曲柄销子断裂原因分析及预防措施

摘要：目前采油队经常发生抽油机因为曲柄销断造成翻机事故，严重的造成整机报废。本文对常用型号的曲柄销从结构、使用情况，抽油机所承受的各种载荷的变化情况等进行分析，并提出相应的预防措施。

关键词：曲柄销 断裂 预防措施

1 曲柄销子结构分析

抽油机曲柄销子是抽油机的重要部件，抽油机运转时，曲柄将力矩传递给连杆，是通过曲柄销总成来完成的。曲柄销总成在整个抽油机零部件中是一个受载较大的关键受力件，如果曲柄销子发生断裂，有可能使整个抽油机报废，造成重大的经济损失。

造成曲柄销子破坏的主要因素有抽油机负荷过大；抽油机不平衡；销子在销孔内磨损，造成旷动；剪刀差超过范围；连杆下头和轴承盒平面不正；销子钢材原有内伤；紧冕型螺母时用力过大；销子退刀槽处直径细，强度不够等。为此，提出对易发生故障的关键部位实施相应有效的预防措施，同时还要加强工艺监督，保证安装质量，改进工艺措施。

曲柄销子的断裂位置分析

如图1，为曲柄销子的示意简图。

采油26队2012年更换了8口井的曲柄销子，其中3只销子为断裂，均是在上图所示部位发生断裂。出现这种情况的主要原因是因为此处位置直径细，截面形状发生突变，很容易在此处位置发生应力集中。而且断裂主要发生在负荷重的8型、10型抽油机和销子长时间未进行更换的井上。

2 曲柄销子受力分析

抽油机作为抽油设备，是一个四连杆的曲柄摇杆机构（图2）。

电动机将其高速旋转运动传递给减速箱的输入轴，经中间轴带动输出轴，输出轴带动曲柄1作低速旋转运动，同时曲柄通过曲柄销子将力矩传递给连杆2，经横梁拉着游梁3后臂摆动，游梁前端装有驴头4，活塞以上液柱及抽油杆柱等载荷均通过悬绳器悬挂在驴头上，驴头同游梁一起做上下摆动，带动活塞作上下、垂直的往复运动，将油抽出井筒。

当抽油泵工作时，抽油机的驴头悬点上作用有下列六项载荷：

（1）抽油杆柱自重.用P杆表示（它在油中时的重量用表示），作用方向向下。

（2）油管内.柱塞上的油柱重（即柱塞面积减去抽油杆面积上的油柱重）。用P液表示，作用方向也向下。

（3）油管外液柱对柱塞下端的压力，大小取决于泵的沉没度.作用方向向下。

（4）抽油杆柱和油柱运动所产生的惯牲载荷。用P惯表示。它们的大小与悬点的加速度成正比.而作用方向与加速度方向相反。上下冲程开始时，其惯性载荷最大，即抽油机处于上下死点时。

（5）抽油杆柱和油柱运动所产生的振动载荷.其大小和方向都是变化的。

（6）柱塞和泵筒间、抽油杆（接箍）和油管间的半干摩擦力，用P摩干表示.还有抽油杆和油柱间.油柱和油管间以及油流通过抽油泵游动阀（排出阀）的液体摩擦力，用P摩液表示。它们的作用方向和抽油杆的运动方向相反.其中游动阀的液体摩擦力只在泵下冲程。游动阀打开时产生的，所以它的作用方向只向上。

抽油机驴头悬点最大载荷为P大 = P杆+ P液+ P惯 +P摩 ，对于下泵深度和沉没压力不很大，冲次不高的井，可忽略P惯 +P摩 。而对于深井，稠油井，斜井，需要全部考虑。因此，对于深井，稠油井，斜井来说，除了静载荷，还有惯性载荷与摩擦阻力，曲柄销子上受到的冲击载荷比较大，尤其是在游梁换向时，载荷非常大，曲柄销子很容易在这些井上发生断裂事故。

3 断裂因素及预防措施

3.1 负荷过大油井

对于负荷过大的井，对于其静载荷，如果泵深、沉没度、液面等因素已确定，改变其大小很困难，但对于动载荷，如惯性载荷、震动载荷、摩擦力等，可以人为的改变一部分。如：对于冲次快的井，可以适当降低其冲次，使悬点的运动速度和加速度均减小，即可降低其惯性载荷与震动载荷，减小曲柄销子在上下死点所受的的冲击载荷，有效的延长曲柄销子的使用寿命。又如，对于油稠的井，井口偏的井，可以对该井掺水降粘，加装井口对中装置，使其摩擦力减小，从而减小悬点最大载荷，增加最小载荷，使曲柄销子受力比较均匀，有效的延长曲柄销子的使用寿命。对于静载荷过大的井，只有选择合适型号的抽油机，使曲柄销子有足够的强度承受其大的载荷，防止曲柄销子的断裂。

3.2 不平衡油井

对于抽油机不平衡的井，应该经常进行调平衡，平衡块不够应及时加装平衡块。对于已经达到4个平衡块的抽油机因为抽油机不平衡时，应及时更换抽油机。否则，抽油机长期在高负荷条件下运行，销子强度不够，容易发生断裂。在上下冲程过程中，所承受的载荷非常不均匀，而悬点运动速度和加速度的变化又加剧了这种不均匀性。这种负荷不均匀性将严重影响抽油机的使用效率和工作寿命，使抽油机的震动加剧，严重影响曲柄销子的使用寿命，因此，必须合理解决好抽油机的平衡问题。

3.3剪刀差过大油井

对于剪刀差过大的抽油机，只有送至厂家进行维修，重开键槽，调整两曲柄，尽量在同一平面内。如果剪刀差过大，两曲柄不在同一平面内，抽油机运转时，两曲柄销子受力不一致，使作用在曲柄销子上的剪切应力加剧，造成曲柄销子的断裂。对于剪刀差过大的抽油机，如果由于某些原因，不能及时整改，也要加强巡井力度，力争使问题在萌芽状态被发现，及时采取相应的措施，减少损失。

3.4曲柄销子有内伤

对于曲柄销子钢材出厂是有内伤的，在安装曲柄销子之前，应对曲柄销子进行一次严格的探伤，有内伤的坚决不用。以免在有内伤的位置形成应力集中，造成疲劳源，最后发生疲劳断裂，造成重大经济损失，因小失大。如，去年12-1032井曾经发生了一次因曲柄销子断裂而翻机的事故，断裂的主要原因是因为曲柄销子中间有内伤，在此处出现了应力集中现象，导致了曲柄销子的断裂。

3.5操作方法要正确

安装曲柄销子时，如果紧冕型螺母时，力臂加的过长，用力过大，会使曲柄销子造成内伤，形成应力集中。因此，在紧曲柄销子的时候，用力要合适，不得用力过大。

（2）加强巡井与管理，对抽油机进行及时有效的保养，在曲柄销子还未断裂之前，及时发现出现的隐患，及时处理，把损失降到最低点。

4 结束语

由以上的分析可见，要保证抽油机曲柄销子的安全，必须对抽油机进行及时有效的维护保养，同时还要改善抽油机曲柄销子的结构设计和工艺设计，加强工艺监督，保证安装质量。只有这样才能有效的防止曲柄销子的断裂。

参考文献

[1]刘洪俊 抽油机曲柄销子常见故障与排除《管理观察》 2011年第8期