浅谈作业钻井设备故障的发生规律和预防措施

孙全军

一、概述

修井企业生产能力是由各种设备形成的，是企业生产重要的技术基础，为使企业创造安全稳产的良好环境，最终实现企业效益最大化，必须加强企业设备管理现代化。设备管理是一门科学，在设备运转的的一生中，大体分为设备运行的初级阶段，正常投产中期运行阶段和后期连续运转三个阶段，设备在每次进行大修和中修后，也同样存在以上三个阶段的过程，经多年的实践和管理经验，每个阶段故障发生和预防又具有其规律性和特点。

二、修井设备故障发生规律分析

（一）投运初期故障的产生。设备经安装，最初投入运行后，虽已经过技术鉴定和验收，但初期故障总是不同程度的反应出来，少则一个月，多则几个月，甚至一年，其表现为：

设备内在质量方面：如设备的设计结构和性能、零部件加工、材料的选用缺陷，操作人员对设备结构、性能、特点的认识掌握和认知程度，以及现场操作人员误操作导致设备故障。

安装质量方面：设备安装质量是企业内部技术管理、人员素质、综合效能、计量检测手段等诸多因素的综合反映。最重要设备安装人员的素质和实践经验，这是预防初期设备故障的重要环节。

工艺布置上的缺陷：由于布局不合理，他可能导致设备有形磨损的加快发展而造成设备的故障：有些时候因工艺上的问题使设备的工作性能和环境发生变化，也可導致设备严重损坏，这样的实例发生过多次。工作人员技术不熟练：现场操作设备基本的“四懂三会”没掌握，甚至不安规程操作，也是导致设备投产初期易出现故障的原因之一。产生这类故障的原因往往是由于误操作或违章的行为造成。

（二）设备正常运转中期的故障因素。在设备运行过程中，零部件经过一定磨合期后初期故障已基本排除，现场操作人员水平也逐步升高，并且基本掌握了每台设备的特性、原理和性能，故障率明显降低，即便如此，设备的运行还会出现新的问题，例如：

故障容易发生在易损件或该换却为及时更换的零部件上，因每台设备所有静、动零部件密封，轴承和磨损件都具有使用周期和寿命，运行中的中期设备已逐步接近此项指标。经过停车检修而更换的零部件之后，有些不配套，不吻合，尚处在磨合期，或发生装配错误，也会导致设备故障，甚至带病运行，这类故障也多处发生。日常维护保养不及时或工作质量差，设置异物不慎掉入设备内，造成突发性事故，缩短设备检修周期。一味追求高产，长时间超负荷、超温、超压临界状态下工作，也是导致设备出故障的原因之一，有时还酿成设备事故，设备运行初期，不易暴漏的设备缺陷，经过一段时间运行后，有可能在运行中期暴漏出来，诸如非易损件的疲劳、复合应力的消耗、材料磨损、先天性缺陷的故障等等。

以上故障现象中，值得注意的是，故障发生除自身原因以外，人为因素占有较大的因素，建立必须的运行档案和维修台账，将各类故障原因消除在萌芽状态，保证长期安全、稳定的运行系统。

（三）设备运转后期常发生的故障。修井生产设备的运转后期进入了故障多发期，一方面设备经多年的运行和多频次大、中修的过程，零配件换件较多，如果检修水平跟不上或检修手段缺乏，加之主体周期性的运行磨损，设备已不能达到设计出力的水平，另一方面，长期处于运行状态下的设备，各部位间隙和损耗，即使是不常维修的零件，也因老化和疲劳而降低运行效率，这期间综合效能的降低，除磨损、老化现象凸显以外，机器各方面不确定的故障现象也多处发生，维修频率、耗材成本不断增加，甚至将考虑大修、更新或报废。

三、故障预防及维修控制措施分析

（一）故障预防及维修的技术基础。预防及维修的技术基础是设备状态监测和故障诊断技术。即在设备运行时对各个部件进行状态监测，掌握机器的状态，根据生产需要制定维修计划。它包含的内容比较广泛，诸如机械状态量（力、位移、震动、噪声、温度、压力和流量等）的检测，状态特征参数变化的辨识，机器发生震动和机械损伤时的原因分析、震源判断、故障防治，机械零部件使用期间的可靠性分析和剩余寿命的估计等，都属于机械故障诊断的范畴。

近年来，随着相关领域理论，方法研究的不断深入和发展，现代设备技术诊断学已经逐步完善起来，特别是传感器技术、信号处理技术、计算机技术的发展，更为设备技术诊断学的发展奠定了坚实的基础。目前，设备诊断技术划分了很多的分支，诸如震动诊断技术，无损检测技术，热温诊断技术，铁谱诊断技术，估算预测技术，综合诊断技术，诊断决策技术等。他们的实施包括几个主要环节，机械设备状态参数的检测，进行信号处理，提取故障特征信息，确定故障类型和发生部位，对确定的故障做防治处理和控制。

（二）应分步骤逐步实施。故障预防及维修的实施首先要求设备管理人员掌握尽量多的相关学科的基本理论和使用技术，成为掌握现代检测技术、诊断决策技术等。他们的实施包括几个主要环节；机械设备状态参数的检测；进行信号处理，提取故障特征信息，确定故障类型和发生部位；对确定的故障做防治处理和控制。

（三）应按装置和设备的作用和影响要求，划分级别，做好实施规划。一句企业的生产特点设备重要程度和检测代价对设备确定恰当的检测方式、检测部位、检测周期。对不同设备实行不同等级和内容的预防维护措施。一般情况下，按设备和对生产量、产品质量、产品成本、维修工作计划、相邻工序、安全与环保、维修费用的影响程度确定其重点。再按重点划分不同的管理等级，按等级制定不同的标准。

（四）故障预防及维修技术实施控制。在技术实施方面，涉及到各类机电设备的原理、结构、运行条件、性能、各类测试技术、信号处理技术、检测诊断技术、信息的组织管理技术和计算机软硬件技术等多学科的综合技术，因此它是一个复杂的动态系统，要根据各种信息作出决策，进行总体平衡，从而达到从计划、实施、检测信息反馈、分析到总结归档的全过程管理。这样一个技术实施要有全国人才的管理做基础，通过一个完整的组织机构做保障，对于一个大型企业，面对成千台设备可以实现维修科学化、费用经济化。同时设备诊断技术必须在设备寿命周期的全过程中发挥作用，也就是说，如果仅仅实在设备寿命周期的全过程中的某一个特定时间，或只抓住某一个特定的故障和异常，就想作出对症的诊断是困难的，或者不能取得实质性的效果。因此，要依据设备的综合管理理论，把设备的全过程作为诊断技术的应用范围。

四、结论

修井企业生产能力是由各种设备形成的，是企业生产重要的技术基础。对设备初期故障如设备内在质量方面、安装质量方面、、工艺布置上的缺陷、工作人员技术不熟练；设备正常运转期故障如易发生在易损件或该换而未及时更换的零部件上，更换的零部件之后，有些不配套，日常维护保养不及时或工作质量差，长时间超负荷、超温、超压临界状态下工作，非易损件的疲劳、符合应力的消耗、材料磨损；设备运转后期常发生故障如因老化和疲劳而降低运行效率进行了分析。