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【摘 要】抽油机刹车系统是作业及维护、保养、检修工作时，确保员工人身安全的重要安全制动装置。目前，刹车系统存在较大安全隐患。文章研究了抽油机刹车安全制动系统的分类及工作原理，分析了存在的安全隐患，提出了采用抽油机液压刹车制动装置。该技术解决了抽油机传统刹车装置存在的问题，提高了刹车系统安全制动性能。
【关键词】抽油机;液压刹车;制动装置
0.引言
刹车装置是游梁式抽油机安全操作的核心部件，常被用于安装、调试及修井作业，具有保障作业安全、方便安装调试等重要作用其可靠性不仅关系到油田的正常生产能否顺利进行，而且还涉及到操作人员的人身安全问题。现在大量在用的抽油机使用机械拉杆式刹车，具有结构简单、操作方便的特点，但存在安全问题，经常发生刹车不灵、刹车不牢固、刹车行程调试困难等现象。因此，必须对原刹车制动系统进行技术改造，以提高其安全性和可操作性。
1.抽油机刹车制动系统工作现状
目前，油田生产中，常用的抽油机刹车装置分为外抱式和内胀式两种。抽油机刹车系统通过刹车羊角将刹车连杆分别与手刹把和刹车蹄片相连接，当抽油机需停机或进行相关停机作业时，作用力在杠杆作用下传递到刹车蹄片使其对刹车毂进行抱紧动作，此时，刹车蹄片与刹车毂之间产生静摩擦力，从而对刹车毂及刹车毂相衔接的减速箱输入轴产生静扭矩，达到工作制动。从结构上讲，这两种刹车制动系统都具有结构简单、操作方便、快速制动的特点。但在实际生产中，仍存在着诸多方面的隐患：
1.1刹车失效
抽油机刹车使用的是机械摩擦式制动装置。其抽油机停机时的平衡状态是在外力作用下靠静摩擦力保持的一种相对静止的平衡状态。同时，由于抽油机驴头载荷、重力等因素作用，停止运动的部件具有一定位能，使得抽油机在停机刹车工作制动后，仍然存在刹车蹄片与刹车毂之间相对滑动的趋势。当井筒内压力、液柱等条件发生变化时，驴头悬点载荷随之发生变化，驴头具有向上或向下运动的趋势。此时，保持相对静止状态下的曲柄势能也随之发生变化。当这两个运动趋势所产生的力大于刹车的静摩擦力时，使停机时原来依靠刹车蹄片对刹车毂产生静摩擦力实现的制动突然失效，曲柄的势能就会转化为动能而运动。能量的意外释放就会造成伤害事故的发生。
1.2刹车制动设计不合理
为保证抽油机安装质量，要求刹车要灵活、可靠牢固，刹车行程应调整到1/2～2/3之间。刹车刹紧时，刹车蹄片与刹车毂抱合度大于80％。松开刹车时刹车两蹄片张合度一致，抽油机运行时刹车蹄片不刮不磨。而原刹车装置在调整刹车行程时主要是靠调节刹车连杆的长度来实现的，刹车连杆的连接是由螺纹连接。由于腐蚀、风化等外在因素的影响，调整连杆螺纹长度非常困难，连杆螺纹连接部位经常处于锈死状态。此种调整刹车行程的方式单一，工作中不便于快速实现调节。刹车行程无法达到安装技术规范的要求。在工作中为使刹车行程调整达到技术规范要求，操作员工经常采取电气焊重新连接连杆长度的方法，此方法不但费工费时，而且对刹车连杆有破坏作用，不便于刹车行程的下次调整。
抽油机长期处于连续运转状态，造成刹车蹄片磨损、老化，刹车安全制动保险在设计上又存在一定的缺陷，其刹车系统的安全制动力就会小于刹车毂所承受的巨大扭矩，会出现刹车系统突然失去控制的现象，造成作业人员人身伤害事故的发生。
刹车安全制动力小，达不到安全制动的技术要求。刹车蹄片由于长期受到磨损和外界自然环境条件的影响，严重老化、腐蚀，使刹车蹄片的静摩擦力大大减小，造成刹车的安全制动力降低。
2.液压刹车制动装置研究与改造
针对目前油田生产中抽油机刹车安全制动系统普遍存在的设计上的不安全因素和设计缺陷，提出抽油机刹车系统的技术改造方案：采用液压刹车制动装置。其结构主要由液刹手柄、制动主缸、制动器、制动轮缸、回位弹簧、制动蹄、制动盘、摩擦片、等组成。
2.1液压刹车制动装置的工作原理
