盧勇

(中石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750006)

竇益華

(西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

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抽油機(jī)減速箱合理潤(rùn)滑實(shí)踐

盧勇

(中石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750006)

竇益華

(西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

[摘要]通過(guò)對(duì)長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠1998～2003年投產(chǎn)的29臺(tái)抽油機(jī)的變速箱潤(rùn)滑油現(xiàn)場(chǎng)取樣，油品委托檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合減速箱的相關(guān)信息，對(duì)減速箱的潤(rùn)滑、磨損狀況進(jìn)行了綜合診斷分析研究。依據(jù)評(píng)估結(jié)果，使用潤(rùn)滑油工程車(chē)對(duì)減速箱潤(rùn)滑油品更換、過(guò)濾凈化及快速檢測(cè)，試驗(yàn)研究從“按期換油”轉(zhuǎn)向“按質(zhì)換油”，確保了抽油機(jī)減速箱的合理潤(rùn)滑，效果顯著。

[關(guān)鍵詞]抽油機(jī)；減速箱；潤(rùn)滑；磨損

抽油機(jī)是機(jī)械采油的地面設(shè)備，是給深井泵提供動(dòng)力的關(guān)鍵設(shè)備。長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠規(guī)模大，油井多，確保每臺(tái)抽油機(jī)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是保障生產(chǎn)的必要條件之一。潤(rùn)滑油一直被稱(chēng)作機(jī)械設(shè)備的“血液”，對(duì)抽油機(jī)的有效潤(rùn)滑是實(shí)現(xiàn)其功能可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素之一。根據(jù)GB/T 13608-2009《合理潤(rùn)滑技術(shù)通則》，合理潤(rùn)滑是指為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可靠運(yùn)行、性能改善、降低摩擦功耗、減少溫升和磨損及潤(rùn)滑劑消耗量，對(duì)設(shè)備的潤(rùn)滑設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行操作、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和使用潤(rùn)滑劑品種、性能等所采取的各種技術(shù)和管理手段。

潤(rùn)滑油在抽油機(jī)變速箱中的作用是減少摩擦，保護(hù)軸和齒輪副,主要起潤(rùn)滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用。減速箱油品的使用壽命與工況條件和潤(rùn)滑維護(hù)密切相關(guān)。傳統(tǒng)的做法是由潤(rùn)滑油或減速器廠家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)定減速箱的換油周期，按期換油[1]。一般推薦是正常運(yùn)轉(zhuǎn)2500h或6個(gè)月必須換油[2]。

設(shè)備在用的潤(rùn)滑油攜帶了設(shè)備摩擦磨損狀態(tài)的信息，對(duì)這些信息綜合分析，并參考設(shè)備的運(yùn)行工況、設(shè)備摩擦副材料、設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的維修保養(yǎng)記錄，可以有效地實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備磨損狀態(tài)的診斷，指出設(shè)備可能發(fā)生故障的部位、確定故障類(lèi)型、解釋故障發(fā)生的原因、預(yù)告故障發(fā)生的時(shí)間[3]。通過(guò)對(duì)設(shè)備在用潤(rùn)滑油理化性能指標(biāo)和油中磨損金屬顆粒[4]及污染產(chǎn)物分析，獲取設(shè)備摩擦副潤(rùn)滑和磨損狀態(tài)的信息，從而對(duì)設(shè)備狀態(tài)及磨損情況進(jìn)行診斷。

為了徹底摸清抽油機(jī)減速箱潤(rùn)滑狀況，2013年長(zhǎng)慶油田第三采油廠生產(chǎn)保障大隊(duì)安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)，對(duì)選定的抽油機(jī)減速箱在用潤(rùn)滑油定期抽取油樣，委托專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行油液檢測(cè)分析。

1抽油機(jī)減速箱潤(rùn)滑油使用現(xiàn)狀

1.1抽油機(jī)的選擇

選取了不同年代投產(chǎn)的29臺(tái)抽油機(jī)，投產(chǎn)年份從1998～2013年，這些抽油機(jī)減速箱的初裝油均為J320專(zhuān)用油。所選29臺(tái)抽油機(jī)的具體信息見(jiàn)表1。

