提高抽油机井皮带使用寿命的措施探讨

冯艳玲

摘 要：在油井生产管理中，由于抽油机皮带断，造成的油井停抽不但直接影响到油井的正常生产，而且增加了工人的劳动强度。尤其是在夜间和雨天，由于抽油机皮带断导致的停机往往发现不及时，而且夜间和雨天更换皮带难度大，使得停机时间较长，严重的影响了产量，并且皮带的不正常使用数量增加会直接增加原油的生产成本。通过对抽油机皮带的受力和破坏形式的分析，从而找出减轻抽油机皮带磨损的措施，提高抽油机皮带的使用寿命。

关键词：抽油机;皮带;受力分析;磨损

皮带是游梁式抽油机的重要组成部分之一，它与齿轮减速器一起构成抽油机的减速传动装置，以实现从电动机到曲柄轴的动力传递和减速。一般，抽油机中使用的皮带以普通V带和窄V带为主，其工作原理是依靠皮带与皮带轮之间的摩擦力进行运动和动力传递。

X油区X油田共有油井84口，而采用皮带传动式抽油机的就有83口，其中使用联组皮带的有71口，使用三角带有12口，三角带主要型号有5000mm、5300mm、5600mm、6300mm和7100mm五个型号。三角带年消耗量为455根，成本2.82万元。皮带频繁失效严重影响油井正常生产，使得成本增加，降低了x油田的整体效益。因此，找出该油田抽油机三角带消耗量大的主要原因，从而有效地延长皮带使用周期显得尤为重要。

1 皮带受力和磨损分析

抽油机减速箱输入轴和电动机输出轴之间为皮带传动。采用皮带和皮带轮之间的摩擦力作为动力，该方式能缓和载荷冲击，运行平稳。皮带受力分析如下：油井正常生产时，电机皮带轮和抽油机减速箱皮带轮通过皮带连接，并且有一定的张紧力。当传动系统静止时，皮带轮上下皮带的拉力是相等的，均为张紧力;当油井生产时候，皮带和皮带轮之间的摩擦力使得两边拉力不相等。

两者之差就为皮带的有效应力[2]，数值等于沿皮带轮接触弧上摩擦力的总和。并且由于皮带轮围绕轴承做圆周运动，也会产生相应的离心力，以及生产时候产生弯曲应力。以上几个力的综合作用导致了皮带的磨损。

2 皮带主要破坏形式

2.1皮带所受摩擦力变小，导致皮带打滑

电机通过皮帶带动抽油机正常生产，如果摩擦力小于皮带有效应力，则皮带就容易在皮带轮上打滑，导致不能正常工作，造成皮带的严重磨损，并产生大量的热量，最终损坏皮带。造成皮带打滑有以下几个因素。

（1）皮带的松紧程度较松。油井正常生产需要一定的张紧力，它也是保证正常传动的重要因素。皮带松则张紧力过小，摩擦力小，容易发生打滑。

（2）皮带轮直径较小。这种情况多发生在使用较久的电机上，由于转速快，皮带轮直径小，而使得皮带和皮带轮之间的包角变小，降低了摩擦力出现丢转的现象，导致皮带打滑，磨损严重。通过现场资料统计，皮带轮直径和皮带使用寿命之间的关系如图2所示。

从该图可以看出，皮带轮的直径小于140mm时，皮带使用寿命小于30天;皮带轮直径在140～180mm时，皮带的寿命随着皮带轮直径的变化较快;而皮带轮直径大于180mm时，皮带轮对皮带使用寿命影响不大。如6级电机和16级电机相比，都在冲次为4次的情况下生产，6级电机所配皮带轮为120mm，而16级电机为280mm。

