鮑旭

（大慶油田裝備制造集團(tuán)石油專用設(shè)備有限公司，黑龍江 大慶 163000）

抽油機(jī)、抽油桿、抽油泵是油桿泵采油系統(tǒng)中的重要組成部分，減速箱在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)連桿機(jī)構(gòu)的連續(xù)工作，地層中的原油被抽汲到地面上。通常情況下，抽油機(jī)都是在野外進(jìn)行工作，減速箱內(nèi)的潤(rùn)滑液性能、黏度、減摩性等都隨著使用時(shí)間的增加而逐漸地下降，尤其是在抽油機(jī)工作3 ～5 年，故障發(fā)生率增加。經(jīng)過(guò)我們實(shí)際的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，要想保障抽油機(jī)變速箱運(yùn)行的安全、穩(wěn)定，就要保障減速箱內(nèi)潤(rùn)滑油質(zhì)量。隨著外界溫差的不斷變化，變速箱底部會(huì)出現(xiàn)一些鐵屑、油泥等雜質(zhì)，影響減速箱的使用壽命，加劇了齒輪磨損程度，給企業(yè)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)損失。

1 抽油機(jī)潤(rùn)滑油凈化工程車原理

抽油機(jī)潤(rùn)滑油凈化工程車的重要原理就是對(duì)抽油機(jī)變速箱潤(rùn)滑油進(jìn)行更換、凈化、添加，底盤我們主要選擇四驅(qū)越野底盤，可以適應(yīng)一些井場(chǎng)的特殊路況。電源設(shè)計(jì)雙動(dòng)力來(lái)源，一方面可以使用車載發(fā)電機(jī)，另一方面可以使用井場(chǎng)電源。油泵設(shè)計(jì)為高黏度大功率油泵，可以將減速箱底部的一些鐵屑、油污等雜質(zhì)吸附干凈，減速箱內(nèi)壁可能會(huì)附著一些雜質(zhì)，我們可以利用高壓噴射進(jìn)行沖洗，直到滿足使用需求。我們通過(guò)電控系統(tǒng)對(duì)新油的加注量進(jìn)行控制，同時(shí)還能顯示出添加油量、添加壓力等數(shù)據(jù)信息，方便以后的記錄。通過(guò)控制面板對(duì)潤(rùn)滑油的凈化、添加、更換進(jìn)行操作，簡(jiǎn)單方便，操作快捷。

2 抽油機(jī)潤(rùn)滑油凈化工程車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

抽油機(jī)潤(rùn)滑油凈化工程車是保障抽油機(jī)減速箱設(shè)備維護(hù)、服務(wù)的重要設(shè)備之一，主要的組成為底盤、車廂、電控系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、泵送系統(tǒng)、儲(chǔ)油箱、油管卷盤、電源系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等，詳情見圖1 所示。

2.1 底盤

我們選用解放CA2080P40K1L2T5E5A84 型二類底盤，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為CA4DD1-15E5，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為110kW。

2.2 車廂

車廂主體結(jié)構(gòu)為鋼骨架方艙，充分地利用車廂的有限空間，將泵送系統(tǒng)、油箱、卷盤、電控系統(tǒng)等安裝在內(nèi)，車廂前側(cè)兩端設(shè)置1200mm 寬卷簾門，實(shí)現(xiàn)輸油管線作業(yè)方便，車廂后側(cè)駕駛室端設(shè)置500×500mm側(cè)開門，內(nèi)部對(duì)應(yīng)電控系統(tǒng)，方便人員進(jìn)行操作，車廂后板設(shè)置1800×750mm 進(jìn)戶門，方便人員從車廂后側(cè)進(jìn)入車廂內(nèi)進(jìn)行維修和操作。車廂內(nèi)所有設(shè)施布局合理，方便對(duì)車廂內(nèi)進(jìn)行清潔。車廂內(nèi)頂部安裝LED 光源，車廂外部后側(cè)安裝照明燈、示廓燈、尾燈，所有燈類選擇要符合國(guó)家相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，外觀美觀。

2.3 電控系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)為PCL 控制系統(tǒng)，針對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械式換油可能存在的問(wèn)題，現(xiàn)代傳感器技術(shù)有效的保障了換油操作的更加科學(xué)合理，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，自動(dòng)化、智能化水平得到提升。電控系統(tǒng)操作過(guò)程中，我們充分的利用液位傳感器、流量傳感器、壓力傳感器等實(shí)時(shí)監(jiān)控?fù)Q油過(guò)程，同時(shí)配備了無(wú)線傳輸模塊，保障對(duì)實(shí)時(shí)加油量的記錄，每次換油量都會(huì)通過(guò)GSM 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

