【论文摘要】链条抽油机可靠性太差，平均无故障大修时间仅为半年。经改造后的抽油机因受原设计的局限仍存在钢丝绳和链条易断等问题。据此，设计出一种保证延长大修周期而价格与同型号游梁抽油机相近的LPJ12型链条胶带抽油机。该新型抽油机采用机械平衡，用载荷胶带代替钢丝绳，将原来的天车轮换成双滚筒，并采用12个导向轮改善受力状况。另外，还在润滑、刹车、链轮链条的选用等方面作了一些改进。新型机保持了原有链条抽油机长冲程、低冲次、质量轻和节电的特点。整机运动和动力性能优良。
A chainbelt pumping unit
Wang Shanzheng
(Machinery Plant of Shengli Petroleum Administration,Dongying City,Shandong Province)
In the light of the chain and wire line on a chain pumping unit being apt ot be broken,Model LPJ12 chain belt pumping unit was developed.The new unit adopts mechanical balance,uses load belt instead of wire line,replaces the crown wheel with double drums,and applies 12 guide wheels for improving load condition.In addition,improvements in lubricating mechanism,brakes,and chain and sprockets were made.The new unit hasss good performance and high reliability with a cost close to that of the old type unit.
Subject Concept Terme:chain pumping unit rubber belt technical reform reliability
目前使用的各种长冲程抽油机中，链条式抽油机的工作效率最高，而且行程越长效率越高。国内应用最广泛的LCJ12—5型链条抽油机，与同类型游梁机相比，泵效可提高10%～20%，延长作业周期2倍以上，节电30%～50%。但这种抽油机可靠性太差，经常出现断钢丝绳、断链条、断特殊链节和主轴销，以及气平衡系统漏气而导致严重不平衡的三断一漏问题，平均无故障大修时间仅为半年。一些采油厂针对上述问题，对原机进行改造，将气平衡改为机械平衡，增加失载保护装置，增强了链条机的适用性。但是原设计的局限性使得改造后的抽油机仍存在钢丝绳和链条易断等问题，各采油厂不得不定期更换上述零部件。据此，胜利石油管理局总机械厂研制出一种保证延长大修周期而价格与同型号游梁机相近的LPJ12型链条胶带抽油机。
新机型的改进
1.新机型的主要结构
链条胶带抽油机设计采用现代计算机设计方法，广泛采用国内成熟的先进工艺和材料，成本可控制在比游梁机相近或略高的水平上。抽油机的主要结构由四部分组成，如图1所示。参数见表1。
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图1 LPJ12型链条胶带抽油机结构简图
1—电动机；2—减速器；3—主动链轮；4—链条；5—上
链轮；6—机架；7—上滚筒；8—载荷胶带；9—往返架；
10—特殊链节；11—平衡箱；12—平衡块；13—导向轮
动力系统由30kW 6极电动机、4联组窄V带、减速器和刹车装置组成；换向平衡系统由上下链轮、103节距链条、往返架、导向轮和平衡块组成； 悬吊系统由宽胶带总成、双滚筒和悬绳器等组成；机架系统由主塔梁200mm×100mm矩形管各两件、90×90×12角钢连成的顶架、塔基、梯子平台、大门和水泥基础等组成。
表1 LPJ12型链条胶带抽油机主要参数 |
| 名 称 |
参数 |
名 称 |
参数 |
| 最大载荷(kN) |
117.7 |
质量(t) |
13 |
| 冲程(m) |
5 |
横向导向轮直径(mm) |
200 |
| 最高冲次(min-1) |
4 |
纵向导向轮直径(mm) |
120 |
| 最大高度(m) |
8.37 |
往返架质量(t) |
6.8 |
| 宽度(m) |
1.94 |
外挂平衡块质量(t) |
2.5 |
| 厚度(m) |
3.42 |
箱内平衡块质量(t) |
4.3 |
| 减速器扭矩(kN*m) |
18 |
电动机功率(kW) |
30 |
2.新机型的改进
