《提高抽油机井皮带寿命的措施》
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摘 要：在油井生产管理中,由于抽油机皮带断,造成的油井停抽不但直接影响到油井的正常生产,而且增加了工人的劳动强度.尤其是在夜间和雨天,由于抽油机皮带断导致的停机往往发现不及时,而且夜间和雨天更换皮带难度大,使得停机时间较长,严重的影响了产量,并且皮带的不正常使用数量增加会直接增加原油的生产成本.通过对抽油机皮带的受力和破坏形式的分析,从而找出减轻抽油机皮带磨损的措施,提高抽油机皮带的使用寿命.
关键词：抽油机;皮带;受力分析;磨损
皮带是游梁式抽油机的重要组成部分之一,它与齿轮减速器一起构成抽油机的减速传动装置,以实现从电动机到曲柄轴的动力传递和减速.一般,抽油机中使用的皮带以普通V带和窄V带为主,其工作原理是依靠皮带与皮带轮之间的摩擦力进行运动和动力传递.
X油区X油田共有油井84口,而采用皮带传动式抽油机的就有83口,其中使用联组皮带的有71口,使用三角带有12口,三角带主要型号有5000mm、5300mm、5600mm、6300mm和7100mm五个型号.三角带年消耗量为455根,成本2.82万元.皮带频繁失效严重影响油井正常生产,使得成本增加,降低了x油田的整体效益.因此,找出该油田抽油机三角带消耗量大的主要原因,从而有效地延长皮带使用周期显得尤为重要.
1 皮带受力和磨损分析
抽油机减速箱输入轴和电动机输出轴之间为皮带传动.采用皮带和皮带轮之间的摩擦力作为动力,该方式能缓和载荷冲击,运行平稳.皮带受力分析如下：油井正常生产时,电机皮带轮和抽油机减速箱皮带轮通过皮带连接,并且有一定的张紧力.当传动系统静止时,皮带轮上下皮带的拉力是相等的,均为张紧力;当油井生产时候,皮带和皮带轮之间的摩擦力使得两边拉力不相等.
两者之差就为皮带的有效应力[2],数值等于沿皮带轮接触弧上摩擦力的总和.并且由于皮带轮围绕轴承做圆周运动,也会产生相应的离心力,以及生产时候产生弯曲应力.以上几个力的综合作用导致了皮带的磨损.
2 皮带主要破坏形式
2.1皮带所受摩擦力变小,导致皮带打滑
电机通过皮帶带动抽油机正常生产,如果摩擦力小于皮带有效应力,则皮带就容易在皮带轮上打滑,导致不能正常工作,造成皮带的严重磨损,并产生大量的热量,最终损坏皮带.造成皮带打滑有以下几个因素.
（1）皮带的松紧程度较松.油井正常生产需要一定的张紧力,它也是保证正常传动的重要因素.皮带松则张紧力过小,摩擦力小,容易发生打滑.
（2）皮带轮直径较小.这种情况多发生在使用较久的电机上,由于转速快,皮带轮直径小,而使得皮带和皮带轮之间的包角变小,降低了摩擦力出现丢转的现象,导致皮带打滑,磨损严重.通过现场资料统计,皮带轮直径和皮带使用寿命之间的关系如图2所示.
从该图可以看出,皮带轮的直径小于140mm时,皮带使用寿命小于30天;皮带轮直径在140～180mm时,皮带的寿命随着皮带轮直径的变化较快;而皮带轮直径大于180mm时,皮带轮对皮带使用寿命影响不大.如6级电机和16级电机相比,都在冲次为4次的情况下生产,6级电机所配皮带轮为120mm,而16级电机为280mm.
（3）皮带轮的材料.从现场观察可以看到,使用年限长的皮带轮表面已经被皮带摩擦光滑,降低了摩擦力,容易发生皮带打滑现象,易“烧”皮带.
