抽油機減速箱合理潤滑實踐

盧勇

(中石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750006)

竇益華

(西安石油大學(xué)機械工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

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抽油機減速箱合理潤滑實踐

盧勇

(中石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750006)

竇益華

(西安石油大學(xué)機械工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

[摘要]通過對長慶油田分公司第三采油廠1998～2003年投產(chǎn)的29臺抽油機的變速箱潤滑油現(xiàn)場取樣，油品委托檢測和數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合減速箱的相關(guān)信息，對減速箱的潤滑、磨損狀況進行了綜合診斷分析研究。依據(jù)評估結(jié)果，使用潤滑油工程車對減速箱潤滑油品更換、過濾凈化及快速檢測，試驗研究從“按期換油”轉(zhuǎn)向“按質(zhì)換油”，確保了抽油機減速箱的合理潤滑，效果顯著。

[關(guān)鍵詞]抽油機；減速箱；潤滑；磨損

抽油機是機械采油的地面設(shè)備，是給深井泵提供動力的關(guān)鍵設(shè)備。長慶油田分公司第三采油廠規(guī)模大，油井多，確保每臺抽油機的可靠、經(jīng)濟運行是保障生產(chǎn)的必要條件之一。潤滑油一直被稱作機械設(shè)備的“血液”，對抽油機的有效潤滑是實現(xiàn)其功能可靠、經(jīng)濟運行的重要因素之一。根據(jù)GB/T 13608-2009《合理潤滑技術(shù)通則》，合理潤滑是指為實現(xiàn)設(shè)備的可靠運行、性能改善、降低摩擦功耗、減少溫升和磨損及潤滑劑消耗量，對設(shè)備的潤滑設(shè)計、潤滑系統(tǒng)運行操作、狀態(tài)監(jiān)測和使用潤滑劑品種、性能等所采取的各種技術(shù)和管理手段。

潤滑油在抽油機變速箱中的作用是減少摩擦，保護軸和齒輪副,主要起潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用。減速箱油品的使用壽命與工況條件和潤滑維護密切相關(guān)。傳統(tǒng)的做法是由潤滑油或減速器廠家根據(jù)經(jīng)驗規(guī)定減速箱的換油周期，按期換油[1]。一般推薦是正常運轉(zhuǎn)2500h或6個月必須換油[2]。

設(shè)備在用的潤滑油攜帶了設(shè)備摩擦磨損狀態(tài)的信息，對這些信息綜合分析，并參考設(shè)備的運行工況、設(shè)備摩擦副材料、設(shè)備現(xiàn)場的維修保養(yǎng)記錄，可以有效地實現(xiàn)機械設(shè)備磨損狀態(tài)的診斷，指出設(shè)備可能發(fā)生故障的部位、確定故障類型、解釋故障發(fā)生的原因、預(yù)告故障發(fā)生的時間[3]。通過對設(shè)備在用潤滑油理化性能指標和油中磨損金屬顆粒[4]及污染產(chǎn)物分析，獲取設(shè)備摩擦副潤滑和磨損狀態(tài)的信息，從而對設(shè)備狀態(tài)及磨損情況進行診斷。

為了徹底摸清抽油機減速箱潤滑狀況，2013年長慶油田第三采油廠生產(chǎn)保障大隊安排專人負責，對選定的抽油機減速箱在用潤滑油定期抽取油樣，委托專業(yè)機構(gòu)進行油液檢測分析。

1抽油機減速箱潤滑油使用現(xiàn)狀

1.1抽油機的選擇

選取了不同年代投產(chǎn)的29臺抽油機，投產(chǎn)年份從1998～2013年，這些抽油機減速箱的初裝油均為J320專用油。所選29臺抽油機的具體信息見表1。

1.2樣品的抽取和檢測

從這29臺抽油機減速箱抽取油樣，委托相關(guān)機構(gòu)并進行總酸值、水分、PQ指數(shù)(鐵磁磨粒指數(shù))、發(fā)射光譜元素分析、紅外光譜分析等項目的檢測，涵蓋部件磨損、油品衰變、油品污染和潤滑油品種等潤滑要素[5]。

1.3數(shù)據(jù)分析

1)水分。29臺抽油機中，有3臺油樣的水分含量超過5000mg/kg(0.5%)，對抽油機減速箱的潤滑、磨損狀態(tài)的潛在風險較大。從實測數(shù)據(jù)看，這3臺減速箱也存在較嚴重的磨損。

