抽油机安全自动刹车装置

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技术创新 l 31抽油机安全自动刹车装置◇河南南阳油田机械制造有限公司 郭韬 彭耕 凌晨随着油田的开发 ，安全生产更为重要，安全生产主要以预防为主，祸患多积于忽微”，只有做好安全防范工作才能避免安全事故的发生。安全防范有人为防范和技术防范 ，在当今瞬息万变的生产领域，安全生产仅靠人为的严防死守总有疏漏，也跟不上时代的步伐 ，运用必要的科学技术进行安全防范才能防范于未然。在石油开采过程 中，抽油机是-种十分重要的开采设备，由于石油开采多在野外进行，并经常面临各种恶劣天气，所以保障抽油机的安全工作是石油开采的重点工作。在抽油机检修、碰泵作业、紧急停止等多种情况下，抽油机的刹车装置必须保证及时准确可靠和安全。在现有技术中，抽油机的刹车机构通常采用手摇外抱式刹车和手拉外抱式刹车实现制动，它是根据工作需要，通过刹车机构把抽油机设备固定在某-位置，然后进行维修调整作业。如果刹车机构的灵敏性和可靠性不够 ，-旦失灵 ，抽油机突然转动 ，会给操作人员造成伤亡事故，存在-定的安全隐患。所以刹车装置的性能直接关系到抽油机的制动效果，从而影响到抽油机及油井作业设备的安全作业。

-、装置结构 图图 i装置剖面 图抽油机的安全 自动刹车装置，能有效地解决抽油机作业过程中起重设备动力系统突然出现故障引发的安全事故。主要原理：利用减速器动力输入轴负载和皮带轮在电动机驱动与否的共同作用造成的两者交替出现的主、被动转换现象，使用螺旋副提供压力作用在摩擦片上，利用摩擦阻力和棘轮机构使旋转部件刹死停止转动♂构特点：根据使用要求可同时使用两组摩擦副实现双向自动刹车或使用单组摩擦副实现单向自动刹车；采用无声装置实现正向棘轮、棘齿无噪声传动。安装位置：自动刹车装置输出端与原减速器输入轴相连，刹车装置输入端与电动机或发动机输出端相连。

本装置主要由壳体、单轴(轴端加工多头梯形螺旋槽)、内多头梯形螺旋槽皮带轮、棘轮片，摩擦片式刹车、壳体上的棘爪、弹性联动销、棘轮传动消声装置等构成。

传动路线：电动机或(发动机)通过皮带传动将动力传至自动刹车装置输入内梯形螺旋槽皮带轮，输入动力再通过自动刹车装置输出，传人抽油机的传动系统实现安全自动刹车。

二、技术 内容本装置是-种在油田抽油机人为或突发失去动力时能主动安全 自动刹车的抽油机作业设备安全 自动刹车装置 (面对皮带轮的方向为本文顺、逆时针旋转的判定基准)。

自动刹车装置所采取的技术方案是：装置包括内梯形螺旋槽皮带轮和传动轴，在内梯形螺旋槽皮带轮与传动轴之间设有自动刹车机构，自动刹车机构具有-个连接套 ，该连接套-端通过螺纹与内梯形螺旋槽皮带轮连接，另-端通过螺纹连接有压盘，该压盘通过连接柱与内梯形螺旋槽皮带轮连接，连接套的周侧分别设有顺时针旋转刹车组件和逆时针旋转刹车组件，顺时针旋转刹车组件包括顺时针旋转刹车棘轮、顺时针旋转刹车棘爪和棘爪拨轮，逆时针旋转刹车组件包括逆时针旋转刹车棘轮和逆时针旋转刹车棘爪。其中，顺时针旋转刹车棘轮、棘爪拨轮和逆时针旋转刹车棘轮均与连接套穿装连接，连接套的-端设有用于安装逆时针旋转刹车棘爪和顺时针旋转刹车棘爪的连接法兰，棘爪拨轮与连接套的连接部位设有滚动轴承J顷时针旋转刹车棘轮、棘爪拨轮、逆时针旋转刹车棘轮和压盘之间均设有摩擦片。

摩擦片压盘端面装有弹性连接柱销，数量至少3个，并与内梯形螺旋槽皮带轮通过0形弹性橡胶圈连接，每个连接柱销套装o”形弹性橡胶圈处都装有调整块以对位置要求进行微量调整。

