游梁式抽油機的常見故障及解決措施

張金超

（遼河油田遼興油氣開發公司，遼寧盤錦 124010）

1 游梁式抽油機常見故障分析

1.1 液壓系統故障

液壓系統故障主要包括油泵故障、液壓控制閥故障、液壓缸故障以及管路泄漏。油泵故障可能表現為泵輸出壓力不足、泵噪聲過大或泵無法啟動等，這可能是由于泵內部零件磨損、泵軸密封件損壞或泵吸入管道堵塞等原因導致。液壓控制閥故障主要包括閥門無法開啟或關閉、閥門內漏、閥門控制失靈等，這可能是閥門密封件損壞、閥門芯卡死或閥門調節螺釘松動等原因引起。液壓缸故障主要包括缸體泄漏、活塞桿彎曲或斷裂、液壓缸無法動作等，可能是由于缸體密封件損壞、活塞桿螺紋磨損或液壓缸內部零件損壞等原因造成。管路泄漏表現為管道破裂、接頭松動、密封件損壞等，可能導致油壓下降、系統無法正常工作。此外，油質惡化、雜質過多以及系統部件老化等問題也可能導致液壓系統故障。這些故障會影響抽油機的正常運行，降低工作效率，甚至可能導致設備損壞和安全事故。

1.2 密封裝置失效

密封裝置失效的原因有很多，包括密封環磨損、老化、潤滑不良和惡劣工作環境等。密封裝置由活塞密封環、活塞桿密封環、氣門密封環、活塞桿密封、密封板等多個部分組成。這些部件共同確保設備正常運行。然而，在長時間高速旋轉的工作過程中，密封環可能因與活塞或活塞桿的摩擦而磨損，導致失去密封功能。油液中的顆粒物質會加速密封環磨損。在長時間使用后，密封裝置材料容易出現老化，失去彈性和密封性能。老化速度受到油液質量、使用環境等因素的影響。此外，潤滑不良也是導致密封裝置失效的原因之一。密封裝置需要充足的潤滑油和良好的潤滑條件來降低磨損速度。如果潤滑油不足或潤滑條件不佳，密封裝置的磨損速度將加快。高溫、高壓、強腐蝕性介質等條件也會對密封裝置材料產生損害，使其失去密封功能。

1.3 游梁磨損

游梁磨損通常是由于長期使用以及摩擦引起的，也可能是由于不當維護或材料質量問題所致。游梁式抽油機中，游梁通過傳動裝置和驅動裝置與其他部件連接，實現抽油的運動。在使用過程中，由于受到工作負荷、潤滑不良等因素的影響，游梁與其他零件之間會產生摩擦，從而導致游梁表面的磨損。由于游梁承受著較大的工作負荷，所以其材料必須具備一定的硬度和耐磨性。如果游梁的材料質量不達標，或者經過長時間的使用后材料疲勞，就容易引發游梁的磨損故障。游梁磨損對抽油機的正常工作能夠產生很大的負面影響。由于磨損的游梁表面不再光滑，會增加游梁與其他部件之間的摩擦，從而增加能量損失并降低抽油機的工作效率。其次，磨損的游梁表面會增加與其他部件之間的接觸面積，進而增加了摩擦和振動的產生。這些噪聲和振動不僅會對抽油機的工作環境產生不利影響，還可能加速其他部件的磨損，進一步惡化故障情況。

1.4 常見故障對抽油機性能和經濟性的影響

在游梁抽油機運行過程中，一般故障會對抽油機的性能和經濟性產生不同程度的影響。例如，動載荷公式中的加速因子C 設計時一般要求小于0.225，上下沖程動載中均涉及，若加速因子過大，將導致能耗增加、設備磨損加劇。游梁式抽油機的平衡塊調整不當、橫梁軸承座磨損、連桿損壞等問題也會對抽油機性能產生負面影響。在平衡塊調整方面，若平衡塊重量與抽油載荷不匹配，將導致游梁式抽油機運行時出現傾斜，進而影響抽油效率和設備壽命。橫梁軸承座磨損會影響抽油機的運行平穩性，嚴重時可能導致設備停機。連桿損壞會使抽油機的傳動系統受到影響，進而降低抽油效率并增加維修成本。此外，曲柄裝置、減速器、剎車裝置等部件的故障也會對抽油機的性能產生不同程度的影響。另一方面，游梁式抽油機的電動機、配電箱等電氣部件故障也會對設備性能造成影響。例如，電動機故障會導致抽油機無法正常啟動或運行，配電箱故障則會引發電氣事故，對設備和人員安全構成威脅。此外，游梁式抽油機在長期運行過程中，各部件的磨損和疲勞損傷也會影響設備性能。例如，游梁、驢頭、懸繩器等部件的磨損會降低抽油效率，增加能耗。

2 游梁式抽油機的改進措施與維護策略

2.1 改進液壓系統設計

為了達到更高的系統響應速度和更好的節能效果，可以采用管路直徑合理、流路簡潔和布置合理的設計方案。此外，還可以對系統的液壓元件進行優化選擇，例如選用流量大、能量損失小的液壓閥門、泵和油缸等元件，從而減小液壓系統的功耗和能量損失。通過引入高精度的傳感器和先進的控制系統，可以實現對游梁式抽油機液壓系統的自動控制和監測。例如，安裝壓力傳感器、溫度傳感器和流量傳感器等能夠實時監測液壓系統運行狀態的傳感器，并結合先進的控制算法，實現液壓系統的自動調節和優化控制，以提高系統的響應速度和穩定性。由于液壓油在長時間使用過程中會受到氧化、污染和磨損等因素的影響，導致油質的變差和液壓元件的磨損加劇。因此，定期檢測液壓油的質量，及時更換和維護液壓油，可有效延長液壓系統的使用壽命。此外，還應定期對液壓系統進行系統性的清洗和檢修，包括清洗液壓元件上的油垢和沉淀物，檢查液壓管路的連接狀態和密封件的磨損情況，并對液壓元件進行潤滑和調整等操作，以保證系統的正常運行，并預防故障的發生。

