抽油机连杆断裂引发的质量思考

抽油机连杆断裂引发的质量思考

【摘要】曲柄剪刀差过大，引发了一起连杆扭断事故。通过现场调查发现，sy/t5044-2003 游梁式抽油机标准规定的检测方法，适用于加工制造车间的出厂检验，但不适用于生产现场的快速检测和故障原因判断，造成连杆销异响等问题的进一步发展，最终酿成连杆断裂的事故。为此，我们采用了近似值检测法，给出了测试和计算方法，阐述了判别标准和存疑时的处理办法，实现了简单、快速检测，在指导现场管理和简化生产操作中，取得了较好效果。

【关键词】游梁式抽油机剪刀差快速近似值检测法

1 故障概况及经过

1.1 设备概况

抽油机型号为cyj14-4.8-73hb，投产日期为1997年4月，已服役十余年，2009年7月修复后，转入***-**井生产，冲程4.66m，冲次3.49次/分钟，最大载荷94.3kn，最小载荷41.4kn，光杆功率6.45kw。

1.2 故障经过

*年*月*日清晨5：40，*油藏经营管理区*计量站岗位工人***例行巡回检查，当巡回检查到**井时，发现该井抽油机游梁倾斜，北侧抽油机连杆上部断裂（图1）。事故发生后，相关人员到现场对故障原因进行了排查，经询问岗位工人，日常运行中，该抽油机连杆销子有异响；经初步目测，连杆断裂面约1/3为旧伤，约2/3为新断痕组织；进一步对整机仔细检查，曲柄剪刀差明显超大。随即对该抽油机进行了更换，造成停井6小时。

2 事故原因及失效机理分析

日常运行中，该抽油机连杆销子异响，但未进行相关检查和采取有效措施，未详细检查连杆及曲柄剪刀差情况。剪刀差会造成连杆在生产过程中一前一后运行，当剪刀差超过尾轴承与曲柄销轴承两处调心轴承的代偿能力时，连杆就会受到一个扭转力矩，反复扭转作用下，连杆上最脆弱的部位就遭到了彻底破坏，也就是连杆上接头下端受焊接热影响较大的部位发生了断裂。

3 曲柄剪刀差及检测标准方法

游梁式抽油机曲柄剪刀差，是指距离旋转中心最远的两曲柄销孔中心线之间的距离。不同型号及冲程的抽油机，有不同的剪刀差允

许范围。若剪刀差过大，抽油机运转时，就可能引起连杆销子异响，曲柄销子及轴承损坏，连杆扭断，尾轴承固定螺丝切断，严重者甚至可能将游梁拉变形。sy/ t5044-2003游梁式抽油机规定，两曲柄剪刀差的检测方法是：在额定载荷试验后，用制造精度不低于6级的心轴或合象水平仪检测，要在垂直曲柄轴中心线的游梁式抽油机中分面上测量[1]。上述检测方法，适于抽油机生产厂商的出厂质量检验，而在抽油机运行中，曲柄销通常都安装在距离旋转中心最远的曲柄销孔中，管理和操作人员若严格按遵照此法，需要卸抽油机井负荷，拆连杆和曲柄销，存在检测仪器的准备及技术条件要求高、操作难度大、停井时间长等问题，不适用于生产现场。为此，我们采用了近似值检测法，取得了较好效果。

4 近似值检测方法

4.1 停机

关闭电源，停抽油机，拉紧刹车，让曲柄远端一角停稳在接近且略高于支架后端固定螺栓的位置（见图1、图2）。

4.2 测量距离

如图2所示，在相同位置上，一是测量左、右两曲柄远端一角（加

工面）到支架两后腿固定螺栓的直线距离l1、l2，二是测量左、右两曲柄远端一角（加工面）到底座上平面的垂直距离h1、h2。

4.3 计算近似的曲柄剪刀差a1（式1）

式中：

l1—左侧曲柄远端一角到支架固定螺栓的直线距离，mm；

l2—右侧曲柄远端一角到支架固定螺栓的直线距离，mm；

h1—左侧曲柄远端一角到底座上平面垂直距离，mm；

h2—右侧曲柄远端一角到底座上平面垂直距离，mm；

r1—曲柄旋转中心到最远曲柄销孔中心的旋转半径，mm；

r—曲柄旋转中心到曲柄最远端的旋转半径，mm。

由剪刀差示意图（见图3）可知公式的数学意义，首先用反函数求出两曲柄相位偏角λ（无论正负，其余弦值相等），其次用余弦定理计算出两曲柄最远端偏差距离，最后根据三角形底边平行线的

特性，得出曲柄剪刀差的近似值a1。