游梁式抽油机的常见故障及解决措施

张金超

（辽河油田辽兴油气开发公司，辽宁盘锦 124010）

1 游梁式抽油机常见故障分析

1.1 液压系统故障

液压系统故障主要包括油泵故障、液压控制阀故障、液压缸故障以及管路泄漏。油泵故障可能表现为泵输出压力不足、泵噪声过大或泵无法启动等，这可能是由于泵内部零件磨损、泵轴密封件损坏或泵吸入管道堵塞等原因导致。液压控制阀故障主要包括阀门无法开启或关闭、阀门内漏、阀门控制失灵等，这可能是阀门密封件损坏、阀门芯卡死或阀门调节螺钉松动等原因引起。液压缸故障主要包括缸体泄漏、活塞杆弯曲或断裂、液压缸无法动作等，可能是由于缸体密封件损坏、活塞杆螺纹磨损或液压缸内部零件损坏等原因造成。管路泄漏表现为管道破裂、接头松动、密封件损坏等，可能导致油压下降、系统无法正常工作。此外，油质恶化、杂质过多以及系统部件老化等问题也可能导致液压系统故障。这些故障会影响抽油机的正常运行，降低工作效率，甚至可能导致设备损坏和安全事故。

1.2 密封装置失效

密封装置失效的原因有很多，包括密封环磨损、老化、润滑不良和恶劣工作环境等。密封装置由活塞密封环、活塞杆密封环、气门密封环、活塞杆密封、密封板等多个部分组成。这些部件共同确保设备正常运行。然而，在长时间高速旋转的工作过程中，密封环可能因与活塞或活塞杆的摩擦而磨损，导致失去密封功能。油液中的颗粒物质会加速密封环磨损。在长时间使用后，密封装置材料容易出现老化，失去弹性和密封性能。老化速度受到油液质量、使用环境等因素的影响。此外，润滑不良也是导致密封装置失效的原因之一。密封装置需要充足的润滑油和良好的润滑条件来降低磨损速度。如果润滑油不足或润滑条件不佳，密封装置的磨损速度将加快。高温、高压、强腐蚀性介质等条件也会对密封装置材料产生损害，使其失去密封功能。

1.3 游梁磨损

游梁磨损通常是由于长期使用以及摩擦引起的，也可能是由于不当维护或材料质量问题所致。游梁式抽油机中，游梁通过传动装置和驱动装置与其他部件连接，实现抽油的运动。在使用过程中，由于受到工作负荷、润滑不良等因素的影响，游梁与其他零件之间会产生摩擦，从而导致游梁表面的磨损。由于游梁承受着较大的工作负荷，所以其材料必须具备一定的硬度和耐磨性。如果游梁的材料质量不达标，或者经过长时间的使用后材料疲劳，就容易引发游梁的磨损故障。游梁磨损对抽油机的正常工作能够产生很大的负面影响。由于磨损的游梁表面不再光滑，会增加游梁与其他部件之间的摩擦，从而增加能量损失并降低抽油机的工作效率。其次，磨损的游梁表面会增加与其他部件之间的接触面积，进而增加了摩擦和振动的产生。这些噪声和振动不仅会对抽油机的工作环境产生不利影响，还可能加速其他部件的磨损，进一步恶化故障情况。

1.4 常见故障对抽油机性能和经济性的影响

在游梁抽油机运行过程中，一般故障会对抽油机的性能和经济性产生不同程度的影响。例如，动载荷公式中的加速因子C 设计时一般要求小于0.225，上下冲程动载中均涉及，若加速因子过大，将导致能耗增加、设备磨损加剧。游梁式抽油机的平衡块调整不当、横梁轴承座磨损、连杆损坏等问题也会对抽油机性能产生负面影响。在平衡块调整方面，若平衡块重量与抽油载荷不匹配，将导致游梁式抽油机运行时出现倾斜，进而影响抽油效率和设备寿命。横梁轴承座磨损会影响抽油机的运行平稳性，严重时可能导致设备停机。连杆损坏会使抽油机的传动系统受到影响，进而降低抽油效率并增加维修成本。此外，曲柄装置、减速器、刹车装置等部件的故障也会对抽油机的性能产生不同程度的影响。另一方面，游梁式抽油机的电动机、配电箱等电气部件故障也会对设备性能造成影响。例如，电动机故障会导致抽油机无法正常启动或运行，配电箱故障则会引发电气事故，对设备和人员安全构成威胁。此外，游梁式抽油机在长期运行过程中，各部件的磨损和疲劳损伤也会影响设备性能。例如，游梁、驴头、悬绳器等部件的磨损会降低抽油效率，增加能耗。

2 游梁式抽油机的改进措施与维护策略

2.1 改进液压系统设计

为了达到更高的系统响应速度和更好的节能效果，可以采用管路直径合理、流路简洁和布置合理的设计方案。此外，还可以对系统的液压元件进行优化选择，例如选用流量大、能量损失小的液压阀门、泵和油缸等元件，从而减小液压系统的功耗和能量损失。通过引入高精度的传感器和先进的控制系统，可以实现对游梁式抽油机液压系统的自动控制和监测。例如，安装压力传感器、温度传感器和流量传感器等能够实时监测液压系统运行状态的传感器，并结合先进的控制算法，实现液压系统的自动调节和优化控制，以提高系统的响应速度和稳定性。由于液压油在长时间使用过程中会受到氧化、污染和磨损等因素的影响，导致油质的变差和液压元件的磨损加剧。因此，定期检测液压油的质量，及时更换和维护液压油，可有效延长液压系统的使用寿命。此外，还应定期对液压系统进行系统性的清洗和检修，包括清洗液压元件上的油垢和沉淀物，检查液压管路的连接状态和密封件的磨损情况，并对液压元件进行润滑和调整等操作，以保证系统的正常运行，并预防故障的发生。