抽油機(jī)潤(rùn)滑油凈化工程車的電控系統(tǒng)只要是針對(duì)減速箱野外換油進(jìn)行設(shè)計(jì)，傳感器將環(huán)境溫度、流量、壓力值等通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，傳輸?shù)絇LC 的CPU中，內(nèi)齒泵在壓力和流量的調(diào)節(jié)下，同時(shí)配合PLC 數(shù)據(jù)處理，潤(rùn)滑油輸送到減速箱中。想要加油管路的正常工作，就要科學(xué)合理的控制壓力值，潤(rùn)滑油凈化工程車內(nèi)油量過(guò)低時(shí)，傳感器會(huì)啟動(dòng)報(bào)警。準(zhǔn)確地計(jì)算和控制加注油量，控制管路壓力，控制油箱液面，最終完成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。

2.4 計(jì)量系統(tǒng)

潤(rùn)滑油凈化工程車工作過(guò)程中，想要保障計(jì)量的準(zhǔn)確性，就要應(yīng)用相應(yīng)的數(shù)字濾波及通訊程序，在采樣過(guò)程中采樣數(shù)值很可能會(huì)受到器件噪聲及隨機(jī)噪聲的干擾，造成測(cè)量數(shù)值出現(xiàn)誤差。經(jīng)過(guò)實(shí)際的研究發(fā)現(xiàn)我們?cè)趹?yīng)用數(shù)字濾波方法以后，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集可靠性的提升、準(zhǔn)確度的提升，干擾被削弱，硬件電路不受限制，靈活可靠。去極值平均濾波法在眾多的數(shù)字濾波方法中屬于一種復(fù)合濾波法，是將中值濾波算法和平均濾波算法相結(jié)合，在多次連續(xù)采樣過(guò)程中，去除一部分最大值和最小值，對(duì)比較明顯的脈沖干擾進(jìn)行去除，對(duì)剩余采樣值進(jìn)行平均，降低數(shù)值誤差、減小隨機(jī)干擾中斷技術(shù)設(shè)置為250ms，每秒實(shí)現(xiàn)四次樣品采集。數(shù)據(jù)采集程序流程圖如圖2 所示。計(jì)VFM4070 是Modbus 通訊地從機(jī)，觸摸屏是Modbus 通信的主機(jī)，在MCGS 與VFM4070 之間需要遵守工業(yè)領(lǐng)域中的Modbus 協(xié)議，使用應(yīng)答/請(qǐng)求模式。目前工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用比較廣泛的Modbus 協(xié)議在VFM4070 與MCGS 觸摸屏之間也同樣比較適用，屏幕為觸屏，Modbus 通訊機(jī)使用的為VFM4070 型號(hào)。命令主要是從主機(jī)開始發(fā)送，從機(jī)接受主機(jī)發(fā)出的指令，再將指令轉(zhuǎn)成相應(yīng)的功能碼反饋給主機(jī)。如果從機(jī)不能識(shí)別出主機(jī)發(fā)出的指令，就會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)相應(yīng)，轉(zhuǎn)成異常碼反饋給主機(jī)。

圖2 數(shù)據(jù)采集程序流程圖

2.5 泵送系統(tǒng)

泵送系統(tǒng)的組成主要分為三個(gè)部分，分別為有高壓沖洗裝置、新油加注裝置、費(fèi)油回收裝置，每個(gè)裝置的組成有油管卷盤、高黏度內(nèi)齒泵、防爆電機(jī)、儲(chǔ)油箱等。新油和回收油一定要分開存儲(chǔ)，專罐專儲(chǔ)，避免造成新油被回收油污染。高黏度齒輪泵具有較強(qiáng)的吸油能力，滿足大黏度齒輪油的輸送能力。

2.6 電源系統(tǒng)

電源的來(lái)源主要有兩種，一種為電網(wǎng)供電，一種為柴油發(fā)電機(jī)供電，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

