淺談幾種抽油機(jī)井皮帶緊脹裝置的使用

陳常松（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

淺談幾種抽油機(jī)井皮帶緊脹裝置的使用

陳常松（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

抽油機(jī)皮帶是傳輸動(dòng)力的重要環(huán)節(jié)，其松緊度直接影響系統(tǒng)效率和耗電量。皮帶過松導(dǎo)致發(fā)生丟轉(zhuǎn)，傳輸效率降低，而過緊導(dǎo)致皮帶和電動(dòng)機(jī)軸承磨損加速，耗電量上升。文中分析了幾種抽油機(jī)皮帶緊脹裝置的工作原理及特點(diǎn)，對比了各種裝置存在的優(yōu)缺點(diǎn)及防治措施，分析、評價(jià)其性能和節(jié)能效果，為油田節(jié)能配套提供技術(shù)保障。

抽油機(jī) 皮帶緊帶器 節(jié)能

采油三廠第二油礦使用的抽油機(jī)井，因載荷大,皮帶使用時(shí)間不久就會(huì)被拉長變松，造成抽油機(jī)皮帶打滑空轉(zhuǎn)，直接影響油井的產(chǎn)量和系統(tǒng)效率。抽油機(jī)皮帶脹緊力不夠而打滑，致使皮帶磨損嚴(yán)重,壽命縮短，更換頻繁,耗費(fèi)量大。特別是下泵深、原油黏度大、含蠟量高的井存在以上問題尤為嚴(yán)重。為解決此問題就需要經(jīng)常調(diào)整抽油機(jī)井皮帶的松緊。

1 皮帶松緊度的判斷

適當(dāng)?shù)乃删o度是保證帶輪傳動(dòng)正常工作的重要因素。皮帶過松，皮帶將在皮帶輪上打滑，使小皮帶輪急劇發(fā)熱，膠帶磨損；皮帶過緊，也會(huì)使皮帶的壽命縮短、輪軸所承受的作用力增加。

皮帶的松緊度是用預(yù)緊力來衡量的，預(yù)緊力是皮帶兩相臨橫截面之間的拉應(yīng)力，可通過和在帶與兩皮帶輪的切邊中點(diǎn)處加一垂直帶面的載荷及其產(chǎn)生撓度來計(jì)算[1]。

在日常生產(chǎn)中，最直觀、最易操作的是皮帶的撓度。但是，不同的皮帶產(chǎn)生相同的撓度所需施加的垂向力各不相同。研究表明，傳動(dòng)皮帶輪的預(yù)緊應(yīng)力為18MPa最為理想，以此計(jì)算，其產(chǎn)生的撓度應(yīng)為1.6/100l。表1給出了不同型號的單根皮帶，當(dāng)產(chǎn)生1.6/100l撓度，所應(yīng)施加的垂向力T。一般油田用皮帶為4～5根，所應(yīng)施加的垂向力T應(yīng)為表1中所查的數(shù)值乘以皮帶根數(shù)[2]。

表1 三角皮帶傳動(dòng)具有適當(dāng)?shù)念A(yù)緊應(yīng)力所需的T值

目前應(yīng)用的皮帶大多數(shù)為V5380-5，根據(jù)粗略計(jì)算：兩切點(diǎn)之間的距離為1.2m左右，當(dāng)在皮帶上施加2.5～3.0kg的力時(shí)，皮帶著力點(diǎn)產(chǎn)生16cm的位移。

2 使用脹緊器的意義

以往主要是靠工人定時(shí)巡檢和人工調(diào)整電動(dòng)機(jī)位置來調(diào)整皮帶的松緊程度，抽油機(jī)調(diào)整皮帶的松緊程度時(shí)需停機(jī)，將電動(dòng)機(jī)滑道的6個(gè)緊固螺絲松開，用撬棍將電動(dòng)機(jī)滑道后移，人工估計(jì)皮帶脹緊力的大小，校正四點(diǎn)一線，通過緊帶頂絲將松弛的皮帶頂緊，然后再緊固電機(jī)滑道的6個(gè)緊固螺絲后起抽。更換皮帶時(shí)需要2人來完成操作，停機(jī)時(shí)間長，明顯影響產(chǎn)量。另外皮帶脹緊力的大小靠人估計(jì)，這樣就增加了采油工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,特別是在夜間或雨雪天,人工調(diào)整尤為困難，給抽油機(jī)的管理和油井生產(chǎn)帶來很大難度。為此廠引進(jìn)了抽油機(jī)皮帶緊脹裝置解決了這個(gè)問題。

