1、游梁式抽油機的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷摘  要：本文試論設(shè)備診斷技術(shù)在游梁式抽油機上的應(yīng)用，簡要介紹所用儀器、方法和現(xiàn)場開展的步驟。在石油裝備領(lǐng)域?qū)嵭幸誀顟B(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的設(shè)備預(yù)知維修制度是大勢所趨，該技術(shù)在油田生產(chǎn)中有著十分廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：游梁式抽油機；狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)；應(yīng)用    油田大部分油井停噴后采用機械采油的方式來生產(chǎn)。當前，機械采油中有桿泵抽油機井占全國油井總數(shù)的94%。有桿抽油技術(shù)是一個系統(tǒng)工程，包括油井的完井設(shè)計、有桿抽油設(shè)備參數(shù)選擇、設(shè)備優(yōu)選、動態(tài)監(jiān)測、智能診斷及優(yōu)化設(shè)計等。對油井的井下工況與井下設(shè)備的監(jiān)測與診斷在我國油田

2、開展得較為普遍，而對地面裝置則較少涉及。    游梁式抽油機是有桿抽油設(shè)備系統(tǒng)的地面裝置，以結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維修方便而得到廣泛應(yīng)用，是油田生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備。游梁式抽油機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷包括兩方面內(nèi)容，其一為對運行工況的監(jiān)測與診斷，主要指懸點載荷、減速器扭矩、電動機功率和電流等參數(shù)的定期檢測，以及平衡情況的檢查；其二為對各運轉(zhuǎn)零件的潤滑與磨損情況，以及各主要受力零件故障隱患的監(jiān)測與診斷。    一、抽油機動力與傳動裝置的監(jiān)測與診斷    目前我采油廠有游梁抽油機120臺。其大

3、多由異步電動機驅(qū)動，采用人字齒圓柱齒輪減速器，在野外露天作業(yè)。其動力與傳動裝置是一個典型的旋轉(zhuǎn)機械系統(tǒng)，適用的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷方法有振動、溫度、油液分析及電參數(shù)診斷法等。    1抽油機適用的監(jiān)測與診斷方法   (1振動診斷。通過測定若干測點的振動信號，以機械振動、沖擊、機械導納和模態(tài)參數(shù)為檢測目標，來檢測設(shè)備是否正常，常以超過允許值的多少表示故障的嚴重程度。    (2油液分析。油液中所含磨粒的數(shù)量、大小、形態(tài)以及分布情況，反映了不同的磨損類型和過程；磨粒的材料成分可反映機器磨損的零件和部位以及工作系

4、統(tǒng)的污染程度。通過對磨屑的檢測和分析，可知道機器零件磨損的部位、類型和程度，為設(shè)備診斷提供依據(jù)。    (3電氣診斷。針對點多、線長、面廣、野外分布的抽油機，適合電動機的診斷方法有三相交流電機診斷技術(shù)、電機與電纜絕緣的測量等電氣診斷技術(shù)。    (4溫度診斷。可采用紅外測溫儀、紅外熱成像技術(shù)等對抽油機電機的鐵芯、滑環(huán)、炭刷和配電箱進行監(jiān)測，從而診斷出潛在的電氣故障。     2振動診斷法在抽油機上的應(yīng)用    (1測量參數(shù)的選定。抽油機

5、的電動機運行在中頻段，測量參數(shù)選振動速度；減速箱運行在低頻段，測量參數(shù)選振動位移。    (2測點的布置。測點布置應(yīng)兼顧經(jīng)濟、效率等，以能捕捉機組故障為前提，合理安排。    游梁式抽油機動力與傳動裝置的測點布置如圖1所示。            (3測量周期的確定。依設(shè)備劣化程度和重要程度確定，抽油機可定為一個月。    (4特征故障頻率的分析：分析頻譜圖時，主要尋

6、找圖上對應(yīng)的設(shè)備轉(zhuǎn)頻、倍頻、特征頻率及可能產(chǎn)生的故障頻率，從而發(fā)現(xiàn)軸彎曲、碰摩、軸承損壞、齒輪嚙合不良等故障或隱患：游梁式抽油機常見故障類型的特征頻率如表1所示。                    表1 抽油機故障特征頻率表  3其它方法    (1油液分析法診斷齒輪減速器。游梁式抽油機齒輪減速器在重載、低速條件下運轉(zhuǎn)，從動齒輪的圓周速度小于3m/s，常