在普通刹车手柄的下部装有支架，通过连杆和制动主缸的活塞相连，制动器通过输入轴固定在减速箱上，转动轮盘则依靠轴键固定在减速箱的输入轴上，随着输入轴转动，制动器和转动轮盘组合在一起，制动蹄片与转动盘之间的间隙大小通过调节器进行调整。操作时手握动液刹手柄向前推动液压手柄，下部的连杆即带动活塞向后运动，将油盒内的液压油吸入制动缸内。向后拉，下部的连杆即推动制动缸活塞向前运动，压缩缸内的液压油通过高压油管向制动轮缸运动。当制动轮缸内的油压大于弹簧对制动蹄的拉力时，制动轮缸的活塞将制动蹄向两边推动，当摩擦片碰到转动盘内侧时，摩擦片与转动盘之间开始产生摩擦力，阻止抽油机输入轴转动。手握力越大，制动力也越大；松刹车时，松开液刹手柄，制动缸内的油压消失，由于回位弹簧的作用，拉动制动蹄回归原位，制动力消失。
2.2液压刹车制动装置的特点
（1）改造后的刹车液压制动的安全制动力大大提高，且具有良好的自刹作用。
（2）在工作中该装置便于分解携带和安装，便于维护和更换。该装置能适应外界环境条件。
（3）对刹车连杆连接方式进行了技术改造，使刹车行程调整更加快捷、方便。
3.现场应用效果分析
“液压刹车制动装置”在梁西部分井投入使用后受到了职工的好评。大大的提高了工作安全系数，降低安全风险。抽油机井刹车装置属于易损件，安全性能要求高，该装置的研制正适应了这一需要，减少了更换刹车总成的费用，节约了成本。
目前该装置正在进一步的实践中，实验后的“液压刹车制动装置”效果非常的明显，在安全性能上有了很大的提高。现在“液压刹车制动装置”在梁西管理区逐渐的推广应用。
4.效益评价及结论
该项成果与传统刹车装置相比，使用寿命延长了3～5倍，使用该装置后每井次可节约设备成本2100元，更主要的在于安全生产系数明显的提升，在提倡“以人为本，安生生产”的要求下，该装置的研发更为必要：
（1）该装置解决了频繁更换刹车片的问题，降低生产成本。
（2）该装置结构简单，容易制造、成本低。
（3）降低了生产工作中安全风险。
【参考文献】
［１］采油技术手册.北京:石油工业出版社.1977.7.
［２］机械制图/机械工业技师考评培训教材编审委员会.北京:机械工业出版社.2001.6.
【关键词】抽油机;液压刹车;制动装置
0.引言
刹车装置是游梁式抽油机安全操作的核心部件，常被用于安装、调试及修井作业，具有保障作业安全、方便安装调试等重要作用其可靠性不仅关系到油田的正常生产能否顺利进行，而且还涉及到操作人员的人身安全问题。现在大量在用的抽油机使用机械拉杆式刹车，具有结构简单、操作方便的特点，但存在安全问题，经常发生刹车不灵、刹车不牢固、刹车行程调试困难等现象。因此，必须对原刹车制动系统进行技术改造，以提高其安全性和可操作性。
1.抽油机刹车制动系统工作现状
目前，油田生产中，常用的抽油机刹车装置分为外抱式和内胀式两种。抽油机刹车系统通过刹车羊角将刹车连杆分别与手刹把和刹车蹄片相连接，当抽油机需停机或进行相关停机作业时，作用力在杠杆作用下传递到刹车蹄片使其对刹车毂进行抱紧动作，此时，刹车蹄片与刹车毂之间产生静摩擦力，从而对刹车毂及刹车毂相衔接的减速箱输入轴产生静扭矩，达到工作制动。从结构上讲，这两种刹车制动系统都具有结构简单、操作方便、快速制动的特点。但在实际生产中，仍存在着诸多方面的隐患：
1.1刹车失效
抽油机刹车使用的是机械摩擦式制动装置。其抽油机停机时的平衡状态是在外力作用下靠静摩擦力保持的一种相对静止的平衡状态。同时，由于抽油机驴头载荷、重力等因素作用，停止运动的部件具有一定位能，使得抽油机在停机刹车工作制动后，仍然存在刹车蹄片与刹车毂之间相对滑动的趋势。当井筒内压力、液柱等条件发生变化时，驴头悬点载荷随之发生变化，驴头具有向上或向下运动的趋势。此时，保持相对静止状态下的曲柄势能也随之发生变化。当这两个运动趋势所产生的力大于刹车的静摩擦力时，使停机时原来依靠刹车蹄片对刹车毂产生静摩擦力实现的制动突然失效，曲柄的势能就会转化为动能而运动。能量的意外释放就会造成伤害事故的发生。
