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        油田抽油機存在的問題及改進思路

        2021-09-10 00:50:04李英存
        四川化工 2021年4期
        關(guān)鍵詞:抽油機設(shè)備

        李英存

        (中石化中原石油工程設(shè)計有限公司,河南濮陽,457001)

        1 引言

        某采油廠現(xiàn)有558臺抽油機:在用523臺,停用待報廢34臺,備用1臺。抽油機目前使用情況如表1。

        表1 某采油廠在用抽油機使用年限統(tǒng)計表

        如表1,某采油廠目前使用30年以上的抽油機僅有5臺,這5臺抽油機老化比較嚴重,各個部件更換的頻率逐年增加,使用成本也逐年增加,造成設(shè)備利用率低、能耗大、后期維護性費用高且設(shè)備安全系數(shù)降低,給生產(chǎn)運行造成很大的影響。為了保證生產(chǎn)的順利進行,消除安全隱患,減少維修費用,方便生產(chǎn)管理,提高經(jīng)濟效益,保障周邊居民生命財產(chǎn)安全,本次對這5臺抽油機進行了更新改造。

        2 設(shè)備存在的問題

        2.1 抽油機老化情況嚴重

        抽油機老化情況十分嚴重,2017年,5臺老化抽油機在設(shè)備現(xiàn)場管理中各項投入較高,共進行各種維修6次,累計費用12.7萬元;累計更換配件10次,配件費用7.5萬元。經(jīng)統(tǒng)計,抽油機維修頻率高主要集中在驢頭開裂、游梁維修、減速箱修理、曲柄銷軸維修等方面。經(jīng)過故障分析和判斷,抽油機維修頻率高都與設(shè)備老化有關(guān),屬不可控因素。設(shè)備老化主要存在以下幾種情況:

        (1)驢頭開裂、游梁維修:由于抽油機長期在交變載荷下往復(fù)運動,致使位于驢頭的上銷子座應(yīng)力集中點很容易開裂,如開裂發(fā)現(xiàn)不及時必然造成驢頭掉落事故。采油廠5臺老化抽油機運行年限長,驢頭、游梁老化較為嚴重,其配件磨損、應(yīng)力點抗拉、最大承載等因素造成驢頭開裂和游梁損壞,嚴重影響了抽油機的生產(chǎn)運行。

        (2)減速箱是抽油機的核心部件,減速箱長期運行,造成齒輪磨損、間隙增大、運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、異響、運轉(zhuǎn)負荷增大、漏油、竄軸等問題;減速箱輸入軸、中間軸、輸出軸磨損嚴重,這些故障會增加整機沖擊載荷,還可能造成減速箱打齒、箱體開裂,嚴重影響設(shè)備整體性能。

        (3)抽油機曲柄銷軸承磨損或斷裂:抽油機使用年限較長,長時間運轉(zhuǎn)時,致使軸承滾珠間隙增大,使軸承及曲柄銷殼體運轉(zhuǎn)時脫離或鋼件變形,剪刀差偏大,造成曲柄銷斷裂,曲柄銷的突然斷裂引起抽油機連桿、尾軸、中軸變形和斷裂等連鎖反應(yīng),對抽油機機體造成非正常損壞。

        (4)抽油機軸承和軸承盒老化,導(dǎo)致間隙配合不好,摩擦力增大,增加了用電負荷,還會產(chǎn)生微小的竄軸現(xiàn)象,長期運轉(zhuǎn)容易發(fā)生安全事故。

        (5)抽油機用到10年以上,保養(yǎng)維護費用每年增加10%以上,既影響生產(chǎn)又增加人員勞動量。

        2.2 抽油機配套電機設(shè)備老化情況嚴重

        2.2.1 5臺抽油機所配電機耗電量大

        根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》(2018年修訂)的法規(guī)要求,國家對落后、耗能過高的用能產(chǎn)品、設(shè)備和生產(chǎn)工藝實行淘汰制度。國家工信部、國家發(fā)展改革委等部門相繼公布了淘汰落后產(chǎn)品目錄,要求新建項目禁止使用列入淘汰目錄的設(shè)備和工藝,已建項目在用淘汰落后設(shè)備的,要求立即或限時淘汰。采油廠5臺老化抽油機目前所用電機為Y280-8、Y280M2-16、Y280-16,為國家淘汰機型,需要進行更換成新型節(jié)能電機。

        2.2.2 維修次數(shù)多,修復(fù)電機質(zhì)量難以得到保證

        根據(jù)勝利油田技術(shù)檢測中心對維修電機的測試,抽油機電機每維修一次,自身損耗會增加1.26kW,多次維修后,其技術(shù)性能和使用性能會急劇下降。采油廠5臺老化抽油機目前所用電機為Y280-8、Y280M2-16、Y280-16,電機經(jīng)過30多年的連續(xù)運轉(zhuǎn),電動機功率利用率低。

        2.2.3 電機及配電柜老化,無功損耗大

        目前在用的抽油機電機及配電柜使用年限超過30年,電機、配電柜老化,無功損耗大,是造成抽油機井系統(tǒng)效率偏低的主要因素之一。大部分電機平均修理次數(shù)都在3—6次以上,電機修理3次后其技術(shù)性能和使用性能會急劇下降?,F(xiàn)油田油井采用游梁式抽油的采油設(shè)備,游梁式抽油機具有結(jié)構(gòu)簡單、維修便利等優(yōu)點,但也存在啟動困難、平衡效果差和系統(tǒng)效率低等缺點[1]。為了使抽油機順利啟動,選配電動機時常按抽油機最大負荷來選取;在抽油機正常運行時,平均負荷只有最大負荷的30%左右,形成了電動機和抽油機負荷運行中的不匹配,電能損耗較大,造成了能源的浪費。

