三角帶控制效果分析及下步建議

張子斌

【中圖分類號(hào)】F407.4【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0234-02

采油一隊(duì)油井開井172口，采用皮帶傳動(dòng)式抽油機(jī)167臺(tái)，其中組合皮帶122井次，三角帶45井次，主要型號(hào)有5000mm、5300mm、5600mm、6300mm和7100mm五個(gè)型號(hào)。年消耗量為1100（組/根），成本23.2萬(wàn)元。皮帶頻繁失效影響油井正常生產(chǎn)，造成成本增加，降低油田的整體效益。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，找出三角帶消耗量大的主要原因，通過(guò)相應(yīng)治理延長(zhǎng)皮帶使用周期。

一、皮帶受力和磨損分析

抽油機(jī)減速箱輸入軸和電動(dòng)機(jī)輸出軸之間為皮帶傳動(dòng)。采用皮帶和皮帶輪之間的摩擦力作為動(dòng)力，該方式能緩和載荷沖擊，運(yùn)行平穩(wěn)。皮帶受力分析如下：油井正常生產(chǎn)時(shí)，電機(jī)皮帶輪和抽油機(jī)減速箱皮帶輪通過(guò)皮帶連接，并且有一定的張緊力。當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)靜止時(shí)，皮帶輪上下皮帶的拉力是相等的，均為張緊力；當(dāng)油井生產(chǎn)時(shí)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(jiàn)圖1）

兩者之差就為皮帶的有效應(yīng)力，數(shù)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(yùn)動(dòng)，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的離心力，以及生產(chǎn)時(shí)候產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。

以上幾個(gè)力的綜合作用導(dǎo)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(dǎo)致皮帶打滑

電機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)抽油機(jī)正常生產(chǎn)，如果摩擦力小于皮帶有效應(yīng)力，則皮帶就容易在皮帶輪上打滑，導(dǎo)致不能正常工作，造成皮帶的嚴(yán)重磨損，并產(chǎn)生大量的熱量，最終損壞皮帶。造成皮帶打滑有以下幾個(gè)因素：

（1）皮帶的松緊程度較松

油井正常生產(chǎn)需要一定的張緊力，它也是保證正常傳動(dòng)的重要因素。皮帶松則張緊力過(guò)小，摩擦力小，容易發(fā)生打滑。

（2）皮帶輪直徑較小

這種情況多發(fā)生在較老的電機(jī)上，由于轉(zhuǎn)速快，導(dǎo)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(xiàn)丟轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，導(dǎo)致皮帶打滑，磨損嚴(yán)重。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)資料統(tǒng)計(jì)可以看到皮帶輪直徑和皮帶使用壽命之間的關(guān)系如下圖：（見(jiàn)圖2）

從該圖可以看出，皮帶輪的直徑小于140mm時(shí)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(dāng)皮帶輪直徑大于180mm時(shí)候，皮帶輪對(duì)皮帶使用壽命影響不大。

如6級(jí)電機(jī)和16級(jí)電機(jī)相比，同樣沖次為4次生產(chǎn)情況下，6級(jí)電機(jī)配皮帶輪120mm，16級(jí)電機(jī)為280mm。從2009年引入16級(jí)電機(jī)后，至今已經(jīng)更換16級(jí)永磁電機(jī)43臺(tái)，占開井?dāng)?shù)的52%，平均皮帶使用壽命延長(zhǎng)了51天。

（3）皮帶輪的材料

從現(xiàn)場(chǎng)觀察可以看到，使用年限長(zhǎng)的皮帶輪表面已經(jīng)被皮帶摩擦光滑，降低了摩擦力，容易發(fā)生皮帶打滑現(xiàn)象，易燒皮帶。

（4）雨雪天氣的影響

現(xiàn)場(chǎng)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(duì)縮短，分析為雨水的侵入使得皮帶的摩擦系數(shù)降低，導(dǎo)致皮帶打滑。目前我隊(duì)規(guī)定，雨雪天氣前班組自行對(duì)皮帶進(jìn)行檢查、調(diào)整，一旦發(fā)生雨天燒損皮帶影響生產(chǎn)，則納入考核。

解決方法：

（1）合理調(diào)整皮帶松緊度，已壓下兩指為標(biāo)準(zhǔn)。

（2）低沖次選擇低轉(zhuǎn)速電機(jī)，使用大直徑皮帶輪增大皮帶摩擦力。

如14號(hào)計(jì)量站M4-5-26，沖次為4次，使用6級(jí)永磁電機(jī)，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(jí)永磁電機(jī)后，皮帶使用壽命延長(zhǎng)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(gè)。從2009年引入16級(jí)電機(jī)之后，嚴(yán)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(qiáng)皮帶的管理，在惡劣天氣來(lái)臨之前，將使用周期長(zhǎng)的皮帶適當(dāng)緊固。

