２０１６年ｌ２月 石油工业技术监督 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｉｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｄｅｃ．２０１６ Ｎｏ．１２ Ｖ０１．３２ 第３２卷第１２期 游梁式抽油机技术标准探讨 一言 ……一… 陕西西如 摘要为了使游梁式抽油机标准对用户更加适用，根据现场实际情况，对抽油机国家标准进行了分析。针对现行国家标准设 计依据不明确、异相型抽油机定义不完善、游梁式抽油机的系列不完善、缺少电机配置要求、整机质量要求偏低、安全防护要求 不够、齿轮最小有效硬化层深度的计算意义不大等问题，建议进行相应的修订。 关键词游梁式抽油机；技术标准；设备 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ｂｅａｍ ｐｕｍｐｉｎｇ ｕｎｉｔ ｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｕｓｅｒｓ，ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｅ— ｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍ ｐｕｍｐｉｎｇ ｕｎｉｔ．Ｉｔ ｉｓ ｈｅｌｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎ— ｄａｒｄ：ｄｅｓｉｇｎ ｂａｓｉｓ ｉｓ ｎｏｔ ｃｌｅａｒ，ｔｈｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｒｒｅｇｕｌａｒ ｐｕｍｐｉｎｇ ｕｎｉｔ ｉｓ ｎｏｔ ｐｅｒｆｅｃｔ，ｔｈｅ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｂｅａｍ ｐｕｍｐｉｎｇ ｕｎｉｔ ｉｓ ｎｏｔ ｐｅｒｆｅｃｔ， ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｉｓ ａｂｓｅｎｔ，ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｕｍｐｉｎｇ ｕｎｉｔ ｉｓ ｌｏｗ，ｓａｆｅｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｎｏｔ ｅｎｏｕｇｈ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｇｅａｒ ｉｓ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｉｔ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｖｉｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ａｓｐｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｂｅａｍ ｐｕｍｐｉｎｇ ｕｎｉｔ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ；ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ 抽油机是油田开发中的重要设备。截至２０１５年 底。中国石油长庆油田分公司（以下简称长庆油田） 家在做型式试验时，只做２个参数同时最大的试验， 不做３个参数同时最大的试验。按２个参数同时最 大设计和按３个参数同时最大设计。抽油机有很大 共有设备１００ ８１６台，其中抽油机有４９ ０１８台，约 占设备总数的一半。制定先进、实用、完善的抽油机 标准，对制造厂和用户都很有意义。 ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２《石油天然气工业游梁式抽 一差异，如电机功率、减速器扭矩都不一样，价格也不 样，对使用也有影响．为避免供需矛盾，需要明确 这个问题。 油机））【ｊ］借鉴了ＡＰＩ Ｓｐｅｃ １１Ｅ一２００８（（抽油机技术规 范》圈和ＳＹ／ｒｒ ５０４４—２００３｛游梁式抽油机》［３】的许多内 容，相比后两者有许多进步，将对今后一个时期游梁 ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２中７．５．２．３条．要求整机型式 检验参数要符合：悬点最大冲程、最高冲次和减速器 额定扭矩允许的最大悬点载荷条件下连续运转时间 不少于５０ｈ；额定悬点载荷、最高冲次和减速器额定 扭矩允许的最大冲程条件下连续运转时间不少于 ５０ｈ。减速器额定扭矩允许的最大悬点载荷是多少？ 式抽油机的生产起到指导作用。这些标准的制定主 要以制造厂家为主导。对用户的需求考虑不足。笔者 从用户的角度，对抽油机标准进行了分析。 １抽油机标准分析 １．１设计依据 减速器额定扭矩允许的最大冲程是多少？标准中未 明确怎样计算．容易引起供需纠纷。 １．２关于异相型抽油机的定义 抽油机设计是否按悬点载荷、冲程、冲次均最大 时设计，上述３个标准中都未明确。ＧＢ／Ｔ ２９０２１— ２０１２和ＳＹ／Ｔ ５０４４—２００３只是在型式试验中提到： 所谓“异相”是指驴头在下死点时，平衡重偏离 最高点，偏离的程度即是异相角。由于抽油机工作 时，最大负荷并不是发生在下死点开始时，即平衡重 额定值检验要求产品在额定悬点载荷、减速器额定 最高位置，为了平衡最大负荷，对曲柄平衡抽油机， 将曲柄销中心偏离曲柄中心，对游梁平衡抽油机，将 扭矩、最大冲程、最高冲次状态下运转到规定时问， 在一种检验参数下不能同时达到两种及以上额定 值，可在多种检验参数下分别达到。这句话不易理 解。 游梁后端向下弯一定角度。这两者都应是异相型抽 油机，一个是异相曲柄型抽油机，另一个是异相游梁 型抽油机。 ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２的３．１２条，对异相型游梁抽 这个规定给生产厂家留下了活动空间。生产厂 作者简介：李宁会（１９５９一），男，教授级高级Ｔ程师，现主要从事油田设备管理工作。 ・３２ ・ 石油工业技术监督 油机的定义：驴头和曲柄连杆机构分别位于支架前 后，曲柄平衡角不为零的游梁式抽油机。这个表达不 准确。 ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２中３．９条“游梁平衡角”，应与 ３．８条“曲柄平衡角（曲柄异相角）”一样，在游梁平衡 角后加括号．内写“游梁异相角”。 １．３关于游梁抽油机的系列 １．３．１减速器扭矩 减速器最大扭矩【 由式（１）计算： ：÷（尸 一 Ｉ１） （１） 式中： 为减速器最大扭矩，ｋＮ・ｍ；尸ｌ， 为最 大悬点载荷，ｋＮ； 为最小悬点载荷，ｋＮ；Ｓ为冲 程，ｍ。最大悬点载荷是额定载荷，最大和最小悬点 载荷之差受泵径影响 在最大悬点载荷不变时 泵径 越大，最小悬点载荷越小，要求减速器扭矩越大。在 ＡＰＩ Ｓｐｅｅ １１Ｅ一２００８中，相同的悬点载荷、冲程下，减 速器有多种扭矩配置，就是为了适应不同泵径的需 要，也就是适应不同排量的需要。 但为满足不同排量的要求，不一定要配多种规 格减速器，可以采取其它办法。一是可提高冲次：二 是下大泵时比下小泵减小下泵深度，以保持最小悬 点载荷不变。在额定悬点载荷、最大冲程确定后，抽 油机的结构和尺寸就确定了，现场不会为了下大泵 而换减速器。换言之，就是在额定悬点载荷、冲程 相同时，只配一种额定扭矩的减速器是可行的。在 ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２表２中大部分机型符合这个观 点，仅有两处，在相同的悬点载荷、冲程下，减速器有 ２种扭矩配置，一是１０—３—３７型与１０—３—５３型，另一 处是１９—６—１０５型与１９—６—１４６型，这两处应予变 更。