2.2 优化密封装置

优化密封装置的关键在于改进密封材料、调整密封结构以及完善监测系统。在密封材料方面，可以选择具有较高耐磨性、耐腐蚀性和抗老化性能的密封材料，如聚四氟乙烯、碳素纤维等。还可以通过表面处理技术，如喷涂、激光强化等，提高密封材料的硬度和耐磨性，从而延长密封件的使用寿命。在密封结构方面，可以根据游梁式抽油机的工况条件，设计合适的密封腔体结构和形状，减少密封件与油泵轴、壳体之间的摩擦，降低磨损。同时，可以通过优化密封件的排列方式和密度，提高密封效果，防止油液泄漏。还应定期对密封装置进行检修，清洗密封腔体，更换磨损严重的密封件。同时，对操作人员加强培训，提高他们对游梁式抽油机密封装置的认识和操作技能。在实际操作过程中，操作人员应严格遵守操作规程，避免因操作不当导致的密封系统故障。

2.3 游梁磨损的防治措施

在设计阶段，应优化动载荷公式中的加速因子，将其控制在0.225以下，以减小惯性载荷对游梁的影响。在制造过程中，选用高性能材料和先进工艺，提高游梁的强度和耐磨性。此外，加强对游梁的监测与诊断，及时发现磨损迹象，采取相应措施进行修复或更换。在实际操作过程中，还需关注游梁式抽油机的工作环境，如油井深度、原油性质等，以这些因素为基础，调整设备参数，使其适应不同工况。同时，运用现代监测技术，实时采集游梁运行数据，分析磨损趋势，提前采取预防措施。

2.4 定期维修与保养策略

游梁式抽油机的传动系统中有多个关键部件，包括游梁轮、传动轴、连杆等，这些部件在运行过程中会受到较大的压力和摩擦力，容易发生磨损和断裂。因此，定期检查和更换这些关键部件是非常重要的，以确保其正常运行。另外，还需要检查和调整游梁式抽油机的传动系统的扭矩和轴向力，以保证其传动效率和稳定性。游梁式抽油机的轴承是其运行的核心部件，需要定期注入润滑油进行润滑。在注入润滑油时，应注意选用合适的润滑剂和正确的润滑方法，以确保轴承的正常运转。同时，定期检查轴承的磨损情况，根据需要及时更换。其次，还需要定期检查游梁式抽油机的密封件，如活塞环、密封圈等，确保其密封性良好，避免漏油和进水等问题的发生。另外，还需要注意定期清洗和检查游梁式抽油机的滤网，以去除杂质和沉积物，保证其正常运行。

3 改进效果评价

以某油田为例，该油田游梁式抽油机的常见故障类型主要有泵体磨损、驱动装置故障、泵体漏油、电气系统问题、线缆断裂和其他故障等几种类型，并对一段时期内抽油机各类故障次数进行了统计（见表1），并针对故障类型采取了有针对性的治理措施。

表1 抽油机常见故障类型统计

为了对改进措施实施前后的性能进行评价，我们采集了一台游梁式抽油机的详细指标数据。抽油机的抽吸能力、工作效率、功耗、故障次数、维修时间和成本情况见表2。

表2 整改前后对比表

从上表中可以看出，在实施改进措施之后，抽油机的抽吸能力从500桶/d 增加到了600桶/d，提高了20%。同时，工作效率也从80%提高到了90%，提高了10%。这样的改进意味着单位时间内能够抽出更多的原油，提高了生产效率。在改进之前，抽油机的功耗为500 kW，而改进措施后，功耗降低到了450 kW。这意味着在实现更大产量的同时，电能的损耗较少，提高了能源利用效率。在改进之前，抽油机平均每年故障20次，维修时间为2 h，而改进措施后，故障次数减少到了10次，维修时间减少到了1 h。这意味着生产过程更加稳定，更少的维修时间和成本意味着更高的生产效率和降低的维修成本。

4 结束语

综上所述，游梁式抽油机作为石油工业中不可或缺的重要设备，其可靠性和性能对油田的生产效益具有重要影响。本文通过对游梁式抽油机的基本原理和应用背景进行了分析，并探讨了常见故障对其性能和经济性的影响。研究发现，液压系统故障、密封装置失效和游梁磨损是主要故障影响因素。针对这些问题，本研究提出了相应的解决方案和维护策略，以提高抽油机的工作效率和可靠性。本研究的意义在于优化石油工业的生产效益和经济效益，提高石油工业的技术水平和竞争力。通过解决游梁式抽油机故障问题，可以降低生产成本、提高能源利用率，并为优化石油资源的开采和利用作出贡献。此外，本研究的成果也可以为其他液压机械的维护和性能提升提供有益的参考。然而，需要指出的是，游梁式抽油机的故障原因复杂多样，解决方案也需要根据具体情况进行调整和改进。今后的研究仍需要深入探索其他影响因素，并进一步完善和优化游梁式抽油机的设计和维护方法。