《抽油机连杆拆装工具研制和应用》
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摘 要：在油田生产开发过程中使用的常规设备是游梁式抽油机.连杆可以将曲柄动能传递给抽油机横船,使抽油机做上下往复运动.当断块能量和生产要求发生变化时,需要调整抽油机冲程来满足原油生产的需要.当原曲柄销子损坏时也必须更换曲柄销子才能恢复正常生产.而每次调整冲程或更换曲柄销子前都需要先将连杆与曲柄销子分开.传统的方法是用绳索捆绑连杆,用人力或者吊车拖拽使连杆与曲柄销子分离.该方法员工劳动强度高,操作时间长等问题,存在一系列安全隐患.为了彻底解决存在的问题,研制了一种便携式连杆分开器,能快速、安全的完成连杆分开的操作,既保护了员工的人身安全又避免了因停井时间长导致的井卡生产事故.
关键词：游梁式抽油机;连杆;组合工具
一 问题的提出
游梁式抽油机是陆地油藏开采中使用最广泛的设备.连杆是将曲柄动能传递给抽油机横船,使抽油机做上下往复运动的重要部件.当曲柄销子磨损严重不能将曲柄动能很好地向下传递时,需要更换曲柄销子才能恢复正常生产.当断块能量或者生产工艺要求发生变化时,需要调整抽油机冲程来满足原油生产的需要.而每次调整冲程或更换曲柄销子前都需要先将连杆与曲柄销子分开.传统的方法是用绳索捆绑连杆,用人力或者吊车拖拽使连杆与曲柄销子分离.该方法员工劳动强度高,操作时间长等问题,在实际操作中存在一系列安全隐患.
二 故障现象
连杆与曲柄销子分离前,员工需将绳锁稳固地套在连杆上.由于操作位置较高,员工易发生坠落事故.所以每次操作必须按要求佩戴安全带.用绳子拉连杆时收到很大的阻力,单靠人力卸不下来,经常用到斜铁和大锤.这种操作下,斜铁容易飞出对人体造成伤害,该操作并不可取.当人力不能将连杆与曲柄销子分开时,需要借用吊车.据统计,使用吊车时,约有三分之一的几率导致连杆或者曲柄销子不同程度的损坏.损坏严重的还需要更换连杆或者曲柄销子.
三 故障原因
装配时连杆与曲柄销子必须紧密配合,造成连杆与曲柄销子分开困难最根本的原因就是抽油机长期在野外环境工作,雨水容易积留至连接轴面及轴孔,逐渐形成锈蚀,给拆卸工作制造了很大的阻力.当利用斜铁和大锤时,人站在两连杆中间的平台上,由于操作空间小,斜铁固定不够稳固,用力小起不到拆分作用,用力大加之敲击位置不精确,斜铁容易飞出对人身造成伤害.而吊车作用力过大并且作用力方向与连杆分离方向不一致,极易将连杆或者曲柄销子损坏.传统的方法借助的是具有破坏作用的冲击力进行分离,达到了分离的效果,但是其破坏性若控制不好就会造成人身伤害和设备损坏.第四采油厂油原油普遍为稠油,操作时间长时特别是冬天低温情况下极易井卡给油井生产造成了较大影响.
四 故障处理
我们首先需要对抽油机设备进行定期保养外.此外我们还可以从操作方法上寻求解决办法.制作一套工具达到操作简便,成本低,通用性强,适用于多种型号抽油机,安全系数高,操作时间短等效果.
4、1解决思路
考虑到抽油机两对连杆与曲柄销子的分开时,连杆的受力方向相反,可以利用螺旋副工作原理,研制一种将连杆与曲柄销子硬性分开和复位的工具.
4、2组成及结构特征
连杆分开器由连杆固定卡箍、卡箍与圆管连接固定螺丝、可调节距离圆管、伸缩套管、调节距离固定螺丝、伸缩套管固定螺母、调节螺杆等部件组成.