（3）皮带轮的材料。从现场观察可以看到，使用年限长的皮带轮表面已经被皮带摩擦光滑，降低了摩擦力，容易发生皮带打滑现象，易“烧”皮带。

（4）雨雪天气的影响。现场可以观察到，雨雪天更容易“烧”皮带，尤其是联组带，单根带的使用寿命也相对缩短，分析为雨水的侵入使得皮带的摩擦系数降低，导致皮带打滑。

解决方法有以下几点。

（1）合理调整皮带松紧度，已压下两指为标准。

（2）低冲次选择低转速电机，使用大直径皮带轮增大皮带摩擦力。x井，冲次为4次，使用6级永磁电机，皮带轮外径为125mm，平均皮带寿命为27天。该井2011年6月24日换成16级永磁电机后，皮带使用寿命延长为183天。

（3）更换光滑皮带轮。做好皮带轮的管理，备用皮带轮5～6个。从2009年引入16级电机之后，严格使用厂家原装皮带轮代替加工皮带轮，在材料方面得到了保障。

（4）加强皮带的管理，在恶劣天气来临之前，将使用周期长的皮带适当紧固。

2.2 皮带受交变应力变化频繁，导致疲劳损坏

从抽油机皮带所受力分析可以看到，皮带每绕过皮带轮一周，应力就由大变小再由小变大，皮带轮的高速运转，应力变化也频繁，长时间将导致皮带疲劳而发生烧断现象。尤其是小皮带轮，直径越小，弯曲应力越大，皮带也更容易产生疲劳损坏。影响交变应力的主要因素有以下几点。

（1）皮带的松紧程度过紧。皮带紧则张紧力过大，皮带承受的外力变大，导致交变应力差值大，皮带寿命降低，并且也影响到电动机和减速箱轴承设备的寿命。如减速箱输入轴漏油或电机轴承异响。

（2）油井“平衡率”不达标。油井不平衡将导致抽油机运行不平稳，载荷剧烈变动导致了磨损加剧，缩短皮带使用寿命，所以应保证抽油机平衡率大于85%。

解决方法有以下几点。

（1）选择合适长度的皮带，降低交变应力差。适当的调节电机和减速箱之间的距离，选择合适的皮带，距离不宜过大，否则由于载荷的变化引起皮带震动幅度大;距离不宜过小，距离小则皮带短，单位时间内应力变化次数多，加快皮带的疲劳损坏。并且短的中心距还导致电机端的包角变小，皮带更容易打滑。如xx井，皮带由7100mm更换为6300mm后，使用寿命延长了2个月。

（2）加强油井管理，加大抽油机平衡度的调整。通过调整，目前X油田抽油机的平衡率达到了87.3%。xxx井，该井2010年10月17日措施完井后平衡率只有43%，由于刚完井暂时没有停井调平衡，其皮带的平均使用寿命为9天，并且在其间还更换了一次皮带轮，皮带消耗仍不减少。11月18日调平衡之后，皮带的平均寿命提高到71天。

2.3 “四点一线”未调整好，皮带所受应力增加

生产过程中，由于受到震动，两个皮带轮会偏离“四点一线”，导致皮带所受应力增加，加剧了皮带的疲劳磨损，缩短皮带寿命。尤其是在减速箱串轴的井上表现明显。

解决方法：应定期检查抽油机皮带轮之间的“四点一线”。

3 认识

（1）建议引入低转速电机配大皮带轮、低液量井避免使用高转速电机配小皮带轮情况，对于供液不足井，建议在保证产量的前提下制定合适的间抽制度。

（2）建立平衡率统计表，由技术人员定期检查抽油机平衡率，对平衡率低的油井及时调整。

（3）定期检查皮带松紧程度以及“四点一线”情况。

（4）有针对性的挑选油井安装皮带保护罩。

（5）根据现场分析对易烧皮带的井进行试验，选择合适的皮带长度，防止皮带过长或过短缩短皮带使用周期。

参考文献

[1]郜云飞，吴晓东，金潮苏.游梁式抽油机皮带传动效率分析[J].石油钻探技术，2002（6）.

[2]闵正才，章冬冬.延长抽油机井皮带使用周期的措施探讨[J].内江科技，20l2（1）.