井下作业动力设备故障的主要原因分析

刘友军 江苏油田技师学院

井下作业动力设备故障的主要原因分析

刘友军 江苏油田技师学院

在油田井下作业施工中，作业动力设备是必不可少的提升设备，包括修井机和通井机，它们出现的故障有很多相似之处，互可借鉴。对于狭小的作业井场，通井机因其灵活机动，经济可靠，环境适应能力强，仍是部分油田选择的主要生产设备。很多通井机使用已经超过十年，到了设备故障的高发期，给井上的安全生产带来了很大的影响。通过对设备故障的分析，找出原因，提出解决办法，发挥设备的最大价值。

设备；故障；分析

故障产生原因主要有两大类：一是人为故障：包括安全意识薄弱，安全管理环节不全，制度不严，习惯性违章等造成。二是设备故障：包括发动机故障；离合器总成故障；绞车制动挡位及变速箱故障等。下面我就这些故障原因进行分析：

一、人为故障

对设备的检查与维护和操作设备的水平，直接影响设备的使用寿命。如果对设备熟悉，技术过硬，思想上又足够重视，设备就会发挥最大的效益，即使发生事故，也有可能把事故消除在萌芽之中，或把事故的损失降到最低。相反，就不能及时发现事故的隐患，甚至误操作，造成更大的事故。例如最基础的检查保养，不光包括起动前检查，在使用过程中，司钻（设备操作人员，主要操作通井机绞车部分，又称机手或作业机司机）的巡回检查尤其重要，如果这一环节没有做好就会导致很多故障的发生。

（一）思想麻痹，缺乏责任感导致的设备故障

案例：某作业队白班搬迁，通井机开的过程中发现有油往下漏，检查时发现车上有个油桶倒了，认为是油桶里面的油，就没在意。另一班上夜班接班后，作业起完井内全部油管，又下了一百多根油管时，发现通井机里突然冒白烟，喊当班班长去检查，当时没有手电筒，他就随意看了一下，说是负荷重了，刹车片冒的烟，继续下油管，没下两根，通井机就自动熄灭了，仔细一检查发现，发动机油底壳的丝堵掉了，机油全部漏光。不仅造成发动机拉缸（所谓“拉缸”是指气缸内壁被拉成很深的沟纹，活塞、活塞环与气缸壁摩擦副丧失密封性，从而导致气缸压缩压力降低，动力性丧失；发动机不能正常工作甚至熄火。）和发动机里面的一个顶杆被顶弯的严重设备故障，而且影响了作业施工进度。

分析：造成事故的直接原因：通井机油底壳丝堵脱落，缺少机油。主要原因：司钻对例行检查不重视，巡回检查不到位，两次重要的检查都不仔细，思想麻痹。交接班制度不严格，对设备的现状没有做到告知。司钻缺乏对通井机的一般性常识的了解，随意性大、误判断，检查间隔时间太长。

（二）安全意识差，误操作导致的设备故障

案例一：某井在下抽杆还有21根完井，这时轮机（通井机的一种）突然熄火，司钻检查燃油箱有柴油，以为油路有问题就排空气，发动着了之后继续下抽油杆，还剩5根抽油杆的时候又熄火了，司钻又去排空启动继续工作，完井后接着搬家，轮机刚驶出井场又熄火了, 这时司钻检查机油不缺，燃油油路正常，再看水箱发现没有水，这时司钻找来水桶加水，自来水刚倒入水箱，水箱口的水顿时翻滚喷出大量白气，司钻没有在意继续加水，当水加完后再次启动，却怎么也发动不着火了，造成设备设备重大事故——缸体破裂，需大修更换发动机。

分析：操作人员存在严重的操作错误，操作过程中检查不全面，没有重视观察水温表的读数，在设备熄火后没有及时检查水位，发现缺水时直接往高温的机体加凉水。

案例二：某基层作业队零点班进行下钻作业；当施工作业进行到一半时，当班班长操作绞车时突然听到身后（准确位置是发动机缸盖部位）有明显的敲击声，但此时发动机仍然运转未停机，粗心的他继续进行下钻作业，直至发动机自动熄火，后经几次强制启动发动机未成功，才下机对设备进行检查，发现一组缸盖被气门挺杆顶穿。汇报后该队大班上井检查并拆开顶穿的缸盖，发现1缸和2缸气门摇臂断裂，气门挺杆变形弯曲，机油底壳油位明显升高且柴油窜入，机油黏度降低。事故发生后，机修厂进行了抢修，更换气门摇臂座及摇臂，挺杆及缸盖，重新调整了气门间隙，更换了机油并进行了调试。该事故直接造成23000元的经济损失，延长了作业时间。

