新型游梁式抽油機(jī)剎車鎖緊裝置的研究及應(yīng)用

陳洪山 萬麗紅 孫小海 張劍強(qiáng) 薛華峰 王又坤

摘要：游梁式抽油機(jī)剎車系統(tǒng)是保證抽油機(jī)安全操作的核心部件。本文分析了剎車失效的原因以及應(yīng)用的剎車鎖緊裝置存在抽油機(jī)溜車后解鎖困難的問題，研制了游梁式抽油機(jī)剎車鎖緊裝置。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，性能可靠的特點(diǎn)，特別是能從根本上杜絕抽油機(jī)溜車的潛在風(fēng)險(xiǎn)，為一線工人提供了可靠的安全保證，滿足了生產(chǎn)需要。現(xiàn)場應(yīng)用表明，該剎車鎖緊裝置具有較好的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī);剎車;鎖緊裝置;解鎖

一、引言

剎車系統(tǒng)是保證抽油機(jī)安全操作的核心部件。在抽油機(jī)日常維護(hù)、保養(yǎng)及油井維護(hù)、修井作業(yè)等操作中，因剎車失靈、剎車不牢固、誤松剎車等現(xiàn)象會(huì)造成抽油機(jī)溜車傷人或設(shè)備損壞事故。因此，必須對剎車系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高其安全性和可靠性。

二、抽油機(jī)剎車失效原因分析及剎車鎖緊裝置應(yīng)用現(xiàn)狀

1、剎車制動(dòng)系統(tǒng)失效原因分析

目前抽油機(jī)使用的剎車屬于機(jī)械摩擦式制動(dòng)裝置，主要依靠剎車片對剎車輪產(chǎn)生靜摩擦力，從而對剎車輪及與其相銜接的減速箱輸入軸產(chǎn)生靜扭矩，達(dá)到工作制動(dòng)。剎車制動(dòng)后，受剎車片老化、磨損嚴(yán)重、剎車行程調(diào)整不當(dāng)內(nèi)在因素及井筒內(nèi)壓力、液柱發(fā)生變化是懸點(diǎn)載荷改變、調(diào)整平衡塊后，配重和曲柄的位能發(fā)生變化，誤松剎車、誤起抽油機(jī)等操作失誤的外在因素影響，剎車片與剎車輪之間仍然存在產(chǎn)生相對滑動(dòng)的趨勢，導(dǎo)致剎車失效，造成抽油機(jī)溜車。

以上原因?qū)е鲁橛蜋C(jī)剎車系統(tǒng)存在失效，容易造成人員傷亡，設(shè)備損壞的安全隱患，從根本原因分析剎車片與剎車輪摩擦力不夠是導(dǎo)致剎車系統(tǒng)失效的最主要原因。

2、剎車鎖緊裝置應(yīng)用現(xiàn)狀

為了消除因剎車失效帶來的安全隱患，現(xiàn)場應(yīng)用了插杠式和棘輪式剎車鎖緊裝置，插杠式利用安裝在減速箱上的油管與大皮帶輪輪輻配合，實(shí)現(xiàn)限位，防止溜車，而棘輪式是利用棘爪與棘輪卡槽配合，實(shí)現(xiàn)限位，防止溜車，都有操作簡單便捷，安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，但是，缺點(diǎn)也很明顯，解鎖困難，尤其對于中、重型抽油機(jī)，需要用吊車解鎖，費(fèi)事費(fèi)力，影響油井采油時(shí)率，需要安裝專用剎車輪，投入成本大，不利于推廣應(yīng)用。

針對抽油機(jī)剎車系統(tǒng)存在的不安全因素和剎車鎖緊裝置存在的缺陷，需要設(shè)計(jì)一種新型剎車鎖緊裝置以達(dá)到防止抽油機(jī)溜車的目的。

三、技術(shù)分析

1、設(shè)計(jì)思路

剎車片與剎車輪的摩擦力大小與剎車片的粗糙程度、接觸面的大小、摩擦方式以及壓力的大小有關(guān)。

通過增大剎車片與剎車輪的接觸面積、改變剎車片的材質(zhì)來增大摩擦系數(shù)以及改變剎車系統(tǒng)的摩擦方式，就需要對現(xiàn)有剎車系統(tǒng)進(jìn)行改造，投入成本較大，因此以上三個(gè)思路不可行。