2)總酸值。29臺抽油機中，有3臺的油樣的總酸值超過4mgKOH/g，說明油品已發(fā)生嚴重的氧化。

3)磨損。PQ指數(shù)和鐵元素含量顯示，29臺減速箱中有13臺存在嚴重磨損，有7臺雖有異常磨損征兆，但尚屬基本正常。其他9臺抽油機減速箱的磨損正常。

4)油品混加或換油。通過元素分析數(shù)據(jù)和紅外光譜圖，發(fā)現(xiàn)有9臺的潤滑油已經(jīng)換成其他品種的潤滑油，還有10臺已經(jīng)混入其他品種的油，只有10臺減速箱的油品是J320專用油。

1.4綜合診斷結(jié)果

根據(jù)油樣檢測數(shù)據(jù)和齒輪箱的有關(guān)信息，對減速箱的潤滑、磨損狀況進行綜合診斷，結(jié)果見表1。

表1　抽油機減速箱信息表

2利用潤滑技術(shù)裝備實施合理潤滑

依據(jù)以上評估結(jié)論，筆者使用潤滑油工程車及手持式紅外油品狀態(tài)監(jiān)測儀對2007年及以前投產(chǎn)的抽油機的減速箱中的潤滑油進行更換，并對2008年及以后投產(chǎn)的抽油機減速箱中的潤滑油進行凈化和合理補加，試驗并開展抽油機減速箱的按質(zhì)換油。

2.1潤滑工程車

潤滑工程車主要由底盤車、臺上操作間、組合油罐、尾部設(shè)備艙4大部分組成。

1)底盤車。選用的二類載重汽車底盤，能滿足油區(qū)道路路況條件及臺上設(shè)備、潤滑油滿載情況下的載重量。

2)操作間。配備有一套油品凈化系統(tǒng)，用于油品的現(xiàn)場凈化；作為小型油品檢測室，配套有便攜式油質(zhì)快速檢測儀、紅外光譜儀。

3)組合油罐。其功能主要用于潤滑油品的儲存，并作為凈化和換油系統(tǒng)的組成部分。組合罐內(nèi)分隔成新油箱、凈化油箱、舊油箱、廢油箱和清洗油箱5個獨立油箱，頂部有加油清洗孔，底部有排污閥，通過進出油箱與閥和泵相聯(lián)。

4)尾部設(shè)備艙。用于安裝換油系統(tǒng)，含新油加注系統(tǒng)、廢(舊)油吸油系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)和壓縮空氣管卷盤等，并配有自動溫控電加熱裝置。

2.1.1凈化機組工作原理

凈化系統(tǒng)對在用油主要采用物理凈化的方法，即采用加熱降黏、多級表面過濾以及真空分離技術(shù)組合，以清除污染油中的機械雜質(zhì)、水分和各種氣體，經(jīng)凈化后的油品使用性能得以改善。

凈化機組工作時，污染油液在外界大氣壓、真空泵吸進的作用下經(jīng)入口進入Ⅰ級真空塔，然后經(jīng)過加熱器加熱，進入初濾器，大顆粒雜質(zhì)被濾除。接著進入Ⅱ級真空分離器，流過特制發(fā)散裝置(該發(fā)散裝置使單位體積的油液產(chǎn)生巨大的表面積，讓污染油液曝露于相對濕度很低的氣氛中)，從而清除油中的水、空氣和氣體。蒸發(fā)的水蒸汽、氣體所形成的混合氣體通過水箱和冷卻器冷凝成液體，一同進入儲水器，剩余的氣體被真空抽出。除去粗雜、水分、氣體的油液被排油泵輸入精濾器除去微粒雜質(zhì)，污油被凈化，完成一個凈化過程。根據(jù)油的污染程度，多次循環(huán)，直至完全除去水分、雜質(zhì)和氣體。

經(jīng)循環(huán)凈化達到標準的油，由輸入泵和輸出閥輸送到凈化油箱。

2.1.2換油機組工作原理

采用車底盤取力，帶動液壓泵，通過多路閥控制液壓馬達來實現(xiàn)換油和清洗工作。

1)新油系統(tǒng)。由輸油泵、凈化成品油箱、新油箱、精濾器、流量計和管路組成，完成向設(shè)備加注新油或凈化成品油的工作，同時可加熱新油。具有油品自吸功能。

圖1　手持式紅外油品狀態(tài)監(jiān)測儀FluidScan

2)舊油系統(tǒng)。由輸油泵、舊油箱、廢油箱、粗濾器和管路組成，完成從設(shè)備油箱抽出舊、廢油的工作。

3)清洗系統(tǒng)。由輸油泵、清洗油箱、精濾器、粗濾器和管路組成，可清洗設(shè)備油箱，回收已澄清的清洗油。

2.2手持式紅外油品狀態(tài)監(jiān)測儀FluidScan

手持式紅外油品狀態(tài)監(jiān)測儀FluidScan如圖1所示，通過它在現(xiàn)場可快速測定潤滑油中是否污染物超標或者降解過度，從而決定是否需要凈化或更換潤滑油。