7、采用浸油潤滑方式。據(jù)資料介紹，齒輪減速器報廢總數(shù)的1/10是由滑和冷卻不良造成的，因而采用油液分析診斷法從潤滑油中獲得磨粒的數(shù)量、大小、形態(tài)、成分及其變化，油品的老化變質(zhì)程度等各種信息，利用油品理化指標分析及光譜、鐵譜分析和污染度監(jiān)測，并作出趨勢分析，可及時發(fā)現(xiàn)齒輪箱故障。    (2電參數(shù)法診斷異步電動機二將電流傳感器夾持在電機的主回路或儀表盤的二次回路上，提取和分析電機定子線圈的輸入電流信號，通過分析電流譜判斷電機的運行狀態(tài)可診斷的故障現(xiàn)象有轉(zhuǎn)子鑄條斷裂，鼠籠式線圈中的高阻接頭，銅基轉(zhuǎn)子中的不良銅焊接頭不規(guī)則，磁力不平衡，靜態(tài)和動態(tài)偏心問題，轉(zhuǎn)子端環(huán)

8、斷裂，壓鑄鋁轉(zhuǎn)子的鑄造空隙及氣泡，靜、動態(tài)氣隙問題，機械不平衡，轉(zhuǎn)軸彎曲。    (3溫度診斷法。用溫度計和紅外點溫儀量鐵芯或機殼溫升，Y系列電動機一般應(yīng)不超過40K，電機軸承的溫升用溫度計測量應(yīng)不超過55K。減速器軸承溫升不超過40K，油池溫升不超過15K，最高溫升均不應(yīng)超過70K。    二、抽油機運行工況的監(jiān)測與診斷    抽油機運行工況一般是利用動力儀或診斷儀測量示功圖，對懸點載荷、減速器扭矩、平衡情況進行分析。利用設(shè)備診斷技術(shù)，不測示功圖也可達到目的。 &

9、#160;  1判斷懸點載荷的瞬時轉(zhuǎn)速法    用轉(zhuǎn)速傳感器測出曲柄軸一轉(zhuǎn)中電動機的瞬時轉(zhuǎn)速，然后利用外特性曲線（Td-nd曲線）求出電動機的瞬時輸出扭矩Tdi。假定皮帶不打滑，忽略傳動系統(tǒng)的慣性影響，且認為傳動系統(tǒng)效率不變，則可求出減速器輸出軸的瞬時扭矩Tni。        Tni=iTdim式中：i電機軸到減速器輸出軸的總傳動比；           m一電機軸

10、到減速器輸出軸的傳動效率；          m當Tdi>0時，m=1；Tdi<0時，m=-1。    有了瞬時扭矩曲線，對是否超扭矩就可作出判斷。    2判斷平衡狀況的電流法    此法的依據(jù)是，假定電動機電流與軸扭矩成正比。用鉗形安培表測出上沖程的最大電流I1和下沖程的最大電流I2，則         

11、;       當T<0.7時，就應(yīng)及時調(diào)整平衡。    此法的優(yōu)點是比較簡單，但存在兩個問題：(1電流與軸扭矩之間的關(guān)系實際上是非線性的；(2調(diào)整量難以準確計算。    3帶傳動的振動診斷法    帶的張緊度應(yīng)合適，過松初拉力不足，會引起帶在輪槽中打滑和發(fā)熱，傳動功率下降；太緊則初拉力過大，帶磨損加劇，軸承發(fā)熱嚴重，帶和軸承壽命縮短。    振動頻率是確定皮帶振動本性的

12、關(guān)鍵因素。引起等于皮帶整倍數(shù)頻率振動的缺陷包括皮帶表面的斷裂、硬點、軟點或塊團和已經(jīng)斷離的片和塊。引起皮帶滑動的不恰當?shù)钠埩Α⑵л啿粚χ小⒉黄ヅ涞钠Щ蛘哓撦d過大和要求功率過大，也可能產(chǎn)生高頻噪聲和振動。皮帶轉(zhuǎn)速頻率的計算公式為    皮帶轉(zhuǎn)速=（皮帶輪直徑×3.14皮帶長度）×皮帶輪轉(zhuǎn)速    三、存在的問題與思考    以上是個人在本方面的想法和建議，還未運用到現(xiàn)場中去，存在阻力較大，原因幾下方面：1 人員緊張；無法對操作人員進行培訓教育。2 對設(shè)備動態(tài)監(jiān)測重視不夠。3 抽油機監(jiān)測需要的儀器較多，所用方法與儀器見表2，無法實現(xiàn)。