三角带控制效果分析及下步建议

张子斌

【中图分类号】F407.4【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0234-02

采油一队油井开井172口，采用皮带传动式抽油机167台，其中组合皮带122井次，三角带45井次，主要型号有5000mm、5300mm、5600mm、6300mm和7100mm五个型号。年消耗量为1100（组/根），成本23.2万元。皮带频繁失效影响油井正常生产，造成成本增加，降低油田的整体效益。经过认真分析和现场实践，找出三角带消耗量大的主要原因，通过相应治理延长皮带使用周期。

一、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（F1>F2）：（见图1）

两者之差就为皮带的有效应力，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。

二、皮带主要破坏形式

1、皮带所受摩擦力变小导致皮带打滑

电机通过皮带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

这种情况多发生在较老的电机上，由于转速快，导致皮带轮直径小，而使得皮带和皮带轮之间的包角小，降低了摩擦力出现丢转的现象，导致皮带打滑，磨损严重。通过现场资料统计可以看到皮带轮直径和皮带使用寿命之间的关系如下图：（见图2）

从该图可以看出，皮带轮的直径小于140mm时候，皮带使用寿命小于30天，140mm<直径<180mm，皮带寿命随着皮带轮直径的变化快，当皮带轮直径大于180mm时候，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，同样冲次为4次生产情况下，6级电机配皮带轮120mm，16级电机为280mm。从2009年引入16级电机后，至今已经更换16级永磁电机43台，占开井数的52%，平均皮带使用寿命延长了51天。

（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，尤其是组合带，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。目前我队规定，雨雪天气前班组自行对皮带进行检查、调整，一旦发生雨天烧损皮带影响生产，则纳入考核。

解决方法：

（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。

如14号计量站M4-5-26，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，2011年6月24日换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、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如下：

（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，所以保证抽油机平衡率大于85%。

解决方法：

（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M4-4-19井，皮带从7100更换为6300后，使用寿命延长了2个月。

（2）加强油井管理，调整抽油机平衡度。

今年我们在原平衡调整基础上引入了采油8队的五小成果----平衡调整装置，在调平衡方面大大节约了人力、物力。通过调整，目前平衡率达到了87.3%。如M4-4-X177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，到目前为止皮带的平均寿命为71天。

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：利用水平拉线尺调“四点一线”应定期检查抽油机皮带轮之间的“四点一线”。如M4-3-X18井2008年减速箱串轴，平均皮带使用寿命10天。更换减速箱后皮带使用寿命延长73天。目前规定，班组 每月必须对所有井检查2次，发现异常及时调整。治理效果：通过以上工作与去年同期对比，三角带节约162跟，成本节约1万元。

三、存在问题和下步建议

1、泵深和抽油机机型不配套，抽油机平衡率不达标。

泵深和抽油机机型配套，泵深浅的油井配用小抽油机，泵深大的油井配用大型抽油机，若不匹配则造成油井不平衡，也加剧皮带消耗。如M4-5-173井泵深为705米，采用12型大抽油机，4块平衡块摘除后平衡率仍达不到80%，而该井也在该站皮带消耗量多。

建议：利用作业机会合理调整抽油机机型或泵挂深度。

2、皮带无保护装置，导致皮带磨损快。

建议：有针对性的挑选油井安装皮带保护罩。

四、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、基层队建立平衡率统计表，由工程技术员每月定期检查抽油机平衡率，对平衡率低的油井及时调整。

3、班组定期检查皮带松紧程度以及“四点一线”情况。

4、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。