游梁平衡式抽油机结构件特点及焊接工艺分析

孟晓磊

（中国石油集团渤海石油装备制造有限公司辽河热采机械制造分公司，黑龙江 大庆 124010）

为了切实有效地推动经济发展，我国的油气资源开展工作已经持续数年，且相应的技术和工艺处于持续进步的状态当中。当前，我国的全部油井中，有至少90%为机械采油井，并且在机械采油井中，有80%左右的油井应用抽油机以及相应的设备，其采油量占据总油量的75%，所以仍有必要针对相关的技术和工艺进行优化。根据目前的情况来看，常规型游梁式采油技术为应用频率最高、应用时间最长的一种抽油机，其中主要应用的游梁平衡式抽油机，其属于四连杆机构，主要部件包括连杆、游梁、驴头、底座、横梁以及支架等各个部分，多数处于焊接状态，且对焊接工艺进行合理应用，有利于促使抽油机的应用效果得到提升。

1 游梁平衡式抽油机应用现状

工业是我国经济发展的重要支柱之一，同时，油气资源的开发也是我国经济发展的重要基础，随着我国工业水平的不断提升，对于油气资源的需求量越来越大，也就需要不断对相关的技术和设备进行优化。当前，在我国的油田开采抽油工作过程中已经逐渐对游梁平衡式抽油机进行越来越广泛的应用。从总体上来看，游梁平衡式抽油机中的结构包括驴头、游梁等多个部位，在开展抽油工作的过程中，借助电机的运行实现皮带轮的持续运转，再由变速箱运行带动连杆，使驴头进行移动，且驴头需要与悬绳器进行连接，由此，在电动机运转过程中，即能够开始进行抽油工作，进行抽油的过程中，与驴头进行连接的抽油杆可以垂直移动油井的抽油泵柱塞，以落实采油工作。游梁平衡式抽油机在开展工作的过程中，其原理和天平具有一定的相似性，所以在开展抽油工作的过程中，游梁自身的平衡性，能够对采油工作的质量和效率产生重要影响，且相关设备也能够在一定程度上受此影响，而游梁平衡式抽油机的结构件特点以及焊接工艺，均能够对其中的平衡性产生影响，所以需要探究其中的结构件特点，并对其中所需的焊接工艺进行分析，以提升游梁平衡式抽油机的应用效果。

2 驴头

2.1 结构特点

在游梁平衡式抽油机中，抽油杆悬绳部分主要需要由驴头进行支撑，同时其也能起到提升荷载部件的作用，特别是其中的弧面部位，其变形幅度能够对出抽油杆的运动特性以及稳定性产生重要影响。（1）驴头整体上能够呈现出扁箱型的结构，主要由两个侧板进行受力，于扁箱内部能够呈现出混合骨架的形态；（2）驴头的内部结构具有较高的复杂性，各个构件采用焊接的方式连接成为一个整体，使驴头呈现出刚性较强的焊接结构特点，在此情况下，一旦驴头上有微小的裂纹出现，即能够快速向相邻构件上进行蔓延，并导致局部甚至整体发生损坏，所以在开展驴头焊接工作的过程中，应对“应力集中”的情况进行有效避免；（3）一般来说，构件焊接工作过程较为复杂，工作强度较大，一般采用内部焊接的形式，或是采用短缝的形式，不可大幅度应用高效焊接的模式，所以，除对长圆弧焊缝进行合理应用外，当前针对驴头主要能够运用的焊接方式为手工电弧焊。

2.2 焊接工艺

为了避免驴头部位发生大幅度的变形情况，或是受到严重的应力影响，应对焊接方式进行正确选择，并严格遵循正确的焊接顺序，以保障驴头部分的焊接质量良好，原因在于，保障焊接顺序的正确性，可以降低结构发生变形的概率，也就可以降低由焊接所引起的残余应力，同时，能够提升应力分布的合理性。（1）保障经过焊接的弧板与相关标准相符合，以避免抽油机驴头整体上出现变形情况，应首先于其内部进行加强板的焊接，之后进行护板和侧板的焊接；（2）在开展焊接工作的过程中，用首先针对接焊缝进行焊接，再针对角焊缝进行焊接，且应遵循“立焊缝首先进行焊接、平焊缝之后进行焊接”的原则；（3）若焊缝的刚度较大，则应提升焊接速度，尽快完成焊接工作。