        2.3 設(shè)備安全系數(shù)降低

        由于抽油機及配套設(shè)備老化,抽油機整體安全系數(shù)大幅降低,尤其是抽油機筒體、驢頭多次補焊,強度大幅降低,減速箱斷軸、躥軸、漏油時有發(fā)生,抽油機設(shè)備無法安全、連續(xù)平穩(wěn)運轉(zhuǎn),嚴重影響了生產(chǎn)運行。

        3 改進思路

        3.1 強化施工企業(yè)項目管理中的設(shè)備管理職能

        (1)在滿足安全、可靠的前提下,盡量利用已建設(shè)施,節(jié)約投資,減少對生產(chǎn)的影響。

        (2)充分考慮利用原有電氣設(shè)施,降低投資;選用節(jié)能性電機,提高油田開發(fā)的經(jīng)濟效益。

        (3)老抽油機的設(shè)計只考慮了實用,而新抽油機不但考慮實用性還考慮到互換和節(jié)能。

        3.2 抽油機的選型

        抽油機的選型在滿足安全、可靠的前提下,利用已建抽油機基礎(chǔ)、電纜等,節(jié)約投資,減少對生產(chǎn)的影響,本次選用原抽油機同型號的CYJ14-4.8-73HB型游梁式抽油機。

        3.3 電機及配電柜的選型

        新抽油機不但考慮實用還考慮到互換和節(jié)能,電動機選型應(yīng)首先符合工藝的要求,同時滿足生產(chǎn)的要求,在滿足機械負載等要求的前提下,經(jīng)濟合理地確定電動機的類型和額定功率,所選電動機應(yīng)與被拖動機械負載的特性相匹配。

        電動機是游梁式抽油機的主要耗能設(shè)備,電動機的節(jié)能對提高油田開發(fā)經(jīng)濟效益,緩解油田用電緊張狀況有著重要意義,因此國內(nèi)外對抽油機用節(jié)能電機的研究與應(yīng)用都非常重視。

        3.3.1 普通Y型電動機

        基于油田開發(fā)的特殊情況,因抽油機帶載啟動,在電動機起動時,必須要有足夠大的扭矩,抽油機才能正常起動,在抽油機正常運行時,起動時的扭矩遠遠大于實際扭矩,試驗證明,抽油機正常運轉(zhuǎn)時電動機輸出扭矩大概是電動機額定扭矩的30%,這就造成了目前“大馬拉小車”的現(xiàn)狀。

        3.3.2 YE3超高效雙功率電動機

        雙功率電動機與普通Y系列電動機二者之間的區(qū)別是定子繞組不相同,定子繞組是兩個可以單獨運行的繞組。雙功率電動機機座和普通Y系列電動機一樣。例如37kW/45kW的電動機,現(xiàn)在其定子繞組設(shè)計成兩組。啟動時可讓高功率首先投入,這樣起動扭矩大,滿足生產(chǎn)的需要。當(dāng)負荷率低于設(shè)定值時,可令其中一個繞組運行。若抽油機在不同的工況,負荷較大的情況下,兩個繞組同時運行,電機可高功率運轉(zhuǎn)[2]。這樣,電動機在各種情況下都有較高的負荷率,解決了“大馬拉小車”的問題。電動機運行效率和功率因數(shù)都有較大的提高。

        YE3超高效電動機采用了高導(dǎo)磁低損耗冷軋無取向硅鋼片,具有超高效、節(jié)能、低振動、低噪音、性能可靠和安裝維護方便等特點??捎糜趬嚎s機、風(fēng)機、水泵和破碎機等機械設(shè)備,以及在石油、化工、醫(yī)藥、礦山及其他環(huán)境條件比較惡劣的場合作動力源使用,YE3電動機也是國家主導(dǎo)推廣取代Y,Y2,Y3,YX3系列電機的最新型號。

        考慮到采油廠泵掛深度大、抽油機機型大、14型抽油機啟動載荷大,因此抽油機的啟動功率大,但運行功率比較小。根據(jù)油田的開發(fā)現(xiàn)狀,油田產(chǎn)液量呈遞減趨勢,在此情況下,抽油機起動負載不變的情況下,抽油機正常運行時的負載逐漸降低。綜合以上因素考慮,建議選擇YE3型雙功率電動機,即抽油機起動時,采用高功率,當(dāng)負載降低時,采用低功率運行。采用YE3超高效電動機比普通Y型電機可節(jié)電15%—30%。

        4 結(jié)語

        一個生產(chǎn)企業(yè)的生存和發(fā)展,如果沒有先進的機械設(shè)備作保障是不可想象的,同時在施工中機械設(shè)備管理存在的諸多問題也是不可忽視的。這些問題如果得不到及時解決,勢必影響企業(yè)施工進度和生產(chǎn)效益。機械設(shè)備管理是一個長期的系統(tǒng)工程,需要我們不斷學(xué)習(xí)探索設(shè)備管理新思路和新方法[3]。為了機械設(shè)備在企業(yè)施工中更好地發(fā)揮其作用,我們必須重視設(shè)備管理工作,管好用好機械設(shè)備,及時對施工中出現(xiàn)的設(shè)備管理問題進行討論并進行改進,才能保證機械設(shè)備在生產(chǎn)施工中安全運行,提高機械設(shè)備的使用效率,促進企業(yè)設(shè)備管理水平的進一步提高,為企業(yè)的安全、經(jīng)濟和穩(wěn)定運行并得到快速發(fā)展提供有力的基礎(chǔ)保障。

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