銷孔間隙引發(fā)抽油機(jī)振動(dòng)故障排除探討

張威

（大慶油田裝備制造集團(tuán)抽油機(jī)制造分公司，黑龍江 大慶 163000）

銷孔間隙引發(fā)抽油機(jī)振動(dòng)故障排除探討

張威

（大慶油田裝備制造集團(tuán)抽油機(jī)制造分公司，黑龍江 大慶 163000）

抽油機(jī)在工作過程中，連桿需要長期承受周期性的交變載荷，曲柄、連桿、橫梁的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)節(jié)較多，因此橫梁與連桿產(chǎn)生問題的幾率比較大。往往因抽油機(jī)連桿銷孔和橫梁銷孔的磨損導(dǎo)致連桿連接端松脫，進(jìn)而引發(fā)抽油機(jī)振動(dòng)、異響，抽油機(jī)振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致抽油機(jī)的減速箱、尾軸和中軸等部位損傷，縮短抽油機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重影響著生產(chǎn)效率。分析尋找銷孔間隙引發(fā)的抽油機(jī)振動(dòng)故障發(fā)生的原因，并對其制定具有針對性的解決方案，是保證抽油機(jī)正常工作，保證抽油機(jī)安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。

抽油機(jī)；連桿銷孔；間隙

游梁式抽油機(jī)是我國油田生產(chǎn)中最常見的設(shè)備,因其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、制造容易、使用壽命長、適應(yīng)不同工況而被廣泛應(yīng)用。抽油機(jī)連桿是游梁式抽油機(jī)采油作業(yè)時(shí)的主要受力部位，是抽油機(jī)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。

游梁平衡抽油機(jī)連桿上銷孔或橫梁銷孔在長期工作中孔徑會(huì)因磨損而擴(kuò)大，逐漸變成橢圓狀，此時(shí)軸孔配合間隙變大，導(dǎo)致連桿連接端松動(dòng)、退扣脫出，抽油機(jī)整體產(chǎn)生振動(dòng)和異響，如不及時(shí)處理則會(huì)進(jìn)一步引發(fā)抽油機(jī)故障的發(fā)生。因此，改進(jìn)連桿上接頭與橫梁的連接方式，減輕銷孔磨損，成為了保證抽油機(jī)安全生產(chǎn)的重點(diǎn)所在。

1 銷孔間隙引發(fā)故障的原因分析

1.1 連桿孔、橫梁孔損壞現(xiàn)象

在抽油機(jī)的連桿與橫梁連接主要有連桿銷孔有鎖緊裝置、橫梁的銷孔無鎖緊裝置、橫梁銷孔有鎖緊裝置三種連接方式。第一種連接方式下連桿銷孔損壞往往較小甚至沒有磨損痕跡，第二種連接方式常見連桿孔磨損嚴(yán)重，橫梁孔相較完好，第三種連接方式下連桿孔和橫梁孔之間會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損，而連桿孔的損壞程度較重。這種情況下，在連桿孔或橫梁孔上下方位磨損較左右方位來說更為嚴(yán)重，銷孔因此變形呈豎立的橢圓狀。

隨著磨損的日益嚴(yán)重，銷與孔之間的間隙也逐漸隨之增大，在這種情況下，連桿會(huì)在往復(fù)力的作用下對橫梁造成沖擊，在整機(jī)運(yùn)行中承載接觸面不斷轉(zhuǎn)換，體現(xiàn)在抽油機(jī)上的現(xiàn)象就是機(jī)身振動(dòng)和抽油機(jī)異響。

1.2 原因分析

（1）交變載荷導(dǎo)致連桿受力不均。

抽油機(jī)連桿在工作過程中受周期性交變載荷和配合公差的影響，經(jīng)常造成連桿孔或橫梁孔損壞,連桿上接頭銷孔與銷間隙增大。抽油機(jī)工作時(shí)，在受抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡的影響下，下沖程工作時(shí)連桿承受壓力，而上沖程工作時(shí)連桿承受拉力。在交變載荷的影響下產(chǎn)生周期性交變應(yīng)力，在上與下的運(yùn)行過程中，銷孔在軸線方向上受力不平衡，孔的邊沿處比中間部分承受更大的力，久而久之，銷孔因磨損而變形，最終損壞。

（2）銷與銷孔配合公差的選用導(dǎo)致配合間隙。

游梁式抽油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定銷的公差為H7，對于定銷孔沒有明確的規(guī)定，通常依據(jù)配合選擇標(biāo)準(zhǔn)，選擇公差為H8，這種配合屬于過度配合，可能出現(xiàn)間隙和過盈配合。在裝配施工時(shí)，為了操作方便通常使用配合間隙較大的極限尺寸，甚至超出最大間隙，這樣在安裝過程中甚至不需加力即可隨意裝取。在這種情況下，因間隙的原因，孔與軸在交變載荷作用下局部接觸面的實(shí)際最大壓力應(yīng)力超過了許用壓力，會(huì)出現(xiàn)塑形變形現(xiàn)象，增加了軸與孔之間的間隙。再由于剪刀差超差，兩個(gè)連桿運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)形成附加力，進(jìn)一步加劇了孔與軸配合間隙的改變，致使鉸接副工作狀況惡化。

