浅谈抽油机减速箱的维修与维护

2020-10-19刘新村

石油研究 2020年2期

刘新村

摘要：減速箱是抽油机工作组中的重要部件。在现场运行过程中，由于外部恶劣的工作环境以及内部一些因素的制约，使得减速箱内部零件受到力、热摩擦以及磨损等多种作用，运行状态不断变化，出现漏油、齿轮损坏、串轴和轴承损坏等现象。如果工作中减速箱总是出现问题却不能及时找出其问题所在，将会大大地降低工作效率，甚至造成停产。为了确保减速箱工作正常，本文通过对减速箱经常出现的问题的透彻分析和深入研究，提出了一些切实可行的处理减速箱故障的方案。

关键词：抽油机;减速箱;故障诊断;振动

1前言

减速器故障诊断技术是近几十年来发展起来的一门新兴学科，它在发现减速器早期故障、避免由减速器突然损坏引起重大事故和延长减速器的使用寿命等方面具有重要意义。减速器在运行过程中，内部零件受到力、热摩擦以及磨损等多种作用，运行状态不断变化，一旦发生故障，将导致严重后果。

2抽油机的故障形式

油田开采过程中，抽油机始终处于非常高的使用频率下。目前，抽油机减速箱输入、输出轴的密封多使用橡胶密封件，在野外条件下，橡胶容易老化，加之磨损，密封件在短时间内就会失效，造成减速箱渗漏油。抽油机在复合交变应力的作用下，上端盖压紧螺丝松动，端盖微量变形导致减速箱体上、下端面接合处密封不严，也是造成减速箱渗漏油的原因之一。减速箱渗漏油不仅造成设备的使用隐患，也造成环境的污染。

2.1漏油

减速箱经常会出现漏油现象，常见的漏油方式有以下几种：

（1）最常见的是主动、从动轴头的密封处漏油，尤其是主动轴密封圈处漏油最为严重;

（2）减速箱合箱面处漏油;

（3）减速箱油窗、放油孔处漏油;

（4）减速箱箱体底部漏油。

2.2噪音/异响、振动

减速箱发生故障时往往伴随着异常的噪音及剧烈的振动。这些故障大部分是由内部的齿轮、轴系及轴承损坏导致。齿轮传动是机械传动中最重要的一类传动，型式很多。齿轮传动可做成半开式、开式和闭式。在农业机械、建筑机械以及简易的机械设备中有一些齿轮传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外边，这叫开式齿轮传动。这种传动不仅外界杂物极易侵入，且润滑不良，因此，上述条件不好，齿轮也易磨损，故只适宜于低速传动。当齿轮的传动装有简单的防护罩，有时还把大齿轮部分地浸入油池中，则称为半开式齿轮传动。它的上述条件虽有改善，但仍不能做到严密防止外界杂物侵入，润滑条件也不算最好。而汽车、航空发动机、化工机泵等所用的齿轮传动，都是装在经过精确加工而且封闭的箱体内，这称为闭式齿轮传动。它与开式或半开式齿轮传动相比，润滑及防护条件最好，多用于重要场合。

3 故障诊断

目前，用于故障诊断的方法很多。有振动的方法、红外线、声测量等，但仍以振动诊断方法为主。在机械故障诊断中，振动信号是最常见的检测信号，直接对振动信号的时间历程进行分析和评估是状态监测和故障诊断最简单和最直接的方法，特别是当信号中含有简谐信号、周期信号或短脉冲信号时更为有效。

3.1故障诊断的意义

为了保证设备的无故障正常运行需要采用一定的维修措施，其包括以下几种类型：

（1）事后维修：即待事故发生后再进行维修。

（2）定期维修：即按照设备工作的具体情况。人为的规定每隔一段时间进行维修。

（3）预知维修：即对设备的工作状态进行监测，判断其工作状态是否正常，是否需要维修，给出故障发生的趋势，并提出维护方案，这种维护方式的基础就是故障诊断技术。

3.2 故障振动与故障判别

减速箱发生的故障不同，其对应的振动信号也不同，所以减速箱各个元部件的非正常运行可以通过它们的振动波形及振动频率反映出来，要利用这些振动特征进行故障诊断，首先必须分离出这些振动中的主振动。

3.3 振动监测与故障诊断

正常情况下，抽油机减速箱在运行过程中，由于受力的作用，齿轮啮合传动会产生一定的振动。当齿轮或轴承损坏后，减速箱的振动发生改变，其振幅、频率、速度及加速度等值均发生变化。

3.3.1齿轮损坏

当发生齿轮轮齿折损、局部齿面磨损等局部异常情况时，会在高频域产生脉冲振动。当齿轮所有的轮齿均匀磨损时，齿侧隙增加使振动加剧，产生冲击振动，其振幅比其它振动人得多且具有几乎相同的振平。减速箱某些特征测点处的振动响应频谱可作为某些故障诊断的依据。以下是齿轮的各类故障在频域中的显示，可作为故障诊断的参考：

（1）齿轮磨损时，啮合频率fm及其谐频分量保持不变，但幅值大小会有所变化，高次频率分量的幅值将明显增大;

（2）齿廓变形或齿根有裂纹时，啮合频率fm幅值变大，其谐频分量也增;

（3）齿轮出现断齿时，由于断齿间隔影响了与齿数有关的啮合周期，从而影响了减速箱的固有频率fo啮合频率fm及其频率分量的变化;

（4）齿轮有角速度波动时.由于ω=2πf则出现调频现象;

（5）齿圈偏心时，振幅增大，并出现与偏心有关的fo、fm高频调幅信号;

（6）齿轮轴出现不平衡、对中性不好和松动等缺陷时，将出现固有频率fo的低次频波;

（7）齿轮有制造误差时，将出现一个特定的转频谐波。

3.3.2轴承损坏

正常情况下，滚动轴承的振动时域波形有两个特点：无冲击，变化慢。当轴承元件发生异常时，将产生冲击脉冲：冲击周期为基阶故障特征频率的倒数。脉冲的强度反映了撞击的程度。通过检测轴承内滚子与滚道撞击产生的振动，即可判断轴承的工作状态。

4 结论

通过对双圆弧人字齿抽油机减速箱常见故障的分析探讨，提出了以下几点观点：

（1）抽油机减速箱的常见故障有漏油、齿轮损坏、串轴和轴承损坏等;