3 游梁

3.1 结构特点

游梁属于一类十分经典的杠杆机构部件，其对于刚度和强度均提出了较高的要求，且刚度和强度能够对抽油机整体的稳定性产生重要影响。（1）在大型的抽油机中，游梁主要呈现出箱型梁的结构形态，对于中型或是小型的抽油机，游梁则主要呈现为工字形量，且通常情况下，应针对游梁使用自动焊的形式进行焊接，其过程中能够体现出生产效率较高的特点，但同时易导致游梁发生较大幅度的形变；（2）游梁的底板、顶板、侧板存在结构上能够呈现出“长窄”的特点，所以进行焊接时，易导致板面出现波浪形的形变，进而导致其中的强度、刚度以及稳定性均受到一定程度的影响；（3）在针对游梁的底板、顶板、侧板开展焊接工作的过程中，必须对其中产生的倾斜量进行合理控制，以避免板面出现扭曲变形的情况，也就可以促使抽油机在运行过程中的性能得到进一步优化。

3.2 焊接工艺

为了尽量避免游梁中出现扭曲变形或是波浪变形的情况，在开展焊接工作的过程中，应对工装夹具进行合理使用，以能够为焊接质量提供保障。（1）借助胎衣夹具装配法开展游梁的焊接工作，有利于提升整体上的装配质量和效率。（2）为了切实有效地将游梁在焊接过程中发生的形变控制在公差允许的范围内，针对有游梁的底板、顶板、侧板，均应采用手工封底焊缝的形式，且在焊接过程中，需对电流的大小进行严格把控，尽可能于两侧同时开展焊接工作。（3）应首先针对箱体焊接其内部的筋板焊缝，之后对底板、顶板、侧板的角焊缝进行焊接，与此同时，因为筋板不能直接与封箱板进行焊接，所以为了保障受力分布的均匀，应由底板起到封箱盖板的作用。（4）底板、顶板、侧板各自的角焊缝均应使用“埋弧自动焊双机头对称焊接”的形式开展焊接工作，以尽可能避免焊接过程中发生形变，同时需要注意对焊接电流进行严格把控。（5）若焊缝刚度较大，在焊接过程中的作用，应尽可能保持焊缝的不间断，并尽量提升焊接速度。

4 连杆

4.1 结构特点

在抽油机中，连杆属于十分重要的一个运动部件，其具有结构简单的特点，通常仅有管件以及上下两个接头进行焊接所组成。（1）长杆焊接件对于精度以及形位公差均提出了较高的要求，原因在于，其中的精度不仅能够对抽油机的正常、稳定运行正常作用影响，还能够对其内部各个部件之间的互换性产生影响。（2）连杆在整体上能够呈现出结构单薄的特点，在进行运行时，必然能够受到交变荷载的影响，所以在开展设计工作的过程中，不仅需要对其中的弯曲强度和拉伸强度进行充分考虑，还需要注重保障连杆具有良好的受压稳定性。（3）因为连杆的尺寸相对于其他部件来说较长，所以在设备的局限性条件下，通常应该采用“先加工后焊接”的形式。

4.2 焊接工艺

因为连杆在抽油机中属于较为薄弱的一个部件，所以对焊缝质量提出了较高要求。（1）应以定位装配法为基础，开展焊装及焊接工作，以提升焊接过程中的质量和效率。（2）应采用直流焊机进行焊接，要求焊接过程不间断，并尽量提高焊接速度，完成焊接工作后，还应根据相关要求保持温度或进行加热。（3）借助高频震动仪或是相应的方式，将残余应力消除。（4）对外观进行检查，并开展无损探伤活动。