1.2樣品的抽取和檢測(cè)

從這29臺(tái)抽油機(jī)減速箱抽取油樣，委托相關(guān)機(jī)構(gòu)并進(jìn)行總酸值、水分、PQ指數(shù)(鐵磁磨粒指數(shù))、發(fā)射光譜元素分析、紅外光譜分析等項(xiàng)目的檢測(cè)，涵蓋部件磨損、油品衰變、油品污染和潤(rùn)滑油品種等潤(rùn)滑要素[5]。

1.3數(shù)據(jù)分析

1)水分。29臺(tái)抽油機(jī)中，有3臺(tái)油樣的水分含量超過(guò)5000mg/kg(0.5%)，對(duì)抽油機(jī)減速箱的潤(rùn)滑、磨損狀態(tài)的潛在風(fēng)險(xiǎn)較大。從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)看，這3臺(tái)減速箱也存在較嚴(yán)重的磨損。

2)總酸值。29臺(tái)抽油機(jī)中，有3臺(tái)的油樣的總酸值超過(guò)4mgKOH/g，說(shuō)明油品已發(fā)生嚴(yán)重的氧化。

3)磨損。PQ指數(shù)和鐵元素含量顯示，29臺(tái)減速箱中有13臺(tái)存在嚴(yán)重磨損，有7臺(tái)雖有異常磨損征兆，但尚屬基本正常。其他9臺(tái)抽油機(jī)減速箱的磨損正常。

4)油品混加或換油。通過(guò)元素分析數(shù)據(jù)和紅外光譜圖，發(fā)現(xiàn)有9臺(tái)的潤(rùn)滑油已經(jīng)換成其他品種的潤(rùn)滑油，還有10臺(tái)已經(jīng)混入其他品種的油，只有10臺(tái)減速箱的油品是J320專(zhuān)用油。

1.4綜合診斷結(jié)果

根據(jù)油樣檢測(cè)數(shù)據(jù)和齒輪箱的有關(guān)信息，對(duì)減速箱的潤(rùn)滑、磨損狀況進(jìn)行綜合診斷，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　抽油機(jī)減速箱信息表

2利用潤(rùn)滑技術(shù)裝備實(shí)施合理潤(rùn)滑

依據(jù)以上評(píng)估結(jié)論，筆者使用潤(rùn)滑油工程車(chē)及手持式紅外油品狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀對(duì)2007年及以前投產(chǎn)的抽油機(jī)的減速箱中的潤(rùn)滑油進(jìn)行更換，并對(duì)2008年及以后投產(chǎn)的抽油機(jī)減速箱中的潤(rùn)滑油進(jìn)行凈化和合理補(bǔ)加，試驗(yàn)并開(kāi)展抽油機(jī)減速箱的按質(zhì)換油。

2.1潤(rùn)滑工程車(chē)

潤(rùn)滑工程車(chē)主要由底盤(pán)車(chē)、臺(tái)上操作間、組合油罐、尾部設(shè)備艙4大部分組成。

1)底盤(pán)車(chē)。選用的二類(lèi)載重汽車(chē)底盤(pán)，能滿足油區(qū)道路路況條件及臺(tái)上設(shè)備、潤(rùn)滑油滿載情況下的載重量。

2)操作間。配備有一套油品凈化系統(tǒng)，用于油品的現(xiàn)場(chǎng)凈化；作為小型油品檢測(cè)室，配套有便攜式油質(zhì)快速檢測(cè)儀、紅外光譜儀。

3)組合油罐。其功能主要用于潤(rùn)滑油品的儲(chǔ)存，并作為凈化和換油系統(tǒng)的組成部分。組合罐內(nèi)分隔成新油箱、凈化油箱、舊油箱、廢油箱和清洗油箱5個(gè)獨(dú)立油箱，頂部有加油清洗孔，底部有排污閥，通過(guò)進(jìn)出油箱與閥和泵相聯(lián)。

4)尾部設(shè)備艙。用于安裝換油系統(tǒng)，含新油加注系統(tǒng)、廢(舊)油吸油系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)和壓縮空氣管卷盤(pán)等，并配有自動(dòng)溫控電加熱裝置。

