抽油機調平衡工具的改進

王璽

摘? 要：在游梁式抽油機調平衡操作過程中，通過制作專用平衡塊調整工具，解決目前存在的占用人員多、耗時長、定位不精確、不安全等問題，取得了良好效果。

關鍵詞：抽油機;平衡塊;調整;專用工具

中圖分類號：TE933.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.07.082

抽油機是油田有桿抽油系統的地面驅動設備，數量占油田采油設備總數量的90%以上，其中游梁式抽油機為應用最多的機型[1]。游梁式抽油機具有結構簡單、可靠耐用等優點，一直處于機械采油設備的主導地位，但是效率低、能耗高[2]。對于處在特高含水期的老油田，降本增效迫在眉睫，其中一個挖潛的重點就是降低游梁式抽油機的用電單耗。

平衡問題是影響游梁式抽油機效率的重要因素，安裝曲柄平衡塊和在游梁后端添加配重箱是改善抽油機平衡性的適用措施。在抽油機平衡塊質量一定的情況下，根據采油井的工況，適時調節平衡是降低游梁式抽油機用電單耗的主要手段，也是應用最廣泛、最簡捷、最具時效的方法。調平衡方法操作起來需要多人配合、耗時較長，嚴重影響油井開井時率，并且操作工序繁瑣，勞動強度大，存在較大的安全隱患。

一、調平衡操作過程及問題

1.操作過程

現場游梁式抽油機調平衡需要3～5人，需要專用扳手、活動扳手、大榔頭、撬杠、起子、絕緣手套等工具。操作人員到達現場后，首先檢查剎車是否靈活好用，停抽，將抽油機停在適當位置，剎緊剎車，卸下鎖塊，卸松平衡塊固定螺母;然后，至少兩名操作人員爬上抽油機，選擇合適的站立位置，多人配合將平衡塊左右晃動起來，同時地面上一名操作人員用撬杠插入平衡塊晃動時與曲柄上端面的間隙中，隨著晃動節奏不斷撬動平衡塊，使其向指定的方向移動，直至到達指定的位置后，裝好鎖塊，上緊平衡塊固定螺母，檢查無誤后，開啟抽油機。

2.存在問題

整個操作過程要求全體操作人員站位合適、精神集中、晃動有力、撬動適當，占用人員多（至少3人）、耗時長（平均調整一口井的時間在90min左右）、不安全（多人同時在減速箱上部受限區域內、也無法達到三人同時系安全帶的要求）、移動位置不精確（由于晃動力度和撬動力度不好掌握，平衡塊無法精確移動）等缺點。

二、原因分析

對游梁式抽油機調平衡的分步驟耗時進行統計，采用傳統的調平衡方法，耗時最多的一道工序是移動平衡塊，平均耗時在30min左右，占平均總耗時（按90min）的1/3。在調平衡的操作過程中，造成平衡塊移動慢的因素較多，如人員素質差異、設備部件或形狀限制、操作空間有限、無專用工具等。

其中，人員素質差異可以通過針對性的培訓加以解決;一般無法解決由設備部件或形狀對操作產生的限制;在專用工具方面，傳統調平衡方法的通用工具主要有套筒扳手、活動扳手、大榔頭、撬杠、起子、手套等，操作上以砸、推、拉、撬為主，主要依靠操作人員的體力，容易造成疲勞，不但使平衡塊移動速度變慢，而且有很大的安全隱患。因此，可以通過制作一種結構簡單、操作簡便、成本低廉的專用工具，達到對平衡塊移動速度快、移動平穩、定位精確、省力安全的效果。

三、 解決措施

根據平衡塊專用調整工具的目標要求，結合游梁式抽油機曲柄上具有鋸齒的特點，參照齒輪—齒條機構的傳動原理，以及加力棘輪扳手的大力矩高效省力原理，在設計的專用調整工具的結構中至少包含齒輪、齒輪軸和棘輪快速扳手。

1. 齒輪

為了操作方便，將齒輪、輪軸分開設計，齒輪大小與平衡塊鎖眼大小相適應，齒頂外徑為95mm，分為10個齒，齒深為15mm，齒與齒之間的距離為30mm，保證齒輪與曲柄齒條相吻合，確保既能高效傳遞力矩，又不打滑。操作時，齒輪承受很大的力矩，為保證齒輪的強度，齒輪材料選用45號碳素鋼，齒輪的厚度為43mm;為與輪軸配合牢固，齒輪內部設置為一個同心正六邊形，對邊距離為40mm。

2.齒輪軸

為了保證輪軸能順利穿過鎖眼孔，并有足夠的強度，將輪軸直徑設計為27mm，總長度為280mm，材質選用45號碳素鋼，采用熱處理工藝處理。輪軸前端是一段與齒輪中心內六邊形尺寸相吻合的六方柱，最前端有一個直徑5mm的小孔，當齒輪與輪軸安裝好后，插入銷釘可以固定齒輪;后端為尺寸46mm的六方柱，與46mm棘輪扳手口徑相吻合;輪軸中段設置長度為200mm的螺紋，將外徑為64mm的限位擋板安裝在輪軸上，當輪軸傳遞扭矩時，限位擋板擋住曲柄側面，起到保持輪軸平衡的作用。

3. 棘輪扳手

棘輪扳手為成品工具，直接從市場上購買，為配合輪軸工作，并達到省力的目的，可選用帶加力杠的46mm棘輪扳手。

四、措施效果

完成抽油機平衡塊專用調整工具制作后，選擇現場的抽油機作為試驗機，將該抽油機兩塊平衡塊分別外移50cm。根據現場操作耗時的統計數據，該工具移動一組平衡塊的時間平均在5min左右，調平衡耗時明顯減少;采用加力棘輪扳手后，不但調整速度快且省力;在移動平衡塊過程中，移動尺寸比較精確;操作人員不必站在抽油機減速箱上，降低安全風險，取得良好應用效果。

參考文獻：

[1]宋興盛.游梁式抽油機分節點效率分析與平衡狀態測試儀的研制[D].東營：中國石油大學（華東），2009.

[2]周廣玲.游梁式抽油機二次平衡理論與試驗研究[D].大慶：東北石油大學，2011.

（勝利油田孤島采油廠? 山東東營? 257231）