井下作業(yè)動力設(shè)備故障的主要原因分析

劉友軍 江蘇油田技師學院

井下作業(yè)動力設(shè)備故障的主要原因分析

劉友軍 江蘇油田技師學院

在油田井下作業(yè)施工中，作業(yè)動力設(shè)備是必不可少的提升設(shè)備，包括修井機和通井機，它們出現(xiàn)的故障有很多相似之處，互可借鑒。對于狹小的作業(yè)井場，通井機因其靈活機動，經(jīng)濟可靠，環(huán)境適應能力強，仍是部分油田選擇的主要生產(chǎn)設(shè)備。很多通井機使用已經(jīng)超過十年，到了設(shè)備故障的高發(fā)期，給井上的安全生產(chǎn)帶來了很大的影響。通過對設(shè)備故障的分析，找出原因，提出解決辦法，發(fā)揮設(shè)備的最大價值。

設(shè)備；故障；分析

故障產(chǎn)生原因主要有兩大類：一是人為故障：包括安全意識薄弱，安全管理環(huán)節(jié)不全，制度不嚴，習慣性違章等造成。二是設(shè)備故障：包括發(fā)動機故障；離合器總成故障；絞車制動擋位及變速箱故障等。下面我就這些故障原因進行分析：

一、人為故障

對設(shè)備的檢查與維護和操作設(shè)備的水平，直接影響設(shè)備的使用壽命。如果對設(shè)備熟悉，技術(shù)過硬，思想上又足夠重視，設(shè)備就會發(fā)揮最大的效益，即使發(fā)生事故，也有可能把事故消除在萌芽之中，或把事故的損失降到最低。相反，就不能及時發(fā)現(xiàn)事故的隱患，甚至誤操作，造成更大的事故。例如最基礎(chǔ)的檢查保養(yǎng)，不光包括起動前檢查，在使用過程中，司鉆（設(shè)備操作人員，主要操作通井機絞車部分，又稱機手或作業(yè)機司機）的巡回檢查尤其重要，如果這一環(huán)節(jié)沒有做好就會導致很多故障的發(fā)生。

（一）思想麻痹，缺乏責任感導致的設(shè)備故障

案例：某作業(yè)隊白班搬遷，通井機開的過程中發(fā)現(xiàn)有油往下漏，檢查時發(fā)現(xiàn)車上有個油桶倒了，認為是油桶里面的油，就沒在意。另一班上夜班接班后，作業(yè)起完井內(nèi)全部油管，又下了一百多根油管時，發(fā)現(xiàn)通井機里突然冒白煙，喊當班班長去檢查，當時沒有手電筒，他就隨意看了一下，說是負荷重了，剎車片冒的煙，繼續(xù)下油管，沒下兩根，通井機就自動熄滅了，仔細一檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機油底殼的絲堵掉了，機油全部漏光。不僅造成發(fā)動機拉缸（所謂“拉缸”是指氣缸內(nèi)壁被拉成很深的溝紋，活塞、活塞環(huán)與氣缸壁摩擦副喪失密封性，從而導致氣缸壓縮壓力降低，動力性喪失；發(fā)動機不能正常工作甚至熄火。）和發(fā)動機里面的一個頂桿被頂彎的嚴重設(shè)備故障，而且影響了作業(yè)施工進度。

分析：造成事故的直接原因：通井機油底殼絲堵脫落，缺少機油。主要原因：司鉆對例行檢查不重視，巡回檢查不到位，兩次重要的檢查都不仔細，思想麻痹。交接班制度不嚴格，對設(shè)備的現(xiàn)狀沒有做到告知。司鉆缺乏對通井機的一般性常識的了解，隨意性大、誤判斷，檢查間隔時間太長。

