抽油機皮帶松緊度與能耗關(guān)系研究

趙君峰（大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

抽油機皮帶是保障抽油機系統(tǒng)運行的重要傳動組件，受皮帶材質(zhì)影響，在運行過程中難免出現(xiàn)塑性變形現(xiàn)象，一旦皮帶斷裂將會造成停井問題，不僅浪費能耗，而且影響產(chǎn)量[1-3]。所以，現(xiàn)場維護操作時經(jīng)常進行皮帶松緊度調(diào)整，進而延長皮帶使用壽命，保障抽油機平穩(wěn)運行，降低生產(chǎn)維護成本。然而，現(xiàn)有抽油機皮帶松緊度調(diào)整判定標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)手段并不能保證皮帶在松緊度合適的情況下運行，反映出現(xiàn)場皮帶松緊度調(diào)整對生產(chǎn)能耗的影響認識不清，也沒有得到足夠重視的問題[4-7]。

因此，針對抽油機皮帶松緊度與能耗關(guān)系進行了研究，為抽油機皮帶調(diào)整量化提供了新的認識與技術(shù)手段。

1 抽油機皮帶松緊度調(diào)整現(xiàn)狀

抽油機皮帶松緊度調(diào)整時需要停止抽油機并剎車鎖定，之后根據(jù)抽油機皮帶松緊度判定情況移動電動機位置，調(diào)整“四點一線”，調(diào)整操作完成后啟動抽油機。

現(xiàn)場進行抽油機皮帶松緊度調(diào)整時，基本依據(jù)個人經(jīng)驗，不同的人對抽油機皮帶松緊度的判定存在較大的差異，調(diào)整后的抽油機皮帶普遍存在過緊的問題，“四點一線”也無法得到保障。抽油機皮帶過緊不僅加大了皮帶與皮帶輪之間的磨損，加速了皮帶塑性變形時間，而且對減速箱軸承產(chǎn)生偏磨影響，易產(chǎn)生減速箱漏油現(xiàn)象，影響了抽油機平穩(wěn)運行及生產(chǎn)[8-9]。

2 抽油機皮帶松緊度調(diào)整措施

2.1 抽油機皮帶松緊度調(diào)整量化裝置

為實現(xiàn)抽油機皮帶松緊度調(diào)整的量化，現(xiàn)場研究應(yīng)用了抽油機皮帶松緊度調(diào)整量化裝置，其由前端支撐桿、前桿、推拉力計及固定套、后桿、定位擋片、把手組成[10]。抽油機皮帶松緊度調(diào)整量化裝置見圖1。

圖1 抽油機皮帶松緊度調(diào)整量化裝置Fig.1 Pumping unit belt tightness adjustment quantizer

測試時，將前端支撐桿穿插在皮帶下方，按壓后桿把手，當(dāng)定位擋片緊貼皮帶輪上方皮帶時無法繼續(xù)下移實現(xiàn)定位，此時推拉力計的線狀觸點按壓皮帶達到一定弧度，讀取推拉力計顯示的數(shù)值即可判定抽油機皮帶松緊度。

2.2 抽油機皮帶松緊度調(diào)整量化標(biāo)準(zhǔn)

為確定抽油機皮帶松緊度量化裝置的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，進行了相關(guān)試驗。試驗考慮抽油機皮帶的不同型號和使用狀況是否對松緊度判定存在差異，區(qū)分現(xiàn)場應(yīng)用最多的八型機5380型皮帶和六型機5080型皮帶分別試驗。另外，試驗考慮不同型號、不同使用狀況的抽油機皮帶其松緊度合適的數(shù)值區(qū)間是否會存在較大差異，將應(yīng)用30 d以上，經(jīng)過較大塑性變形期的皮帶確定為舊皮帶。

通過現(xiàn)場驗證，選取應(yīng)用5380和5080兩種型號的新、舊抽油機皮帶確定皮帶松緊度調(diào)整量化裝置的判定標(biāo)準(zhǔn)。最終將應(yīng)用抽油機皮帶松緊度量化裝置的判定標(biāo)準(zhǔn)確定為：

1）5380 型皮帶：新皮帶松緊度合適區(qū)間為90～100 N，舊皮帶松緊度合適區(qū)間為85～95 N。

2）5080 型皮帶：新皮帶松緊度合適區(qū)間為95～105N，舊皮帶松緊度合適區(qū)間為90～100 N。

3 皮帶松緊度對能耗影響分析

3.1 皮帶松緊度對能耗影響試驗

抽油機皮帶松緊度調(diào)整不佳會帶來丟沖次現(xiàn)象，進而影響抽油機能耗?，F(xiàn)場試驗得出，抽油機舊皮帶松緊度不佳會造成日沖次差176.4次、日能耗損失3.6 kWh，抽油機皮帶松緊度對能耗影響情況統(tǒng)計見表1。

表1 抽油機皮帶松緊度對能耗影響情況統(tǒng)計Tab.1 Influence of belt tightness on energy consumption of pumping unit