(1)采用新设计链条 原链条机的中心距/节距一般为30～50，新机为40.35；LCJ12—5链条机选用32SH—2—206石油钻机传动滚子链加重系列双排P=50.8，206节。新机采用专用链条，通过计算选择合适的材料、热处理工艺和尺寸，保证足够的安全系数，采用高强度单排套筒滚子链代替双排链［1，2］。
(2)采用柔性胶带 柔性胶带由合成纤维和人造橡胶粘结而成，具有很高的弹性模量，而且耐水、耐霉和耐油，工作温度为－30～45℃。
用载荷胶带代替钢丝绳，破断力为882.6kN。这不仅解决了钢丝绳断裂问题，而且还能减少峰值载荷，减小抽油杆的应力幅。胶带的弹性模量达5714N/mm，最大拉伸伸长量为16mm，冲程损失很小。
胶带的选型、胶带与支撑件之间的连接方式，通过多组方案对比和980.67kN拉力试验机的试验，最终选定1000S型胶带，采用特殊夹板铆钉连接。
(3)纯机械平衡 采用纯机械平衡解决了气平衡失效问题。
(4)改进导向轮结构和增加导向轮数量 LPJ12型链条胶带抽油机采用新型导轨设计，将4个导向轮增加到12个，改善受力状态，增强导向轮耐磨性能，降低摩擦系数［3］；最关键的是保证导向轮处于良好的转动状态而不是滑动状态，有效地解决了普通链条机导向轮磨损严重和过早失效问题。
(5)综合措施 LCJ12—5链条抽油机换向时冲击较大，而LPJ12型链条胶带抽油机改变了轴承类型，间隙可以调整，而且胶带具有缓冲性；大直径(437～820)链轮在4min-1的冲次下，换向加速度降低55.78%(2.94m/s2减到1.3 m/s2)；采用塑性导向轮，可减缓冲击，增大链条刚性，降低链条受力后的伸长率。
新机采用高抗冲击材料和全新的结构，解决了普通链条机主轴销和特殊链节频繁断裂问题。
3.新机型的特点
(1)可靠性高 新机的设计目标为5年不大修。重点是通过采用专用链条、柔性胶带、纯机械平衡等措施，解决了普通链条机的三断一漏问题。
(2)润滑简单可靠 除减速器外，全部轴承选用高级润滑脂，可保证在各种温度条件下润滑良好，防止由润滑系统失效引起的故障，同时也降低了维护工作量；优选密封件可防止润滑脂漏失和灰尘进入。
(3)加装失载保护装置 链条胶带抽油机增加失载保护装置后，可进一步提高安全性。
(4)主动链轮安装在减速器输出轴上 这样可省去联轴器，既提高了可靠性，又降低了成本。
(5)盘式刹车 省去了石棉刹车片，刹车力矩小，结构紧凑。
(6)换向机构与平衡箱一体化 结构紧凑，成本低；换向机构在平衡箱背部，降低了设备高度；载荷胶带中心与滑杠在一个平面上，受力较好。
(7)纯机械平衡 采用纯机械平衡，箱内平衡块可将平衡调至很准确程度。
(8)将原来的天车轮换成2个滚筒 采用2个滚筒代替天车轮有两个优点：一是载荷胶带宽度为1m，是钢丝绳接触宽度的几十倍，可大幅度降低其接触应力；二是若采用1个滚筒，载荷胶带绕向为180°，采用2个滚筒绕向角度为90°，在相同滚筒直径下，载荷胶带的相对曲率半径增大1倍，提高了载荷胶带的疲劳寿命。
(9)优化设计 在保证高可靠性的前提下，统筹考虑可靠性、装配和加工工艺性，以降低成本，使之与普通链条机相近。
(10)新机型保持了原机型的特点 如保持了普通链条机长冲程、低冲次、质量轻和节电等特点，运输方便，安装简便。
(11)保养维修方便 设有4个门和梯子平台，无论调整导向间隙还是调整平衡和加润滑脂，以及紧链条操作均较方便。上链轮总成可从顶部直接取出，摘下特殊链节，往返架总成可从顶部取出，这为大修带来极大方便。
(12)顶部平移式滚筒 采用顶部平移式滚筒复位精高度，修井让位作业不需要专用设备和专用工具。
结 论
LPJ12型链条胶带抽油机自1997年6月起在胜利油田滨南采油厂运行以来，受到用户的好评。通过分析及实践可得出如下结论：
(1)LPJ12型链条胶带抽油机保持了原有链条机长冲程、低冲次、质量轻和节电的特点；
(2)采用机械平衡，增加失载保护装置和用载荷胶带代替钢丝绳，大大提高了安全可靠性。
(3)在润滑、刹车、链轮链条的选用及导向轮的设计等方面作了细致的分析研究，提高了抽油机的性能和可靠性。
(4)整机运动和动力性能优良，价格合理，具有良好的推广前景。
(本文编辑 赵连禄)
王善政,工程师,生于1963年,1983年毕业于电视大学机械专业,现从事新产品开发研究工作.地址(257068)山东省东营市.电话:(0546)861233.
王善政（胜利石油管理局总机械厂）
参 考 文 献
［1］任荣全,于博生,赵众.链条抽油机FMECA分析与改进建议.石油矿场机械, 1995,24(2):2～5
［2］石玉山.链条抽油机轨迹链条早期失效分析.石油机械,1993,21(1):38～41，54
［3］雷宽成.链条抽油机失效分析.石油机械,1992,20(12):12～17 |