（二）安全意識差，誤操作導致的設(shè)備故障

案例一：某井在下抽桿還有21根完井，這時輪機（通井機的一種）突然熄火，司鉆檢查燃油箱有柴油，以為油路有問題就排空氣，發(fā)動著了之后繼續(xù)下抽油桿，還剩5根抽油桿的時候又熄火了，司鉆又去排空啟動繼續(xù)工作，完井后接著搬家，輪機剛駛出井場又熄火了, 這時司鉆檢查機油不缺，燃油油路正常，再看水箱發(fā)現(xiàn)沒有水，這時司鉆找來水桶加水，自來水剛倒入水箱，水箱口的水頓時翻滾噴出大量白氣，司鉆沒有在意繼續(xù)加水，當水加完后再次啟動，卻怎么也發(fā)動不著火了，造成設(shè)備設(shè)備重大事故——缸體破裂，需大修更換發(fā)動機。

分析：操作人員存在嚴重的操作錯誤，操作過程中檢查不全面，沒有重視觀察水溫表的讀數(shù)，在設(shè)備熄火后沒有及時檢查水位，發(fā)現(xiàn)缺水時直接往高溫的機體加涼水。

案例二：某基層作業(yè)隊零點班進行下鉆作業(yè)；當施工作業(yè)進行到一半時，當班班長操作絞車時突然聽到身后（準確位置是發(fā)動機缸蓋部位）有明顯的敲擊聲，但此時發(fā)動機仍然運轉(zhuǎn)未停機，粗心的他繼續(xù)進行下鉆作業(yè)，直至發(fā)動機自動熄火，后經(jīng)幾次強制啟動發(fā)動機未成功，才下機對設(shè)備進行檢查，發(fā)現(xiàn)一組缸蓋被氣門挺桿頂穿。匯報后該隊大班上井檢查并拆開頂穿的缸蓋，發(fā)現(xiàn)1缸和2缸氣門搖臂斷裂，氣門挺桿變形彎曲，機油底殼油位明顯升高且柴油竄入，機油黏度降低。事故發(fā)生后，機修廠進行了搶修，更換氣門搖臂座及搖臂，挺桿及缸蓋，重新調(diào)整了氣門間隙，更換了機油并進行了調(diào)試。該事故直接造成23000元的經(jīng)濟損失，延長了作業(yè)時間。

分析：該隊大班司機保養(yǎng)檢查不到位，對操作人員培訓力度不夠，當班班長責任心不強，明知發(fā)動機聲音異常仍然盲目施工，未能及時停機檢查和匯報。

結(jié)論：針對以上情況，建議設(shè)備在啟動之前的常規(guī)檢查保養(yǎng)之外，還應在正常運轉(zhuǎn)之后必須15～30分鐘為間隔進行一次設(shè)備巡檢制度，嚴格交接班制度，減少或避免設(shè)備故障的發(fā)生。

二、設(shè)備故障

設(shè)備故障產(chǎn)生原因主要有：使用上的缺陷；設(shè)計上的缺陷；制造、工藝流程上的缺陷；作業(yè)場所環(huán)境上的缺陷等等。這里我主要說的是司鉆缺乏設(shè)備專業(yè)理論知識和操作經(jīng)驗，在設(shè)備使用上造成的故障。

（一）對發(fā)動機認識不足導致的故障

發(fā)動機好比是設(shè)備的心臟，如果心臟不好，那就會影響整臺設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。為了使心臟跳動有力，必須了解其結(jié)構(gòu)、工作原理，注重在日常的使用、維護及保養(yǎng)。

但是發(fā)動機在現(xiàn)場的使用操作中，很多操作人員不按要求去做。空氣濾清器從不檢查，造成阻塞，進氣不暢，或進入粉塵砂礫，活塞環(huán)被粘住或磨損過度，氣缸套磨損過重使機油竄入燃燒室，致使動力不足。柴油機剛起動，特別是在冬季在個別氣缸還沒有燃燒的情況下，機油還沒有到達各個潤滑點時，不管有無負荷，總喜歡一腳把油門踩到底讓發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)，這樣做就會增加各軸承處的磨損，增加燃油消耗，污染環(huán)境。發(fā)動機長時間高速運轉(zhuǎn)，會使冷卻系統(tǒng)水溫升高；潤滑系機油變稀，潤滑效果降低；同時油門踩到底，還存在安全隱患，如果油門連桿機構(gòu)或高壓油泵齒條卡死，遇到緊急情況，油門降不下來，會造成操作人員的驚慌誤判，引發(fā)人身安全或設(shè)備事故。

