长庆油田第十一采油厂太白梁作业区
一、问题的提出
目前，油田采油广泛使用游梁式抽油机。在实际运行过程中，抽油机常出现由于曲柄销脱落造成的连杆脱离原来位置。曲柄销脱落本身属于小故障，检维修比较容易。但曲柄销脱落后，由于现有装置无法对抽油机装置进行停机保护，系统继续运转，将可能造成各部轴承磨损、报废，甚至翻机等一系列更严重的事故。为了处理这些后续事故，往往又需要高风险、高维修费的高空作业及吊装作业。所以研制游梁式抽油机监测急停机保护装置十分必要。
二、改进思路及方案实施
通过对游梁式抽油机研究观察，发现抽油机正常运转时，抽油机两侧连杆始终平行。一旦发生曲柄销脱落或后续连杆断脱故障时，抽油机连杆就无法保证平行，必定出线一定的角度差。
“游梁式抽油机光电监测急停机保护装置”正是根据这一结构特点研制的。在其中一连杆上安装红外发射器，在另一连杆上安装红外接收器，安装时确保发射器和接收器处于平行对齐位置。当连杆发生故障出线角度差时，接收器便接收不到有效信号，本系统立即给抽油机控制柜一停机信号，控制抽油机立即停止运转。
1、组成结构及工作原理
游梁式抽油机光监测急停机保护装置主要包含四个部分：电源、继电器、红外发射器、红外接收器。图一为红外发射器、红外接收器原理图，D1为红外发射管，Q1为红外接收管，PTT7接继电器线圈。D1、Q1选型分别为E3F-5L和E3F-5DN2。
红外发射管D1一直处于工作状态，持续发射红外光线。抽油机正常工作时，因红外接收管Q1与D1平行，可以接受到红外光线，故PTT7输出低电平，继电器不动作；倘若抽油机故障，连杆出线角度差，Q1接收不到D1信号，PTT7输出高电平，继电器工作，给抽油机输出一个停机保护信号，抽油机立即停机保护。该停机信号一直持续到故障排查完毕，由人为复位。
2、两点技术要点
2.1、激光对管因发射接受角度相对窄小，对检测连杆是否平行更加灵敏。但因抽油机运转过程中必然会出现合理抖动，该抖动将造成误动作信号，对系统可靠性干扰大，暂时因技术原因无法克服。红外对管发射接受角度较广，可以克服抖动带来的干扰，提高系统可靠性；同时通过外围装置可以将发射接受角度收窄到所需角度（10度），进一步提高系统灵敏度。
2.2、因自然光中存在红外光，对红外接受管有一定影响，会对系统可靠性产生干扰。为克服自然光影响，可以对发射信号进行调制或提高红外对管工作电压。考虑到成本问题，本系统直接通过提高工作电压来克服自然光影响。
四、技术创新点
游梁式抽油机光电监测急停机保护装置主要利用抽油机正常运行时连杆始终处于平行状态这一特点，通过红外光电对该状态的监控实现对抽油机的保护
1、技术点：通过光电传感器来检测连杆异常状态，并通过继电器来执行停机保护动作，并给出灯光提示，从而达到保护机械设备，避免故障进一步扩大的目的。
2、安全技术指标：连杆脱落1/4个冲次时间内确保设备停机；工作电压为12V，远低于36V安全电压；额定检修周期小于180天。
参考文献：
[1]岑学齐,吴晓东,王磊,郑磊,葛磊.游梁式抽油机游梁平衡重计算新模型[J].石油钻探技术,2016,44(02):82-86.
[2]杨保贵.游梁式抽油机虚拟样机测试及有限元仿真分析[D].长安大学,2015.
[3]曾豪勇.基于数控系统的游梁式抽油机辅助平衡研究[D].长江大学,2015.
[4]杨信飞.游梁式抽油机传动系统效能分析与节能技术研究[D].华北电力大学,2015.
[5]王博,赵海森,李和明,廉守军.用于模拟游梁式抽油机电动机动态负荷的测试系统设计及应用[J].中国电机工程学报,2014,34(21):3488-3495.
[6]焦金龙.游梁式抽油机系统动力学分析及光杆示功图模拟[D].东北石油大学,2014.
[7]孙延安.游梁式抽油机合理平衡判别方法研究[J].石油机械,2014,42(03):72-75.
[8]徐向前.游梁式抽油机采油系统矢量控制节能方法研究[D].长安大学,2013.
[9]邢明明,董世民,崔阳,陈培毅.游梁式抽油机皮带传动效率的仿真模型[J].工程力学,2013,30(07):242-247.
[10]杨胡坤,秦丽丰,卢玉,王慧.常规游梁式抽油机电流平衡调整方法研究[J].石油矿场机械,2013,42(06):1-6.
论文作者:许宝印,王松林
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/22
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