一体化抽油机电机安装调整装置的研制与应用

路秀广

(山东胜利职业学院，山东 东营 257097)



一体化抽油机电机安装调整装置的研制与应用

路秀广

(山东胜利职业学院，山东 东营 257097)

针对传统抽油机在移动电机、更换皮带轮、皮带以及调整“四点一线”等操作存在难度大、安全性差、停井时间长的问题，设计全新的“四向滑套式滑轨、衬套式统一内径皮带轮以及激光定位语音报警调整四点一线”一体化抽油机电机安装调整装置。该装置改变了抽油机电机滑轨传统的固定方式，使电机在不拆卸电机固定螺丝的情况下，能够前后左右移动，改变了传统的抽油机电机皮带轮的结构，不用拔轮器便可轻松拆装皮带轮，减少了调整电机皮带“四点一线”凭经验观察等人为因素的影响，将操作的过程全部量化。应用表明，该装置降低了工人的劳动强度，提高了开井时率和安全操作系数，具有较好的经济效益和社会效益。

抽油机电机；安装；调整装置；研制

抽油机在运转过程中，电机通过皮带轮、皮带将动力传递给四连杆机构，经驴头、绳辫子和悬绳器带动光杆、抽油杆和井下泵柱塞作上下往复运动，从而将油液采出地面。但在生产中，为满足油井产量要求，会经常更换电机、调整冲次等。无论是更换电机还是调整冲次都需要移动电机、更换皮带轮、调整皮带松紧度以及调整“四点一线”等一系列连续工作。

1 存在的问题

移动电机作业是在受限空间操作，属于特殊作业，安全隐患大。在操作过程中使用的撬杠、扳手等不是移动电机的专用工具，易发生挤手、碰伤等人身伤害事故。

抽油机井调整冲次,通常是通过改变电机皮带轮直径来实现的，改变皮带轮直径必须更换皮带轮。拔轮器[1-2]是更换皮带轮的必备工具之一。目前使用的拔轮器为三爪式拔轮器,应用起来经常会出现如下问题。一是皮带轮的边缘经常拔出缺口,造成皮带轮损伤,且很容易滑出伤人。二是安装皮带轮时需要使用5 kg或者8 kg大锤敲击皮带轮，才能将皮带轮安装在电机轴上，通常需要3人以上配合操作，体力消耗较大，工作量大。在锤击皮带轮过程中，操作不慎会造成皮带轮损坏、报废甚至造成严重的人身伤害事故，操作难度较大，危险性大。

目前使用的校正皮带“四点一线”的方法都是经验法[3]，受人为因素和外在因素(风力、皮带轮边缘厚度等)的影响,会出现较大误差。为改变目前传统的皮带轮以及电机安装方式，实现快速调整皮带松紧度和“四点一线”，提高油井生产时效，降低生产成本和劳动强度，提高安全操作系数，研制了“一体化抽油机电机安装调整装置”。

2 装置设计

针对传统方式中存在的问题，通过一系列的优化整合[4-5]和实验研究，设计出一体化抽油机电机安装调整装置。整套装置由四向滑套式滑轨、衬套式统一内径皮带轮和激光定位语音报警调整装置3部分组成。

2.1 四向滑套式滑轨设计

四向滑套式滑轨装置由前后挡板、纵横四向滑轨、纵横四向滑套、电机支撑座、纵横顶丝、锁紧螺母等部分组成(图1)。

图1 四向滑套式滑轨结构示意图

首先，根据抽油机型号将四向滑套式滑轨焊接或用螺丝联接在抽油机底盘上，将电机固定在电机支撑座。然后，用棘轮扳手调整横向调整顶丝，使电机皮带轮与抽油机皮带轮达到四点一线，锁紧锁紧螺母；再调整纵向调整顶丝，使电机皮带涨紧达到要求后，锁紧锁紧螺母。该装置改变了传统的皮带调整理念,实现了在不用拆卸螺栓的情况下移动电机，能够在不停机状态下快速调整皮带松紧度。

2.2 衬套式统一内径皮带轮设计

2.2.1 结构原理

衬套式统一内径皮带轮由皮带轮、通用衬套、固定螺丝组成(图2)。安装时，通用衬套和统一内皮带轮组合后，用固定螺丝固定。拆装时，将皮带轮的固定螺丝拆下，使用固定螺丝拧入顶丝孔顶出皮带轮，完成皮带轮的拆装[6]。

图2 衬套式统一内径皮带轮结构示意图

在不更换电机的情况下，只需将需要更换的皮带轮安装即可。若更换电机，则需要将通用衬套取下;取通用衬套时，只须使用平头螺丝刀或者平铲插入伸缩缝，即可将衬套取下。该装置完全摒弃了拔轮器和大锤的使用。