１０型３ｍ冲程抽油机配３７ｋＮ・ｍ减速器即可，这 种配置在长庆油田使用７ ８５６台。最早的已用近３Ｏ 年，使用证明这种配置是合理的、可靠的，配５３ｋＮ・ｍ 减速器是不必要的。为方便管理，相同悬点载荷、冲 程下，减速器扭矩的应配置相同。 统计了ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２表２中游梁式抽油机 典型规格组合中２８种抽油机的 ＿ｘ值，在０．１ ｆ 。 ０．１６之间的有２０种。如果按 ＝０．１￣０．１６划线： 。 一１０型３ｍ机配５３ｋＮ・ｍ减速器过大，应￣３７ｋＮ・ｍ： ｌ９型６ｍ机配１０５ｋＮ・ｍ减速器过小 应配１４６ｋＮ・ｍ： １４型５．５ｍ机配７３ｋＮ・ｍ减速器过小．应配１０５ ｋＮ・ｍ，５型３ｍ机和６型２．５ｍ机配２６ｋＮ・ｍ减速器 过大，应配１８ｋＮｍ，６－２．５—１８型机在长庆油田已应 用４ ４３３台。没有出过减速器问题；３型２．１ｍ机配 １３ｋＮ・ｍ减速器过大，应配６．５ｋＮ・ｍ；３型１．２ｍ机配 ６．５ｋＮ・ｍ减速器过大，应配４．６ｋＮ・ｍ；２型０．６ｍ机配 ２．８ｋＮ・ｍ减速器过大，应配１．８ｋＮ・ｍ。 １＿３．２各主参数之间的关系 ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２中，表１与表２有矛盾之处。 表１中。额定悬点载荷、悬点最大冲程、减速器额定 扭矩之间似乎有对应关系，例如：额定悬点载荷为 １００ｋＮ时，悬点最大冲程应是４．２ｍ，减速器额定扭 矩应是８９ｋＮ・ｍ。但表２中许多与此不符，如３、４、５ 型机的悬点最大冲程、减速器额定扭矩均大于表ｌ 的值。若表１的本意是额定悬点载荷、悬点最大冲 程、减速器额定扭矩之间没有对应关系，则应分为３ 个表，分别表示额定悬点载荷、悬点最大冲程、减速 器额定扭矩的系列。 １．４关于电机配置 绝大多数抽油机是配备电机后才能使用，电机 应是抽油机整机的一部分。上述３个标准中都无电 机方面的内容。既无各种规格抽油机对电机功率、电 压、转速的要求，也无对电机防护等级、绝缘等级、工 作制、防爆等级等的规定，用户依据这些标准采购抽 油机，将会造成对电机要求的缺失，对用户是不利 的。某规格的抽油机配何种规格、标准的电机，这中 间有很大的自由度，容易引发纠纷。建议在今后修订 抽油机标准时，增补对电机的要求。国内用户采购抽 油机，一般是向抽油机厂家成套采购，其中包含电 机，更需要在抽油机标准中明确电机配置要求。 １．５质量指标 １）ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２和ＳＹ／Ｔ ５０４４—２００３都规 定了相同的噪音指标。根据实测数据，这两个标准中 的噪音值偏高，应下降５ｄＢ（ａ）。 ２）ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２币口ＳＹ／Ｔ ５０４４—２００３者 规 定了相同的悬点投影圆直径，如表１所示。 ＡＰＩ Ｓｐｅｅ １ １Ｅ一２００８６．６．３条规定如下： 从驴头的支承点到驴头上的钢丝绳正切点的距 离在下列各冲程长度的任何位置都应具有最大的尺 寸公差。①冲程长度在２ ５４０ｍｍ（１００ ）内时为＋１２．７ １３ｌｍ（＋１／２ ）；②冲程长度在２ ５４０～５ ０８０ｍｍ（１００～ ２００ ）内时为＋１５．８ｍｍ（＋５／８ ）；③冲程长度在等于或 大于５ ０８０ｍｍ（２００”）内时为±１９ｒａｍ（±３／４”）。 将ＡＰＩ Ｓｐｅｅ １ １Ｅ一２００８６．６．３条换成ＧＢ／Ｔ ２９０２１ —２０１２的表达方式，如表２所示。 由此可见，ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２的投影圆直径比 ＡＰＩ Ｓｐｅｅ １１Ｅ一２００８的大，也就是说，ＧＢ／Ｔ ２９０２１— ２０１２对悬点投影圆直径的要求比ＡＰＩ Ｓｐｅｅ １１Ｅ一 李宁会：游梁式抽油机技术标准探讨 ．