抽油机调平衡工具的改进

王玺

摘  要：在游梁式抽油机调平衡操作过程中，通过制作专用平衡块调整工具，解决目前存在的占用人员多、耗时长、定位不精确、不安全等问题，取得了良好效果。

关键词：抽油机;平衡块;调整;专用工具

中图分类号：TE933.1                                                文献标识码：A                                                 DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.07.082

抽油机是油田有杆抽油系统的地面驱动设备，数量占油田采油设备总数量的90%以上，其中游梁式抽油机为应用最多的机型[1]。游梁式抽油机具有结构简单、可靠耐用等优点，一直处于机械采油设备的主导地位，但是效率低、能耗高[2]。对于处在特高含水期的老油田，降本增效迫在眉睫，其中一个挖潜的重点就是降低游梁式抽油机的用电单耗。

平衡问题是影响游梁式抽油机效率的重要因素，安装曲柄平衡块和在游梁后端添加配重箱是改善抽油机平衡性的适用措施。在抽油机平衡块质量一定的情况下，根据采油井的工况，适时调节平衡是降低游梁式抽油机用电单耗的主要手段，也是应用最广泛、最简捷、最具时效的方法。调平衡方法操作起来需要多人配合、耗时较长，严重影响油井开井时率，并且操作工序繁琐，劳动强度大，存在较大的安全隐患。

一、调平衡操作过程及问题

1.操作过程

现场游梁式抽油机调平衡需要3～5人，需要专用扳手、活动扳手、大榔头、撬杠、起子、绝缘手套等工具。操作人员到达现场后，首先检查刹车是否灵活好用，停抽，将抽油机停在适当位置，刹紧刹车，卸下锁块，卸松平衡块固定螺母;然后，至少两名操作人员爬上抽油机，选择合适的站立位置，多人配合将平衡块左右晃动起来，同时地面上一名操作人员用撬杠插入平衡块晃动时与曲柄上端面的间隙中，随着晃动节奏不断撬动平衡块，使其向指定的方向移动，直至到达指定的位置后，装好锁块，上紧平衡块固定螺母，检查无误后，开启抽油机。

2.存在問题

整个操作过程要求全体操作人员站位合适、精神集中、晃动有力、撬动适当，占用人员多（至少3人）、耗时长（平均调整一口井的时间在90min左右）、不安全（多人同时在减速箱上部受限区域内、也无法达到三人同时系安全带的要求）、移动位置不精确（由于晃动力度和撬动力度不好掌握，平衡块无法精确移动）等缺点。

二、原因分析

对游梁式抽油机调平衡的分步骤耗时进行统计，采用传统的调平衡方法，耗时最多的一道工序是移动平衡块，平均耗时在30min左右，占平均总耗时（按90min）的1/3。在调平衡的操作过程中，造成平衡块移动慢的因素较多，如人员素质差异、设备部件或形状限制、操作空间有限、无专用工具等。

其中，人员素质差异可以通过针对性的培训加以解决;一般无法解决由设备部件或形状对操作产生的限制;在专用工具方面，传统调平衡方法的通用工具主要有套筒扳手、活动扳手、大榔头、撬杠、起子、手套等，操作上以砸、推、拉、撬为主，主要依靠操作人员的体力，容易造成疲劳，不但使平衡块移动速度变慢，而且有很大的安全隐患。因此，可以通过制作一种结构简单、操作简便、成本低廉的专用工具，达到对平衡块移动速度快、移动平稳、定位精确、省力安全的效果。

三、 解决措施

根据平衡块专用调整工具的目标要求，结合游梁式抽油机曲柄上具有锯齿的特点，参照齿轮—齿条机构的传动原理，以及加力棘轮扳手的大力矩高效省力原理，在设计的专用调整工具的结构中至少包含齿轮、齿轮轴和棘轮快速扳手。

1. 齿轮

为了操作方便，将齿轮、轮轴分开设计，齿轮大小与平衡块锁眼大小相适应，齿顶外径为95mm，分为10个齿，齿深为15mm，齿与齿之间的距离为30mm，保证齿轮与曲柄齿条相吻合，确保既能高效传递力矩，又不打滑。操作时，齿轮承受很大的力矩，为保证齿轮的强度，齿轮材料选用45号碳素钢，齿轮的厚度为43mm;为与轮轴配合牢固，齿轮内部设置为一个同心正六边形，对边距离为40mm。

2.齿轮轴

为了保证轮轴能顺利穿过锁眼孔，并有足够的强度，将轮轴直径设计为27mm，总长度为280mm，材质选用45号碳素钢，采用热处理工艺处理。轮轴前端是一段与齿轮中心内六边形尺寸相吻合的六方柱，最前端有一个直径5mm的小孔，当齿轮与轮轴安装好后，插入销钉可以固定齿轮;后端为尺寸46mm的六方柱，与46mm棘轮扳手口径相吻合;轮轴中段设置长度为200mm的螺纹，将外径为64mm的限位挡板安装在轮轴上，当轮轴传递扭矩时，限位挡板挡住曲柄侧面，起到保持轮轴平衡的作用。

3. 棘轮扳手

棘轮扳手为成品工具，直接从市场上购买，为配合轮轴工作，并达到省力的目的，可选用带加力杠的46mm棘轮扳手。

四、措施效果

完成抽油机平衡块专用调整工具制作后，选择现场的抽油机作为试验机，将该抽油机两块平衡块分别外移50cm。根据现场操作耗时的统计数据，该工具移动一组平衡块的时间平均在5min左右，调平衡耗时明显减少;采用加力棘轮扳手后，不但调整速度快且省力;在移动平衡块过程中，移动尺寸比较精确;操作人员不必站在抽油机减速箱上，降低安全风险，取得良好应用效果。

参考文献：

[1]宋兴盛.游梁式抽油机分节点效率分析与平衡状态测试仪的研制[D].东营：中国石油大学（华东），2009.

[2]周广玲.游梁式抽油机二次平衡理论与试验研究[D].大庆：东北石油大学，2011.

（胜利油田孤岛采油厂  山东东营  257231）