连接套的内孔有键槽，外端面有螺纹孔用于连接传动轴并有用于连接内梯形螺旋槽皮带轮限位螺母的外螺纹。

32 l 红 2013年·第7期内梯形螺旋槽皮带轮与连接套的接触端面之间设有间隙。

内梯形螺旋槽皮带轮分体设计并设计有防护罩，用于防止尘土等进入装置内部。

按照上述方案制成的抽油机作业设备安全自动刹车装置，与变频电机(大扭、矩低速启动)配套使用，其有益效果是：(1)该刹车装置能实现断电自动刹车。

图 2装置设计 图1、设备动力输入轴 2、安全自动刹车连接套 3、连接法兰4、逆时针刹车棘爪、扭簧 5、内梯形螺旋槽皮带轮，摩擦片压盘弹性连接销 6、内梯形螺旋槽皮带轮 7、内梯形螺旋槽皮带轮限位螺母 8、螺栓、弹簧垫片 9、逆时针刹车摩擦片①10、逆时针刹车棘轮 l1、逆时针刹车摩擦片② l2、轴承 13、顺时针刹车棘爪，扭簧 14、顺时针刹车摩擦片① 15、顺时针刹车棘轮 16、顺时针刹车摩擦片② 17、顺时针刹车摩擦片压盘18、无声棘轮机构棘爪拨轮 l9、棘爪销轴 20、轴承安装 、端面承压套 21、连接平键 22、定位内卡簧 23、内轴肩垫片 24、调整块(与5、内梯形螺旋槽皮带轮，摩擦片压盘弹性连接销之间有0”形弹性橡胶圈)如图2所示，抽油机安全自动刹车装置，包括内梯形螺旋槽皮带轮 6和 设备动力输入轴 1，在内梯形螺旋槽皮带轮 6与设备动力输入轴 1之间设有安全 自动刹车机构，该机构具有-个连接套 2，连接套 2-端通过外梯形螺旋槽与有内梯形螺旋槽的皮带轮6连接，连接套2的另-端通过另-外梯形螺旋槽连接有顺时针刹车摩擦片压盘 17，该顺时针刹车摩擦片压盘 17通过至少 3个弹性连接销 5与内梯形螺旋槽皮带轮 6弹性连接，以实现顺时针刹车摩擦片压盘 17与内梯形螺旋槽皮带轮6的联动，其连接方式是在弹性连接销 5与内梯形螺旋槽皮带轮6连接的部位穿装有橡胶套(图中未示)，可以减小刹车机构的噪音。梯形螺旋槽采用多头梯形螺纹，用以加大摩擦力和连接部位的强度。在连接套2的周侧分别设有顺时针旋转刹车组件和逆时针旋转刹车组件。其中，顺时针旋转刹车组件包括：顺时针刹车棘爪、扭簧 13、顺时针刹车摩擦片①14、顺时针刹车棘轮15、顺时针刹车摩擦片②16、顺时针刹车摩擦片压盘 17。逆时针旋转刹车组件包括：内梯形螺旋槽皮带轮 6、逆时针刹车摩擦片①9、逆时针刹车棘轮 10、逆时针刹车摩擦片②11、逆时针刹车棘爪、扭簧 4。无声棘轮机构棘爪拨轮 18安装在轴承 12上，利用轴承转动阻尼力拨动棘爪4使其抬起实现无声转动。顺时针刹车棘轮 15与连接套 2穿装连接，连接套 2上的轴承安装、端面承压套 20圆周上设有滚动轴承，棘爪拨轮 18与连接套 2可以相对转动。顺时针刹车棘轮 15、顺时针刹车摩擦片压盘 17；内梯形螺旋槽皮带轮 6、逆时针刹车棘轮 1O、之间均设有摩擦片9、11、14、16，这样，通过摩擦片 9、l1、14、16的离合控制两组刹车组件的更替转动。顺时针刹车摩擦片压盘 17上的三个弹性连接销 5与皮带轮 6弹性相连实现两组摩擦片的交替压紧与放松。逆时针刹车棘爪4和顺时针刹车棘爪 l3上设有扭簧(图中未示)。 连接套 2与设备动力输入轴 1通过连接平键 21穿装连接并传递扭矩。连接法兰 3-端与动力设备的箱体相连接，该连接法兰 3的另-端伸人防尘罩，防尘罩与内梯形螺旋槽皮带轮 6-体设计，以防止杂物、雨水和尘污落人刹车机构内。在内梯形螺旋槽皮带轮 6与连接套 2的接触端面之间设有间隙，使内梯形螺旋槽皮带轮6正反转交替时相对于逆时针刹车摩擦片有微小的窜动量；顺时针刹车摩擦片压盘17与轴承安装，端面承压套20的端面之间留有间隙以使之与顺时针刹车摩擦片存有微小的窜动量 ，以实现两组刹车组件的摩擦片9、11、14、16的离合。连接套 2的外端设有用于连接设备动力输入轴 1的螺栓8和用于压紧内梯形螺旋槽皮带轮 6的限位螺母 7。新设计抽油机连接套与设备动力输入轴为-体设计。

