油田游梁式抽油機常見問題分析及提升對策

繆明才，丁春忠，范新冉，張曉璇

（中國石化勝利油田分公司設備管理處，山東 東營 257000）

1 現狀

抽油機是石油開采中應用最多的設備，其中常規游梁抽油機（8－14型等）、無游梁抽油機（機械換向，以皮帶機為主）是勝利油田的主力機型，另外還有少量其它異型抽油機，總數達到21000余臺。

由于油田游梁式抽油機數量多、分布廣、工況惡劣、管理難度大。特別是影響抽油機減速箱及各部位軸承的潤滑、安全防護、登高維保作業的問題，一直長期存在，易導致設備外觀質量差，污染環境，增加維修費用及職工勞動強度，同時對原油生產及設備安全使用產生較大影響。

2 存在問題

通過對勝利油田抽油機應用現狀的調查，發現抽油機管理、應用中存在問題如下。

2．1 潤滑管理方面

2．1．1 減速箱部分

游梁式抽油機減速箱是抽油機故障的高發部位，主要體現在滲漏、潤滑油變質、潤滑油流通道堵塞3個方面，易造成齒輪磨損咬齒、打齒及軸承磨損松曠、輸出軸竄動等故障。通過調研，80%以上的減速箱故障是潤滑不良導致，潤滑油變質后形不成潤滑油膜，傳動效率降低3%～5%。目前，為防止潤滑油被偷盜，60%以上的減速箱觀察孔蓋、放油口、呼吸器等全部焊死，給減速箱正常呼吸、潤滑作業帶來較大難度。

2．1．2 軸承部分

抽油機軸承主要包括中軸承、尾軸承及曲柄連桿軸承，一般規定在連續運轉5000h后需要對軸承進行維護和添加潤滑脂。由于登高潤滑存在的職工勞動強度大、安全風險高以及維護保養意識不強等原因，許多抽油機的潤滑脂加注工作不到位。

2．2 安全管理方面

2．2．1 存在高空作業跌落風險

游梁抽油機檢維修工作主要包括各部位調整、緊固、清潔、軸承潤滑油補充加注、抽油機防腐刷漆等。游梁抽油機的游梁、橫梁、驢頭、減速箱等部位高度一般超過2m，屬于登高作業范疇，按要求必須懸掛安全繩，但早期的游梁機普遍沒有設置安全繩的掛點。通常抽油機的維保作業需辦理高空作業許可證，采取搭梯子、多人配合的方式方能完成，效率低，存在一定的安全風險。

2．2．2 無剎車保險裝置

根據《石油天然氣工業游梁式抽油機》（GB/T29021-2012）5．2．10條款規定，“當在抽油機上或其周圍作業或維修時，應用鏈條或其它可接受的辦法將曲柄及平衡重固定在某個位置”。根據這一要求，所有抽油機在停機狀態下，必須安裝剎車保險裝置。目前，油田在用的游梁式抽油機中，60%以上的減速箱未設計安裝剎車保險裝置，其它40%減速箱雖然設計剎車掛鉤裝置，但剎車爪頭與剎車輪鎖死機械的合與分難度大、安全風險高。

3 提升對策研究

針對抽油機潤滑管理、安全管理中存在系列問題，勝利油田設備管理系統開展了系列技術攻關，并在實際管理過程中推廣應用，取得了較好效果。

3．1 潤滑水平提升措施

3．1．1 研發“三孔合一”裝置

經多方論證，在減速箱原呼吸孔蓋的部位設計一套綜合功能孔，該裝置整合呼吸孔、觀察孔、放油取樣孔等三孔功能。取消減速箱原有觀察孔和放油取樣孔， “三孔合一”裝置結構設計圖見圖1。

圖1 三孔合一裝置結構設計圖

3．1．2 推廣使用免維護軸承

免維護軸承是從安裝到失效無需維護就能長期穩定工作的軸承，其獨有的結構和潤滑技術,使主機設備得到了升級,真正解決了“停機時間增加、維護成本提高、環境污染存在”的問題。

根據游梁抽油機軸承的工況及性能免維護性能要求，在對比目前在用的滾動軸承結構形式的基礎上，提出了全密封結構軸承的結構設計方案。

一是整體結構設計。以12型游梁抽油機中軸承NJ234單列滾子軸承為例，在軸承兩面加裝密封蓋，適當增加軸承的內外圈寬度，增加有效密封空間，提高散熱性，并相應地增加潤滑脂的注入量。軸承外圈設計密封圈止口，內圈不設計槽口，將密封蓋內緣采用雙唇密封圈結構，既方便裝配，又可以取得良好的密封效果。

二是保持架的設計。材質選用合金板，在保證強度的基礎上，厚度薄、體積小，可以有效增大密封空間。同時適當增加兜孔與滾子之間的間隙，使潤滑脂在兜孔與滾子之間的厚度更大，冷卻效果更好。

