(gòu)軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

一是整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以12型游梁抽油機(jī)中軸承NJ234單列滾子軸承為例，在軸承兩面加裝密封蓋，適當(dāng)增加軸承的內(nèi)外圈寬度，增加有效密封空間，提高散熱性，并相應(yīng)地增加潤(rùn)滑脂的注入量。軸承外圈設(shè)計(jì)密封圈止口，內(nèi)圈不設(shè)計(jì)槽口，將密封蓋內(nèi)緣采用雙唇密封圈結(jié)構(gòu)，既方便裝配，又可以取得良好的密封效果。

二是保持架的設(shè)計(jì)。材質(zhì)選用合金板，在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，厚度薄、體積小，可以有效增大密封空間。同時(shí)適當(dāng)增加兜孔與滾子之間的間隙，使?jié)櫥诙悼着c滾子之間的厚度更大，冷卻效果更好。

三是密封蓋的設(shè)計(jì)。密封蓋采用鋼圈外敷高強(qiáng)度橡膠的結(jié)構(gòu)。其中內(nèi)襯鋼圈采用A3鐵板，外敷橡膠采用耐油、耐高溫、抗老化的氫化丁腈橡膠（HNBR）。外緣厚度與軸承內(nèi)圈的止口寬度一致，一般不小于0．5mm。內(nèi)圈結(jié)構(gòu)為雙唇密封圈結(jié)構(gòu)。

四是密封間隙的選取。通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定密封間隙的合理取值，避免間隙過(guò)大或過(guò)小。

五是潤(rùn)滑脂的篩選及填脂量的確定。潤(rùn)滑脂的要求主要是具備較高的潤(rùn)滑性、抗磨性、抗氧化性、防銹性，以及使用壽命，可選擇粘稠度較高的3#鋰基聚四氟乙烯復(fù)合潤(rùn)滑脂。原則上密封軸承的填脂量占軸承有效密封空間的40%～50%。

新型免維護(hù)軸承于2018年初開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)近一年的使用表明，研制的免維護(hù)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)正常，具有良好的潤(rùn)滑、防護(hù)性能。

3．1．3 研制應(yīng)用抽油機(jī)潤(rùn)滑工程車

通過(guò)配套減速箱潤(rùn)滑油化驗(yàn)、廢油抽吸回收、柴油高壓清洗、新油加注等技術(shù)，成功研制開(kāi)發(fā)潤(rùn)滑油工程車，使其具備潤(rùn)滑油的檢測(cè)、清洗、換油等功能。

圖2 潤(rùn)滑油工程車

抽油機(jī)潤(rùn)滑工程車集廢油回收、減速箱清洗及新油加注等功能于一體，相對(duì)于老設(shè)備，該車采用底盤驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，消除了臨時(shí)接電存在的時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大、用工多等難題。所有管線均采用高壓軟管及機(jī)械盤管裝置，避免了人工逐根連接管線造成的較大勞動(dòng)強(qiáng)度?；厥毡?、清洗泵、加注泵排量均有所提高，整個(gè)清洗換油工作時(shí)間相比以前提高一倍以上。經(jīng)過(guò)試運(yùn)行，潤(rùn)滑工程車可有效保證抽油機(jī)變速箱的清洗效率及效果。

3．2 安全管理水平提升措施

重點(diǎn)圍繞抽油機(jī)剎車保險(xiǎn)、登高作業(yè)等方面存在問(wèn)題進(jìn)行了研究，并提出了具體的解決方案。

3．2．1 研發(fā)應(yīng)用剎車保險(xiǎn)裝置

新型抽油機(jī)的剎車保險(xiǎn)裝置（簡(jiǎn)稱死剎車）的設(shè)計(jì)，要求必須實(shí)現(xiàn)設(shè)備本質(zhì)安全，勝利油田設(shè)計(jì)了嚙合式剎車保險(xiǎn)裝置。

圖3 嚙合式剎車保險(xiǎn)裝置示意圖

該裝置由自復(fù)位鎖塊制動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒盤總成、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)4部分組成，操作簡(jiǎn)便，只需轉(zhuǎn)動(dòng)手輪就可以完成主要操作，避免了原來(lái)剎車保險(xiǎn)裝置繁瑣的操作程序。采用制動(dòng)板鎖塊齒牙組件微動(dòng)和完全嚙合設(shè)計(jì)，任何位置都能鎖得住、打得開(kāi)，充分保障操作者的人身安全。全程操作在抽油機(jī)尾部安全區(qū)域進(jìn)行。在剎緊和松開(kāi)過(guò)程中沒(méi)有劇烈沖擊，整個(gè)操作過(guò)程平滑穩(wěn)定，避免了震動(dòng)、沖擊造成保險(xiǎn)裝置突然失效的弊病，安全可靠。采用螺桿傳動(dòng)件傳動(dòng)，省時(shí)省力。目前，勝利油田推廣100余套。

3．2．2 研發(fā)應(yīng)用抽油機(jī)維修專用工程車

通過(guò)對(duì)登高作業(yè)車的改進(jìn)，增加了電控、液壓等技術(shù)，開(kāi)發(fā)配套了抽油機(jī)維修工程車，使其具備高空作業(yè)功能、加注軸承潤(rùn)滑脂功能，適用于抽油機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)維修、潤(rùn)滑、保養(yǎng)、調(diào)整及起重等作業(yè)，同時(shí)也可用于其它高空作業(yè)，是典型的一機(jī)多用的機(jī)動(dòng)設(shè)備。

該設(shè)備主要有4大組成部分：底盤、低位工作平臺(tái)、吊臂、高位工作平臺(tái)。

圖4 抽油機(jī)維修專用工程車

低位操作平臺(tái)：可以實(shí)現(xiàn)180°旋轉(zhuǎn)，最大工作高度5m，延伸長(zhǎng)度3m，載重0．6t。主要工作內(nèi)容：調(diào)平衡，減速箱換機(jī)油，更換踏板、護(hù)圈、爬梯等。

吊臂：可以實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，工作幅度5m，載重6t。主要工作內(nèi)容：更換毛辮子、電機(jī)、吊平衡塊等。

高位操作平臺(tái)：可以實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，高度大于9m，載重0．2t。主要工作對(duì)象：換毛辮子，防腐除銹，軸承潤(rùn)滑，軸承更換。避免安全帶低掛高用。

4 效果分析

（1）改善減速箱潤(rùn)滑條件，提高抽油機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。抽油機(jī)故障停機(jī)率大大降低，減少因故障停機(jī)對(duì)原油生產(chǎn)的影響。

（2）免維護(hù)軸承、抽油機(jī)剎車保險(xiǎn)裝置應(yīng)用，消除了軸承潤(rùn)滑維護(hù)等工作帶來(lái)的高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)、降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少抽油機(jī)維護(hù)的工作量，改善職工工作環(huán)境。

（3）完善了安全裝置，提高現(xiàn)場(chǎng)操作安全性能。設(shè)備的本質(zhì)安全性能有了較大提升，大大降低操作事故和機(jī)械事故的發(fā)生概率。

通過(guò)5～10年治理，全油田在用抽油機(jī)故障率降低50%，減少抽油機(jī)維修工作量30%。并形成新抽油機(jī)從采購(gòu)、管理、維修系列標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。通過(guò)以上技術(shù)和裝置推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)清潔、安全生產(chǎn)、降低設(shè)備的維護(hù)成本，從而達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用周期，提高設(shè)備綜合經(jīng)濟(jì)效益的目的。