浮動(dòng)刮油在抽油機(jī)減速器中的應(yīng)用

溫時(shí)明

（山西省平遙減速器有限責(zé)任公司，山西平遙 031100）

0 引言

隨著原油開采的不斷加劇，國(guó)內(nèi)油井已進(jìn)入中后期。如果按照游梁式抽油機(jī)[1]現(xiàn)有的沖程、沖次[2]來開采石油，抽油泵就會(huì)因空抽而造成干磨損，進(jìn)而導(dǎo)致抽油泵[1]的損壞，影響石油的正常開采。根據(jù)實(shí)際采油工況，油田主要通過增大抽油機(jī)減速器傳動(dòng)比或者增大皮帶輪直徑來降低抽油機(jī)的沖次。這樣抽油機(jī)減速器就會(huì)因轉(zhuǎn)速降低而影響軸承潤(rùn)滑[3]。若長(zhǎng)期缺油將會(huì)造成各部位軸承損壞而導(dǎo)致停機(jī)。常規(guī)刮油器固定在箱體低速級(jí)結(jié)合面處，能潤(rùn)滑中、低速軸承，高速級(jí)軸承靠齒輪嚙合擠壓潤(rùn)滑油來保證潤(rùn)滑。這種潤(rùn)滑受轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、油品的影響較大，特別是在低轉(zhuǎn)速下，常常出現(xiàn)因潤(rùn)滑不到位而使軸承燒灼的問題，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，在箱體外側(cè)刮油器對(duì)應(yīng)的結(jié)合面處會(huì)出現(xiàn)油污，污染環(huán)境。本文以實(shí)際生產(chǎn)為依據(jù)，給出了一種浮動(dòng)刮油方式，在實(shí)際的應(yīng)用過程中效果良好。

1 抽油機(jī)減速器軸承燒壞的情況

近年來，我公司銷往某油田的JLH650-18H、JLH750-26H抽油機(jī)減速器[4]在某區(qū)塊出現(xiàn)軸承燒壞的情況，該區(qū)塊沖次為1.5～3.0 沖次/min，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。

以上整機(jī)回廠拆機(jī)發(fā)現(xiàn)，編號(hào)C011、C033、C035、C045、C015、C110、C012的抽油機(jī)減速器中，低速軸承均不同程度地?fù)p壞，軸承室無潤(rùn)滑油；編號(hào)C018的抽油機(jī)減速器低速軸承損壞，箱座結(jié)合面處油槽出現(xiàn)不同程度的油泥堆積堵塞，結(jié)合面外表面有嚴(yán)重的油污，軸承室無潤(rùn)滑油；編號(hào)C022、C008的抽油機(jī)減速器軸承室無潤(rùn)滑油，二軸軸承損壞并打齒，刮油器與中間齒輪的間隙圖樣要求為0.5 mm，實(shí)際為1.5 mm，比出廠時(shí)增大，用手扳動(dòng)中間齒輪時(shí)，無法滿足刮油的要求；編號(hào)C009的抽油機(jī)減速器高速軸承架損壞，軸承室潤(rùn)滑油較少，擠油潤(rùn)滑失效。

2 原因分析

目前，國(guó)內(nèi)油田市場(chǎng)使用的抽油機(jī)減速器采用兩級(jí)雙圓弧人字齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，齒輪的齒厚偏差導(dǎo)致輪齒的對(duì)中性變差，使高速級(jí)、中間級(jí)齒輪在一定范圍內(nèi)左右竄動(dòng)，兩人字齒的齒厚偏差值越大，竄動(dòng)幅度越大。傳統(tǒng)刮油器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)刮油器結(jié)構(gòu)

