提高抽油機(jī)井皮帶使用壽命的措施探討

馮艷玲

摘 要：在油井生產(chǎn)管理中，由于抽油機(jī)皮帶斷，造成的油井停抽不但直接影響到油井的正常生產(chǎn)，而且增加了工人的勞動強(qiáng)度。尤其是在夜間和雨天，由于抽油機(jī)皮帶斷導(dǎo)致的停機(jī)往往發(fā)現(xiàn)不及時，而且夜間和雨天更換皮帶難度大，使得停機(jī)時間較長，嚴(yán)重的影響了產(chǎn)量，并且皮帶的不正常使用數(shù)量增加會直接增加原油的生產(chǎn)成本。通過對抽油機(jī)皮帶的受力和破壞形式的分析，從而找出減輕抽油機(jī)皮帶磨損的措施，提高抽油機(jī)皮帶的使用壽命。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī);皮帶;受力分析;磨損

皮帶是游梁式抽油機(jī)的重要組成部分之一，它與齒輪減速器一起構(gòu)成抽油機(jī)的減速傳動裝置，以實(shí)現(xiàn)從電動機(jī)到曲柄軸的動力傳遞和減速。一般，抽油機(jī)中使用的皮帶以普通V帶和窄V帶為主，其工作原理是依靠皮帶與皮帶輪之間的摩擦力進(jìn)行運(yùn)動和動力傳遞。

X油區(qū)X油田共有油井84口，而采用皮帶傳動式抽油機(jī)的就有83口，其中使用聯(lián)組皮帶的有71口，使用三角帶有12口，三角帶主要型號有5000mm、5300mm、5600mm、6300mm和7100mm五個型號。三角帶年消耗量為455根，成本2.82萬元。皮帶頻繁失效嚴(yán)重影響油井正常生產(chǎn)，使得成本增加，降低了x油田的整體效益。因此，找出該油田抽油機(jī)三角帶消耗量大的主要原因，從而有效地延長皮帶使用周期顯得尤為重要。

1 皮帶受力和磨損分析

抽油機(jī)減速箱輸入軸和電動機(jī)輸出軸之間為皮帶傳動。采用皮帶和皮帶輪之間的摩擦力作為動力，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，電機(jī)皮帶輪和抽油機(jī)減速箱皮帶輪通過皮帶連接，并且有一定的張緊力。當(dāng)傳動系統(tǒng)靜止時，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)時候，皮帶和皮帶輪之間的摩擦力使得兩邊拉力不相等。

兩者之差就為皮帶的有效應(yīng)力[2]，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，也會產(chǎn)生相應(yīng)的離心力，以及生產(chǎn)時候產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。以上幾個力的綜合作用導(dǎo)致了皮帶的磨損。

2 皮帶主要破壞形式

2.1皮帶所受摩擦力變小，導(dǎo)致皮帶打滑

電機(jī)通過皮帶帶動抽油機(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的重要因素。皮帶松則張緊力過小，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)生在使用較久的電機(jī)上，由于轉(zhuǎn)速快，皮帶輪直徑小，而使得皮帶和皮帶輪之間的包角變小，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。通過現(xiàn)場資料統(tǒng)計，皮帶輪直徑和皮帶使用壽命之間的關(guān)系如圖2所示。

從該圖可以看出，皮帶輪的直徑小于140mm時，皮帶使用壽命小于30天;皮帶輪直徑在140～180mm時，皮帶的壽命隨著皮帶輪直徑的變化較快;而皮帶輪直徑大于180mm時，皮帶輪對皮帶使用壽命影響不大。如6級電機(jī)和16級電機(jī)相比，都在沖次為4次的情況下生產(chǎn)，6級電機(jī)所配皮帶輪為120mm，而16級電機(jī)為280mm。

（3）皮帶輪的材料。從現(xiàn)場觀察可以看到，使用年限長的皮帶輪表面已經(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?，F(xiàn)場可以觀察到，雨雪天更容易“燒”皮帶，尤其是聯(lián)組帶，單根帶的使用壽命也相對縮短，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。

解決方法有以下幾點(diǎn)。

（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。x井，沖次為4次，使用6級永磁電機(jī)，皮帶輪外徑為125mm，平均皮帶壽命為27天。該井2011年6月24日換成16級永磁電機(jī)后，皮帶使用壽命延長為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。從2009年引入16級電機(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，在惡劣天氣來臨之前，將使用周期長的皮帶適當(dāng)緊固。

2.2 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，長時間將導(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)力的主要因素有以下幾點(diǎn)。

（1）皮帶的松緊程度過緊。皮帶緊則張緊力過大，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)，載荷劇烈變動導(dǎo)致了磨損加劇，縮短皮帶使用壽命，所以應(yīng)保證抽油機(jī)平衡率大于85%。

解決方法有以下幾點(diǎn)。

（1）選擇合適長度的皮帶，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，距離不宜過大，否則由于載荷的變化引起皮帶震動幅度大;距離不宜過小，距離小則皮帶短，單位時間內(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xx井，皮帶由7100mm更換為6300mm后，使用壽命延長了2個月。

（2）加強(qiáng)油井管理，加大抽油機(jī)平衡度的調(diào)整。通過調(diào)整，目前X油田抽油機(jī)的平衡率達(dá)到了87.3%。xxx井，該井2010年10月17日措施完井后平衡率只有43%，由于剛完井暫時沒有停井調(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，皮帶的平均壽命提高到71天。

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

生產(chǎn)過程中，由于受到震動，兩個皮帶輪會偏離“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：應(yīng)定期檢查抽油機(jī)皮帶輪之間的“四點(diǎn)一線”。

3 認(rèn)識

（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）建立平衡率統(tǒng)計表，由技術(shù)人員定期檢查抽油機(jī)平衡率，對平衡率低的油井及時調(diào)整。

（3）定期檢查皮帶松緊程度以及“四點(diǎn)一線”情況。

（4）有針對性的挑選油井安裝皮帶保護(hù)罩。

（5）根據(jù)現(xiàn)場分析對易燒皮帶的井進(jìn)行試驗(yàn)，選擇合適的皮帶長度，防止皮帶過長或過短縮短皮帶使用周期。

參考文獻(xiàn)

[1]郜云飛，吳曉東，金潮蘇.游梁式抽油機(jī)皮帶傳動效率分析[J].石油鉆探技術(shù)，2002（6）.

[2]閔正才，章冬冬.延長抽油機(jī)井皮帶使用周期的措施探討[J].內(nèi)江科技，20l2（1）.