游梁平衡式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)件特點(diǎn)及焊接工藝分析

孟曉磊

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司遼河熱采機(jī)械制造分公司，黑龍江 大慶 124010）

為了切實(shí)有效地推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)的油氣資源開(kāi)展工作已經(jīng)持續(xù)數(shù)年，且相應(yīng)的技術(shù)和工藝處于持續(xù)進(jìn)步的狀態(tài)當(dāng)中。當(dāng)前，我國(guó)的全部油井中，有至少90%為機(jī)械采油井，并且在機(jī)械采油井中，有80%左右的油井應(yīng)用抽油機(jī)以及相應(yīng)的設(shè)備，其采油量占據(jù)總油量的75%，所以仍有必要針對(duì)相關(guān)的技術(shù)和工藝進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)目前的情況來(lái)看，常規(guī)型游梁式采油技術(shù)為應(yīng)用頻率最高、應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)的一種抽油機(jī)，其中主要應(yīng)用的游梁平衡式抽油機(jī)，其屬于四連桿機(jī)構(gòu)，主要部件包括連桿、游梁、驢頭、底座、橫梁以及支架等各個(gè)部分，多數(shù)處于焊接狀態(tài)，且對(duì)焊接工藝進(jìn)行合理應(yīng)用，有利于促使抽油機(jī)的應(yīng)用效果得到提升。

1 游梁平衡式抽油機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

工業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱之一，同時(shí)，油氣資源的開(kāi)發(fā)也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，隨著我國(guó)工業(yè)水平的不斷提升，對(duì)于油氣資源的需求量越來(lái)越大，也就需要不斷對(duì)相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)前，在我國(guó)的油田開(kāi)采抽油工作過(guò)程中已經(jīng)逐漸對(duì)游梁平衡式抽油機(jī)進(jìn)行越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。從總體上來(lái)看，游梁平衡式抽油機(jī)中的結(jié)構(gòu)包括驢頭、游梁等多個(gè)部位，在開(kāi)展抽油工作的過(guò)程中，借助電機(jī)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)皮帶輪的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，再由變速箱運(yùn)行帶動(dòng)連桿，使驢頭進(jìn)行移動(dòng)，且驢頭需要與懸繩器進(jìn)行連接，由此，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，即能夠開(kāi)始進(jìn)行抽油工作，進(jìn)行抽油的過(guò)程中，與驢頭進(jìn)行連接的抽油桿可以垂直移動(dòng)油井的抽油泵柱塞，以落實(shí)采油工作。游梁平衡式抽油機(jī)在開(kāi)展工作的過(guò)程中，其原理和天平具有一定的相似性，所以在開(kāi)展抽油工作的過(guò)程中，游梁自身的平衡性，能夠?qū)Σ捎凸ぷ鞯馁|(zhì)量和效率產(chǎn)生重要影響，且相關(guān)設(shè)備也能夠在一定程度上受此影響，而游梁平衡式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)件特點(diǎn)以及焊接工藝，均能夠?qū)ζ渲械钠胶庑援a(chǎn)生影響，所以需要探究其中的結(jié)構(gòu)件特點(diǎn)，并對(duì)其中所需的焊接工藝進(jìn)行分析，以提升游梁平衡式抽油機(jī)的應(yīng)用效果。

2 驢頭

2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在游梁平衡式抽油機(jī)中，抽油桿懸繩部分主要需要由驢頭進(jìn)行支撐，同時(shí)其也能起到提升荷載部件的作用，特別是其中的弧面部位，其變形幅度能夠?qū)Τ龀橛蜅U的運(yùn)動(dòng)特性以及穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。（1）驢頭整體上能夠呈現(xiàn)出扁箱型的結(jié)構(gòu)，主要由兩個(gè)側(cè)板進(jìn)行受力，于扁箱內(nèi)部能夠呈現(xiàn)出混合骨架的形態(tài)；（2）驢頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有較高的復(fù)雜性，各個(gè)構(gòu)件采用焊接的方式連接成為一個(gè)整體，使驢頭呈現(xiàn)出剛性較強(qiáng)的焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在此情況下，一旦驢頭上有微小的裂紋出現(xiàn)，即能夠快速向相鄰構(gòu)件上進(jìn)行蔓延，并導(dǎo)致局部甚至整體發(fā)生損壞，所以在開(kāi)展驢頭焊接工作的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)“應(yīng)力集中”的情況進(jìn)行有效避免；（3）一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)件焊接工作過(guò)程較為復(fù)雜，工作強(qiáng)度較大，一般采用內(nèi)部焊接的形式，或是采用短縫的形式，不可大幅度應(yīng)用高效焊接的模式，所以，除對(duì)長(zhǎng)圓弧焊縫進(jìn)行合理應(yīng)用外，當(dāng)前針對(duì)驢頭主要能夠運(yùn)用的焊接方式為手工電弧焊。

