淺談作業(yè)鉆井設(shè)備故障的發(fā)生規(guī)律和預(yù)防措施

孫全軍

一、概述

修井企業(yè)生產(chǎn)能力是由各種設(shè)備形成的，是企業(yè)生產(chǎn)重要的技術(shù)基礎(chǔ)，為使企業(yè)創(chuàng)造安全穩(wěn)產(chǎn)的良好環(huán)境，最終實現(xiàn)企業(yè)效益最大化，必須加強企業(yè)設(shè)備管理現(xiàn)代化。設(shè)備管理是一門科學(xué)，在設(shè)備運轉(zhuǎn)的的一生中，大體分為設(shè)備運行的初級階段，正常投產(chǎn)中期運行階段和后期連續(xù)運轉(zhuǎn)三個階段，設(shè)備在每次進行大修和中修后，也同樣存在以上三個階段的過程，經(jīng)多年的實踐和管理經(jīng)驗，每個階段故障發(fā)生和預(yù)防又具有其規(guī)律性和特點。

二、修井設(shè)備故障發(fā)生規(guī)律分析

（一）投運初期故障的產(chǎn)生。設(shè)備經(jīng)安裝，最初投入運行后，雖已經(jīng)過技術(shù)鑒定和驗收，但初期故障總是不同程度的反應(yīng)出來，少則一個月，多則幾個月，甚至一年，其表現(xiàn)為：

設(shè)備內(nèi)在質(zhì)量方面：如設(shè)備的設(shè)計結(jié)構(gòu)和性能、零部件加工、材料的選用缺陷，操作人員對設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能、特點的認(rèn)識掌握和認(rèn)知程度，以及現(xiàn)場操作人員誤操作導(dǎo)致設(shè)備故障。

安裝質(zhì)量方面：設(shè)備安裝質(zhì)量是企業(yè)內(nèi)部技術(shù)管理、人員素質(zhì)、綜合效能、計量檢測手段等諸多因素的綜合反映。最重要設(shè)備安裝人員的素質(zhì)和實踐經(jīng)驗，這是預(yù)防初期設(shè)備故障的重要環(huán)節(jié)。

工藝布置上的缺陷：由于布局不合理，他可能導(dǎo)致設(shè)備有形磨損的加快發(fā)展而造成設(shè)備的故障：有些時候因工藝上的問題使設(shè)備的工作性能和環(huán)境發(fā)生變化，也可導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，這樣的實例發(fā)生過多次。工作人員技術(shù)不熟練：現(xiàn)場操作設(shè)備基本的“四懂三會”沒掌握，甚至不安規(guī)程操作，也是導(dǎo)致設(shè)備投產(chǎn)初期易出現(xiàn)故障的原因之一。產(chǎn)生這類故障的原因往往是由于誤操作或違章的行為造成。

（二）設(shè)備正常運轉(zhuǎn)中期的故障因素。在設(shè)備運行過程中，零部件經(jīng)過一定磨合期后初期故障已基本排除，現(xiàn)場操作人員水平也逐步升高，并且基本掌握了每臺設(shè)備的特性、原理和性能，故障率明顯降低，即便如此，設(shè)備的運行還會出現(xiàn)新的問題，例如：

故障容易發(fā)生在易損件或該換卻為及時更換的零部件上，因每臺設(shè)備所有靜、動零部件密封，軸承和磨損件都具有使用周期和壽命，運行中的中期設(shè)備已逐步接近此項指標(biāo)。經(jīng)過停車檢修而更換的零部件之后，有些不配套，不吻合，尚處在磨合期，或發(fā)生裝配錯誤，也會導(dǎo)致設(shè)備故障，甚至帶病運行，這類故障也多處發(fā)生。日常維護保養(yǎng)不及時或工作質(zhì)量差，設(shè)置異物不慎掉入設(shè)備內(nèi)，造成突發(fā)性事故，縮短設(shè)備檢修周期。一味追求高產(chǎn)，長時間超負(fù)荷、超溫、超壓臨界狀態(tài)下工作，也是導(dǎo)致設(shè)備出故障的原因之一，有時還釀成設(shè)備事故，設(shè)備運行初期，不易暴漏的設(shè)備缺陷，經(jīng)過一段時間運行后，有可能在運行中期暴漏出來，諸如非易損件的疲勞、復(fù)合應(yīng)力的消耗、材料磨損、先天性缺陷的故障等等。

以上故障現(xiàn)象中，值得注意的是，故障發(fā)生除自身原因以外，人為因素占有較大的因素，建立必須的運行檔案和維修臺賬，將各類故障原因消除在萌芽狀態(tài)，保證長期安全、穩(wěn)定的運行系統(tǒng)。

（三）設(shè)備運轉(zhuǎn)后期常發(fā)生的故障。修井生產(chǎn)設(shè)備的運轉(zhuǎn)后期進入了故障多發(fā)期，一方面設(shè)備經(jīng)多年的運行和多頻次大、中修的過程，零配件換件較多，如果檢修水平跟不上或檢修手段缺乏，加之主體周期性的運行磨損，設(shè)備已不能達到設(shè)計出力的水平，另一方面，長期處于運行狀態(tài)下的設(shè)備，各部位間隙和損耗，即使是不常維修的零件，也因老化和疲勞而降低運行效率，這期間綜合效能的降低，除磨損、老化現(xiàn)象凸顯以外，機器各方面不確定的故障現(xiàn)象也多處發(fā)生，維修頻率、耗材成本不斷增加，甚至將考慮大修、更新或報廢。