2 解決銷孔間隙故障的方案

2.1 通用方案

（1）在抽油機(jī)橫梁的銷孔增加鎖緊螺栓結(jié)構(gòu)和槽，將連桿采用孔開槽，采用夾緊式螺栓，當(dāng)銷安裝完成之后，擰緊所有夾緊螺栓，使孔與銷之間的間隙不復(fù)存在，形成無間隙配合的狀態(tài)。這樣的方式可以有效地解決孔與銷之間間隙過大的問題，但是游梁必須有充分的空間，銷座上方要求必須敞開。

（2）工業(yè)改進(jìn)。首先對連桿銷兩端進(jìn)行加工，分別車出螺紋，改連桿銷，在連桿銷的兩端車出螺紋，將螺母擰緊在安裝好的聯(lián)銷桿上，橫梁側(cè)板受外力作用產(chǎn)生變形，這樣能夠有效的減小連桿端面與橫梁的側(cè)板間隙，借助于兩個(gè)端面產(chǎn)生的摩擦力消除連桿和梁的相對運(yùn)動(dòng)，從而避免了銷軸與銷孔的沖擊。但是這種方式破壞了抽油機(jī)原本結(jié)構(gòu)，在后期的使用和維護(hù)工作中存在諸多不便。

（3）在游梁和連桿之間打入楔鐵，以消除橫梁和連桿的相對運(yùn)動(dòng)，或在橫梁連桿安裝好后徹底將連桿與橫梁焊死，將連桿與橫梁固定為一體，使得連桿與橫梁不再發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。這樣的方式和改連桿銷一樣，會(huì)破壞抽油機(jī)原本結(jié)構(gòu)，增加后期維修工作的阻礙。

2.2 改進(jìn)方案

（1）對于連桿孔和橫梁孔之間沒有安裝鎖緊裝置的抽油機(jī)，我們可以采取改進(jìn)連桿孔的方法，加工新的銷軸并加錐套，將錐套、連桿以及曲柄銷軸承盒進(jìn)行裝配后鎖緊，從而將橫梁銷孔與銷軸配合間隙消除。

（2）對于安裝有鎖緊裝置的橫梁，而連桿沒有安裝鎖緊裝置的抽油機(jī)，通過對連桿孔、錐套、新銷軸進(jìn)行加工，壓緊錐套，消除連桿孔與銷軸間配合間隙。鎖緊橫梁孔，進(jìn)一步消除錐套、銷軸、橫梁銷孔間的配合間隙。

（3）對于橫梁上沒有安裝鎖緊裝置，而連桿上安裝鎖緊裝置的抽油機(jī)，通常采用加工橫梁孔、錐套、新銷軸的方式，壓緊錐套，有效的消除銷軸與橫梁孔之間的間隙，鎖緊連桿孔，使錐套、銷軸及銷孔間間隙消除。

3 應(yīng)用效果

經(jīng)過設(shè)計(jì)改進(jìn)，在緊固螺栓的過程中，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軸向預(yù)緊力，銷軸的錐面承受著錐套帶來的壓力，同時(shí)，在與連桿孔的接觸面上也會(huì)產(chǎn)生一定壓力，在進(jìn)一步壓力作用下，會(huì)產(chǎn)生面應(yīng)力，若壓力和預(yù)緊力處于相對平衡狀態(tài)，那么將處于無無相對滑動(dòng)狀態(tài)下。通過新工業(yè)加工修復(fù)過的連桿銷孔，加工銷軸并附加錐套，改變原設(shè)計(jì)間隙配合方式，有效地減輕了連桿所受交變載荷的影響進(jìn)而消除了對銷與孔造成的磨損，使得抽油機(jī)因銷與孔間隙過大而導(dǎo)致的振動(dòng)故障得到解決，大大地延長了抽油機(jī)的使用壽命。

4 結(jié)語

抽油機(jī)是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的采油機(jī)械設(shè)備，日常對抽油機(jī)的維護(hù)、檢查、保養(yǎng)不及時(shí)，對抽油機(jī)故障判斷不準(zhǔn)確等，都會(huì)導(dǎo)致抽油機(jī)的小問題發(fā)展成大故障，造成抽油機(jī)停機(jī)、翻機(jī)的惡性事故。針對銷孔間隙引發(fā)的抽油機(jī)振動(dòng)故障，通過附加錐套緊固和對銷進(jìn)行加工的工藝技術(shù)相結(jié)合的方式來消除銷孔間隙，進(jìn)而避免抽油機(jī)異常振動(dòng)造成損機(jī)事故，相對通用方案來說僅僅是改造了原上連桿銷孔，結(jié)構(gòu)更為簡單。在改裝、安裝方面來說也更為快捷，一定程度上降低了生產(chǎn)成本。解決銷孔磨損問題的同時(shí)又避免了破壞抽油機(jī)原始結(jié)構(gòu)，對后期的使用和維修也不會(huì)構(gòu)成任何影響，有效地延長了抽油機(jī)的使用壽命。

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