圖2為傳統(tǒng)刮油器現(xiàn)場(chǎng)圖。抽油機(jī)減速器一般采用固定刮油潤(rùn)滑的方式。正常運(yùn)行前，箱座內(nèi)注入一定量的潤(rùn)滑油，油面浸沒過中間齒輪3一定高度，抽油機(jī)減速器中間軸承和低速軸承是靠安裝在箱座結(jié)合面處的刮油器1刮油來潤(rùn)滑。中間齒輪3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為抽油機(jī)減速器的軸承提供所需的潤(rùn)滑油動(dòng)力。當(dāng)中間齒輪3旋轉(zhuǎn)時(shí)端面上會(huì)附著一定量的潤(rùn)滑油，刮油器1會(huì)將中間齒輪3端面上附著的潤(rùn)滑油刮到箱體油槽2中，通過油槽分配給中間軸承和低速軸承。中間齒輪3的齒面上也會(huì)附著大量的潤(rùn)滑油，通過主動(dòng)軸和中間齒輪嚙合，齒面上的潤(rùn)滑油在嚙合產(chǎn)生的擠壓力作用下順著螺旋角的方向擠入主動(dòng)軸軸承中，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)軸軸承的潤(rùn)滑，進(jìn)而達(dá)到潤(rùn)滑高速軸承的目的。但在實(shí)際運(yùn)行過程中受齒厚偏差、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的影響，導(dǎo)致刮油潤(rùn)滑失效。

對(duì)刮油潤(rùn)滑失效的原因分析如下：1）人字齒輪由于齒厚偏差會(huì)導(dǎo)致人字齒輪在運(yùn)行過程中左右竄動(dòng)。中間齒輪3軸向左右竄動(dòng)的時(shí)候，特別是幅度較大時(shí)，刮油器1會(huì)因中間齒輪3長(zhǎng)時(shí)間左右竄動(dòng)而與中間齒輪3之間的間隙增大，導(dǎo)致無法刮油或得不到足夠的潤(rùn)滑油，此時(shí)中間軸承和低速軸承就不能保證潤(rùn)滑，且使用中油量無法觀察，易造成軸承缺油燒灼。2）傳統(tǒng)的刮油潤(rùn)滑油槽是鑄造在箱座上的，該油槽2能將刮油器1刮下的潤(rùn)滑油分流到中間級(jí)、低速級(jí)軸承室中。在實(shí)踐生產(chǎn)中，無法準(zhǔn)確控制鑄造油槽的寬度和深度，潤(rùn)滑油流量會(huì)出現(xiàn)一側(cè)大一側(cè)小的情況，流量小的一側(cè)，會(huì)出現(xiàn)軸承潤(rùn)滑不到位的情況，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)燒灼的情況。3）刮油受轉(zhuǎn)向的制約。如圖2所示，當(dāng)中間齒輪3逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，潤(rùn)滑油會(huì)附著齒輪端面上，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)出潤(rùn)滑油液面時(shí)，潤(rùn)滑油就開始滴落，以低速軸2 r/min計(jì)算，齒輪要經(jīng)過2/3圓周（大約25 s）才能實(shí)現(xiàn)刮油器刮油，此時(shí)帶到抽油機(jī)減速器油槽的潤(rùn)滑油變得非常少，無法滿足軸承潤(rùn)滑的需要，經(jīng)常會(huì)因供油不足燒灼軸承。4）目前，多數(shù)油井為稠油型油井，滲透性差。按照抽油機(jī)減速器原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[4]規(guī)定，額定轉(zhuǎn)速已無法滿足大多數(shù)油田的抽采需求。目前，在油田運(yùn)行的多數(shù)抽油機(jī)工作沖次為2～3 沖次/min，抽油機(jī)沖次的降低導(dǎo)致主動(dòng)軸和中間齒輪轉(zhuǎn)速下降，使中間齒輪的齒面含油量減少，從而使?jié)櫥蛿D進(jìn)主動(dòng)軸軸承中潤(rùn)滑油量減少，無法滿足對(duì)主動(dòng)軸軸承潤(rùn)滑的需求。5）傳統(tǒng)的刮油潤(rùn)滑的油槽與組合螺栓孔的距離只有10 mm左右，由于加工誤差會(huì)導(dǎo)致有效密封帶減少，潤(rùn)滑油會(huì)從組合螺孔處滲漏，造成環(huán)境污染。

