張金超

（遼河油田遼興油氣開(kāi)發(fā)公司，遼寧盤(pán)錦 124010）

1 游梁式抽油機(jī)常見(jiàn)故障分析

1.1 液壓系統(tǒng)故障

液壓系統(tǒng)故障主要包括油泵故障、液壓控制閥故障、液壓缸故障以及管路泄漏。油泵故障可能表現(xiàn)為泵輸出壓力不足、泵噪聲過(guò)大或泵無(wú)法啟動(dòng)等，這可能是由于泵內(nèi)部零件磨損、泵軸密封件損壞或泵吸入管道堵塞等原因?qū)е隆Ｒ簤嚎刂崎y故障主要包括閥門(mén)無(wú)法開(kāi)啟或關(guān)閉、閥門(mén)內(nèi)漏、閥門(mén)控制失靈等，這可能是閥門(mén)密封件損壞、閥門(mén)芯卡死或閥門(mén)調(diào)節(jié)螺釘松動(dòng)等原因引起。液壓缸故障主要包括缸體泄漏、活塞桿彎曲或斷裂、液壓缸無(wú)法動(dòng)作等，可能是由于缸體密封件損壞、活塞桿螺紋磨損或液壓缸內(nèi)部零件損壞等原因造成。管路泄漏表現(xiàn)為管道破裂、接頭松動(dòng)、密封件損壞等，可能導(dǎo)致油壓下降、系統(tǒng)無(wú)法正常工作。此外，油質(zhì)惡化、雜質(zhì)過(guò)多以及系統(tǒng)部件老化等問(wèn)題也可能導(dǎo)致液壓系統(tǒng)故障。這些故障會(huì)影響抽油機(jī)的正常運(yùn)行，降低工作效率，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備損壞和安全事故。

1.2 密封裝置失效

密封裝置失效的原因有很多，包括密封環(huán)磨損、老化、潤(rùn)滑不良和惡劣工作環(huán)境等。密封裝置由活塞密封環(huán)、活塞桿密封環(huán)、氣門(mén)密封環(huán)、活塞桿密封、密封板等多個(gè)部分組成。這些部件共同確保設(shè)備正常運(yùn)行。然而，在長(zhǎng)時(shí)間高速旋轉(zhuǎn)的工作過(guò)程中，密封環(huán)可能因與活塞或活塞桿的摩擦而磨損，導(dǎo)致失去密封功能。油液中的顆粒物質(zhì)會(huì)加速密封環(huán)磨損。在長(zhǎng)時(shí)間使用后，密封裝置材料容易出現(xiàn)老化，失去彈性和密封性能。老化速度受到油液質(zhì)量、使用環(huán)境等因素的影響。此外，潤(rùn)滑不良也是導(dǎo)致密封裝置失效的原因之一。密封裝置需要充足的潤(rùn)滑油和良好的潤(rùn)滑條件來(lái)降低磨損速度。如果潤(rùn)滑油不足或潤(rùn)滑條件不佳，密封裝置的磨損速度將加快。高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)等條件也會(huì)對(duì)密封裝置材料產(chǎn)生損害，使其失去密封功能。

1.3 游梁磨損

游梁磨損通常是由于長(zhǎng)期使用以及摩擦引起的，也可能是由于不當(dāng)維護(hù)或材料質(zhì)量問(wèn)題所致。游梁式抽油機(jī)中，游梁通過(guò)傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)裝置與其他部件連接，實(shí)現(xiàn)抽油的運(yùn)動(dòng)。在使用過(guò)程中，由于受到工作負(fù)荷、潤(rùn)滑不良等因素的影響，游梁與其他零件之間會(huì)產(chǎn)生摩擦，從而導(dǎo)致游梁表面的磨損。由于游梁承受著較大的工作負(fù)荷，所以其材料必須具備一定的硬度和耐磨性。如果游梁的材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，或者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用后材料疲勞，就容易引發(fā)游梁的磨損故障。游梁磨損對(duì)抽油機(jī)的正常工作能夠產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。由于磨損的游梁表面不再光滑，會(huì)增加游梁與其他部件之間的摩擦，從而增加能量損失并降低抽油機(jī)的工作效率。其次，磨損的游梁表面會(huì)增加與其他部件之間的接觸面積，進(jìn)而增加了摩擦和振動(dòng)的產(chǎn)生。這些噪聲和振動(dòng)不僅會(huì)對(duì)抽油機(jī)的工作環(huán)境產(chǎn)生不利影響，還可能加速其他部件的磨損，進(jìn)一步惡化故障情況。