1.2刹车制动设计不合理
为保证抽油机安装质量，要求刹车要灵活、可靠牢固，刹车行程应调整到1/2～2/3之间。刹车刹紧时，刹车蹄片与刹车毂抱合度大于80％。松开刹车时刹车两蹄片张合度一致，抽油机运行时刹车蹄片不刮不磨。而原刹车装置在调整刹车行程时主要是靠调节刹车连杆的长度来实现的，刹车连杆的连接是由螺纹连接。由于腐蚀、风化等外在因素的影响，调整连杆螺纹长度非常困难，连杆螺纹连接部位经常处于锈死状态。此种调整刹车行程的方式单一，工作中不便于快速实现调节。刹车行程无法达到安装技术规范的要求。在工作中为使刹车行程调整达到技术规范要求，操作员工经常采取电气焊重新连接连杆长度的方法，此方法不但费工费时，而且对刹车连杆有破坏作用，不便于刹车行程的下次调整。
抽油机长期处于连续运转状态，造成刹车蹄片磨损、老化，刹车安全制动保险在设计上又存在一定的缺陷，其刹车系统的安全制动力就会小于刹车毂所承受的巨大扭矩，会出现刹车系统突然失去控制的现象，造成作业人员人身伤害事故的发生。
刹车安全制动力小，达不到安全制动的技术要求。刹车蹄片由于长期受到磨损和外界自然环境条件的影响，严重老化、腐蚀，使刹车蹄片的静摩擦力大大减小，造成刹车的安全制动力降低。
2.液压刹车制动装置研究与改造
针对目前油田生产中抽油机刹车安全制动系统普遍存在的设计上的不安全因素和设计缺陷，提出抽油机刹车系统的技术改造方案：采用液压刹车制动装置。其结构主要由液刹手柄、制动主缸、制动器、制动轮缸、回位弹簧、制动蹄、制动盘、摩擦片、等组成。
2.1液压刹车制动装置的工作原理
在普通刹车手柄的下部装有支架，通过连杆和制动主缸的活塞相连，制动器通过输入轴固定在减速箱上，转动轮盘则依靠轴键固定在减速箱的输入轴上，随着输入轴转动，制动器和转动轮盘组合在一起，制动蹄片与转动盘之间的间隙大小通过调节器进行调整。操作时手握动液刹手柄向前推动液压手柄，下部的连杆即带动活塞向后运动，将油盒内的液压油吸入制动缸内。向后拉，下部的连杆即推动制动缸活塞向前运动，压缩缸内的液压油通过高压油管向制动轮缸运动。当制动轮缸内的油压大于弹簧对制动蹄的拉力时，制动轮缸的活塞将制动蹄向两边推动，当摩擦片碰到转动盘内侧时，摩擦片与转动盘之间开始产生摩擦力，阻止抽油机输入轴转动。手握力越大，制动力也越大；松刹车时，松开液刹手柄，制动缸内的油压消失，由于回位弹簧的作用，拉动制动蹄回归原位，制动力消失。
2.2液压刹车制动装置的特点
（1）改造后的刹车液压制动的安全制动力大大提高，且具有良好的自刹作用。
（2）在工作中该装置便于分解携带和安装，便于维护和更换。该装置能适应外界环境条件。
（3）对刹车连杆连接方式进行了技术改造，使刹车行程调整更加快捷、方便。
3.现场应用效果分析
“液压刹车制动装置”在梁西部分井投入使用后受到了职工的好评。大大的提高了工作安全系数，降低安全风险。抽油机井刹车装置属于易损件，安全性能要求高，该装置的研制正适应了这一需要，减少了更换刹车总成的费用，节约了成本。
目前该装置正在进一步的实践中，实验后的“液压刹车制动装置”效果非常的明显，在安全性能上有了很大的提高。现在“液压刹车制动装置”在梁西管理区逐渐的推广应用。
4.效益评价及结论
该项成果与传统刹车装置相比，使用寿命延长了3～5倍，使用该装置后每井次可节约设备成本2100元，更主要的在于安全生产系数明显的提升，在提倡“以人为本，安生生产”的要求下，该装置的研发更为必要：
（1）该装置解决了频繁更换刹车片的问题，降低生产成本。
（2）该装置结构简单，容易制造、成本低。
（3）降低了生产工作中安全风险。
【参考文献】
［１］采油技术手册.北京:石油工业出版社.1977.7.
［２］机械制图/机械工业技师考评培训教材编审委员会.北京:机械工业出版社.2001.6.