3 凈化效果對(duì)比

我們對(duì)某采油廠三個(gè)抽油機(jī)減速箱內(nèi)的潤(rùn)滑油進(jìn)行分別取樣，取樣總量為120L，我們對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其中水分含量高于5000mg/kg，標(biāo)志著抽油機(jī)減速箱內(nèi)存在磨損風(fēng)險(xiǎn)；總酸值高于4mgKOH/g，標(biāo)志著抽油機(jī)減速箱內(nèi)潤(rùn)滑油發(fā)生嚴(yán)重的氧化現(xiàn)象；氧化度高于7Abs/cm，標(biāo)志著抽油機(jī)減速箱潤(rùn)滑油酸性增加、黏度增加。我們使用潤(rùn)滑油凈化工程車對(duì)舊潤(rùn)滑油進(jìn)行凈化處理1 小時(shí)后，再對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)都有所好轉(zhuǎn)，具體結(jié)果如表1。

表1 潤(rùn)滑油凈化前后指標(biāo)對(duì)比

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

我們對(duì)抽油機(jī)減速箱傳統(tǒng)的換油方式為人工換油，通過(guò)減速箱底部放油孔放油，舊油放空后再注入新油，這種工作方式的缺點(diǎn)就是工作量比較大、工作效率較低，減速箱內(nèi)的雜質(zhì)、鐵屑等殘留在減速箱底部，增加了新油中雜質(zhì)含量，造成新油的性能指標(biāo)下降。一旦遇到惡劣環(huán)境，人工作業(yè)便無(wú)法進(jìn)行，直接影響工作進(jìn)度。

潤(rùn)滑油凈化工程車只需要作業(yè)人員兩名（含司機(jī)），預(yù)計(jì)每天可以對(duì)四臺(tái)10 型抽油機(jī)減速箱完成潤(rùn)滑油凈化或者更換工作，按照每人每月工資3500 元，每月22個(gè)工作日計(jì)算，平均每日工資大約為318.2 元；設(shè)備折舊期為五年，使用平均年限法，設(shè)備折舊每天550 元；更換濾芯等相關(guān)材料費(fèi)用每天約600 元，消耗燃油費(fèi)用每天150 元；人員、車輛保險(xiǎn)費(fèi)用每天50 元，每天平均支出約為1668.2 元，單井417.05 元。如果不使用潤(rùn)滑油凈化工程車，每個(gè)單井需要更換潤(rùn)滑油100KG，加上每次單井的換油作業(yè)費(fèi)一共約為2000 元，每年按照可以對(duì)600 臺(tái)抽油機(jī)減速箱更換潤(rùn)滑油來(lái)計(jì)算，每年大約可以節(jié)約費(fèi)用90 萬(wàn)元，若加上因提高換油效率減少的油井停機(jī)時(shí)間而增加的原油產(chǎn)量，節(jié)約效益可達(dá)到100 萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上研究和分析發(fā)現(xiàn)，抽油機(jī)潤(rùn)滑油凈化工程車通過(guò)廠內(nèi)試制及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)主要呈現(xiàn)以下幾種特點(diǎn)：（1）新油與回收油一定要分開存儲(chǔ)，單獨(dú)管線輸送，避免回收油對(duì)新油造成污染，保障換油質(zhì)量；（2）換油過(guò)程要保障管線密閉，避免管線出現(xiàn)泄漏對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生污染；（3）回收油的黏度較大，盡量選擇吸油能力較強(qiáng)的高黏度齒輪泵；（4）車輛帶有自清潔設(shè)備，及時(shí)對(duì)箱體內(nèi)的雜質(zhì)進(jìn)行沖洗，去除雜質(zhì)；（5）新油輸送、回收油輸送都需要使用PLC 集中控制，有效地控制流量、流速、壓力等數(shù)據(jù)參數(shù)，同時(shí)帶有數(shù)據(jù)的顯示、打印功能；（6）潤(rùn)滑油凈化工程車安裝遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，可以無(wú)線遠(yuǎn)程遙控操作；（7）變頻器的監(jiān)視、控制、故障診斷等都需要依靠PROFIBUS 總線控制技術(shù)；（8）動(dòng)力來(lái)源為2 種模式，一種為井場(chǎng)變壓器接電方式，一種為車載柴油發(fā)電機(jī)組供電，2 種供電方式可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況隨時(shí)切換，保障潤(rùn)滑油凈化工程車的正常運(yùn)行。綜上所述，抽油機(jī)潤(rùn)滑油凈化工程車滿足設(shè)計(jì)需求，是油田抽油機(jī)潤(rùn)滑油維修和保養(yǎng)過(guò)程中的重要設(shè)備。