對于增大剎車片對剎車輪的壓力，我們認(rèn)為比較容易實(shí)現(xiàn)，因此，我們設(shè)計(jì)的抽油機(jī)剎車鎖緊裝置就是依靠增大剎車片與剎車輪的壓力，來保證鎖緊效果。

2、結(jié)構(gòu)及工作原理

游梁式抽油機(jī)剎車鎖緊裝置如圖3所示，該裝置采用雙螺母鎖緊結(jié)構(gòu)，剎車系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)不變，將剎車銷加長，剎車銷一側(cè)安裝調(diào)節(jié)螺母，在剎車搖臂側(cè)新安裝一個(gè)帶支撐板的∏形槽鋼，槽鋼內(nèi)置鎖緊螺母，槽鋼外側(cè)焊接一個(gè)與剎車搖臂配合的防偏槽。

作業(yè)前，通過調(diào)整調(diào)節(jié)螺母使剎車片張合度合適，剎把行程在1/2～2/3處。停機(jī)、剎車，搖臂通過杠桿作用到∏形槽鋼，使剎車片閉合，達(dá)到制動(dòng)作用，此時(shí)∏形槽鋼內(nèi)的鎖緊螺母處于松弛狀態(tài)，再利用專用工具旋緊鎖緊螺母，將∏形槽鋼壓緊。通過鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺母的共同作用，進(jìn)一步增大剎車片與剎車輪的摩擦力。防偏槽可防止旋緊鎖緊螺母時(shí)剎車搖臂發(fā)生偏斜而使剎車松動(dòng)，保證操作人員安全。

3、現(xiàn)場試驗(yàn)

為驗(yàn)證其鎖緊效果，我們選取一口12型游梁式抽油機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，該抽油機(jī)的4塊配重全部移至曲柄末端。

在抽油機(jī)下死點(diǎn)卸掉驢頭負(fù)荷，慢松剎車，將曲柄停在水平位置，此時(shí)處于水平位置的曲柄和4塊配重塊的位能最大（4塊配重7.2噸）;剎緊剎車，旋緊鎖緊螺母，通過觀察，剎車未見松動(dòng);隨后我們又松開手剎把，此時(shí)，搖臂與∏形槽鋼脫離，但鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺母仍處于旋緊狀態(tài)，觀察剎車系統(tǒng)，未見松動(dòng)，曲柄紋絲不動(dòng)。

解鎖時(shí)，拉緊剎把，作用力通過搖臂作用到∏形槽鋼后，再卸松鎖緊螺母，剎車實(shí)現(xiàn)解鎖，慢松剎車，曲柄向下旋轉(zhuǎn)。通過實(shí)驗(yàn)，該裝置達(dá)到了鎖緊剎車的目的，操作簡單，快速，鎖緊剎車操作用時(shí)28s，解鎖操作用時(shí)43s，且操作人員站在減速箱小平臺(tái)上即可完成剎車鎖緊和解鎖操作，保證了操作安全。

4、技術(shù)性能

該剎車鎖緊裝置具有以下特點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡單，易于加工、改造，利于現(xiàn)場推廣應(yīng)用，適用于各種型號(hào)的游梁式抽油機(jī);

（2）鎖緊和解鎖操作簡單，快速方便，現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)用表明，新抽油機(jī)剎車鎖緊裝置鎖緊和解鎖時(shí)間控制在2min以內(nèi);

（3）相比棘輪式和插杠式剎車鎖緊裝置依靠限位原理來實(shí)現(xiàn)防溜車目的，新裝置主要是依靠增大摩擦力實(shí)現(xiàn)鎖緊，從根本上防止了剎車失效，杜絕了抽油機(jī)溜車現(xiàn)象，可靠性更高;

五、結(jié)論

游梁式抽油機(jī)剎車鎖緊裝置通過增大剎車片與剎車輪的摩擦力，能有效防止因剎車失效造成的抽油機(jī)溜車現(xiàn)象，避免了由此造成的人員傷害、設(shè)備損害等事故，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全可靠的特點(diǎn)，具有較好的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]石油化學(xué)工業(yè)出版社《采油技術(shù)手冊》·1997年