2.2 焊接工藝

為了避免驢頭部位發(fā)生大幅度的變形情況，或是受到嚴(yán)重的應(yīng)力影響，應(yīng)對(duì)焊接方式進(jìn)行正確選擇，并嚴(yán)格遵循正確的焊接順序，以保障驢頭部分的焊接質(zhì)量良好，原因在于，保障焊接順序的正確性，可以降低結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的概率，也就可以降低由焊接所引起的殘余應(yīng)力，同時(shí)，能夠提升應(yīng)力分布的合理性。（1）保障經(jīng)過(guò)焊接的弧板與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合，以避免抽油機(jī)驢頭整體上出現(xiàn)變形情況，應(yīng)首先于其內(nèi)部進(jìn)行加強(qiáng)板的焊接，之后進(jìn)行護(hù)板和側(cè)板的焊接；（2）在開(kāi)展焊接工作的過(guò)程中，用首先針對(duì)接焊縫進(jìn)行焊接，再針對(duì)角焊縫進(jìn)行焊接，且應(yīng)遵循“立焊縫首先進(jìn)行焊接、平焊縫之后進(jìn)行焊接”的原則；（3）若焊縫的剛度較大，則應(yīng)提升焊接速度，盡快完成焊接工作。

3 游梁

3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

游梁屬于一類(lèi)十分經(jīng)典的杠桿機(jī)構(gòu)部件，其對(duì)于剛度和強(qiáng)度均提出了較高的要求，且剛度和強(qiáng)度能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)整體的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。（1）在大型的抽油機(jī)中，游梁主要呈現(xiàn)出箱型梁的結(jié)構(gòu)形態(tài)，對(duì)于中型或是小型的抽油機(jī)，游梁則主要呈現(xiàn)為工字形量，且通常情況下，應(yīng)針對(duì)游梁使用自動(dòng)焊的形式進(jìn)行焊接，其過(guò)程中能夠體現(xiàn)出生產(chǎn)效率較高的特點(diǎn)，但同時(shí)易導(dǎo)致游梁發(fā)生較大幅度的形變；（2）游梁的底板、頂板、側(cè)板存在結(jié)構(gòu)上能夠呈現(xiàn)出“長(zhǎng)窄”的特點(diǎn)，所以進(jìn)行焊接時(shí)，易導(dǎo)致板面出現(xiàn)波浪形的形變，進(jìn)而導(dǎo)致其中的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性均受到一定程度的影響；（3）在針對(duì)游梁的底板、頂板、側(cè)板開(kāi)展焊接工作的過(guò)程中，必須對(duì)其中產(chǎn)生的傾斜量進(jìn)行合理控制，以避免板面出現(xiàn)扭曲變形的情況，也就可以促使抽油機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的性能得到進(jìn)一步優(yōu)化。

3.2 焊接工藝

為了盡量避免游梁中出現(xiàn)扭曲變形或是波浪變形的情況，在開(kāi)展焊接工作的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)工裝夾具進(jìn)行合理使用，以能夠?yàn)楹附淤|(zhì)量提供保障。（1）借助胎衣夾具裝配法開(kāi)展游梁的焊接工作，有利于提升整體上的裝配質(zhì)量和效率。（2）為了切實(shí)有效地將游梁在焊接過(guò)程中發(fā)生的形變控制在公差允許的范圍內(nèi)，針對(duì)有游梁的底板、頂板、側(cè)板，均應(yīng)采用手工封底焊縫的形式，且在焊接過(guò)程中，需對(duì)電流的大小進(jìn)行嚴(yán)格把控，盡可能于兩側(cè)同時(shí)開(kāi)展焊接工作。（3）應(yīng)首先針對(duì)箱體焊接其內(nèi)部的筋板焊縫，之后對(duì)底板、頂板、側(cè)板的角焊縫進(jìn)行焊接，與此同時(shí)，因?yàn)榻畎宀荒苤苯优c封箱板進(jìn)行焊接，所以為了保障受力分布的均勻，應(yīng)由底板起到封箱蓋板的作用。（4）底板、頂板、側(cè)板各自的角焊縫均應(yīng)使用“埋弧自動(dòng)焊雙機(jī)頭對(duì)稱(chēng)焊接”的形式開(kāi)展焊接工作，以盡可能避免焊接過(guò)程中發(fā)生形變，同時(shí)需要注意對(duì)焊接電流進(jìn)行嚴(yán)格把控。（5）若焊縫剛度較大，在焊接過(guò)程中的作用，應(yīng)盡可能保持焊縫的不間斷，并盡量提升焊接速度。