1.4 常見(jiàn)故障對(duì)抽油機(jī)性能和經(jīng)濟(jì)性的影響

在游梁抽油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，一般故障會(huì)對(duì)抽油機(jī)的性能和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生不同程度的影響。例如，動(dòng)載荷公式中的加速因子C 設(shè)計(jì)時(shí)一般要求小于0.225，上下沖程動(dòng)載中均涉及，若加速因子過(guò)大，將導(dǎo)致能耗增加、設(shè)備磨損加劇。游梁式抽油機(jī)的平衡塊調(diào)整不當(dāng)、橫梁軸承座磨損、連桿損壞等問(wèn)題也會(huì)對(duì)抽油機(jī)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。在平衡塊調(diào)整方面，若平衡塊重量與抽油載荷不匹配，將導(dǎo)致游梁式抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)傾斜，進(jìn)而影響抽油效率和設(shè)備壽命。橫梁軸承座磨損會(huì)影響抽油機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)性，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。連桿損壞會(huì)使抽油機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)受到影響，進(jìn)而降低抽油效率并增加維修成本。此外，曲柄裝置、減速器、剎車(chē)裝置等部件的故障也會(huì)對(duì)抽油機(jī)的性能產(chǎn)生不同程度的影響。另一方面，游梁式抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)、配電箱等電氣部件故障也會(huì)對(duì)設(shè)備性能造成影響。例如，電動(dòng)機(jī)故障會(huì)導(dǎo)致抽油機(jī)無(wú)法正常啟動(dòng)或運(yùn)行，配電箱故障則會(huì)引發(fā)電氣事故，對(duì)設(shè)備和人員安全構(gòu)成威脅。此外，游梁式抽油機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，各部件的磨損和疲勞損傷也會(huì)影響設(shè)備性能。例如，游梁、驢頭、懸繩器等部件的磨損會(huì)降低抽油效率，增加能耗。

2 游梁式抽油機(jī)的改進(jìn)措施與維護(hù)策略

2.1 改進(jìn)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了達(dá)到更高的系統(tǒng)響應(yīng)速度和更好的節(jié)能效果，可以采用管路直徑合理、流路簡(jiǎn)潔和布置合理的設(shè)計(jì)方案。此外，還可以對(duì)系統(tǒng)的液壓元件進(jìn)行優(yōu)化選擇，例如選用流量大、能量損失小的液壓閥門(mén)、泵和油缸等元件，從而減小液壓系統(tǒng)的功耗和能量損失。通過(guò)引入高精度的傳感器和先進(jìn)的控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)游梁式抽油機(jī)液壓系統(tǒng)的自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)。例如，安裝壓力傳感器、溫度傳感器和流量傳感器等能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的傳感器，并結(jié)合先進(jìn)的控制算法，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和優(yōu)化控制，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。由于液壓油在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中會(huì)受到氧化、污染和磨損等因素的影響，導(dǎo)致油質(zhì)的變差和液壓元件的磨損加劇。因此，定期檢測(cè)液壓油的質(zhì)量，及時(shí)更換和維護(hù)液壓油，可有效延長(zhǎng)液壓系統(tǒng)的使用壽命。此外，還應(yīng)定期對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)性的清洗和檢修，包括清洗液壓元件上的油垢和沉淀物，檢查液壓管路的連接狀態(tài)和密封件的磨損情況，并對(duì)液壓元件進(jìn)行潤(rùn)滑和調(diào)整等操作，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并預(yù)防故障的發(fā)生。

2.2 優(yōu)化密封裝置

優(yōu)化密封裝置的關(guān)鍵在于改進(jìn)密封材料、調(diào)整密封結(jié)構(gòu)以及完善監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在密封材料方面，可以選擇具有較高耐磨性、耐腐蝕性和抗老化性能的密封材料，如聚四氟乙烯、碳素纖維等。還可以通過(guò)表面處理技術(shù)，如噴涂、激光強(qiáng)化等，提高密封材料的硬度和耐磨性，從而延長(zhǎng)密封件的使用壽命。在密封結(jié)構(gòu)方面，可以根據(jù)游梁式抽油機(jī)的工況條件，設(shè)計(jì)合適的密封腔體結(jié)構(gòu)和形狀，減少密封件與油泵軸、殼體之間的摩擦，降低磨損。同時(shí)，可以通過(guò)優(yōu)化密封件的排列方式和密度，提高密封效果，防止油液泄漏。還應(yīng)定期對(duì)密封裝置進(jìn)行檢修，清洗密封腔體，更換磨損嚴(yán)重的密封件。同時(shí)，對(duì)操作人員加強(qiáng)培訓(xùn)，提高他們對(duì)游梁式抽油機(jī)密封裝置的認(rèn)識(shí)和操作技能。在實(shí)際操作過(guò)程中，操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致的密封系統(tǒng)故障。

2.3 游梁磨損的防治措施

在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)優(yōu)化動(dòng)載荷公式中的加速因子，將其控制在0.225以下，以減小慣性載荷對(duì)游梁的影響。在制造過(guò)程中，選用高性能材料和先進(jìn)工藝，提高游梁的強(qiáng)度和耐磨性。此外，加強(qiáng)對(duì)游梁的監(jiān)測(cè)與診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)磨損跡象，采取相應(yīng)措施進(jìn)行修復(fù)或更換。在實(shí)際操作過(guò)程中，還需關(guān)注游梁式抽油機(jī)的工作環(huán)境，如油井深度、原油性質(zhì)等，以這些因素為基礎(chǔ)，調(diào)整設(shè)備參數(shù)，使其適應(yīng)不同工況。同時(shí)，運(yùn)用現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)采集游梁運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析磨損趨勢(shì)，提前采取預(yù)防措施。

