皮帶打滑現(xiàn)象及其應(yīng)對(duì)措施

王作祿++馬川衫++高偉皓++魏巍++張森++張理想

摘 要：抽油機(jī)是開(kāi)采石油的一種機(jī)器設(shè)備，抽油機(jī)工作時(shí)，所產(chǎn)生的振動(dòng)較強(qiáng)烈，容易在惡劣的工況條件下出現(xiàn)電機(jī)松動(dòng)或者異位的問(wèn)題，這種皮帶打滑現(xiàn)象普遍存在與抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備中，除了增加了抽油機(jī)整機(jī)功耗外，更重要的是會(huì)出現(xiàn)皮帶傳動(dòng)效率低，進(jìn)而影響抽油機(jī)抽油效率。抽油機(jī)節(jié)能增效自動(dòng)調(diào)整器能夠自動(dòng)解決上述的問(wèn)題，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)皮帶傳動(dòng)裝置是否處于合適工作狀態(tài)，通過(guò)電控移動(dòng)電機(jī)位置，及時(shí)張緊皮帶，定量調(diào)節(jié)皮帶張緊程度。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；打滑現(xiàn)象；節(jié)能增效

中圖分類號(hào)：TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）01-0100-01

1 皮帶打滑現(xiàn)象

傳動(dòng)帶在受到拉力作用時(shí)會(huì)發(fā)生彈性變形。在小帶輪上，帶的拉力從緊邊拉力F逐漸降低到松邊拉力f，帶的彈性變形量逐漸減少，因此帶相對(duì)于小帶輪向后退縮，使得帶的速度低于小帶輪的線速度V；在大帶輪上，帶的拉力從松邊拉力f逐漸上升為緊邊拉力F，帶的彈性變形量逐漸增加。帶相對(duì)于大帶輪向前伸長(zhǎng)，使得帶的速度高于大帶輪的的線速度v。這種由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪間的微量滑動(dòng)，稱為彈性滑動(dòng)。因?yàn)閹鲃?dòng)總有緊邊和松邊，所以彈性滑動(dòng)也總是存在的，是無(wú)法避免的。但是打滑是在過(guò)載是發(fā)生的帶與帶輪之間的劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這對(duì)帶的損壞嚴(yán)重，是可以避免并且必須避免。

2 技術(shù)背景與意義

抽油機(jī)等相關(guān)設(shè)備一般安裝在野外，其工況條件比較復(fù)雜。抽油機(jī)工作時(shí)，所產(chǎn)生的振動(dòng)較強(qiáng)烈，傳統(tǒng)的電機(jī)座螺栓緊固連接，容易在惡劣的工況條件下出現(xiàn)電機(jī)松動(dòng)或者異位的問(wèn)題，導(dǎo)致電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間相對(duì)關(guān)系發(fā)生變化；此外，由于皮帶自身所特有的良好的延展性，長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)存在一定的塑性變形，導(dǎo)致皮帶總長(zhǎng)增加，皮帶張緊力減小，同樣會(huì)導(dǎo)致帶輪與皮帶打滑的現(xiàn)象。這種皮帶打滑現(xiàn)象普遍存在與抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備中，除了增加了抽油機(jī)整機(jī)功耗外，更重要的是會(huì)出現(xiàn)皮帶傳動(dòng)效率低，動(dòng)力輸出不及時(shí)，進(jìn)而影響抽油機(jī)抽油效率，導(dǎo)致整套設(shè)備功能失常，甚至無(wú)法完成預(yù)設(shè)功能。

3 應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)所存在的皮帶打滑現(xiàn)象，目前油田中主要解決的辦法是人工干預(yù)的方式。通過(guò)人工檢查動(dòng)力傳遞方面，皮帶是否存在打滑或者張緊力較小的情況，人工及時(shí)地調(diào)整電機(jī)的位置，或者調(diào)節(jié)皮帶的長(zhǎng)度。這種方式一定程度上解決了皮帶打滑、動(dòng)力傳遞不及時(shí)的現(xiàn)象，能夠提高抽油機(jī)的可靠性。但是，人為干預(yù)的方式主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：（1）對(duì)所存在的皮帶打滑現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)不夠及時(shí)，一些潛在的張緊力較低等問(wèn)題，工人很難發(fā)現(xiàn)；（2）工人很難定量調(diào)整皮帶的張緊程度，由于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)不同，調(diào)整的程度各不相同，這就使得皮帶的張緊程度很難通過(guò)人工的方式定量調(diào)節(jié)；（3）由于抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般較重，體積較大，人工調(diào)節(jié)電機(jī)的位置或者調(diào)整皮帶的張緊程度，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，作業(yè)環(huán)境危險(xiǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，不能在保證安全的前提下及時(shí)地處理皮帶打滑現(xiàn)象。