（二）對離合器總成工作原理不熟悉導致的故障

離合器主要承載發(fā)動機動力輸出部分，故障主要分兩類：

一是超負荷使用造成離合器損壞。主要是在起鉆時，沒有根據(jù)井下負荷選擇合適的檔位，重負荷用高檔起鉆。造成離合器摩擦片和中盤鋼板溫度升高，致使摩擦片燒蝕，表面會呈現(xiàn)凹凸不平狀影響正常使用，造成離合器過早損壞。超負荷使用離合器還會造成連接帶（帆布拉筋，它是由多層帆布和橡膠制成，中間由白鐵皮包裹）頻繁損壞，因為連接帶是發(fā)動機動力輸出到離合器的傳遞紐帶，屬柔性傳動，主要保護發(fā)動機免受沖擊載荷。連接帶長時間超負荷就會破損、斷裂，早期發(fā)現(xiàn)就應及時更換，更換時幾個連接帶必須同時更換，否則它們受力不一致很快也會損壞?，F(xiàn)場使用中，往往為了怕麻煩，存在僥幸心理，工作任務要緊就湊合使用，這樣使用的危害會使離合器運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，動平衡遭到破壞，連接帶損壞會更頻繁，而且大多是同一個連接帶損壞，一次通井機啟動時連接帶飛出，將檢查窗口的鑄鐵打飛一塊，可見力量之大，如果打到人，后果不堪設(shè)想，因此，每次啟動之前，我強調(diào)通井機門口兩邊一定不能站人，這一點我也希望其他操作人員在安全上必須足夠重視它。

二是違反操作規(guī)程使用離合器。主要表現(xiàn)在用主離合器帶重負荷和長時間半聯(lián)動使用離合器?，F(xiàn)場井內(nèi)管柱負荷在10噸左右時，很多司鉆為追求速度先合上滾筒離合器再用主離合器帶負荷起鉆，而且他們認為這樣安全，因為短距離好控制（氣路動作快，不像液路穩(wěn)定，當然更主要是司鉆剎車和滾筒離合器配合不熟練），柴油機的特性是轉(zhuǎn)速高，扭矩小，通過傳動系統(tǒng)就能改變轉(zhuǎn)速，并使動力機傳遞到驅(qū)動部件的扭矩增大，即實現(xiàn)減速增扭的過程。用主離合器直接帶負荷起鉆屬于違章操作設(shè)備，這樣改變了動力傳遞方式。正確動力傳遞方式應該是發(fā)動機至主離合器——絞車變速箱——滾筒大齒輪-——滾筒離合器——滾筒。重載的沖擊載荷主要由滾筒離合器承擔，以達到保護變速箱及發(fā)動機的目的。在使用主離合器起鉆后，由于滾筒離合器一直處于結(jié)合狀態(tài)，所有的沖擊載荷都轉(zhuǎn)嫁到主離合器和變速箱上。從靜止到運轉(zhuǎn)，有很大的慣性力，對發(fā)動機造成很大地阻力矩。其數(shù)值可能大大超過發(fā)動機正常工作時所發(fā)出的最大扭矩，造成超過其承載能力的載荷，而使機件（包括變速箱內(nèi)的齒輪、傳動軸、靠背齒輪和鏈條）損壞。它們在瞬間承受巨大的沖擊力，會造成齒輪斷齒，鏈條繃斷，鏈輪磨損等故障。使用主離合器帶負荷起鉆，離合器就必然要半聯(lián)動，否則發(fā)動機就會憋熄火。還有的情況是設(shè)備長時間工作停機后，應合上總離合器，防止離合器變形接觸不良?？傠x合器操縱桿的行程不對，分離杠桿與分離軸承相碰，離合器會處于半分離、半結(jié)合狀態(tài)，離合器長期使用半聯(lián)動，會加速摩擦片的磨損，直接縮短離合器的使用壽命。時間長了，鉚釘會松動折斷，致使摩擦片脫落，離合器無法使用。