圖2 傳統(tǒng)刮油器現(xiàn)場(chǎng)圖

通過以上分析可知，抽油機(jī)減速器的旋轉(zhuǎn)方向及中間齒輪與刮油器的間隙是造成抽油機(jī)減速器損壞的主要因素。

3 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

浮動(dòng)刮油裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 浮動(dòng)刮油裝置結(jié)構(gòu)

浮動(dòng)刮油裝置中，刮油器座5通過螺栓與箱蓋固定，夾緊塊4通過內(nèi)六角螺釘將水平支撐軸3的一端固定于刮油器座5上，水平支撐軸3的另一端通過銷軸與活動(dòng)連接板2的一端連接，活動(dòng)連接板2的另一端與浮動(dòng)刮油器片1也通過銷軸連接，此時(shí)浮動(dòng)刮油器片1的內(nèi)側(cè)始終與中間齒輪端面貼合，其間隙可通過水平支撐軸3來左右調(diào)節(jié)。

抽油機(jī)減速器采用浸油潤(rùn)滑的方式。即在箱座里注入一定量的潤(rùn)滑油，油面浸過左右旋齒輪7一定高度，左右旋齒輪7旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)從箱體油池中附著潤(rùn)滑油，浮動(dòng)刮油器片1在重力作用下會(huì)與齒輪端面7始終貼合， 從而將潤(rùn)滑油刮到水平油槽6里，最后通過水平油槽6潤(rùn)滑到各個(gè)軸承室中。該浮動(dòng)刮油裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：1）根據(jù)抽油機(jī)減速器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，當(dāng)左右旋齒輪軸向竄動(dòng)時(shí)，浮動(dòng)刮油片采用鉸接活動(dòng)聯(lián)接，會(huì)隨著中間齒輪的竄動(dòng)而左右擺動(dòng)。此時(shí)，浮動(dòng)刮油片會(huì)在重力的作用下始終與左右旋齒輪7端面貼合，不受左右旋齒輪7竄動(dòng)的影響，起到浮動(dòng)刮油的效果。2）浮動(dòng)刮油的水平油槽6通過螺栓固定在箱體內(nèi)腔壁上，各分油槽直接延伸到各軸承室內(nèi)，潤(rùn)滑油通過分流能保證每個(gè)軸承室的潤(rùn)滑，不受鑄造毛坯的影響。3）在減速器裝配的最后環(huán)節(jié)安裝調(diào)整浮動(dòng)刮油器，安裝在箱蓋上的視孔窗附近，且位于左右旋齒輪的正上方，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)時(shí)，浮動(dòng)刮油器片1刮油距離相對(duì)于潤(rùn)滑油液面是相同的，即轉(zhuǎn)向不同時(shí)有相同的刮油量，克服了原潤(rùn)滑系統(tǒng)因轉(zhuǎn)速低而潤(rùn)滑效果差以及因無法觀測(cè)而導(dǎo)致抽油機(jī)減速器故障的問題。4）浮動(dòng)刮油器不受轉(zhuǎn)速的限制。通過實(shí)際試驗(yàn)，能保證低轉(zhuǎn)速下的潤(rùn)滑。根據(jù)實(shí)際抽油的沖次，我們?cè)O(shè)定低速軸轉(zhuǎn)速分別為2、3、4、5 r/min，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

通過試驗(yàn)可知，在低沖次下浮動(dòng)刮油，各個(gè)軸承室的潤(rùn)滑都能得到充分的保證。

4 結(jié)語

該浮動(dòng)刮油裝置已申請(qǐng)實(shí)用新型專利，專利號(hào)為ZL 2014 2 0196730.9。主要是針對(duì)抽油機(jī)減速器在低轉(zhuǎn)速下的潤(rùn)滑系統(tǒng)，此改進(jìn)有效地解決了軸向竄動(dòng)帶來刮油失效、低轉(zhuǎn)速下各軸承室潤(rùn)滑不良的問題，保障了生產(chǎn)設(shè)備，杜絕了環(huán)境污染。在產(chǎn)品批量生產(chǎn)中，效果良好，隨機(jī)銷售到油田的抽油機(jī)減速器，至今沒有反饋因潤(rùn)滑油不足而損壞減速器的質(zhì)量問題，值得在同行業(yè)中推廣。