该连杆分开器的主要工作部位是伸缩套管和调节螺杆.调节螺杆两侧分别是梯形右旋螺纹和梯形左旋螺纹.两侧伸缩套管分別是与之配合的梯形左旋螺纹和梯形右旋螺纹.卡箍将该组合工具固定在两连杆上,当对调节螺杆施加外力时,通过螺旋副将扭矩转换为轴向的推力（或拉力）,将连杆硬性从曲柄销子轴套里分开或者拉回.由于伸缩套管与调节圆管组合使用可以调节成任意长度,故连杆分开器适用于不同型号抽油机的连杆拆卸.考虑到连杆在分开的过程中角度的变化可以导致调节螺杆变形损坏,故在卡箍和伸缩套管上置了万向结构,在操作过程中可自动调整连杆与调节螺杆之间的角度,确保作用力始终沿着调节螺杆的轴向方向.
4、3 材质
该组合工具中丝杠是主要的受力部件,由于其直径小,长度长,承受较大的推拉力,为保证工具性能稳定,避免弯曲或断裂,选择优质45#中碳钢进行加工,并且在调制处理后进行表面淬火,提高螺纹硬度和其他机械性能[1].
4、4 工作原理
根据螺纹副原理,将旋转运动转换为直线运动的同时传递力.使用该组合工具时,先将两个固定卡箍分别紧固在抽油机曲柄外侧两连杆的下侧,测量两个万向螺孔之间的距离,根据调节圆管定位螺孔位置计算出伸缩套管两端之间的距离,将调节螺杆的两端分别旋入伸缩套管中,伸缩套管两端距离调整至计算值.再将调节圆管与卡箍通过万向结构固定.顺时针施力,工具伸长反之缩短.伸长时将连杆硬性从曲柄销子轴套里分开,反之将连杆复位.由于连杆分开器两端固定在两侧连杆上,推力（或者拉力）作用同时作用在两根连杆上,所以该工具可以实现两侧连杆与曲柄销子的同时分开与复位,大大节约了操作时间.
五 应用效果
该连杆分开器研制成功后,在第四采油厂永清采油作业区多台不同型号的抽油机上试验,取得了良好的收效.用传统的方法一般需要5～6名员工,平均需要2～3个小时,并且必要时需要吊车配合.采用本组合工具后,每次只需要2名员工,10分钟就能完成,安装拆卸快捷,既减轻了员工劳动强度,又提高了工作效率,消除了安全隐患.解决了生产中存在的实际问题,取得了良好的经济效益,具有推广价值.
1、经济效益
加工费：工具成本2000元/套,一共做了4套,总费用0.8万元.
增产效益：
全厂每年约有230台抽油机需要调冲程、更换曲柄销子：
每年可节省230台 × 2小时等于460小时,
平均每口油井日产原油2吨,每吨原油成本0.35万元：
460小时/24小时/日× 0.35万元/吨× 2吨等于13.4万元
节省吊车费用：750元/井次×230井次/年等于17.25万元
年创效：13.4+17.25-0.8等于29.85万元
2、社会效益
该方法大幅降低了抽油机的停井时间,杜绝了井卡现象,提高了生产效率.降低了员工的劳动强度,降低了员工摔伤、扭伤、砸伤等事件的概率,保护员工的基本权益.为企业节约了一笔可观的吊车租用费和配件购置费,该部分.
六 技术创新点
连杆分开器的主要创新点是：一是,利用螺纹副将扭矩转换为对连杆的推力或者拉力.二是,将螺纹副产生的推力或者拉力转移到两连杆上,使得原本不相干的两根连杆间产生了作用力和反作用力,两根连杆同时受力脱出,与每次只分开一组连杆和曲柄销子相比节约了一倍的操作时间.
参考文献：
[1] 成大先.机械设计手册（第五版）.北京：化学工业出版社,2010.
作者简介：
杨培伦,华北油田第四采油厂,采油工,高级技师马志强,华北油田第四采油厂,采油工,高级技师;郭丽莉,华北油田第四采油厂,技术员,中级工程师;
言而总之：这篇文章为一篇关于连杆方面的大学硕士和本科毕业论文范文,可作为抽油机相关论文开题报告写作参考和职称论文写作文献资料.
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