2.1.1凈化機(jī)組工作原理

凈化系統(tǒng)對(duì)在用油主要采用物理凈化的方法，即采用加熱降黏、多級(jí)表面過(guò)濾以及真空分離技術(shù)組合，以清除污染油中的機(jī)械雜質(zhì)、水分和各種氣體，經(jīng)凈化后的油品使用性能得以改善。

凈化機(jī)組工作時(shí)，污染油液在外界大氣壓、真空泵吸進(jìn)的作用下經(jīng)入口進(jìn)入Ⅰ級(jí)真空塔，然后經(jīng)過(guò)加熱器加熱，進(jìn)入初濾器，大顆粒雜質(zhì)被濾除。接著進(jìn)入Ⅱ級(jí)真空分離器，流過(guò)特制發(fā)散裝置(該發(fā)散裝置使單位體積的油液產(chǎn)生巨大的表面積，讓污染油液曝露于相對(duì)濕度很低的氣氛中)，從而清除油中的水、空氣和氣體。蒸發(fā)的水蒸汽、氣體所形成的混合氣體通過(guò)水箱和冷卻器冷凝成液體，一同進(jìn)入儲(chǔ)水器，剩余的氣體被真空抽出。除去粗雜、水分、氣體的油液被排油泵輸入精濾器除去微粒雜質(zhì)，污油被凈化，完成一個(gè)凈化過(guò)程。根據(jù)油的污染程度，多次循環(huán)，直至完全除去水分、雜質(zhì)和氣體。

經(jīng)循環(huán)凈化達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的油，由輸入泵和輸出閥輸送到凈化油箱。

2.1.2換油機(jī)組工作原理

采用車(chē)底盤(pán)取力，帶動(dòng)液壓泵，通過(guò)多路閥控制液壓馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)換油和清洗工作。

1)新油系統(tǒng)。由輸油泵、凈化成品油箱、新油箱、精濾器、流量計(jì)和管路組成，完成向設(shè)備加注新油或凈化成品油的工作，同時(shí)可加熱新油。具有油品自吸功能。

圖1　手持式紅外油品狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀FluidScan

2)舊油系統(tǒng)。由輸油泵、舊油箱、廢油箱、粗濾器和管路組成，完成從設(shè)備油箱抽出舊、廢油的工作。

3)清洗系統(tǒng)。由輸油泵、清洗油箱、精濾器、粗濾器和管路組成，可清洗設(shè)備油箱，回收已澄清的清洗油。

2.2手持式紅外油品狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀FluidScan

手持式紅外油品狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀FluidScan如圖1所示，通過(guò)它在現(xiàn)場(chǎng)可快速測(cè)定潤(rùn)滑油中是否污染物超標(biāo)或者降解過(guò)度，從而決定是否需要凈化或更換潤(rùn)滑油。

FluidScan是利用紅外光譜分析潤(rùn)滑油或油液的，此種技術(shù)已被國(guó)際上廣泛接受，其精確度和實(shí)驗(yàn)室儀器的相同。FluidScan手持式分析儀簡(jiǎn)單易用，直接快速，現(xiàn)場(chǎng)只需進(jìn)樣到Flip-Top樣品池中，輸入樣品基本信息，就可以開(kāi)始分析，油品狀態(tài)參數(shù)總酸值、總堿值、水分、油樣光譜圖直接顯示。

