一體化抽油機(jī)電機(jī)安裝調(diào)整裝置的研制與應(yīng)用

路秀廣

(山東勝利職業(yè)學(xué)院，山東 東營 257097)

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一體化抽油機(jī)電機(jī)安裝調(diào)整裝置的研制與應(yīng)用

路秀廣

(山東勝利職業(yè)學(xué)院，山東 東營 257097)

針對傳統(tǒng)抽油機(jī)在移動(dòng)電機(jī)、更換皮帶輪、皮帶以及調(diào)整“四點(diǎn)一線”等操作存在難度大、安全性差、停井時(shí)間長的問題，設(shè)計(jì)全新的“四向滑套式滑軌、襯套式統(tǒng)一內(nèi)徑皮帶輪以及激光定位語音報(bào)警調(diào)整四點(diǎn)一線”一體化抽油機(jī)電機(jī)安裝調(diào)整裝置。該裝置改變了抽油機(jī)電機(jī)滑軌傳統(tǒng)的固定方式，使電機(jī)在不拆卸電機(jī)固定螺絲的情況下，能夠前后左右移動(dòng)，改變了傳統(tǒng)的抽油機(jī)電機(jī)皮帶輪的結(jié)構(gòu)，不用拔輪器便可輕松拆裝皮帶輪，減少了調(diào)整電機(jī)皮帶“四點(diǎn)一線”憑經(jīng)驗(yàn)觀察等人為因素的影響，將操作的過程全部量化。應(yīng)用表明，該裝置降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了開井時(shí)率和安全操作系數(shù)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

抽油機(jī)電機(jī)；安裝；調(diào)整裝置；研制

抽油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，電機(jī)通過皮帶輪、皮帶將動(dòng)力傳遞給四連桿機(jī)構(gòu)，經(jīng)驢頭、繩辮子和懸繩器帶動(dòng)光桿、抽油桿和井下泵柱塞作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而將油液采出地面。但在生產(chǎn)中，為滿足油井產(chǎn)量要求，會經(jīng)常更換電機(jī)、調(diào)整沖次等。無論是更換電機(jī)還是調(diào)整沖次都需要移動(dòng)電機(jī)、更換皮帶輪、調(diào)整皮帶松緊度以及調(diào)整“四點(diǎn)一線”等一系列連續(xù)工作。

1 存在的問題

移動(dòng)電機(jī)作業(yè)是在受限空間操作，屬于特殊作業(yè)，安全隱患大。在操作過程中使用的撬杠、扳手等不是移動(dòng)電機(jī)的專用工具，易發(fā)生擠手、碰傷等人身傷害事故。

抽油機(jī)井調(diào)整沖次,通常是通過改變電機(jī)皮帶輪直徑來實(shí)現(xiàn)的，改變皮帶輪直徑必須更換皮帶輪。拔輪器[1-2]是更換皮帶輪的必備工具之一。目前使用的拔輪器為三爪式拔輪器,應(yīng)用起來經(jīng)常會出現(xiàn)如下問題。一是皮帶輪的邊緣經(jīng)常拔出缺口,造成皮帶輪損傷,且很容易滑出傷人。二是安裝皮帶輪時(shí)需要使用5 kg或者8 kg大錘敲擊皮帶輪，才能將皮帶輪安裝在電機(jī)軸上，通常需要3人以上配合操作，體力消耗較大，工作量大。在錘擊皮帶輪過程中，操作不慎會造成皮帶輪損壞、報(bào)廢甚至造成嚴(yán)重的人身傷害事故，操作難度較大，危險(xiǎn)性大。

目前使用的校正皮帶“四點(diǎn)一線”的方法都是經(jīng)驗(yàn)法[3]，受人為因素和外在因素(風(fēng)力、皮帶輪邊緣厚度等)的影響,會出現(xiàn)較大誤差。為改變目前傳統(tǒng)的皮帶輪以及電機(jī)安裝方式，實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整皮帶松緊度和“四點(diǎn)一線”，提高油井生產(chǎn)時(shí)效，降低生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高安全操作系數(shù)，研制了“一體化抽油機(jī)電機(jī)安裝調(diào)整裝置”。

2 裝置設(shè)計(jì)

