抽油機(jī)皮帶松緊度與能耗關(guān)系研究

趙君峰（大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

抽油機(jī)皮帶是保障抽油機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的重要傳動(dòng)組件，受皮帶材質(zhì)影響，在運(yùn)行過(guò)程中難免出現(xiàn)塑性變形現(xiàn)象，一旦皮帶斷裂將會(huì)造成停井問(wèn)題，不僅浪費(fèi)能耗，而且影響產(chǎn)量[1-3]。所以，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)操作時(shí)經(jīng)常進(jìn)行皮帶松緊度調(diào)整，進(jìn)而延長(zhǎng)皮帶使用壽命，保障抽油機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，降低生產(chǎn)維護(hù)成本。然而，現(xiàn)有抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整判定標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)手段并不能保證皮帶在松緊度合適的情況下運(yùn)行，反映出現(xiàn)場(chǎng)皮帶松緊度調(diào)整對(duì)生產(chǎn)能耗的影響認(rèn)識(shí)不清，也沒(méi)有得到足夠重視的問(wèn)題[4-7]。

因此，針對(duì)抽油機(jī)皮帶松緊度與能耗關(guān)系進(jìn)行了研究，為抽油機(jī)皮帶調(diào)整量化提供了新的認(rèn)識(shí)與技術(shù)手段。

1 抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整現(xiàn)狀

抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整時(shí)需要停止抽油機(jī)并剎車鎖定，之后根據(jù)抽油機(jī)皮帶松緊度判定情況移動(dòng)電動(dòng)機(jī)位置，調(diào)整“四點(diǎn)一線”，調(diào)整操作完成后啟動(dòng)抽油機(jī)。

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整時(shí)，基本依據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，不同的人對(duì)抽油機(jī)皮帶松緊度的判定存在較大的差異，調(diào)整后的抽油機(jī)皮帶普遍存在過(guò)緊的問(wèn)題，“四點(diǎn)一線”也無(wú)法得到保障。抽油機(jī)皮帶過(guò)緊不僅加大了皮帶與皮帶輪之間的磨損，加速了皮帶塑性變形時(shí)間，而且對(duì)減速箱軸承產(chǎn)生偏磨影響，易產(chǎn)生減速箱漏油現(xiàn)象，影響了抽油機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行及生產(chǎn)[8-9]。

2 抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整措施

2.1 抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整量化裝置

為實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整的量化，現(xiàn)場(chǎng)研究應(yīng)用了抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整量化裝置，其由前端支撐桿、前桿、推拉力計(jì)及固定套、后桿、定位擋片、把手組成[10]。抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整量化裝置見(jiàn)圖1。

圖1 抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整量化裝置Fig.1 Pumping unit belt tightness adjustment quantizer

測(cè)試時(shí)，將前端支撐桿穿插在皮帶下方，按壓后桿把手，當(dāng)定位擋片緊貼皮帶輪上方皮帶時(shí)無(wú)法繼續(xù)下移實(shí)現(xiàn)定位，此時(shí)推拉力計(jì)的線狀觸點(diǎn)按壓皮帶達(dá)到一定弧度，讀取推拉力計(jì)顯示的數(shù)值即可判定抽油機(jī)皮帶松緊度。

2.2 抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整量化標(biāo)準(zhǔn)

為確定抽油機(jī)皮帶松緊度量化裝置的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。試驗(yàn)考慮抽油機(jī)皮帶的不同型號(hào)和使用狀況是否對(duì)松緊度判定存在差異，區(qū)分現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最多的八型機(jī)5380型皮帶和六型機(jī)5080型皮帶分別試驗(yàn)。另外，試驗(yàn)考慮不同型號(hào)、不同使用狀況的抽油機(jī)皮帶其松緊度合適的數(shù)值區(qū)間是否會(huì)存在較大差異，將應(yīng)用30 d以上，經(jīng)過(guò)較大塑性變形期的皮帶確定為舊皮帶。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，選取應(yīng)用5380和5080兩種型號(hào)的新、舊抽油機(jī)皮帶確定皮帶松緊度調(diào)整量化裝置的判定標(biāo)準(zhǔn)。最終將應(yīng)用抽油機(jī)皮帶松緊度量化裝置的判定標(biāo)準(zhǔn)確定為：

1）5380 型皮帶：新皮帶松緊度合適區(qū)間為90～100 N，舊皮帶松緊度合適區(qū)間為85～95 N。

2）5080 型皮帶：新皮帶松緊度合適區(qū)間為95～105N，舊皮帶松緊度合適區(qū)間為90～100 N。

3 皮帶松緊度對(duì)能耗影響分析

3.1 皮帶松緊度對(duì)能耗影響試驗(yàn)

抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整不佳會(huì)帶來(lái)丟沖次現(xiàn)象，進(jìn)而影響抽油機(jī)能耗?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出，抽油機(jī)舊皮帶松緊度不佳會(huì)造成日沖次差176.4次、日能耗損失3.6 kWh，抽油機(jī)皮帶松緊度對(duì)能耗影響情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 抽油機(jī)皮帶松緊度對(duì)能耗影響情況統(tǒng)計(jì)Tab.1 Influence of belt tightness on energy consumption of pumping unit

進(jìn)一步分析可得八型機(jī)9口，平均日沖次差190.2次、日能耗損失3.7 kWh；六型機(jī)2口，平均日沖次差114.5次、日能耗損失2.9 kWh。