進一步分析可得八型機9口，平均日沖次差190.2次、日能耗損失3.7 kWh；六型機2口，平均日沖次差114.5次、日能耗損失2.9 kWh。

3.2 皮帶松緊度耗關(guān)系分析

1）抽油機皮帶松弛時出現(xiàn)丟沖次現(xiàn)象，并且隨著松弛力度的加大，丟沖次現(xiàn)象也越發(fā)嚴(yán)重，能耗損失也越大，每日可達599.6次，日能耗損失達到13.1 kWh。當(dāng)皮帶松緊度達到一定程度后，皮帶會無法帶動抽油機運行造成皮帶斷裂問題。

2）抽油機皮帶過緊時也會出現(xiàn)丟沖次現(xiàn)象，如表1中CYJ11井的試驗對比數(shù)據(jù)，這主要是因為皮帶過緊會增加皮帶輪之間的受力，致使減速箱軸承產(chǎn)生偏磨，影響了運轉(zhuǎn)速度，可見抽油機皮帶過緊的危害主要體現(xiàn)在對抽油機系統(tǒng)運行的影響方面。

3.3 皮帶松緊度對能耗影響測算

抽油機皮帶松緊度對日能耗的影響數(shù)值并不高，不足以說明抽油機皮帶松緊度對能耗的影響有多大。為此，進行了抽油機皮帶松緊度衰減試驗，試驗選取4口應(yīng)用新5380型皮帶一個月后調(diào)整皮帶松緊度開始衰減測試，此時新皮帶已經(jīng)過最初的塑性變形階段，按舊皮帶標(biāo)準(zhǔn)判別，試驗每隔10 d進行一次測試，試驗期間不再調(diào)整抽油機皮帶松緊度，抽油機皮帶松緊度衰減測試數(shù)據(jù)見表2。

表2 抽油機皮帶松緊度衰減測試數(shù)據(jù)Tab.2 Belt tightness attenuation test for pumping unit N

通過試驗結(jié)果得出，抽油機皮帶松緊度衰減能夠達到30 d的有1口井，超過20 d的有1口井，不到20 d的有2口井，說明多數(shù)井的抽油機皮帶衰減達不到30 d，在20～30 d左右進行一次皮帶松緊度調(diào)整能夠保證抽油機皮帶松緊度始終保持在合適狀態(tài)，進而減少丟沖次現(xiàn)象，降低抽油機生產(chǎn)能耗；試驗中S4井在抽油機皮帶松緊度衰減試驗的第60 d以前發(fā)生斷裂，說明60 d不調(diào)整抽油機皮帶松緊度，不僅損失較多能耗，而且皮帶發(fā)生斷裂的概率較大。

按照5 000口井，30 d進行一次皮帶松緊度調(diào)整，約有10 d處于皮帶松緊度不佳的狀態(tài)，一年就會有120 d皮帶松緊度不佳時間計算，5 000口井每年因抽油機皮帶松緊度不佳預(yù)計會造成216×104kWh的能耗損失，多達137.8萬元的成本支出。

4 結(jié)論及認識

1）抽油機皮帶松緊度調(diào)整的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及操作規(guī)程執(zhí)行度較差，無法指導(dǎo)抽油機皮帶松緊度調(diào)整量化，基本依據(jù)個人經(jīng)驗，不同的人對抽油機皮帶松緊度的判定存在較大的差異。

2）不同型號、不同使用狀況的抽油機皮帶，其松緊度合適的數(shù)值區(qū)間存在較大差異。應(yīng)用抽油機皮帶松緊度調(diào)整量化裝置確定5380型抽油機皮帶，新皮帶合適區(qū)間為90～100 N，舊皮帶合適區(qū)間為85～95 N；5080型抽油機皮帶，新皮帶合適區(qū)間為95～105 N，舊皮帶合適區(qū)間為90～100 N。皮帶松緊度量化調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)的探索，為現(xiàn)場抽油機皮帶松緊度調(diào)整量化提供了有利的技術(shù)支撐。

3）抽油機皮帶松緊度不佳會造成平均日沖次差176.4次、日能耗損失3.6 kWh，抽油機皮帶松弛和過緊都會造成丟沖次現(xiàn)象，在20～30 d進行一次皮帶松緊度調(diào)整能夠保證抽油機皮帶松緊度始終保持在合適狀態(tài)，進而減少丟沖次現(xiàn)象影響，降低抽油機生產(chǎn)能耗，為現(xiàn)場抽油機皮帶松緊度調(diào)整周期提供了借鑒，對抽油機日常維護具有指導(dǎo)意義。

4）抽油機皮帶松緊度定量調(diào)整不僅可以減少丟沖次現(xiàn)象，有效降低抽油機能耗，并且可以延長皮帶使用壽命，節(jié)省皮帶用量，進而節(jié)約抽油機生產(chǎn)、維護成本。