2.2.2 螺钉强度校核

如图2所示，锥套与皮带轮之间采用螺钉连接，3个螺钉将锥套与皮带轮连接成一体，锥套转动时依靠螺钉拧紧后在锥套与皮带轮接合面之间相互挤压产生的摩擦力带动皮带轮旋转，此时拧紧螺钉承受拉应力及剪应力的复合作用。

以抽油机常用电机额定功率55 kW,转速980 r/min计算，电机额定输出扭矩为

螺钉材料选用45钢调质处理，材料屈服强度为σs=355MPa，螺钉规格为M16，螺纹小径为d1=13.835mm,螺钉数量为3，螺钉分布圆直径为Φ=260mm,电机额定条件下工作时单个螺钉所承受的剪切力为

螺钉预紧力为

F0=7FR=7×2 749=19 240 N.

若装配时不控制螺钉预紧力，取安全系数S为1.5，则螺钉用材料的许用应力为

在电机额定条件下工作时，螺钉螺纹部分的当量应力为

显然，σe<[σ]，螺钉满足强度要求。

2.3 激光定位语音报警调整装置设计

激光定位语音报警调整装置主要由激光发射装置和接收装置两大部分组成。其中，激光发射装置由磁力吸盘、角度调节器、调节器定位旋钮、激光发射器、发射器定位旋钮、发射器控制旋钮等部分组成；接收部分由磁力吸盘、角度调节器、调节器定位旋钮、蜂鸣器等部分组成。

更换皮带操作时，挂好皮带将电机向后移动到位后，将激光定位语音报警调整装置的接收装置吸附于减速箱大皮带轮的齿槽上，激光发射装置吸附于电机皮带轮的齿槽上，两位置对应。右旋激光发射器控制旋钮，打出一条红光，分别调整两装置的角度调节器的角度，使红光照射于接收装置的十字靶心，蜂鸣器响起，即为对正(四点一线)。若红光偏离十字靶心，即根据偏离的方向调整电机位置，直至红光对正十字靶心，蜂鸣器发出嘟嘟声为止[7]。该装置将以往全凭经验校正的操作完全量化，有效降低该项操作的难度，同时还减少人为因素的影响。

3 装置的应用及效果

一体化抽油机电机安装调整装置在胜利油田东辛采油厂得到广泛应用。2016年，四向滑套式滑轨和激光定位语音报警调整装置在Y11X65、Y86C13、Y33-55等442口井次上应用，皮带使用寿命由1.5个月延长至4个月，节省皮带2 210条, 涨紧皮带所需时间由20 min/井次·月降至0。应用衬套式统一内径皮带轮装置更换皮带轮调参261井次，节约换皮带轮时间约80 min/井次,减少皮带轮损坏87个。经核算，该装置年创经济效益达180余万元，其中节约材料成本达110万元。

4 结 论

(1)四向滑套式滑轨装置可实现不停井不卸螺丝紧皮带，随时发现随时可以调整电机皮带，使电机皮带始终保持松紧度合适的情况下运转，提高了开井时率，降低了工人的劳动强度。

(2)应用统一内径衬套式皮带轮，大大地降低了工人的劳动强度，降低了皮带轮的库存量，消除了拆装皮带轮中存在的安全隐患，达到了很好的降本增效的目的。

(3)激光定位语音报警调整装置精确调整了“四点一线”，延长了皮带的使用寿命，提高了开井时率，减少了工人的工作量。

(4)一体化抽油机电机安装调整装置突破了传统的抽油机更换皮带轮、皮带以及调整四点一线的工作模式，降低了工人的劳动强度，大大提高了开井时率和安全操作系数，取得了很好的经济效益和社会效益。

[1] 李艳贵,郭建立,王洪波.新型电动机皮带轮拔轮器[J].油气田地面工程, 2015,34(4):66.

[2] 余庆东.新型电机皮带轮拆卸工具[J].国外油田工程,2007,23(7):39.

[3] 邹春雷.抽油机皮带远程监控装置的研究与应用[J].化学工程与装备,2015(7):164-165.

[4] 郭清元,王红茹,储继松.抽油机电机底座安全调整装置的研制与应用[J].内江科技,2011,32(11):124.

[5] 张永贵,张继军,王磊,等.电机皮带轮安装装置[J]. 油气田地面工程, 2012,31(10):104.

[6] 范晓龙.抽油机减速器皮带轮锥套连接结构设计[J].机械工程师,2013(3):184-185.

[7] 李铭峰,刘刚,王亚军.SCADA语音报警系统开发与应用[J].石油化工应用,2008,27(5):66- 68.

[责任编辑] 李冬梅

2017-04-10

路秀广(1965—)，男，河北景县人，山东胜利职业学院高级讲师，主要从事石油与天然气工程、石油机械研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.02.010

TE933

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1673-5935(2017)02- 0035- 03