淺析抽油機可靠性設計

趙鵬鵬

（大慶石油管理局有限公司裝備制造分公司抽油機制造分公司技術研究所,黑龍江 大慶 163000）

抽油機的可靠性設計能夠為其正常運行提供必要的保障，充分發揮其自身功用。由此可見，深入研究并分析抽油機的可靠性設計具有一定的現實意義。

1 可靠性設計研究

產品可靠性具體指的就是在規定的條件與時間之內有效完成規定功能的能力。可靠性設計屬于全新學科，和環境工程、生產管理、質量控制技術、系統工程等存在緊密的聯系。對可靠性設計的研究，主要是對產品和材料隨機現象和規律展開系統化研究。數學基礎主要包括了數理統計與概率論等，而物理學基礎則表現在失效物理方面。在可靠性設計中，對可靠性理論、設計參數與技術等統計數據進行了合理地運用，并且在特定可靠性指標中，能夠合理化設計零部件與設備等。可靠性設計要基于絕對安全，積極構建能夠有效控制失效概率的思想。

在應力強度模型角度出發，一旦產品受到應力超過容許強度就會失效，應力和強度都屬于隨機變量，會根據特定規律加以分布。在傳統設計過程中，都會將應力與強度設置成固定數值，同時給出安全系數，對不同因素的變動加以概括。在實際設計的過程中，相對于材料而言，僅僅是選擇強度最小數值，載荷與應力會選擇最大數值。在這種情況下，相對于大部分零部件都很保守，所以截面粗大且結構重量也較大，會消耗大量的材料，實際的成本投入也較高。部分零件還會受分析細致性不強的影響，影響失效估計效果，最終使得可靠性不明顯。

之所以可靠性設計方法能夠有效地吸引企業，最主要的原因就是其方法與基本原則都和產品具體需求相適應。在與用戶使用條件吻合的情況下，能夠提高原材料的使用合理性，創造可觀的經濟效益。特別是抽油機，傳統游梁式的收油機，由于結構相對簡單且可靠，所以在生產中的重要性不言而喻。然而因其體積較大，所以抽油機生產企業必須要合理運用全新思想與方法，才能夠確保產品競爭實力的增強，并達到減少成本的目的。

2 抽油機可靠性設計要點

第一，設計荷載是抽油機結構設計的重點。不同承力構件載荷的源頭就是光桿載荷-懸點載荷。對于游梁式抽油機行業的發展而言，在規范中已經明確指出，抽油機不能夠超額定懸點載荷，而且減速器也不允許超額定扭矩作業。然而在實踐過程中，只有懸點載荷處于交變的狀態，所以仍會出現突然超載的情況。若在具體設計方面，沒有對這一問題給予必要的關注，很容易損壞抽油機。在這種情況下，要想規避此問題的出現，就要對載荷進行合理地設計，即將光桿破斷最大載荷當做最大設計載荷。這樣一來，不同構件都不會發生破壞，也不會永久性地變形。以此為基礎設計生產的抽油機的安全性會明顯增強，但是其各個構件的粗大問題始終存在。如根據行業規范的規定要求，使用抽油機的過程中加大控制力度，堅決不允許出現超額定懸點載荷與超額定扭矩的情況，就需要將防過載裝置合理地設置在抽油機之上，為其安全可靠運行提供必要的保障，以免出現超載的情況。其中，可以將簡單零件設置于懸掛系統當中，如果出現超載的情況，此零件就會即可生效，使得抽油機停止運行并及時發送警報。另外，也可以將超載停機裝置放置于帶傳送系統當中。除此之外，將過載停機裝置應用在動力輸入端，也能夠實現這一目標。總的來講，要想從根本上實現抽油機可靠性的增強目標，就應當將額定懸點載荷當做設計載荷，這樣一來，就可以為抽油機提供全新運行環境，并降低抽油機設計的重量。

第二，設計中規避對minδ 方法的應用。在對抽油機可靠性進行設計的過程中，應當選擇使用既有資料當中的材料概率統計數據，亦或是利用平均數值和可靠性存在緊密聯系的安全系數。另外，還要結合不同部件重要程度，對可靠度與安全系數加以合理化應用。

第三，選擇使用零件與結構的過程中，應盡可能選用經過長時間考驗且滿足可靠性標準的零件，而結構的選擇則要保證其安全性。

第四，與抽油機基本性能相滿足的情況下，能夠不斷簡化產品的結構。而且結構越簡單，在分析受力方面也將更加準確，不斷提高可靠性，備受用戶的認可。

第五，對不同部件與系統安全性加以考慮，以免其中某結構失去效用而對人身安全造成嚴重影響。要不斷提高可維護性，不斷增強耐環境能力，以免出現誤操作能力。一旦發生故障，可以及時發現并接近，容易檢查并有效排除。

3 抽油機使用條件與維修性設計

任何產品的可靠性，首要的定義就是在規定的條件下，而使用條件同樣也很關鍵。即便產品再好，若在實際使用的過程中不能夠得到有效維護與保養，將難以與預期可靠性指標相適應，嚴重的還會誘發嚴重的后果。尤其是抽油機，引起運行環境相對惡劣，管理也始終采用巡檢的方式，長期缺乏專業人員進行管理，其可靠性的問題也逐漸突顯出來。

現階段，對抽油機安裝、調整以及維護的工作缺乏規范性，所以會直接增加損壞抽油機的幾率。根據統計數據分析發現，相同產品交由不同用戶使用，其發生故障的幾率存在較大的差異，也就是說，產品和使用條件存在緊密的聯系。若使用的條件理想，那么抽油機就能夠在長時間的使用下而不會失去效用。

雖然抽油機的減速器輸出直徑是 180Φ ，但仍然在不平衡的環境中被扭斷。所以，必須要對抽油機的使用條件加以完善，并不斷增強維護工作人員個人素質水平，制定健全的維修規程，使得管理水平得以提升。

除此之外，設計工作為用戶提供必要的維修服務的過程中，也可以采取必要的改進措施，以保證優化可靠性設計的效果。在廣義的可靠性設計中，同樣也涵蓋了維修性設計的內容。

在可靠性設計中，主要考慮的是所設計生產的產品在長期使用中不會發生故障，而維修性設計的考慮重點就是在短時間內有效恢復產品的運行能力。為此，應針對用戶常發生問題與容易發生問題進行調研，并將其轉變成設計的問題。在對設計加以改進的基礎上，實現結構的改善，降低常發生故障的出現幾率。若能夠在設計方面對曲柄銷防松的問題進行解決，就會更方便擰緊。若應用防過載裝置，那么曲柄軸就很難被扭斷。

長期以來，抽油機發生故障的幾率都相對較高，質量問題十分嚴重，特別是減速器漏油的問題與曲柄銷斷裂的問題。另外，導致游梁被損壞的主要原因就是四肖式聯接驢頭讓位的時候，對驢頭強行搬動，導致游梁側彎進而被損傷。如果程度嚴重，還會導致抽油機整體翻倒。在轉變成自讓位驢頭以后，以上問題就不會再發生了。

4 結語

綜上所述，可靠性設計工作的開展能夠在統計數據不完整的情況下，始終借助可靠性設計基礎思想與方式，不斷優化產品的質量，以保證維護性效果的增強，并減少成本的支出。近年來，基于可靠性理論的不斷進步與發展，使得統計試驗資料也更加完善與豐富。