3 目前常見的幾種皮帶脹緊器

3.1 手搖式皮帶脹緊器結(jié)構(gòu)及工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)

該裝置由螺桿+彈簧復(fù)合張緊裝置、活動(dòng)可調(diào)支架和軸承滾輪從動(dòng)裝置三部分組成。當(dāng)抽油機(jī)皮帶使用一段時(shí)間變松時(shí),彈簧自動(dòng)復(fù)位張緊裝置可釋放儲(chǔ)存的能量,能夠自動(dòng)完成對抽油機(jī)皮帶的脹緊調(diào)整，減少了皮帶調(diào)整次數(shù),有效地提高了皮帶在單位工作時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行效率。通過調(diào)節(jié)螺桿，保持抽油機(jī)在生產(chǎn)過程中皮帶正常脹緊。活動(dòng)可調(diào)支架系統(tǒng)主要由前支架、后支架和上支架三部分組成,各支架之間采用鉸鏈連接方式，就像人體的前肢、后肢和脊背，鉸鏈相當(dāng)于各關(guān)節(jié)，可以很方便的進(jìn)行高度調(diào)節(jié)。從動(dòng)系統(tǒng)由從動(dòng)輪主體、軸承、軸承擋板和輪軸組成。

該裝置優(yōu)點(diǎn)：可自動(dòng)完成對抽油機(jī)皮帶的張緊調(diào)整。當(dāng)抽油機(jī)皮帶使用一段時(shí)間變松時(shí)，彈簧自動(dòng)復(fù)位張緊裝置可釋放儲(chǔ)存的能量，自動(dòng)完成對抽油機(jī)皮帶的張緊調(diào)整,減少皮帶調(diào)整次數(shù)。

存在問題：脹緊裝置中的彈簧經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后,復(fù)位能力逐步降低，皮帶張緊力度不夠。分析認(rèn)為這是由于采用單一彈簧強(qiáng)度較弱造成的。

3.2 CYJN型智能皮帶脹緊器結(jié)構(gòu)及工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)

該裝置是在手搖式皮帶脹緊器的基礎(chǔ)上改進(jìn)的。由安裝底座、上框架、中框架、輥輪、蝸輪蝸桿減速器、電動(dòng)機(jī)、絲杠、彈簧、傳感器、智能控制箱等組成。CYJN型智能皮帶漲緊器主要根據(jù)絲杠的傳動(dòng)與杠桿的工作原理，并借助于彈簧的彈力使輥輪對皮帶產(chǎn)生漲緊作用。來自智能控制器的自動(dòng)信號傳到控制箱，指揮電動(dòng)機(jī)動(dòng)作。智能控制箱是本產(chǎn)品的控制指揮中心，電動(dòng)機(jī)和絲杠是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，結(jié)合相應(yīng)的軟件算法完成自動(dòng)控制功能。

輥輪與抽油機(jī)皮帶始終處于接觸狀態(tài)，即抽油機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，輥輪也處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)皮帶拉松后，皮帶與輥輪的壓力小于彈簧的壓力時(shí)，傳感器將信號傳送到控制箱，控制箱指揮電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使上中架儀器繞中心軸緩慢旋轉(zhuǎn)，使輥輪抬高，逐漸增加輥輪與皮帶間的壓力，在輥輪與皮帶間的壓力增加到大于彈簧的壓力時(shí)，上框架繞中心軸以小角度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)至一定范圍后，傳感器將信號傳送到控制箱指揮電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，上述過程就完成了一次對皮帶漲緊的過程。由于蝸輪蝸桿減速機(jī)的自鎖性，所以輥輪始終被固定在這次皮帶漲緊的位置，如果皮帶再次被拉長，漲緊器將重復(fù)上述動(dòng)作。

在安裝智能皮帶漲緊器時(shí)，可手動(dòng)調(diào)節(jié)輥輪對皮帶的預(yù)漲緊力，以便根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)，靈活設(shè)定對皮帶的預(yù)漲緊力的大小。