FluidScan是利用紅外光譜分析潤滑油或油液的，此種技術(shù)已被國際上廣泛接受，其精確度和實驗室儀器的相同。FluidScan手持式分析儀簡單易用，直接快速，現(xiàn)場只需進樣到Flip-Top樣品池中，輸入樣品基本信息，就可以開始分析，油品狀態(tài)參數(shù)總酸值、總堿值、水分、油樣光譜圖直接顯示。

3抽油機減速箱合理潤滑實施效果

針對抽油機變速箱歷年來在現(xiàn)場使用管理中存在的諸多問題，長慶油田分公司第三采油廠對問題進行了重新梳理，召開相關(guān)管理人員座談會、抽油機減速箱存在問題分析及治理研討會，進行重點治理，同時對所使用的潤滑油品定期取樣委托專業(yè)機構(gòu)進行檢測幫助分析診斷。依據(jù)分析結(jié)果采用潤滑油技術(shù)裝備開展抽油機減速箱的合理潤滑試驗。2013年以來，利用手持式分析儀和潤滑油工程車對8個作業(yè)區(qū)2007年及以前投產(chǎn)的抽油機減速箱逐臺檢測，換舊油，清洗減速箱，加注J320專用油，抽油機減速箱潤滑狀況大為改觀，截止目前經(jīng)抽檢，油品品質(zhì)依然良好。2008年及以后投產(chǎn)的抽油機減速箱經(jīng)快速檢測后主要以油品凈化和正確(油品正確、數(shù)量正確)補加為主。減速箱故障率大幅下降，同時潤滑油消耗量也下降明顯，大大延長了潤滑油和設(shè)備的生命周期，經(jīng)濟效益可觀。

各年度換、加油情況如下：2013下半年年開始使用潤滑油工程車，當年為80臺抽油機更換潤滑油品；2014年換油585臺，過濾凈化24臺；2015年換油664臺，過濾凈化43臺。專業(yè)的設(shè)備、專業(yè)的人員、專業(yè)的快速檢測，為作業(yè)區(qū)節(jié)約了人力、物力。按質(zhì)換油減少了潤滑油的不合理消耗，既保證了設(shè)備的正常潤滑，又提高了潤滑的經(jīng)濟效益。

4結(jié)論

1)抽油機減速箱潤滑油液的更換，傳統(tǒng)的做法是由潤滑油或減速器廠家根據(jù)經(jīng)驗規(guī)定，一般推薦是正常運轉(zhuǎn)2500h或6個月為一個換油周期。但根據(jù)生產(chǎn)實踐來看，通過油品檢測分析，J320專用油作為抽油機減速箱的潤滑油，可比較有保障地使用3年，若用潤滑油工程車定期凈化，快速檢測分析可具有可靠使用5～7年的潛力，使抽油機減速箱的潤滑從“按期換油”轉(zhuǎn)向“按質(zhì)換油”。

2)該研究工作潛力和經(jīng)濟效益巨大。機械采油抽油機是關(guān)鍵設(shè)備，且數(shù)量龐大，配備相關(guān)設(shè)備和人員，做好油品定期取樣專業(yè)分析和不定期油品凈化快速檢測，能為企業(yè)節(jié)約大量油品更換和減速箱維修成本，發(fā)揮提質(zhì)增效的作用。

3)抽油機減速箱潤滑狀況評估分析是開展此項工作的基礎(chǔ)，與科研專業(yè)機構(gòu)配合，按期抽取油樣，合格抽取油樣，以保證實驗室數(shù)據(jù)與現(xiàn)場設(shè)備狀況的互為應(yīng)證。

4)使用潤滑油技術(shù)裝備，如配備潤滑油工程車、油品快速檢測儀、小型油品狀態(tài)監(jiān)測實驗室，有專業(yè)的隊伍、專業(yè)的人員，油田生產(chǎn)現(xiàn)場就可以更好地、更廣范圍地開展設(shè)備的合理潤滑工作，從而實現(xiàn)設(shè)備管理的提質(zhì)增效。

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[5]汪德濤.潤滑技術(shù)手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.

[編輯]洪云飛

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)13-0048-04

[中圖分類號]TE933.1

[作者簡介]盧勇(1966-)，男，工程師,現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)設(shè)備管理方面的研究工作； E-mail:luyong_cq@petrochina.com.cn。

[基金項目]國家自然科學(xué)基金項目(51404198)。

[收稿日期]2016-01-27

[引著格式]盧勇，竇益華.抽油機減速箱合理潤滑實踐[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版)，2016,13(13)：48～51.