3.2 皮帶松緊度耗關(guān)系分析

1）抽油機(jī)皮帶松弛時(shí)出現(xiàn)丟沖次現(xiàn)象，并且隨著松弛力度的加大，丟沖次現(xiàn)象也越發(fā)嚴(yán)重，能耗損失也越大，每日可達(dá)599.6次，日能耗損失達(dá)到13.1 kWh。當(dāng)皮帶松緊度達(dá)到一定程度后，皮帶會(huì)無(wú)法帶動(dòng)抽油機(jī)運(yùn)行造成皮帶斷裂問(wèn)題。

2）抽油機(jī)皮帶過(guò)緊時(shí)也會(huì)出現(xiàn)丟沖次現(xiàn)象，如表1中CYJ11井的試驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)，這主要是因?yàn)槠н^(guò)緊會(huì)增加皮帶輪之間的受力，致使減速箱軸承產(chǎn)生偏磨，影響了運(yùn)轉(zhuǎn)速度，可見(jiàn)抽油機(jī)皮帶過(guò)緊的危害主要體現(xiàn)在對(duì)抽油機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的影響方面。

3.3 皮帶松緊度對(duì)能耗影響測(cè)算

抽油機(jī)皮帶松緊度對(duì)日能耗的影響數(shù)值并不高，不足以說(shuō)明抽油機(jī)皮帶松緊度對(duì)能耗的影響有多大。為此，進(jìn)行了抽油機(jī)皮帶松緊度衰減試驗(yàn)，試驗(yàn)選取4口應(yīng)用新5380型皮帶一個(gè)月后調(diào)整皮帶松緊度開(kāi)始衰減測(cè)試，此時(shí)新皮帶已經(jīng)過(guò)最初的塑性變形階段，按舊皮帶標(biāo)準(zhǔn)判別，試驗(yàn)每隔10 d進(jìn)行一次測(cè)試，試驗(yàn)期間不再調(diào)整抽油機(jī)皮帶松緊度，抽油機(jī)皮帶松緊度衰減測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 抽油機(jī)皮帶松緊度衰減測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.2 Belt tightness attenuation test for pumping unit N

通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果得出，抽油機(jī)皮帶松緊度衰減能夠達(dá)到30 d的有1口井，超過(guò)20 d的有1口井，不到20 d的有2口井，說(shuō)明多數(shù)井的抽油機(jī)皮帶衰減達(dá)不到30 d，在20～30 d左右進(jìn)行一次皮帶松緊度調(diào)整能夠保證抽油機(jī)皮帶松緊度始終保持在合適狀態(tài)，進(jìn)而減少丟沖次現(xiàn)象，降低抽油機(jī)生產(chǎn)能耗；試驗(yàn)中S4井在抽油機(jī)皮帶松緊度衰減試驗(yàn)的第60 d以前發(fā)生斷裂，說(shuō)明60 d不調(diào)整抽油機(jī)皮帶松緊度，不僅損失較多能耗，而且皮帶發(fā)生斷裂的概率較大。

按照5 000口井，30 d進(jìn)行一次皮帶松緊度調(diào)整，約有10 d處于皮帶松緊度不佳的狀態(tài)，一年就會(huì)有120 d皮帶松緊度不佳時(shí)間計(jì)算，5 000口井每年因抽油機(jī)皮帶松緊度不佳預(yù)計(jì)會(huì)造成216×104kWh的能耗損失，多達(dá)137.8萬(wàn)元的成本支出。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及操作規(guī)程執(zhí)行度較差，無(wú)法指導(dǎo)抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整量化，基本依據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，不同的人對(duì)抽油機(jī)皮帶松緊度的判定存在較大的差異。

2）不同型號(hào)、不同使用狀況的抽油機(jī)皮帶，其松緊度合適的數(shù)值區(qū)間存在較大差異。應(yīng)用抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整量化裝置確定5380型抽油機(jī)皮帶，新皮帶合適區(qū)間為90～100 N，舊皮帶合適區(qū)間為85～95 N；5080型抽油機(jī)皮帶，新皮帶合適區(qū)間為95～105 N，舊皮帶合適區(qū)間為90～100 N。皮帶松緊度量化調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)的探索，為現(xiàn)場(chǎng)抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整量化提供了有利的技術(shù)支撐。

3）抽油機(jī)皮帶松緊度不佳會(huì)造成平均日沖次差176.4次、日能耗損失3.6 kWh，抽油機(jī)皮帶松弛和過(guò)緊都會(huì)造成丟沖次現(xiàn)象，在20～30 d進(jìn)行一次皮帶松緊度調(diào)整能夠保證抽油機(jī)皮帶松緊度始終保持在合適狀態(tài)，進(jìn)而減少丟沖次現(xiàn)象影響，降低抽油機(jī)生產(chǎn)能耗，為現(xiàn)場(chǎng)抽油機(jī)皮帶松緊度調(diào)整周期提供了借鑒，對(duì)抽油機(jī)日常維護(hù)具有指導(dǎo)意義。

4）抽油機(jī)皮帶松緊度定量調(diào)整不僅可以減少丟沖次現(xiàn)象，有效降低抽油機(jī)能耗，并且可以延長(zhǎng)皮帶使用壽命，節(jié)省皮帶用量，進(jìn)而節(jié)約抽油機(jī)生產(chǎn)、維護(hù)成本。