4 自動(dòng)調(diào)整裝置

自動(dòng)調(diào)整器主要用于自動(dòng)控制抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的位置，通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)，保證主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間的皮帶張緊處于較合適范圍之內(nèi)，避免出現(xiàn)由于皮帶打滑導(dǎo)致的能耗損失問(wèn)題和抽油機(jī)功能失效問(wèn)題。抽油機(jī)節(jié)能增效自動(dòng)調(diào)整器，解決人工干預(yù)的方式所存在的問(wèn)題，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)皮帶傳動(dòng)裝置是否處于合適工作狀態(tài)，通過(guò)電控移動(dòng)電機(jī)位置，及時(shí)張緊皮帶，定量調(diào)節(jié)皮帶張緊程度，改善了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了緊帶效率和工人作業(yè)安全性。對(duì)提高油井設(shè)備安全可靠性，保障設(shè)備正常運(yùn)行有重要的意義。

產(chǎn)品的工作原理為：安裝在皮帶輪上的霍爾傳感器能夠檢測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并將轉(zhuǎn)速信號(hào)傳遞給單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，當(dāng)轉(zhuǎn)速比不在設(shè)定的值時(shí)，單片機(jī)控制調(diào)整器電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)調(diào)整器的滑臺(tái)移動(dòng)，從而帶動(dòng)皮帶輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到緊帶的目的，在緊帶過(guò)程中，再次檢測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)，當(dāng)信號(hào)與設(shè)定值相同時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)完成緊帶。

自動(dòng)調(diào)整器，解決人工干預(yù)調(diào)整的方式所存在的問(wèn)題，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)皮帶傳動(dòng)裝置是否處于合適工作狀態(tài)，通過(guò)電控移動(dòng)電機(jī)位置，及時(shí)張緊皮帶，定量調(diào)節(jié)皮帶張緊程度，改善了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了緊帶效率和工人作業(yè)安全性。對(duì)提高油井設(shè)備安全可靠性，保障設(shè)備正常運(yùn)行有重要的意義。同時(shí)調(diào)整器使抽油機(jī)達(dá)到節(jié)能降耗的目的，由于抽油機(jī)電機(jī)拖動(dòng)皮帶易打滑，能量的損耗在不起眼中不斷累積，造成電能的浪費(fèi)，自動(dòng)控制調(diào)整器實(shí)時(shí)監(jiān)控皮帶運(yùn)行情況，保證了電機(jī)動(dòng)力輸出的連續(xù)性，提高了能源利用率和抽油機(jī)工作效率。調(diào)整器對(duì)提高抽油機(jī)整體工作性能，保證抽油效率，有很大的影響，直接或間接地為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

對(duì)原有手動(dòng)緊帶裝置進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的改造使其能與自動(dòng)調(diào)整器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)相匹配，并利用現(xiàn)代傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶傳動(dòng)松、緊狀態(tài)的準(zhǔn)確檢測(cè)，應(yīng)用單片機(jī)控制技術(shù)對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理并向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送執(zhí)行命令，帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的移動(dòng)，擴(kuò)大帶輪中心距，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)緊帶的目的。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，包括機(jī)械部分、傳感部分、控制部分在內(nèi)的整個(gè)自動(dòng)調(diào)整器能夠正常運(yùn)行，可及時(shí)檢測(cè)到并實(shí)現(xiàn)緊帶功能，該套裝置運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，可徹底解決以往抽油機(jī)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)緊帶難的問(wèn)題，增加工作效率，避免不必要的能源損失。

抽油機(jī)節(jié)能增效自動(dòng)調(diào)整器的應(yīng)用一定程度上也是節(jié)能降耗措施的體現(xiàn)。由于抽油機(jī)電機(jī)拖動(dòng)皮帶易打滑，能量的損耗在不起眼中不斷累積，造成電能的浪費(fèi)，自動(dòng)控制調(diào)整器實(shí)時(shí)監(jiān)控皮帶運(yùn)行情況，保證了電機(jī)動(dòng)力輸出的連續(xù)性，提高了能源利用率和抽油機(jī)工作效率。調(diào)整器的成功研制，對(duì)提高抽油機(jī)整體工作性能，保證抽油效率，有很大的影響，直接或間接地為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

推廣前景與效益分析：人工手動(dòng)調(diào)節(jié)與使用自動(dòng)調(diào)整器進(jìn)行對(duì)比分析，按照市場(chǎng)的石油價(jià)格與工人的工資進(jìn)行分析，每年可以節(jié)約1.44萬(wàn)元。同時(shí)響應(yīng)了國(guó)家科技創(chuàng)新、節(jié)能降耗的號(hào)召，倡導(dǎo)了高效率、高科技、高水平的完成作業(yè)任務(wù)，在油田裝備研發(fā)設(shè)計(jì)方面起到了很好的帶頭作用。

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