2、皮帶受交變應(yīng)力變化頻繁導(dǎo)致疲勞損壞

從抽油機(jī)皮帶所受力分析可以看到，皮帶每繞過(guò)皮帶輪一周，應(yīng)力就由大變小再由小變大，皮帶輪的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)力變化也頻繁，長(zhǎng)時(shí)間將導(dǎo)致皮帶疲勞而發(fā)生燒斷現(xiàn)象。尤其是小皮帶輪，直徑越小，彎曲應(yīng)力越大，皮帶也更容易產(chǎn)生疲勞損壞。影響交變應(yīng)力的主要因素如下：

（1）皮帶的松緊程度過(guò)緊。

皮帶緊則張緊力過(guò)大，皮帶承受的外力變大，導(dǎo)致交變應(yīng)力差值大，皮帶壽命降低，并且也影響到電動(dòng)機(jī)和減速箱軸承設(shè)備的壽命。如減速箱輸入軸漏油或電機(jī)軸承異響。

（2）油井“平衡率”不達(dá)標(biāo)。

油井不平衡將導(dǎo)致抽油機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn)，載荷劇烈變動(dòng)導(dǎo)致了磨損加劇，縮短皮帶使用壽命，所以保證抽油機(jī)平衡率大于85%。

解決方法：

（1）選擇合適長(zhǎng)度的皮帶，降低交變應(yīng)力差。

適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)電機(jī)和減速箱之間的距離，選擇合適的皮帶，距離不宜過(guò)大，否則由于載荷的變化引起皮帶震動(dòng)幅度大；距離不宜過(guò)小，距離小則皮帶短，單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)力變化次數(shù)多，加快皮帶的疲勞損壞。并且短的中心距還導(dǎo)致電機(jī)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(zhǎng)了2個(gè)月。

（2）加強(qiáng)油井管理，調(diào)整抽油機(jī)平衡度。

今年我們?cè)谠胶庹{(diào)整基礎(chǔ)上引入了采油8隊(duì)的五小成果----平衡調(diào)整裝置，在調(diào)平衡方面大大節(jié)約了人力、物力。通過(guò)調(diào)整，目前平衡率達(dá)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(shí)沒(méi)有停井調(diào)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(diào)平衡之后，到目前為止皮帶的平均壽命為71天。

3、“四點(diǎn)一線”未調(diào)整好，皮帶所受應(yīng)力增加。

生產(chǎn)過(guò)程中，由于受到震動(dòng)，兩個(gè)皮帶輪會(huì)偏離“四點(diǎn)一線”，導(dǎo)致皮帶所受應(yīng)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(xiàn)明顯。

解決方法：利用水平拉線尺調(diào)“四點(diǎn)一線”應(yīng)定期檢查抽油機(jī)皮帶輪之間的“四點(diǎn)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(zhǎng)73天。目前規(guī)定，班組 每月必須對(duì)所有井檢查2次，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)調(diào)整。治理效果：通過(guò)以上工作與去年同期對(duì)比，三角帶節(jié)約162跟，成本節(jié)約1萬(wàn)元。

三、存在問(wèn)題和下步建議

1、泵深和抽油機(jī)機(jī)型不配套，抽油機(jī)平衡率不達(dá)標(biāo)。

泵深和抽油機(jī)機(jī)型配套，泵深淺的油井配用小抽油機(jī)，泵深大的油井配用大型抽油機(jī)，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(jī)，4塊平衡塊摘除后平衡率仍達(dá)不到80%，而該井也在該站皮帶消耗量多。

建議：利用作業(yè)機(jī)會(huì)合理調(diào)整抽油機(jī)機(jī)型或泵掛深度。

2、皮帶無(wú)保護(hù)裝置，導(dǎo)致皮帶磨損快。

建議：有針對(duì)性的挑選油井安裝皮帶保護(hù)罩。

四、認(rèn)識(shí)

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

2、基層隊(duì)建立平衡率統(tǒng)計(jì)表，由工程技術(shù)員每月定期檢查抽油機(jī)平衡率，對(duì)平衡率低的油井及時(shí)調(diào)整。

3、班組定期檢查皮帶松緊程度以及“四點(diǎn)一線”情況。

4、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析對(duì)易燒皮帶的井進(jìn)行試驗(yàn)，選擇合適的皮帶長(zhǎng)度，防止皮帶過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短縮短皮帶使用周期。