新型游梁式抽油機剎車鎖緊裝置的研究及應用

陳洪山 萬麗紅 孫小海 張劍強 薛華峰 王又坤

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

關鍵詞：抽油機;剎車;鎖緊裝置;解鎖

一、引言

剎車系統是保證抽油機安全操作的核心部件。在抽油機日常維護、保養及油井維護、修井作業等操作中，因剎車失靈、剎車不牢固、誤松剎車等現象會造成抽油機溜車傷人或設備損壞事故。因此，必須對剎車系統進行改造，以提高其安全性和可靠性。

二、抽油機剎車失效原因分析及剎車鎖緊裝置應用現狀

1、剎車制動系統失效原因分析

目前抽油機使用的剎車屬于機械摩擦式制動裝置，主要依靠剎車片對剎車輪產生靜摩擦力，從而對剎車輪及與其相銜接的減速箱輸入軸產生靜扭矩，達到工作制動。剎車制動后，受剎車片老化、磨損嚴重、剎車行程調整不當內在因素及井筒內壓力、液柱發生變化是懸點載荷改變、調整平衡塊后，配重和曲柄的位能發生變化，誤松剎車、誤起抽油機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生相對滑動的趨勢，導致剎車失效，造成抽油機溜車。

以上原因導致抽油機剎車系統存在失效，容易造成人員傷亡，設備損壞的安全隱患，從根本原因分析剎車片與剎車輪摩擦力不夠是導致剎車系統失效的最主要原因。

2、剎車鎖緊裝置應用現狀

為了消除因剎車失效帶來的安全隱患，現場應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，實現限位，防止溜車，而棘輪式是利用棘爪與棘輪卡槽配合，實現限位，防止溜車，都有操作簡單便捷，安全可靠的優點，但是，缺點也很明顯，解鎖困難，尤其對于中、重型抽油機，需要用吊車解鎖，費事費力，影響油井采油時率，需要安裝專用剎車輪，投入成本大，不利于推廣應用。

針對抽油機剎車系統存在的不安全因素和剎車鎖緊裝置存在的缺陷，需要設計一種新型剎車鎖緊裝置以達到防止抽油機溜車的目的。

三、技術分析

1、設計思路

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。

通過增大剎車片與剎車輪的接觸面積、改變剎車片的材質來增大摩擦系數以及改變剎車系統的摩擦方式，就需要對現有剎車系統進行改造，投入成本較大，因此以上三個思路不可行。

對于增大剎車片對剎車輪的壓力，我們認為比較容易實現，因此，我們設計的抽油機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、結構及工作原理

游梁式抽油機剎車鎖緊裝置如圖3所示，該裝置采用雙螺母鎖緊結構，剎車系統主體結構不變，將剎車銷加長，剎車銷一側安裝調節螺母，在剎車搖臂側新安裝一個帶支撐板的∏形槽鋼，槽鋼內置鎖緊螺母，槽鋼外側焊接一個與剎車搖臂配合的防偏槽。

作業前，通過調整調節螺母使剎車片張合度合適，剎把行程在1/2～2/3處。停機、剎車，搖臂通過杠桿作用到∏形槽鋼，使剎車片閉合，達到制動作用，此時∏形槽鋼內的鎖緊螺母處于松弛狀態，再利用專用工具旋緊鎖緊螺母，將∏形槽鋼壓緊。通過鎖緊螺母和調節螺母的共同作用，進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剎車搖臂發生偏斜而使剎車松動，保證操作人員安全。

3、現場試驗

為驗證其鎖緊效果，我們選取一口12型游梁式抽油機進行試驗，該抽油機的4塊配重全部移至曲柄末端。

在抽油機下死點卸掉驢頭負荷，慢松剎車，將曲柄停在水平位置，此時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;隨后我們又松開手剎把，此時，搖臂與∏形槽鋼脫離，但鎖緊螺母和調節螺母仍處于旋緊狀態，觀察剎車系統，未見松動，曲柄紋絲不動。

解鎖時，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，剎車實現解鎖，慢松剎車，曲柄向下旋轉。通過實驗，該裝置達到了鎖緊剎車的目的，操作簡單，快速，鎖緊剎車操作用時28s，解鎖操作用時43s，且操作人員站在減速箱小平臺上即可完成剎車鎖緊和解鎖操作，保證了操作安全。

4、技術性能

該剎車鎖緊裝置具有以下特點：

（1）結構簡單，易于加工、改造，利于現場推廣應用，適用于各種型號的游梁式抽油機;

（2）鎖緊和解鎖操作簡單，快速方便，現場試驗應用表明，新抽油機剎車鎖緊裝置鎖緊和解鎖時間控制在2min以內;

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

五、結論

游梁式抽油機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溜車現象，避免了由此造成的人員傷害、設備損害等事故，具有結構簡單，操作方便，安全可靠的特點，具有較好的推廣和應用價值。

參考文獻：

[1]石油化學工業出版社《采油技術手冊》·1997年