（4）雨雪天气的影响.现场可以观察到,雨雪天更容易“烧”皮带,尤其是联组带,单根带的使用寿命也相对缩短,分析为雨水的侵入使得皮带的摩擦系数降低,导致皮带打滑.
解决方法有以下几点.
（1）合理调整皮带松紧度,已压下两指为标准.
（2）低冲次选择低转速电机,使用大直径皮带轮增大皮带摩擦力.x井,冲次为4次,使用6级永磁电机,皮带轮外径为125mm,平均皮带寿命为27天.该井2011年6月24日换成16级永磁电机后,皮带使用寿命延长为183天.
（3）更换光滑皮带轮.做好皮带轮的管理,备用皮带轮5～6个.从2009年引入16级电机之后,严格使用厂家原装皮带轮代替加工皮带轮,在材料方面得到了保障.
（4）加强皮带的管理,在恶劣天气来临之前,将使用周期长的皮带适当紧固.
2.2 皮带受交变应力变化频繁,导致疲劳损坏
从抽油机皮带所受力分析可以看到,皮带每绕过皮带轮一周,应力就由大变小再由小变大,皮带轮的高速运转,应力变化也频繁,长时间将导致皮带疲劳而发生烧断现象.尤其是小皮带轮,直径越小,弯曲应力越大,皮带也更容易产生疲劳损坏.影响交变应力的主要因素有以下几点.
（1）皮带的松紧程度过紧.皮带紧则张紧力过大,皮带承受的外力变大,导致交变应力差值大,皮带寿命降低,并且也影响到电动机和减速箱轴承设备的寿命.如减速箱输入轴漏油或电机轴承异响.
（2）油井“平衡率”不达标.油井不平衡将导致抽油机运行不平稳,载荷剧烈变动导致了磨损加剧,缩短皮带使用寿命,所以应保证抽油机平衡率大于85%.
解决方法有以下几点.
（1）选择合适长度的皮带,降低交变应力差.适当的调节电机和减速箱之间的距离,选择合适的皮带,距离不宜过大,否则由于载荷的变化引起皮带震动幅度大;距离不宜过小,距离小则皮带短,单位时间内应力变化次数多,加快皮带的疲劳损坏.并且短的中心距还导致电机端的包角变小,皮带更容易打滑.如xx井,皮带由7100mm更换为6300mm后,使用寿命延长了2个月.
（2）加强油井管理,加大抽油机平衡度的调整.通过调整,目前X油田抽油机的平衡率达到了87.3%.xxx井,该井2010年10月17日措施完井后平衡率只有43%,由于刚完井暂时没有停井调平衡,其皮带的平均使用寿命为9天,并且在其间还更换了一次皮带轮,皮带消耗仍不减少.11月18日调平衡之后,皮带的平均寿命提高到71天.
2.3 “四点一线”未调整好,皮带所受应力增加
生产过程中,由于受到震动,两个皮带轮会偏离“四点一线”,导致皮带所受应力增加,加剧了皮带的疲劳磨损,缩短皮带寿命.尤其是在减速箱串轴的井上表现明显.
解决方法：应定期检查抽油机皮带轮之间的“四点一线”.
3 认识
（1）建议引入低转速电机配大皮带轮、低液量井避免使用高转速电机配小皮带轮情况,对于供液不足井,建议在保证产量的前提下制定合适的间抽制度.
（2）建立平衡率统计表,由技术人员定期检查抽油机平衡率,对平衡率低的油井及时调整.
（3）定期检查皮带松紧程度以及“四点一线”情况.
（4）有针对性的挑选油井安装皮带保护罩.
（5）根据现场分析对易烧皮带的井进行试验,选择合适的皮带长度,防止皮带过长或过短缩短皮带使用周期.
参考文献
[1]郜云飞,吴晓东,金潮苏.游梁式抽油机皮带传动效率分析[J].石油钻探技术,2002（6）.
[2]闵正才,章冬冬.延长抽油机井皮带使用周期的措施探讨[J].内江科技,20l2（1）.
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