該裝置優(yōu)點(diǎn)：可更細(xì)致精確的調(diào)整皮帶松緊度。

存在問題：一是電子元器件在北方惡劣的環(huán)境中容易損壞，損壞后由于科技含量較高維修困難，廠家維修費(fèi)用較高；二是該裝置軸承滾輪調(diào)節(jié)后如不人工重新調(diào)節(jié)只能固定在一點(diǎn)，與皮帶接觸面如過緊摩擦增大，容易燒損皮帶，減短皮帶壽命。

3.3 抽油機(jī)專用緊帶裝置工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)

該裝置是采油三廠在2010年引進(jìn)使用的，采用平衡位移原理，配裝蝸輪、蝸桿、絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)，專用解鎖搖把搖動(dòng)蝸桿軸，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生平衡前后移動(dòng)，達(dá)到抽油機(jī)更換聯(lián)組帶和隨時(shí)緊帶方便快捷的目的。采用搖臂輸入軸驅(qū)動(dòng)絲杠，用的力使電機(jī)位移，達(dá)到松緊皮帶和拆聯(lián)組帶時(shí)只用一人操作即可，緊帶時(shí)不用停機(jī)，隨時(shí)可調(diào)，不用松動(dòng)任何螺絲。

該裝置優(yōu)點(diǎn)：采用自鎖設(shè)計(jì)，永不倒轉(zhuǎn)，輸入端采用密閉防盜裝置，在不打開鎖具之前，任何方法也不能使螺桿旋轉(zhuǎn)松動(dòng)緊帶，具有較好的防盜性能。與皮帶無直接接觸點(diǎn)，不增加皮帶摩擦。

存在問題：在使用時(shí)需經(jīng)常用搖把旋轉(zhuǎn)蝸桿軸，長時(shí)間使用容易造成磨損，損壞后需專業(yè)人員維修，所以需和廠家建立長期合作。

4 現(xiàn)場應(yīng)用情況

2010—2011年安裝100臺(tái)CYJN型智能皮帶脹緊器，安裝一年后部分由于電路故障停止使用，部分由于安裝后燒損皮帶嚴(yán)重停止使用，目前已無在用設(shè)備。2010年在安裝的61臺(tái)抽油機(jī)專用緊帶裝置截止到目前使用正常，基層隊(duì)反映很好，唯一不足是部分井安裝時(shí)采油隊(duì)驗(yàn)收不到位，使用一段時(shí)間后有些螺絲松動(dòng)，電動(dòng)機(jī)、電控箱振動(dòng)嚴(yán)重，該問題現(xiàn)已聯(lián)系廠家整改。

5 幾點(diǎn)認(rèn)識

1）當(dāng)抽油機(jī)皮帶使用一段時(shí)間變松時(shí),應(yīng)及時(shí)完成對抽油機(jī)皮帶的脹緊調(diào)整，有效地提高皮帶在單位工作時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行效率并在節(jié)能降耗工作上起到一定效果。

2）在滿足預(yù)定功能的情況下，機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)力求簡單、零部件的數(shù)量應(yīng)盡可能減少；但不能因?yàn)闇p少零件而使其它零件執(zhí)行超常功能或在高應(yīng)力的條件下工作，否則，設(shè)計(jì)將達(dá)不到提高可靠性的目的。

3）產(chǎn)品是否適應(yīng)預(yù)定的環(huán)境和滿足可靠性指標(biāo)，必須通過可靠性試驗(yàn)進(jìn)行鑒定或驗(yàn)證，有時(shí)還需通過試驗(yàn)來暴露產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和工藝中存在的問題，通過故障分析確定主要的故障模式和發(fā)生的原因，進(jìn)而采取改進(jìn)措施。

[1]趙錫生.抽油機(jī)節(jié)能電控裝置方案的比較.系統(tǒng)應(yīng)用.2004, (3):16-19.

[2]金鋒.高效抽油機(jī)節(jié)能裝置[J].華北石油設(shè)計(jì):1998,（4）:50-52.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.07.021

2012-05-20）

陳常松，2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，現(xiàn)在大慶油田第三采油廠第二油礦，從事生產(chǎn)管理工作，E-mail：Ccs1011@163.com，地址：黑龍江省大慶油田第三采油廠第二油礦機(jī)關(guān)，163000。