4 連桿

4.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在抽油機(jī)中，連桿屬于十分重要的一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，通常僅有管件以及上下兩個(gè)接頭進(jìn)行焊接所組成。（1）長(zhǎng)桿焊接件對(duì)于精度以及形位公差均提出了較高的要求，原因在于，其中的精度不僅能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行正常作用影響，還能夠?qū)ζ鋬?nèi)部各個(gè)部件之間的互換性產(chǎn)生影響。（2）連桿在整體上能夠呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)單薄的特點(diǎn)，在進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，必然能夠受到交變荷載的影響，所以在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，不僅需要對(duì)其中的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度進(jìn)行充分考慮，還需要注重保障連桿具有良好的受壓穩(wěn)定性。（3）因?yàn)檫B桿的尺寸相對(duì)于其他部件來(lái)說(shuō)較長(zhǎng)，所以在設(shè)備的局限性條件下，通常應(yīng)該采用“先加工后焊接”的形式。

4.2 焊接工藝

因?yàn)檫B桿在抽油機(jī)中屬于較為薄弱的一個(gè)部件，所以對(duì)焊縫質(zhì)量提出了較高要求。（1）應(yīng)以定位裝配法為基礎(chǔ)，開(kāi)展焊裝及焊接工作，以提升焊接過(guò)程中的質(zhì)量和效率。（2）應(yīng)采用直流焊機(jī)進(jìn)行焊接，要求焊接過(guò)程不間斷，并盡量提高焊接速度，完成焊接工作后，還應(yīng)根據(jù)相關(guān)要求保持溫度或進(jìn)行加熱。（3）借助高頻震動(dòng)儀或是相應(yīng)的方式，將殘余應(yīng)力消除。（4）對(duì)外觀進(jìn)行檢查，并開(kāi)展無(wú)損探傷活動(dòng)。

5 橫梁

5.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

橫梁結(jié)構(gòu)通常能夠呈現(xiàn)出工字梁或是箱型梁的形態(tài)，對(duì)于精度以及形位公差均提出了較高的要求，對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，需要保障橫梁平面能夠與連桿的銷(xiāo)孔完全處于同一水平上，同時(shí)做軸度精度也完全相同，且一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)使用“先焊接后加工”的形式。

5.2 焊接工藝

為了盡量避免橫梁出現(xiàn)扭曲變形的情況，應(yīng)借助工裝夾具維持裝焊質(zhì)量。（1）在進(jìn)行橫梁成型焊的過(guò)程中，針對(duì)焊縫應(yīng)注意對(duì)焊接電流進(jìn)行嚴(yán)格把控，盡可能于兩側(cè)同時(shí)開(kāi)展焊接工作。（2）采用定位裝配法針對(duì)橫梁以及連桿銷(xiāo)套之間進(jìn)行焊接。（3）采用焊接后保溫或是加熱的形式將殘余應(yīng)力消除。

6 底座

6.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在游梁平衡式抽油機(jī)中，底座屬于重要的支撐部件，其對(duì)剛度以及強(qiáng)度均提出了較高的要求，目的則在于針對(duì)機(jī)構(gòu)整體起到保障穩(wěn)定性的作用。（1）使用工字梁對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行組焊，并作為底座底部，底座上部能夠呈現(xiàn)出箱體結(jié)構(gòu)，主要對(duì)減速器進(jìn)行支撐，且一般需要借助手工電弧焊的形式進(jìn)行焊接，但是生產(chǎn)效率相對(duì)較低，且出現(xiàn)形變情況的可能性較大。（2）底座底部能夠呈現(xiàn)出“長(zhǎng)且窄”的尺寸特點(diǎn)，所以在進(jìn)行焊接的過(guò)程中，發(fā)生扭曲變形的可能性比較大，也就能夠?qū)φ麢C(jī)裝配產(chǎn)生一定的不良影響。（3）需要對(duì)底座上部以及底部之間的焊接進(jìn)行平行度控制，以避免后續(xù)的加工工作以及安裝工作的精密度受到影響。