（三）對絞車制動擋位及變速箱結(jié)構(gòu)缺乏了解導致的故障

首先是絞車剎車故障：剎車不當，縮短剎車機構(gòu)和提升系統(tǒng)的壽命，很多司鉆一方面為了搶時間，另一方面為了顯示自己的操作水平高，在下重鉆時往往等到游動滑車快要撞到井口了才一把剎住，殊不知這樣做不僅有撞井口傷人危險，而且提升大繩瞬間會受到巨大拉力隨時都有被拉斷的危險，也會造成剎帶不能均勻磨損甚至斷裂，加速了剎車片的死亡。正確做法是提前慢剎或點剎制動，使剎車片與剎車轂有最大接觸面積，提高剎車的可靠性和延長剎車機構(gòu)的使用壽命。

司鉆除絞車操作外還必須會將剎車機構(gòu)檢查調(diào)整到合格狀態(tài)，因為井下負荷及剎帶磨損隨時都在變化。例如在某井套補作業(yè)，當班司鉆在正常下鉆過程中，當下放鉆桿和大鉤快至井口時，突然發(fā)現(xiàn)剎不住車，當時剎把已剎至最低位置。導致大鉤砸落井口，幸好井口人員躲避及時。事后調(diào)查了解，發(fā)現(xiàn)因剎車帶限位螺釘未上到位，導致剎車間隙不當，發(fā)生抱剎的現(xiàn)象，大鉤下放速度慢，當班司鉆讓一位新工人在剎帶處敲擊，以便有利于下放，導致剎車帶銷子脫落，剎車失去作用。分析：該案例說明操作人員對剎車的間隙調(diào)整方法沒有掌握，即使發(fā)現(xiàn)問題后沒能解決，采取違章操作、蠻干。操作人員應了解：剎帶是鉚定在剎車鋼帶上的，而鋼帶通過掛鉤、定位螺釘和滾筒支架等包住剎車轂，將手剎車拉到棘齒第四齒，上緊所有定位螺釘，再同時松開2圈左右，松剎車進行微調(diào)即可將間隙調(diào)整好。

其次是在檔位出現(xiàn)的故障：我們有很多司鉆在換擋的時候，認為只要有速度和力量就能把檔掛上。很少正確利用油門和離合器的配合來換擋。往往在總離合器摘擋后沒有完全推到位，即擋位鎖止銷沒有完全解鎖，發(fā)動機油門沒有降下來，傳動軸止動摩擦片未接合時強行換擋。通井機的擋桿是一個省力杠桿機構(gòu)，我們施加到檔桿上的力被放大后傳遞到連桿機構(gòu)和換擋撥叉上。如此蠻力會導致變速連桿折斷，變速箱內(nèi)撥叉螺釘斷以及中間軸軸向定位調(diào)整螺釘斷等各種故障。如撥叉錐形螺釘就是最易受傷的一個，更換它也不是一件簡單的事，需轉(zhuǎn)動軸桿將斷了的部分倒出，稍不小心就可能掉入變速箱，這一點也希望廠家有所改進。正確的操作方法應該是，換擋之前先松油門降低發(fā)動機及變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速。然后分離離合器切斷動力，繼續(xù)往前推離合器操縱桿，解除檔位鎖并使離合器止動摩擦片接合，進一步降低傳動軸轉(zhuǎn)速。待主動齒輪轉(zhuǎn)速降至最低，即將停止時是換擋的最佳時機。有時滾筒在高速運轉(zhuǎn)后，雖然總離合器和滾筒離合器都已摘除，但貓頭還在轉(zhuǎn)，也就是說由于慣性大齒輪帶動小齒輪及變速箱齒輪還在以較高速度運轉(zhuǎn)，這時掛擋必然打齒。必須看到貓頭靜止或即將停止時才換擋。

綜上所述，只要我們加強責任心，不斷學習設(shè)備專業(yè)知識，提高我們的操作技能水平，嚴格執(zhí)行操作規(guī)程和技術(shù)標準，正確的使用和維護設(shè)備，才能將設(shè)備發(fā)揮出最佳效果，使它更好地為我們服務。

[1]中石油勞資局.作業(yè)機司機

[2]胡波，曲春義.XT-12通井機主離合器故障分析與排除

[3] 甘俊凱.操作不當是造成通井機故障的主要原因

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.091

劉友軍 本科 教師 技術(shù)職稱 中級技能等級 技師。