3抽油機(jī)減速箱合理潤(rùn)滑實(shí)施效果

針對(duì)抽油機(jī)變速箱歷年來(lái)在現(xiàn)場(chǎng)使用管理中存在的諸多問(wèn)題，長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠對(duì)問(wèn)題進(jìn)行了重新梳理，召開(kāi)相關(guān)管理人員座談會(huì)、抽油機(jī)減速箱存在問(wèn)題分析及治理研討會(huì)，進(jìn)行重點(diǎn)治理，同時(shí)對(duì)所使用的潤(rùn)滑油品定期取樣委托專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)幫助分析診斷。依據(jù)分析結(jié)果采用潤(rùn)滑油技術(shù)裝備開(kāi)展抽油機(jī)減速箱的合理潤(rùn)滑試驗(yàn)。2013年以來(lái)，利用手持式分析儀和潤(rùn)滑油工程車(chē)對(duì)8個(gè)作業(yè)區(qū)2007年及以前投產(chǎn)的抽油機(jī)減速箱逐臺(tái)檢測(cè)，換舊油，清洗減速箱，加注J320專(zhuān)用油，抽油機(jī)減速箱潤(rùn)滑狀況大為改觀，截止目前經(jīng)抽檢，油品品質(zhì)依然良好。2008年及以后投產(chǎn)的抽油機(jī)減速箱經(jīng)快速檢測(cè)后主要以油品凈化和正確(油品正確、數(shù)量正確)補(bǔ)加為主。減速箱故障率大幅下降，同時(shí)潤(rùn)滑油消耗量也下降明顯，大大延長(zhǎng)了潤(rùn)滑油和設(shè)備的生命周期，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

各年度換、加油情況如下：2013下半年年開(kāi)始使用潤(rùn)滑油工程車(chē)，當(dāng)年為80臺(tái)抽油機(jī)更換潤(rùn)滑油品；2014年換油585臺(tái)，過(guò)濾凈化24臺(tái)；2015年換油664臺(tái)，過(guò)濾凈化43臺(tái)。專(zhuān)業(yè)的設(shè)備、專(zhuān)業(yè)的人員、專(zhuān)業(yè)的快速檢測(cè)，為作業(yè)區(qū)節(jié)約了人力、物力。按質(zhì)換油減少了潤(rùn)滑油的不合理消耗，既保證了設(shè)備的正常潤(rùn)滑，又提高了潤(rùn)滑的經(jīng)濟(jì)效益。

4結(jié)論

1)抽油機(jī)減速箱潤(rùn)滑油液的更換，傳統(tǒng)的做法是由潤(rùn)滑油或減速器廠家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)定，一般推薦是正常運(yùn)轉(zhuǎn)2500h或6個(gè)月為一個(gè)換油周期。但根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，通過(guò)油品檢測(cè)分析，J320專(zhuān)用油作為抽油機(jī)減速箱的潤(rùn)滑油，可比較有保障地使用3年，若用潤(rùn)滑油工程車(chē)定期凈化，快速檢測(cè)分析可具有可靠使用5～7年的潛力，使抽油機(jī)減速箱的潤(rùn)滑從“按期換油”轉(zhuǎn)向“按質(zhì)換油”。

2)該研究工作潛力和經(jīng)濟(jì)效益巨大。機(jī)械采油抽油機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備，且數(shù)量龐大，配備相關(guān)設(shè)備和人員，做好油品定期取樣專(zhuān)業(yè)分析和不定期油品凈化快速檢測(cè)，能為企業(yè)節(jié)約大量油品更換和減速箱維修成本，發(fā)揮提質(zhì)增效的作用。

3)抽油機(jī)減速箱潤(rùn)滑狀況評(píng)估分析是開(kāi)展此項(xiàng)工作的基礎(chǔ)，與科研專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)配合，按期抽取油樣，合格抽取油樣，以保證實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況的互為應(yīng)證。

4)使用潤(rùn)滑油技術(shù)裝備，如配備潤(rùn)滑油工程車(chē)、油品快速檢測(cè)儀、小型油品狀態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室，有專(zhuān)業(yè)的隊(duì)伍、專(zhuān)業(yè)的人員，油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)就可以更好地、更廣范圍地開(kāi)展設(shè)備的合理潤(rùn)滑工作，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的提質(zhì)增效。

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[編輯]洪云飛

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2016)13-0048-04

[中圖分類(lèi)號(hào)]TE933.1

[作者簡(jiǎn)介]盧勇(1966-)，男，工程師,現(xiàn)主要從事油氣田開(kāi)發(fā)設(shè)備管理方面的研究工作； E-mail:luyong_cq@petrochina.com.cn。

[基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51404198)。

[收稿日期]2016-01-27

[引著格式]盧勇，竇益華.抽油機(jī)減速箱合理潤(rùn)滑實(shí)踐[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2016,13(13)：48～51.