6.2 焊接工藝

（1）對(duì)底座進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，應(yīng)主要借助胎夾具裝配法，以促使裝配工作的質(zhì)量和效率均能夠得到提升。（2）為了盡量避免扭曲變形情況出現(xiàn)，應(yīng)首先對(duì)橫筋和主梁之間的焊縫進(jìn)行焊接，之后再針對(duì)內(nèi)置的加強(qiáng)板進(jìn)行焊接，需要注意的是，應(yīng)該選擇中心部分開(kāi)始，并逐漸向外部延展，以實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)的焊接。（3）在進(jìn)行焊接的過(guò)程中，首先針對(duì)接焊縫的位置進(jìn)行焊接，之后再對(duì)角焊縫的位置進(jìn)行焊接，且應(yīng)該首先焊接立焊縫，再焊接平焊縫。（4）若焊縫的剛度較大，應(yīng)提升焊接效率，以盡快完成焊接工作。

7 支架

7.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在游梁平衡式抽油機(jī)中，支架屬于衍架式的一個(gè)支撐，其對(duì)于剛度和強(qiáng)度均提出了相應(yīng)的要求，并以此為基礎(chǔ)維持機(jī)構(gòu)整體的穩(wěn)定程度。（1）支架可以被劃分成為“前架”或“后架”兩個(gè)部分，二者均由工字梁進(jìn)行組焊形成，在進(jìn)行焊接的過(guò)程中，主要需要通過(guò)手工電弧焊的形式，整體上能夠呈現(xiàn)出生產(chǎn)效率低的特點(diǎn)，且發(fā)生形變的可能性較大。（2）衍架式結(jié)構(gòu)中存在部件交錯(cuò)的特點(diǎn)，在開(kāi)展焊接工作的過(guò)程中，出現(xiàn)扭曲變形的可能性更大，且一旦出現(xiàn)扭曲變形情況，必然導(dǎo)致整機(jī)裝配效果以及運(yùn)行效果受到嚴(yán)重影響。（3）在開(kāi)展平臺(tái)裝焊工作的過(guò)程中，需要借助支架對(duì)平衡度精度進(jìn)行合理控制，以避免抽油機(jī)的安裝效果受到影響。

7.2 焊接工藝

針對(duì)支架進(jìn)行焊接，其中所需應(yīng)用的焊接工藝與底座焊接工藝基本相同。

8 整體組對(duì)方法對(duì)焊接工藝的影響

在開(kāi)展行業(yè)工作的過(guò)程中，對(duì)整體組隊(duì)方法進(jìn)行應(yīng)用，其中的裝焊工藝主要為“配對(duì)倒裝法”，其中需要保障游梁與驢頭進(jìn)行配對(duì)，由此，在抽油機(jī)中，各部件均能夠通過(guò)焊接工藝的靈活應(yīng)用，來(lái)滿(mǎn)足各項(xiàng)技術(shù)要求，也就能夠大幅度降低對(duì)設(shè)備的依賴(lài)。但是，其中也存在較為顯著的缺點(diǎn)，就是驢頭、游梁之間不具有互換性。

9 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上文，對(duì)于游梁平衡式抽油機(jī)來(lái)說(shuō)，其中的主要焊接件包括支架、底座、橫梁、游梁以及驢頭等多個(gè)部分，雖然其各自具有顯著的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和專(zhuān)門(mén)的焊接工藝，可以為企業(yè)開(kāi)展制造工作提供重要參考，但是，實(shí)際上，各企業(yè)中的工作人員專(zhuān)業(yè)技能水平以及設(shè)備實(shí)際情況均存在一定的差異性，所以還需根據(jù)其自身的實(shí)際情況選擇與自身?xiàng)l件最相符的加工模式和焊接工藝。