三、故障預(yù)防及維修控制措施分析

（一）故障預(yù)防及維修的技術(shù)基礎(chǔ)。預(yù)防及維修的技術(shù)基礎(chǔ)是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)。即在設(shè)備運行時對各個部件進行狀態(tài)監(jiān)測，掌握機器的狀態(tài)，根據(jù)生產(chǎn)需要制定維修計劃。它包含的內(nèi)容比較廣泛，諸如機械狀態(tài)量（力、位移、震動、噪聲、溫度、壓力和流量等）的檢測，狀態(tài)特征參數(shù)變化的辨識，機器發(fā)生震動和機械損傷時的原因分析、震源判斷、故障防治，機械零部件使用期間的可靠性分析和剩余壽命的估計等，都屬于機械故障診斷的范疇。

近年來，隨著相關(guān)領(lǐng)域理論，方法研究的不斷深入和發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)備技術(shù)診斷學(xué)已經(jīng)逐步完善起來，特別是傳感器技術(shù)、信號處理技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，更為設(shè)備技術(shù)診斷學(xué)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。目前，設(shè)備診斷技術(shù)劃分了很多的分支，諸如震動診斷技術(shù)，無損檢測技術(shù)，熱溫診斷技術(shù)，鐵譜診斷技術(shù)，估算預(yù)測技術(shù)，綜合診斷技術(shù)，診斷決策技術(shù)等。他們的實施包括幾個主要環(huán)節(jié)，機械設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的檢測，進行信號處理，提取故障特征信息，確定故障類型和發(fā)生部位，對確定的故障做防治處理和控制。

（二）應(yīng)分步驟逐步實施。故障預(yù)防及維修的實施首先要求設(shè)備管理人員掌握盡量多的相關(guān)學(xué)科的基本理論和使用技術(shù)，成為掌握現(xiàn)代檢測技術(shù)、診斷決策技術(shù)等。他們的實施包括幾個主要環(huán)節(jié)；機械設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的檢測；進行信號處理，提取故障特征信息，確定故障類型和發(fā)生部位；對確定的故障做防治處理和控制。

（三）應(yīng)按裝置和設(shè)備的作用和影響要求，劃分級別，做好實施規(guī)劃。一句企業(yè)的生產(chǎn)特點設(shè)備重要程度和檢測代價對設(shè)備確定恰當(dāng)?shù)臋z測方式、檢測部位、檢測周期。對不同設(shè)備實行不同等級和內(nèi)容的預(yù)防維護措施。一般情況下，按設(shè)備和對生產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品成本、維修工作計劃、相鄰工序、安全與環(huán)保、維修費用的影響程度確定其重點。再按重點劃分不同的管理等級，按等級制定不同的標(biāo)準(zhǔn)。

（四）故障預(yù)防及維修技術(shù)實施控制。在技術(shù)實施方面，涉及到各類機電設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)、運行條件、性能、各類測試技術(shù)、信號處理技術(shù)、檢測診斷技術(shù)、信息的組織管理技術(shù)和計算機軟硬件技術(shù)等多學(xué)科的綜合技術(shù)，因此它是一個復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，要根據(jù)各種信息作出決策，進行總體平衡，從而達到從計劃、實施、檢測信息反饋、分析到總結(jié)歸檔的全過程管理。這樣一個技術(shù)實施要有全國人才的管理做基礎(chǔ)，通過一個完整的組織機構(gòu)做保障，對于一個大型企業(yè)，面對成千臺設(shè)備可以實現(xiàn)維修科學(xué)化、費用經(jīng)濟化。同時設(shè)備診斷技術(shù)必須在設(shè)備壽命周期的全過程中發(fā)揮作用，也就是說，如果僅僅實在設(shè)備壽命周期的全過程中的某一個特定時間，或只抓住某一個特定的故障和異常，就想作出對癥的診斷是困難的，或者不能取得實質(zhì)性的效果。因此，要依據(jù)設(shè)備的綜合管理理論，把設(shè)備的全過程作為診斷技術(shù)的應(yīng)用范圍。

四、結(jié)論

修井企業(yè)生產(chǎn)能力是由各種設(shè)備形成的，是企業(yè)生產(chǎn)重要的技術(shù)基礎(chǔ)。對設(shè)備初期故障如設(shè)備內(nèi)在質(zhì)量方面、安裝質(zhì)量方面、、工藝布置上的缺陷、工作人員技術(shù)不熟練；設(shè)備正常運轉(zhuǎn)期故障如易發(fā)生在易損件或該換而未及時更換的零部件上，更換的零部件之后，有些不配套，日常維護保養(yǎng)不及時或工作質(zhì)量差，長時間超負(fù)荷、超溫、超壓臨界狀態(tài)下工作，非易損件的疲勞、符合應(yīng)力的消耗、材料磨損；設(shè)備運轉(zhuǎn)后期常發(fā)生故障如因老化和疲勞而降低運行效率進行了分析。