分析：该队大班司机保养检查不到位，对操作人员培训力度不够，当班班长责任心不强，明知发动机声音异常仍然盲目施工，未能及时停机检查和汇报。

结论：针对以上情况，建议设备在启动之前的常规检查保养之外，还应在正常运转之后必须15～30分钟为间隔进行一次设备巡检制度，严格交接班制度，减少或避免设备故障的发生。

二、设备故障

设备故障产生原因主要有：使用上的缺陷；设计上的缺陷；制造、工艺流程上的缺陷；作业场所环境上的缺陷等等。这里我主要说的是司钻缺乏设备专业理论知识和操作经验，在设备使用上造成的故障。

（一）对发动机认识不足导致的故障

发动机好比是设备的心脏，如果心脏不好，那就会影响整台设备的正常运转。为了使心脏跳动有力，必须了解其结构、工作原理，注重在日常的使用、维护及保养。

但是发动机在现场的使用操作中，很多操作人员不按要求去做。空气滤清器从不检查，造成阻塞，进气不畅，或进入粉尘砂砾，活塞环被粘住或磨损过度，气缸套磨损过重使机油窜入燃烧室，致使动力不足。柴油机刚起动，特别是在冬季在个别气缸还没有燃烧的情况下，机油还没有到达各个润滑点时，不管有无负荷，总喜欢一脚把油门踩到底让发动机高速运转，这样做就会增加各轴承处的磨损，增加燃油消耗，污染环境。发动机长时间高速运转，会使冷却系统水温升高；润滑系机油变稀，润滑效果降低；同时油门踩到底，还存在安全隐患，如果油门连杆机构或高压油泵齿条卡死，遇到紧急情况，油门降不下来，会造成操作人员的惊慌误判，引发人身安全或设备事故。

（二）对离合器总成工作原理不熟悉导致的故障

离合器主要承载发动机动力输出部分，故障主要分两类：

一是超负荷使用造成离合器损坏。主要是在起钻时，没有根据井下负荷选择合适的档位，重负荷用高档起钻。造成离合器摩擦片和中盘钢板温度升高，致使摩擦片烧蚀，表面会呈现凹凸不平状影响正常使用，造成离合器过早损坏。超负荷使用离合器还会造成连接带（帆布拉筋，它是由多层帆布和橡胶制成，中间由白铁皮包裹）频繁损坏，因为连接带是发动机动力输出到离合器的传递纽带，属柔性传动，主要保护发动机免受冲击载荷。连接带长时间超负荷就会破损、断裂，早期发现就应及时更换，更换时几个连接带必须同时更换，否则它们受力不一致很快也会损坏。现场使用中，往往为了怕麻烦，存在侥幸心理，工作任务要紧就凑合使用，这样使用的危害会使离合器运转不平稳，动平衡遭到破坏，连接带损坏会更频繁，而且大多是同一个连接带损坏，一次通井机启动时连接带飞出，将检查窗口的铸铁打飞一块，可见力量之大，如果打到人，后果不堪设想，因此，每次启动之前，我强调通井机门口两边一定不能站人，这一点我也希望其他操作人员在安全上必须足够重视它。

二是违反操作规程使用离合器。主要表现在用主离合器带重负荷和长时间半联动使用离合器。现场井内管柱负荷在10吨左右时，很多司钻为追求速度先合上滚筒离合器再用主离合器带负荷起钻，而且他们认为这样安全，因为短距离好控制（气路动作快，不像液路稳定，当然更主要是司钻刹车和滚筒离合器配合不熟练），柴油机的特性是转速高，扭矩小，通过传动系统就能改变转速，并使动力机传递到驱动部件的扭矩增大，即实现减速增扭的过程。用主离合器直接带负荷起钻属于违章操作设备，这样改变了动力传递方式。正确动力传递方式应该是发动机至主离合器——绞车变速箱——滚筒大齿轮-——滚筒离合器——滚筒。重载的冲击载荷主要由滚筒离合器承担，以达到保护变速箱及发动机的目的。在使用主离合器起钻后，由于滚筒离合器一直处于结合状态，所有的冲击载荷都转嫁到主离合器和变速箱上。从静止到运转，有很大的惯性力，对发动机造成很大地阻力矩。其数值可能大大超过发动机正常工作时所发出的最大扭矩，造成超过其承载能力的载荷，而使机件（包括变速箱内的齿轮、传动轴、靠背齿轮和链条）损坏。它们在瞬间承受巨大的冲击力，会造成齿轮断齿，链条绷断，链轮磨损等故障。使用主离合器带负荷起钻，离合器就必然要半联动，否则发动机就会憋熄火。还有的情况是设备长时间工作停机后，应合上总离合器，防止离合器变形接触不良。总离合器操纵杆的行程不对，分离杠杆与分离轴承相碰，离合器会处于半分离、半结合状态，离合器长期使用半联动，会加速摩擦片的磨损，直接缩短离合器的使用寿命。时间长了，铆钉会松动折断，致使摩擦片脱落，离合器无法使用。

