伸缩式电机顶丝装置的研制与应用

摘 要：由于材料老化，抽油机电机皮带拉伸、磨损等，性能越来越差，生产一段时间后，就需要紧固、更换电机传动皮带，要用到电机顶丝来紧固电机和电机传动皮带。电机顶丝在与电机配合过程中，由于滑轨顶丝挡板和电机顶丝自身长度的限制，使用时易出现顶丝“使用盲区”，操作时往往使用垫铁、砖块等加长顶丝的长度填补“盲区”，使用过程中稳固性差，易产生滑脱。研发的伸缩式电机顶丝装置，具有对电机底座无损害，可自由伸缩顶丝的长度，稳固不易滑脱，安全性高；可实现不用拿下工具就能快速完成松紧电机皮带，省时省力。

关键词：传动皮带 伸缩式 电机顶丝 研制

1 引言

孤岛采油厂孤一区注采管理107站所辖油区共有油井130口，所辖油井单井原油粘度5×104mPa.s以上，属超稠油区块，大部分使用12型游梁式抽油机，由于抽油机光杆负荷重，平均最小载荷40KN，最大载荷80KN，与稀油井相比顶皮带频繁且使用周期短，单条皮带使用周期内需顶4-6次，寿命通常为40-50天。目前月平均开井90口，皮带平均使用周期为45天，按使用周期至少顶皮带3次计算，全队每天顶皮带次数30×3/45×90/30=6次，日常顶皮带工作量较多。

2 目前电机顶丝使用情况调查

目前使用的顶丝在与电机配合过程中，由于滑轨顶丝挡板和电机顶丝自身长度的限制，易出现顶丝“使用盲区”，操作时往往使用垫铁、砖块等加长顶丝的长度填补“盲区”，使用过程中的稳固性差，易产生滑脱，存在安全隐患；紧皮带时，顶丝易吃进电机底座，损坏底座，以SJ56-12X6井为例，损坏部位深度近15mm（图1）。

图1 电机底座损坏实物图

2.1目前顶丝情况

顶丝伸缩范围有限，在10-22cm之间；顶丝缩至最短距离时，前端自长6cm，且放入滑轨槽需要10cm空间，在挪向前方滑轨顶丝挡板时，如受阻不能正常就位，出现顶丝安装“盲区”；依靠丝扣旋转，顶进电机的同时，接触面一直处于受力摩擦状态，损坏电机底座。

2.2目前顶丝紧固情况

使用小撬杠紧固电机顶丝，由于小撬杠需要频繁的拔出孔内，既浪费时间又不省力，操作不方便。为改变现状，达到现场操作安全灵活需要，确定研制伸缩式电机顶丝装置的改进。

3 伸缩式电机顶丝装置的结构原理

3.1工作原理

伸缩式电机顶丝装置结构如图2、图3所示：

图2 伸缩式电机顶丝装置组成部件示意图

1-伸缩式电机顶丝接头 2-改进后顶丝杆 3-辅助专用扳手 4-顶丝座

图 3伸缩式电机顶丝装置组装示意图

伸缩式电机顶丝装置主要是由伸缩式电机顶丝接头、顶丝座、多功能顶丝杆、辅助专用扳手等组成。

工作原理：将装有多功能顶丝杆的顶丝座滑轨，在顶丝杆前端用扳手上紧伸缩式电机顶丝接头，顶丝接头为正反扣，配合电机顶丝使用时能够伸缩20.5-30.5cm，用辅助专用扳手进行紧固和卸松顶丝时，顶丝接头前端接触电机底座处固定不动，只有顶丝杆旋转，达到紧固皮带和调整皮带松紧度的作用。

3.2伸缩式电机顶丝装置的使用优点

制作全丝扣伸缩式电机顶丝接头：通过制作双头正反丝扣，两侧分别与顶丝丝扣、螺栓顶杆相连，见结构示意图和实物图如下：

图4 全丝扣伸缩式电机顶丝接头示意图和实物图

优点：

（1）螺栓杆厚度为2.5cm，接头筒体长度为12cm，两头分别可旋进5cm，那么伸缩式电机顶丝接头，可调节范围为9.5-13.5cm；

（2）由于两侧使用正反扣，所以在旋进顶丝接头受力后，顶杆与电机底座基本无相对运动，对电机底座无损害。

（3）可重复使用，不易损坏。

制作多功能顶丝杆：通过在顶丝杆后方撬杠操作孔端处制作六棱螺母，使其可用快速扳手操作，省时省力。

图5 多功能顶丝杆实物图

优点：

（1）六棱螺母与快速扳手配合完成电机顶丝的紧固和卸松，实现不用拿下工具就能快速完成松紧电机皮带；

（2）保留了原有撬杠操作孔在扳手使用坏的情况下还可以用撬杠在操作孔内操作。

4 现场实施效果及经济效益

（1）确保施工方便有效。伸缩式电机顶丝接头，能伸缩距离为9.5-13.5cm，配合电机顶丝使用时能够伸缩20.5-30.5cm（除去旋进顶丝后距离），原电机顶丝使用范围10-22cm，通常滑轨两挡板间距为16cm左右，那么使用电机顶丝接头后，顶丝旋进范围可达到：10-46.5cm。假设以背离电机最远的电机顶丝挡板为基准0线（图6）。

图6 位移效果对比图

通常需要顶丝顶皮带时，从新加皮带至皮带烧毁前最后一次紧皮带，电机沿水平位移D=18-22cm，配合使用电机顶丝接头，避免了因放不下电机顶丝造成的以基 准0线为参照的22-26cm因第一挡板到头，第二挡板至电机间放不下顶丝造成的的空白，同时在原临界位置附近，又伸长了4.5cm（图中蓝色位置），实现了单次顶电机紧皮带的连续性。消除了因放不下顶丝而使用砖头等物体垫顶丝造成的安全隐患。

（2）保护电机底座不受损害。应用正反扣螺母，该接头的顶杆在受力作用下，相对转动角度≤10度，且顶杆直径大于原顶丝头，即使电机底座已损坏，同样可以使用，完全达到设计要求。

（3）电机顶丝接头整体为铁质，整体为圆柱状，仅有3处需要进行丝扣加工，制作工艺简单，且不易损坏，加工费用很低。

（4）取得良好的经济效益。目前全站月平均开井90口，皮带平均使用周期为45天，按使用周期至少顶皮带3次计算，全队每天顶皮带次数为=30×3/45×90/30=6次，按月井口平均单井油量6.5吨、原油价格2000元/吨，使用伸缩式顶丝接头紧固平均单井节省时间5分钟计算，日创效益45元，4个管井班组，当月收回投入成本，年效益为1.6万元。

稠油生产过程中，尽量减少停井次数和停井时间，以防止砂埋、卡泵、卡杆等事件的发生，单次减少检泵、检杆2万余元费用，停井作业时间3天，全年可节约费8.8万元。

作者简介：

程卫星（1972.08-），男，采油高级技师，孤岛采油厂孤二油藏经营管理区主任技师。