①利用设备动力输入轴负载和皮带轮在电动机驱动与否的共同作用造成的两者交替出现的主、被动转换现象；②使用螺旋副提供压力作用在摩擦片上，利用摩擦阻力和棘轮机构的单向旋转特性使旋转部件做单向转动；③内梯形螺纹皮带轮与同组摩擦片之间，反向摩擦片压盘与同组摩擦片之间留有相同的间隙保证-组压紧同时另-组能确保分离；④选取适当的梯形螺旋槽导程和头数以保证能提供足够的端面压力和牙形强度的同时也可灵活旋松确保皮带轮和摩擦片压盘分离；⑤利用至少三组弹性联接销轴使皮带轮和顺时针刹车摩擦片压盘-体联动确保两组刹车机构的交替压紧和放松实现设备动力输入轴的双向(顺时针和逆时针)刹死和松开。

在抽油机运行过程中，当电动机带动多头内梯形螺旋槽皮带轮6顺时针(右向)旋转时，内梯形螺旋槽皮带轮6通过多头梯形螺旋压紧摩擦片9、11，棘轮4同皮带轮-体右向转动，同时通过与之相连的带多头内螺旋槽的顺时针刹车摩擦片压盘 17旋转，使旋向相反的顺时针刹车组件的摩擦片14、16与顺时针刹车棘轮 15端面脱离，实现顺时针刹车棘轮 15的反向空转，且无声棘轮机构棘爪拨轮 18使逆时针刹车棘爪 4抬起实现无声转动。当突发停电等原因导致动力消失时，若设备动力输入轴 l主动顺时针(右向)旋转，相当于带多头内梯形螺纹的顺时针刹车摩擦片压盘 l7逆时针旋转压紧摩擦片9、1 1和逆时针旋转刹车棘轮 15，在顺时针刹车棘爪15的作用下锁死机构；(下转35页)技术创新 35图 5 B 区块 含 水 上 升 率 与 含 水 曲线从 D油田B区块理论、实际含水上升率与含水率的关系曲线(图 5)分析，对于目前实际含水所处的阶段来说，实际含水上升率控制较好；从现滁几年含水变化趋势来看 ，由于实施了防膨增注、酸化增注等措施 ，稳油控水效果较好。

3 结论(1)存水率动态、水驱指数曲线对低渗透油藏注水开发效果有良好的评价作用。

由理论阶段存水率标准曲线拟合图版与实际阶段存水率对比，可以评价油藏注水开发效果的好坏。

(2)B区块投产初期以来 ，存水率上升比较稳定，开发状况较好，之后由于层间矛盾，注采系统的不完善等因素导致实际存水率呈下降趋势，注水利用率变差，水驱效果变差。后期应通过细分层系及注采结构调整。

(3)从理论图版上可看出，注采比是决定存水率大小的重要因素。对于特定油藏，具体运用存水率和水驱指数时，需结合油层压曲 力的变化及其它综合分析方法，得出的结论才有实用性和可靠性。

(4)存水率标准曲线对注水调整有很好的指导意义。实际存水率落在标准曲线拟合图版上方，说明实际注水量偏大，会导致油井含水上升，下步调整需要降低注水强度，控制油井含水上升 ；落在标准曲线拟合图版下方，说明实际注水量偏低，存在欠注，需要适当增加注水量。