（三）对绞车制动挡位及变速箱结构缺乏了解导致的故障

首先是绞车刹车故障：刹车不当，缩短刹车机构和提升系统的寿命，很多司钻一方面为了抢时间，另一方面为了显示自己的操作水平高，在下重钻时往往等到游动滑车快要撞到井口了才一把刹住，殊不知这样做不仅有撞井口伤人危险，而且提升大绳瞬间会受到巨大拉力随时都有被拉断的危险，也会造成刹带不能均匀磨损甚至断裂，加速了刹车片的死亡。正确做法是提前慢刹或点刹制动，使刹车片与刹车毂有最大接触面积，提高刹车的可靠性和延长刹车机构的使用寿命。

司钻除绞车操作外还必须会将刹车机构检查调整到合格状态，因为井下负荷及刹带磨损随时都在变化。例如在某井套补作业，当班司钻在正常下钻过程中，当下放钻杆和大钩快至井口时，突然发现刹不住车，当时刹把已刹至最低位置。导致大钩砸落井口，幸好井口人员躲避及时。事后调查了解，发现因刹车带限位螺钉未上到位，导致刹车间隙不当，发生抱刹的现象，大钩下放速度慢，当班司钻让一位新工人在刹带处敲击，以便有利于下放，导致刹车带销子脱落，刹车失去作用。分析：该案例说明操作人员对刹车的间隙调整方法没有掌握，即使发现问题后没能解决，采取违章操作、蛮干。操作人员应了解：刹带是铆定在刹车钢带上的，而钢带通过挂钩、定位螺钉和滚筒支架等包住刹车毂，将手刹车拉到棘齿第四齿，上紧所有定位螺钉，再同时松开2圈左右，松刹车进行微调即可将间隙调整好。

其次是在档位出现的故障：我们有很多司钻在换挡的时候，认为只要有速度和力量就能把档挂上。很少正确利用油门和离合器的配合来换挡。往往在总离合器摘挡后没有完全推到位，即挡位锁止销没有完全解锁，发动机油门没有降下来，传动轴止动摩擦片未接合时强行换挡。通井机的挡杆是一个省力杠杆机构，我们施加到档杆上的力被放大后传递到连杆机构和换挡拨叉上。如此蛮力会导致变速连杆折断，变速箱内拨叉螺钉断以及中间轴轴向定位调整螺钉断等各种故障。如拨叉锥形螺钉就是最易受伤的一个，更换它也不是一件简单的事，需转动轴杆将断了的部分倒出，稍不小心就可能掉入变速箱，这一点也希望厂家有所改进。正确的操作方法应该是，换挡之前先松油门降低发动机及变速箱输入轴转速。然后分离离合器切断动力，继续往前推离合器操纵杆，解除档位锁并使离合器止动摩擦片接合，进一步降低传动轴转速。待主动齿轮转速降至最低，即将停止时是换挡的最佳时机。有时滚筒在高速运转后，虽然总离合器和滚筒离合器都已摘除，但猫头还在转，也就是说由于惯性大齿轮带动小齿轮及变速箱齿轮还在以较高速度运转，这时挂挡必然打齿。必须看到猫头静止或即将停止时才换挡。

综上所述，只要我们加强责任心，不断学习设备专业知识，提高我们的操作技能水平，严格执行操作规程和技术标准，正确的使用和维护设备，才能将设备发挥出最佳效果，使它更好地为我们服务。

[1]中石油劳资局.作业机司机

[2]胡波，曲春义.XT-12通井机主离合器故障分析与排除

[3] 甘俊凯.操作不当是造成通井机故障的主要原因

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.091

刘友军 本科 教师 技术职称 中级技能等级 技师。