針對傳統(tǒng)方式中存在的問題，通過一系列的優(yōu)化整合[4-5]和實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)出一體化抽油機(jī)電機(jī)安裝調(diào)整裝置。整套裝置由四向滑套式滑軌、襯套式統(tǒng)一內(nèi)徑皮帶輪和激光定位語音報(bào)警調(diào)整裝置3部分組成。

2.1 四向滑套式滑軌設(shè)計(jì)

四向滑套式滑軌裝置由前后擋板、縱橫四向滑軌、縱橫四向滑套、電機(jī)支撐座、縱橫頂絲、鎖緊螺母等部分組成(圖1)。

圖1 四向滑套式滑軌結(jié)構(gòu)示意圖

首先，根據(jù)抽油機(jī)型號將四向滑套式滑軌焊接或用螺絲聯(lián)接在抽油機(jī)底盤上，將電機(jī)固定在電機(jī)支撐座。然后，用棘輪扳手調(diào)整橫向調(diào)整頂絲，使電機(jī)皮帶輪與抽油機(jī)皮帶輪達(dá)到四點(diǎn)一線，鎖緊鎖緊螺母；再調(diào)整縱向調(diào)整頂絲，使電機(jī)皮帶漲緊達(dá)到要求后，鎖緊鎖緊螺母。該裝置改變了傳統(tǒng)的皮帶調(diào)整理念,實(shí)現(xiàn)了在不用拆卸螺栓的情況下移動(dòng)電機(jī)，能夠在不停機(jī)狀態(tài)下快速調(diào)整皮帶松緊度。

2.2 襯套式統(tǒng)一內(nèi)徑皮帶輪設(shè)計(jì)

2.2.1 結(jié)構(gòu)原理

襯套式統(tǒng)一內(nèi)徑皮帶輪由皮帶輪、通用襯套、固定螺絲組成(圖2)。安裝時(shí)，通用襯套和統(tǒng)一內(nèi)皮帶輪組合后，用固定螺絲固定。拆裝時(shí)，將皮帶輪的固定螺絲拆下，使用固定螺絲擰入頂絲孔頂出皮帶輪，完成皮帶輪的拆裝[6]。

圖2 襯套式統(tǒng)一內(nèi)徑皮帶輪結(jié)構(gòu)示意圖

在不更換電機(jī)的情況下，只需將需要更換的皮帶輪安裝即可。若更換電機(jī)，則需要將通用襯套取下;取通用襯套時(shí)，只須使用平頭螺絲刀或者平鏟插入伸縮縫，即可將襯套取下。該裝置完全摒棄了拔輪器和大錘的使用。

2.2.2 螺釘強(qiáng)度校核

如圖2所示，錐套與皮帶輪之間采用螺釘連接，3個(gè)螺釘將錐套與皮帶輪連接成一體，錐套轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)依靠螺釘擰緊后在錐套與皮帶輪接合面之間相互擠壓產(chǎn)生的摩擦力帶動(dòng)皮帶輪旋轉(zhuǎn)，此時(shí)擰緊螺釘承受拉應(yīng)力及剪應(yīng)力的復(fù)合作用。

以抽油機(jī)常用電機(jī)額定功率55 kW,轉(zhuǎn)速980 r/min計(jì)算，電機(jī)額定輸出扭矩為

螺釘材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，材料屈服強(qiáng)度為σs=355MPa，螺釘規(guī)格為M16，螺紋小徑為d1=13.835mm,螺釘數(shù)量為3，螺釘分布圓直徑為Φ=260mm,電機(jī)額定條件下工作時(shí)單個(gè)螺釘所承受的剪切力為

螺釘預(yù)緊力為

F0=7FR=7×2 749=19 240 N.

若裝配時(shí)不控制螺釘預(yù)緊力，取安全系數(shù)S為1.5，則螺釘用材料的許用應(yīng)力為

在電機(jī)額定條件下工作時(shí)，螺釘螺紋部分的當(dāng)量應(yīng)力為

顯然，σe<[σ]，螺釘滿足強(qiáng)度要求。

2.3 激光定位語音報(bào)警調(diào)整裝置設(shè)計(jì)

激光定位語音報(bào)警調(diào)整裝置主要由激光發(fā)射裝置和接收裝置兩大部分組成。其中，激光發(fā)射裝置由磁力吸盤、角度調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器定位旋鈕、激光發(fā)射器、發(fā)射器定位旋鈕、發(fā)射器控制旋鈕等部分組成；接收部分由磁力吸盤、角度調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器定位旋鈕、蜂鳴器等部分組成。