三是密封蓋的設計。密封蓋采用鋼圈外敷高強度橡膠的結構。其中內襯鋼圈采用A3鐵板，外敷橡膠采用耐油、耐高溫、抗老化的氫化丁腈橡膠（HNBR）。外緣厚度與軸承內圈的止口寬度一致，一般不小于0．5mm。內圈結構為雙唇密封圈結構。

四是密封間隙的選取。通過試驗來確定密封間隙的合理取值，避免間隙過大或過小。

五是潤滑脂的篩選及填脂量的確定。潤滑脂的要求主要是具備較高的潤滑性、抗磨性、抗氧化性、防銹性，以及使用壽命，可選擇粘稠度較高的3#鋰基聚四氟乙烯復合潤滑脂。原則上密封軸承的填脂量占軸承有效密封空間的40%～50%。

新型免維護軸承于2018年初開展現場試驗，經過近一年的使用表明，研制的免維護軸承運轉正常，具有良好的潤滑、防護性能。

3．1．3 研制應用抽油機潤滑工程車

通過配套減速箱潤滑油化驗、廢油抽吸回收、柴油高壓清洗、新油加注等技術，成功研制開發潤滑油工程車，使其具備潤滑油的檢測、清洗、換油等功能。

圖2 潤滑油工程車

抽油機潤滑工程車集廢油回收、減速箱清洗及新油加注等功能于一體，相對于老設備，該車采用底盤驅動液壓系統提供動力，消除了臨時接電存在的時間長、風險大、用工多等難題。所有管線均采用高壓軟管及機械盤管裝置，避免了人工逐根連接管線造成的較大勞動強度。回收泵、清洗泵、加注泵排量均有所提高，整個清洗換油工作時間相比以前提高一倍以上。經過試運行，潤滑工程車可有效保證抽油機變速箱的清洗效率及效果。

3．2 安全管理水平提升措施

重點圍繞抽油機剎車保險、登高作業等方面存在問題進行了研究，并提出了具體的解決方案。

3．2．1 研發應用剎車保險裝置

新型抽油機的剎車保險裝置（簡稱死剎車）的設計，要求必須實現設備本質安全，勝利油田設計了嚙合式剎車保險裝置。

圖3 嚙合式剎車保險裝置示意圖

該裝置由自復位鎖塊制動機構、齒盤總成、傳動機構、操作機構4部分組成，操作簡便，只需轉動手輪就可以完成主要操作，避免了原來剎車保險裝置繁瑣的操作程序。采用制動板鎖塊齒牙組件微動和完全嚙合設計，任何位置都能鎖得住、打得開，充分保障操作者的人身安全。全程操作在抽油機尾部安全區域進行。在剎緊和松開過程中沒有劇烈沖擊，整個操作過程平滑穩定，避免了震動、沖擊造成保險裝置突然失效的弊病，安全可靠。采用螺桿傳動件傳動，省時省力。目前，勝利油田推廣100余套。

3．2．2 研發應用抽油機維修專用工程車

通過對登高作業車的改進，增加了電控、液壓等技術，開發配套了抽油機維修工程車，使其具備高空作業功能、加注軸承潤滑脂功能，適用于抽油機的現場維修、潤滑、保養、調整及起重等作業，同時也可用于其它高空作業，是典型的一機多用的機動設備。

該設備主要有4大組成部分：底盤、低位工作平臺、吊臂、高位工作平臺。

圖4 抽油機維修專用工程車

低位操作平臺：可以實現180°旋轉，最大工作高度5m，延伸長度3m，載重0．6t。主要工作內容：調平衡，減速箱換機油，更換踏板、護圈、爬梯等。

吊臂：可以實現360°旋轉，工作幅度5m，載重6t。主要工作內容：更換毛辮子、電機、吊平衡塊等。

高位操作平臺：可以實現360°旋轉，高度大于9m，載重0．2t。主要工作對象：換毛辮子，防腐除銹，軸承潤滑，軸承更換。避免安全帶低掛高用。

4 效果分析

（1）改善減速箱潤滑條件，提高抽油機的運行穩定性。抽油機故障停機率大大降低，減少因故障停機對原油生產的影響。

（2）免維護軸承、抽油機剎車保險裝置應用，消除了軸承潤滑維護等工作帶來的高空作業安全風險、降低了操作人員的勞動強度、減少抽油機維護的工作量，改善職工工作環境。

（3）完善了安全裝置，提高現場操作安全性能。設備的本質安全性能有了較大提升，大大降低操作事故和機械事故的發生概率。

通過5～10年治理，全油田在用抽油機故障率降低50%，減少抽油機維修工作量30%。并形成新抽油機從采購、管理、維修系列標準化產品。通過以上技術和裝置推廣應用，實現抽油機清潔、安全生產、降低設備的維護成本，從而達到延長設備使用周期，提高設備綜合經濟效益的目的。