３３． 表２ ＡＰＩ Ｓｐｅｃ １１Ｅ－２００８规定的悬点投影圆直径 ２００８松，这是不合适的。若按ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２生 产，用于出口，是不符合ＡＰＩ Ｓｐｅｅ １１Ｅ一２００８的，违 背了ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２引言中的意图。 ３）３个标准都未规定连杆上下孑Ｌ距公差。ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２和ＳＹ／Ｔ ５０４４—２００３只规定了曲柄的剪 刀差，不规定连杆的上下孔距差，是不能平稳运行 的。 ４）３个标准都未规定减速器人字齿轮的左右 齿的对正检查．应在关键零件的检测项目中增加此 内容。若此项差距大，会影响啮合、产生噪音，甚至窜 轴。 ５）使用现场常有减速器漏油现象，壳体变形可 能是减速器漏油的主要原因，３个标准中都缺少对 减速器壳体时效处理的要求。 ６）ＳＹ／Ｔ ５０４４—２００３中５．２４条“抽油机到第一次 大修理前的总使用时间不少于６年”。５．２５条“到报 废为止．抽油机的总使用时问不少于ｌ５年”，应在修 订ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２时保留。这对生产厂家提高产 品质量和保护用户权益是用好处的。 ７）ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２中滚动轴承寿命规定过 低。５．３．４．２．２条，下限定为１５ ０００ｈ。抽油机是油田数 量最多的设备，占油田设备总数的一半左右，不到两 年就要更换轴承，大大增加抽油机的维修工作量和 维修成本，这是不可接受的。往复泵的冲次比抽油机 快得多，轴承寿命规定为２５ ０００ｈｔ￣］，离心泵的轴承 寿命规定也是２５ ０００ｈＩ６］。抽油机轴承转速都很低， 其寿命至少应定在３５ ０００ｈ以上，方才符合实际需 要。 １．６安全防护 下列安全防护内容虽然早就体现在产品中了， 但在３个标准中都没有规定，标准中应增加下列要 求： １）皮带需有护罩。 ２）曲柄需有护罩（ＳＹ／Ｔ ５０４４—２００３中有此要 求），过去多次发生人畜被曲柄绞死的事情。 ３）弯梁抽油机游梁后端需有防护栏。 ４）双驴头抽油机、游梁平衡抽油机应有防失载 保护装置，防止失载时造成抽油机的损坏。 ５）应有梯子、平台、护栏。ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２中 ５．４条，有“栏杆和梯子的设计符合ＳＹ／Ｔ ６５１８的要 求”，但没明确说必须配备梯子、平台、护栏。 １．７取消齿轮最小有效硬化层深度的计算 ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２中５－３．２．６条基本与ＡＰＩ Ｓｐｅｅ １ＩＥ一２００８中７．２．６条相同，只是进行了单位换算。按 ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２进行分析： １）ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２中５－３．２．６，这些内容都是 计算硬化层深度的公式。而游梁式抽油机减速器不 论是出口的、内销的，不论是渐开线齿、双圆弧齿，都 是软齿面，铸钢齿轮只进行调质处理．球墨铸铁齿轮 只进行正火＋回火处理，大多不进行齿面硬化处理， 这些内容在此没意义。就是为某外国油田服务有限 公司生产的抽油机，该公司也未提出这种要求。ＡＰＩ Ｓｐｅｃ １１Ｅ一２００８附录Ｇ中的计算实例，也未计算硬 化层深度。应删去此节。只是在个别要求静音的减速 器，有齿面硬化要求。即使需要规定硬化层深度，也 不需要如此复杂的公式和图示，根据经验直接规定 数值即可。 ２）ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２中５．３．２．６条的公式（２９） （３０）（３１）（３２）（３３），存在问题，如公式（２９）： ＝０．１７６ ７７ｘｍ 抖 以毫米作单位的有效硬化层深度ｈ ．小数点后 保留５位数，法向模数ｍ 的指数，小数点后保留５ 位数。公式（３２）更复杂，小数点后保留７位数，法向 模数ｍ 的指数，从一１到一４，５个数值相加减。这样 做有何意义？ ３）这些公式和图形是引自美国齿轮制造商协会 标准ＡＧＭＡ４２２．０３，而此标准已被撤销。 １．８其他 １）ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２中５．２．６条．关于悬绳器的 要求中，“承载杆、端部配件”系由ＡＰＩ Ｓｐｅｅ １１Ｅ一 ２００８直译而来．读者很难理解。查看ＡＰＩ Ｓｐｅｃ １１Ｅ一 ２００８原版附录Ｉ中的术语图，应该译为“悬绳器、钢 丝绳头固定块”。 ２）ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２中，表６“调质钢大齿轮与 小齿轮配合的最小布氏硬度组合”与表ｌ２“齿轮的 齿在，面硬度组合”含义、内容基本相同，应删去表 ６。若表１２仅适用于双圆弧齿轮，则应将保留表６， 将表１２移到５．３．３双圆弧齿轮减速器下。 ・３４・ 石油工业技术监督 Ｔ ２ ９０２１－２０１２ｑｌ ５ ３）ＧＢ／。螺纹参数２结论 。 ＧＢ／Ｔ ２９０２１—２０１２应主要修改以下内容： 巾没有“大径”这个术语，应叫“公称直径”。 巾特懈个概脚Ｌ｛４）ＧＢ／Ｔ ２９０２ｌ一２０ｌ２巾．表ｌ０中的文字“表中 所列的值是假设在过盈配合时扭矩能力不小于减速 器额定值的情况下测定的”与表下的“这些应力限定 值是在似设采用过盈配合时扭矩能力等于或大于减 速器轴上的额定扭矩条件下产生的”重复，应删去。 ５）ＧＢ／Ｔ ２９０２ｌ一２０１２中４．２．２条，缺少平衡方式 代号的具体介绍。 ６）ＧＢ／Ｔ ２９０２ｌ一２０１２的“术语和定义”中应增加 １）明确规定抽油机设计时悬点载荷、冲程、冲次 的取值标准。 ２）优化、简化抽油机的系列。 ３）增加电机配置要求 ４）提高质量要求。 ５）增加安全要求。 ６）取消齿轮最小有效硬化层深度的要求。 ７）规定悬绳器至地面的高度和至底座前沿的距 离 参考文献： 结构不平衡重、扭矩系数的解释，凶为在文中多次提 到了这两个术语．． ７）规定悬绳器至地面的高度。悬绳器至地面的 高度，对用户很重要。如果这个高度过低，会导致悬 绳器碰井口，若要防止碰井口，就要将抽油机地基垫 得很高．长庆油田曾发生将抽油机地基垫得高出地 【１］全同ｔＨ南钻采设备和Ｔ具标准化技术委员会．百油天然气 １：业游粱式抽油机：ＧＢ／Ｔ ２９０２ｌ一２０ｌ２［Ｓ１．北京：中 怀准 ｆｆ｛版ｌ丰十．２Ｏｌ３． 平ｌｍ以上的现象。这３个标准都未规定悬绳器至 地面的高度。今后在抽油机标准中应规定这个高度。 ８）规定修井作业空间。修井作业宅间指驴头让 位后，驴头处于上死点或下死点时，抽油机最前端离 井口垂线的距离。这个距离应保证不妨碍修井作业， 一［２】抽油机技术规范：ＡＰ１ Ｓｐｅｃ ｌ】Ｅ一２００８［Ｓ】． １３１全同石油钻采设备和＿ｒ具标准化技术委员会．游梁式抽油 机：ＳＹ／Ｔ ５０４４—２００３［￥１．北京：叶１同标准“｛版 ｛：，２００３。 Ｉ４】万ｆ＿溥．采油Ｔ程手册【Ｍ】．北京：石油Ｉ－．业ｆｎ版 ：，２０００． 【５１全 泵标准化技术委员会．机动往复泵：ＧＢ／Ｔ ９２３４—２ｏｏ８１ｓ１． 北京：中冈标准Ｈ｛版礼，２００９． 般应在７００ｍｍ以上。 ９）ＧＢ／Ｔ ２９０２ｌ一２０１２附录罔Ｄ．８，Ｒ和Ｒｌ重复， 且表Ｄ．８巾缺少Ｒ。 １６ｌ全同泵标准化技术委员会．离心泵技术条件（１类）：ＧＢ／Ｔ ｌ６９０７—２０１４［Ｓ］．北京：中国标准 版社．２０１４． 本文编辑：路萍 收稿日期：２０１６－－０４—１９ 建议对文献Ｉ１］住上述方面存在的问题进行修 订．以更好地发挥标准对生产使用的指导作用。