更換皮帶操作時(shí)，掛好皮帶將電機(jī)向后移動(dòng)到位后，將激光定位語音報(bào)警調(diào)整裝置的接收裝置吸附于減速箱大皮帶輪的齒槽上，激光發(fā)射裝置吸附于電機(jī)皮帶輪的齒槽上，兩位置對應(yīng)。右旋激光發(fā)射器控制旋鈕，打出一條紅光，分別調(diào)整兩裝置的角度調(diào)節(jié)器的角度，使紅光照射于接收裝置的十字靶心，蜂鳴器響起，即為對正(四點(diǎn)一線)。若紅光偏離十字靶心，即根據(jù)偏離的方向調(diào)整電機(jī)位置，直至紅光對正十字靶心，蜂鳴器發(fā)出嘟嘟聲為止[7]。該裝置將以往全憑經(jīng)驗(yàn)校正的操作完全量化，有效降低該項(xiàng)操作的難度，同時(shí)還減少人為因素的影響。

3 裝置的應(yīng)用及效果

一體化抽油機(jī)電機(jī)安裝調(diào)整裝置在勝利油田東辛采油廠得到廣泛應(yīng)用。2016年，四向滑套式滑軌和激光定位語音報(bào)警調(diào)整裝置在Y11X65、Y86C13、Y33-55等442口井次上應(yīng)用，皮帶使用壽命由1.5個(gè)月延長至4個(gè)月，節(jié)省皮帶2 210條, 漲緊皮帶所需時(shí)間由20 min/井次·月降至0。應(yīng)用襯套式統(tǒng)一內(nèi)徑皮帶輪裝置更換皮帶輪調(diào)參261井次，節(jié)約換皮帶輪時(shí)間約80 min/井次,減少皮帶輪損壞87個(gè)。經(jīng)核算，該裝置年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益達(dá)180余萬元，其中節(jié)約材料成本達(dá)110萬元。

4 結(jié) 論

(1)四向滑套式滑軌裝置可實(shí)現(xiàn)不停井不卸螺絲緊皮帶，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)隨時(shí)可以調(diào)整電機(jī)皮帶，使電機(jī)皮帶始終保持松緊度合適的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了開井時(shí)率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(2)應(yīng)用統(tǒng)一內(nèi)徑襯套式皮帶輪，大大地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了皮帶輪的庫存量，消除了拆裝皮帶輪中存在的安全隱患，達(dá)到了很好的降本增效的目的。

(3)激光定位語音報(bào)警調(diào)整裝置精確調(diào)整了“四點(diǎn)一線”，延長了皮帶的使用壽命，提高了開井時(shí)率，減少了工人的工作量。

(4)一體化抽油機(jī)電機(jī)安裝調(diào)整裝置突破了傳統(tǒng)的抽油機(jī)更換皮帶輪、皮帶以及調(diào)整四點(diǎn)一線的工作模式，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了開井時(shí)率和安全操作系數(shù)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1] 李艷貴,郭建立,王洪波.新型電動(dòng)機(jī)皮帶輪拔輪器[J].油氣田地面工程, 2015,34(4):66.

[2] 余慶東.新型電機(jī)皮帶輪拆卸工具[J].國外油田工程,2007,23(7):39.

[3] 鄒春雷.抽油機(jī)皮帶遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置的研究與應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備,2015(7):164-165.

[4] 郭清元,王紅茹,儲繼松.抽油機(jī)電機(jī)底座安全調(diào)整裝置的研制與應(yīng)用[J].內(nèi)江科技,2011,32(11):124.

[5] 張永貴,張繼軍,王磊,等.電機(jī)皮帶輪安裝裝置[J]. 油氣田地面工程, 2012,31(10):104.

[6] 范曉龍.抽油機(jī)減速器皮帶輪錐套連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師,2013(3):184-185.

[7] 李銘峰,劉剛,王亞軍.SCADA語音報(bào)警系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用,2008,27(5):66- 68.

[責(zé)任編輯] 李冬梅

2017-04-10

路秀廣(1965—)，男，河北景縣人，山東勝利職業(yè)學(xué)院高級講師，主要從事石油與天然氣工程、石油機(jī)械研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.02.010

TE933

A

1673-5935(2017)02- 0035- 03