5 横梁

5.1 结构特点

横梁结构通常能够呈现出工字梁或是箱型梁的形态，对于精度以及形位公差均提出了较高的要求，对其进行应用的过程中，需要保障横梁平面能够与连杆的销孔完全处于同一水平上，同时做轴度精度也完全相同，且一般来说，应使用“先焊接后加工”的形式。

5.2 焊接工艺

为了尽量避免横梁出现扭曲变形的情况，应借助工装夹具维持装焊质量。（1）在进行横梁成型焊的过程中，针对焊缝应注意对焊接电流进行严格把控，尽可能于两侧同时开展焊接工作。（2）采用定位装配法针对横梁以及连杆销套之间进行焊接。（3）采用焊接后保温或是加热的形式将残余应力消除。

6 底座

6.1 结构特点

在游梁平衡式抽油机中，底座属于重要的支撑部件，其对刚度以及强度均提出了较高的要求，目的则在于针对机构整体起到保障稳定性的作用。（1）使用工字梁对框架结构进行组焊，并作为底座底部，底座上部能够呈现出箱体结构，主要对减速器进行支撑，且一般需要借助手工电弧焊的形式进行焊接，但是生产效率相对较低，且出现形变情况的可能性较大。（2）底座底部能够呈现出“长且窄”的尺寸特点，所以在进行焊接的过程中，发生扭曲变形的可能性比较大，也就能够对整机装配产生一定的不良影响。（3）需要对底座上部以及底部之间的焊接进行平行度控制，以避免后续的加工工作以及安装工作的精密度受到影响。

6.2 焊接工艺

（1）对底座进行转换的过程中，应主要借助胎夹具装配法，以促使装配工作的质量和效率均能够得到提升。（2）为了尽量避免扭曲变形情况出现，应首先对横筋和主梁之间的焊缝进行焊接，之后再针对内置的加强板进行焊接，需要注意的是，应该选择中心部分开始，并逐渐向外部延展，以实现对称的焊接。（3）在进行焊接的过程中，首先针对接焊缝的位置进行焊接，之后再对角焊缝的位置进行焊接，且应该首先焊接立焊缝，再焊接平焊缝。（4）若焊缝的刚度较大，应提升焊接效率，以尽快完成焊接工作。

7 支架

7.1 结构特点

在游梁平衡式抽油机中，支架属于衍架式的一个支撑，其对于刚度和强度均提出了相应的要求，并以此为基础维持机构整体的稳定程度。（1）支架可以被划分成为“前架”或“后架”两个部分，二者均由工字梁进行组焊形成，在进行焊接的过程中，主要需要通过手工电弧焊的形式，整体上能够呈现出生产效率低的特点，且发生形变的可能性较大。（2）衍架式结构中存在部件交错的特点，在开展焊接工作的过程中，出现扭曲变形的可能性更大，且一旦出现扭曲变形情况，必然导致整机装配效果以及运行效果受到严重影响。（3）在开展平台装焊工作的过程中，需要借助支架对平衡度精度进行合理控制，以避免抽油机的安装效果受到影响。

7.2 焊接工艺

针对支架进行焊接，其中所需应用的焊接工艺与底座焊接工艺基本相同。

8 整体组对方法对焊接工艺的影响

在开展行业工作的过程中，对整体组队方法进行应用，其中的装焊工艺主要为“配对倒装法”，其中需要保障游梁与驴头进行配对，由此，在抽油机中，各部件均能够通过焊接工艺的灵活应用，来满足各项技术要求，也就能够大幅度降低对设备的依赖。但是，其中也存在较为显著的缺点，就是驴头、游梁之间不具有互换性。

9 结语

根据上文，对于游梁平衡式抽油机来说，其中的主要焊接件包括支架、底座、横梁、游梁以及驴头等多个部分，虽然其各自具有显著的结构特点和专门的焊接工艺，可以为企业开展制造工作提供重要参考，但是，实际上，各企业中的工作人员专业技能水平以及设备实际情况均存在一定的差异性，所以还需根据其自身的实际情况选择与自身条件最相符的加工模式和焊接工艺。