2.4 定期維修與保養(yǎng)策略

游梁式抽油機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中有多個(gè)關(guān)鍵部件，包括游梁輪、傳動(dòng)軸、連桿等，這些部件在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到較大的壓力和摩擦力，容易發(fā)生磨損和斷裂。因此，定期檢查和更換這些關(guān)鍵部件是非常重要的，以確保其正常運(yùn)行。另外，還需要檢查和調(diào)整游梁式抽油機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩和軸向力，以保證其傳動(dòng)效率和穩(wěn)定性。游梁式抽油機(jī)的軸承是其運(yùn)行的核心部件，需要定期注入潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑。在注入潤(rùn)滑油時(shí)，應(yīng)注意選用合適的潤(rùn)滑劑和正確的潤(rùn)滑方法，以確保軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，定期檢查軸承的磨損情況，根據(jù)需要及時(shí)更換。其次，還需要定期檢查游梁式抽油機(jī)的密封件，如活塞環(huán)、密封圈等，確保其密封性良好，避免漏油和進(jìn)水等問(wèn)題的發(fā)生。另外，還需要注意定期清洗和檢查游梁式抽油機(jī)的濾網(wǎng)，以去除雜質(zhì)和沉積物，保證其正常運(yùn)行。

3 改進(jìn)效果評(píng)價(jià)

以某油田為例，該油田游梁式抽油機(jī)的常見(jiàn)故障類(lèi)型主要有泵體磨損、驅(qū)動(dòng)裝置故障、泵體漏油、電氣系統(tǒng)問(wèn)題、線(xiàn)纜斷裂和其他故障等幾種類(lèi)型，并對(duì)一段時(shí)期內(nèi)抽油機(jī)各類(lèi)故障次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表1），并針對(duì)故障類(lèi)型采取了有針對(duì)性的治理措施。

表1 抽油機(jī)常見(jiàn)故障類(lèi)型統(tǒng)計(jì)

為了對(duì)改進(jìn)措施實(shí)施前后的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，我們采集了一臺(tái)游梁式抽油機(jī)的詳細(xì)指標(biāo)數(shù)據(jù)。抽油機(jī)的抽吸能力、工作效率、功耗、故障次數(shù)、維修時(shí)間和成本情況見(jiàn)表2。

表2 整改前后對(duì)比表

從上表中可以看出，在實(shí)施改進(jìn)措施之后，抽油機(jī)的抽吸能力從500桶/d 增加到了600桶/d，提高了20%。同時(shí)，工作效率也從80%提高到了90%，提高了10%。這樣的改進(jìn)意味著單位時(shí)間內(nèi)能夠抽出更多的原油，提高了生產(chǎn)效率。在改進(jìn)之前，抽油機(jī)的功耗為500 kW，而改進(jìn)措施后，功耗降低到了450 kW。這意味著在實(shí)現(xiàn)更大產(chǎn)量的同時(shí)，電能的損耗較少，提高了能源利用效率。在改進(jìn)之前，抽油機(jī)平均每年故障20次，維修時(shí)間為2 h，而改進(jìn)措施后，故障次數(shù)減少到了10次，維修時(shí)間減少到了1 h。這意味著生產(chǎn)過(guò)程更加穩(wěn)定，更少的維修時(shí)間和成本意味著更高的生產(chǎn)效率和降低的維修成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，游梁式抽油機(jī)作為石油工業(yè)中不可或缺的重要設(shè)備，其可靠性和性能對(duì)油田的生產(chǎn)效益具有重要影響。本文通過(guò)對(duì)游梁式抽油機(jī)的基本原理和應(yīng)用背景進(jìn)行了分析，并探討了常見(jiàn)故障對(duì)其性能和經(jīng)濟(jì)性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)故障、密封裝置失效和游梁磨損是主要故障影響因素。針對(duì)這些問(wèn)題，本研究提出了相應(yīng)的解決方案和維護(hù)策略，以提高抽油機(jī)的工作效率和可靠性。本研究的意義在于優(yōu)化石油工業(yè)的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益，提高石油工業(yè)的技術(shù)水平和競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)解決游梁式抽油機(jī)故障問(wèn)題，可以降低生產(chǎn)成本、提高能源利用率，并為優(yōu)化石油資源的開(kāi)采和利用作出貢獻(xiàn)。此外，本研究的成果也可以為其他液壓機(jī)械的維護(hù)和性能提升提供有益的參考。然而，需要指出的是，游梁式抽油機(jī)的故障原因復(fù)雜多樣，解決方案也需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。今后的研究仍需要深入探索其他影響因素，并進(jìn)一步完善和優(yōu)化游梁式抽油機(jī)的設(shè)計(jì)和維護(hù)方法。