2.2 優化密封裝置

優化密封裝置的關鍵在于改進密封材料、調整密封結構以及完善監測系統。在密封材料方面，可以選擇具有較高耐磨性、耐腐蝕性和抗老化性能的密封材料，如聚四氟乙烯、碳素纖維等。還可以通過表面處理技術，如噴涂、激光強化等，提高密封材料的硬度和耐磨性，從而延長密封件的使用壽命。在密封結構方面，可以根據游梁式抽油機的工況條件，設計合適的密封腔體結構和形狀，減少密封件與油泵軸、殼體之間的摩擦，降低磨損。同時，可以通過優化密封件的排列方式和密度，提高密封效果，防止油液泄漏。還應定期對密封裝置進行檢修，清洗密封腔體，更換磨損嚴重的密封件。同時，對操作人員加強培訓，提高他們對游梁式抽油機密封裝置的認識和操作技能。在實際操作過程中，操作人員應嚴格遵守操作規程，避免因操作不當導致的密封系統故障。

2.3 游梁磨損的防治措施

在設計階段，應優化動載荷公式中的加速因子，將其控制在0.225以下，以減小慣性載荷對游梁的影響。在制造過程中，選用高性能材料和先進工藝，提高游梁的強度和耐磨性。此外，加強對游梁的監測與診斷，及時發現磨損跡象，采取相應措施進行修復或更換。在實際操作過程中，還需關注游梁式抽油機的工作環境，如油井深度、原油性質等，以這些因素為基礎，調整設備參數，使其適應不同工況。同時，運用現代監測技術，實時采集游梁運行數據，分析磨損趨勢，提前采取預防措施。

2.4 定期維修與保養策略

游梁式抽油機的傳動系統中有多個關鍵部件，包括游梁輪、傳動軸、連桿等，這些部件在運行過程中會受到較大的壓力和摩擦力，容易發生磨損和斷裂。因此，定期檢查和更換這些關鍵部件是非常重要的，以確保其正常運行。另外，還需要檢查和調整游梁式抽油機的傳動系統的扭矩和軸向力，以保證其傳動效率和穩定性。游梁式抽油機的軸承是其運行的核心部件，需要定期注入潤滑油進行潤滑。在注入潤滑油時，應注意選用合適的潤滑劑和正確的潤滑方法，以確保軸承的正常運轉。同時，定期檢查軸承的磨損情況，根據需要及時更換。其次，還需要定期檢查游梁式抽油機的密封件，如活塞環、密封圈等，確保其密封性良好，避免漏油和進水等問題的發生。另外，還需要注意定期清洗和檢查游梁式抽油機的濾網，以去除雜質和沉積物，保證其正常運行。

3 改進效果評價

以某油田為例，該油田游梁式抽油機的常見故障類型主要有泵體磨損、驅動裝置故障、泵體漏油、電氣系統問題、線纜斷裂和其他故障等幾種類型，并對一段時期內抽油機各類故障次數進行了統計（見表1），并針對故障類型采取了有針對性的治理措施。

表1 抽油機常見故障類型統計

為了對改進措施實施前后的性能進行評價，我們采集了一臺游梁式抽油機的詳細指標數據。抽油機的抽吸能力、工作效率、功耗、故障次數、維修時間和成本情況見表2。

表2 整改前后對比表

從上表中可以看出，在實施改進措施之后，抽油機的抽吸能力從500桶/d 增加到了600桶/d，提高了20%。同時，工作效率也從80%提高到了90%，提高了10%。這樣的改進意味著單位時間內能夠抽出更多的原油，提高了生產效率。在改進之前，抽油機的功耗為500 kW，而改進措施后，功耗降低到了450 kW。這意味著在實現更大產量的同時，電能的損耗較少，提高了能源利用效率。在改進之前，抽油機平均每年故障20次，維修時間為2 h，而改進措施后，故障次數減少到了10次，維修時間減少到了1 h。這意味著生產過程更加穩定，更少的維修時間和成本意味著更高的生產效率和降低的維修成本。

4 結束語

綜上所述，游梁式抽油機作為石油工業中不可或缺的重要設備，其可靠性和性能對油田的生產效益具有重要影響。本文通過對游梁式抽油機的基本原理和應用背景進行了分析，并探討了常見故障對其性能和經濟性的影響。研究發現，液壓系統故障、密封裝置失效和游梁磨損是主要故障影響因素。針對這些問題，本研究提出了相應的解決方案和維護策略，以提高抽油機的工作效率和可靠性。本研究的意義在于優化石油工業的生產效益和經濟效益，提高石油工業的技術水平和競爭力。通過解決游梁式抽油機故障問題，可以降低生產成本、提高能源利用率，并為優化石油資源的開采和利用作出貢獻。此外，本研究的成果也可以為其他液壓機械的維護和性能提升提供有益的參考。然而，需要指出的是，游梁式抽油機的故障原因復雜多樣，解決方案也需要根據具體情況進行調整和改進。今后的研究仍需要深入探索其他影響因素，并進一步完善和優化游梁式抽油機的設計和維護方法。