抽油机曲柄销轴断裂的故障分析

抽油机曲柄销轴断裂的故障分析

贾建新

中石化中原油田分公司濮东采油厂 河南濮阳 457001

摘要：CYJY14-4.8-73HF/A型抽油机，于1994年2月投产使用，2021年9月22日，该机在运转过程中发生曲柄销断裂事故，造成停机。抽油机曲柄销在长时间使用过程中，由于曲柄销销轴受到交变应力的作用，造成销轴首先从缺陷部位开始出现裂痕，并逐步扩大，在现场运行过程中无明显的症兆，当裂纹逐渐扩大到一定程度时，发生整体断裂。从设备管理上剖析反思，对老旧设备重视不够，精细管理还待提高。

关键词：曲柄销；断裂；原因分析；防范措施

1故障概况及经过

1.1故障设备概况

设备为某机械厂生产CYJY14-4.8-73HF/A型抽油机，于1994年2月投产使用，连续运转已达27年零7个月，在2012年6月25日仅组织更换了曲柄销轴承。

1.2故障发生经过

2021年9月22日，该机在运转过程中发生曲柄销断裂事故，造成停机。经调查了解：当晚某采油管理区9#计量站当值工人王某，于22日早上5:30分巡井至该机，并对设备进行了认真巡查，并未发现任何异常及听到任何异响，回站后大约在7:30左右，听到该机方向传来异响，迅速在计量站配电柜切断了该抽油机的电源，后急忙赶至该井，发现：因反扣曲柄销的轴出现断裂、脱出，造成游梁单臂运转，并迅速向相关部门进行汇报。

1.3故障的处理、恢复经过

设备主管人员对事故损失进行了鉴定：现场抽油机尾轴承座损坏、曲柄销断裂侧抽油机连杆、支架损坏报废。并根据事故损失情况制定了维修整改方案,组织维修抽油机，经过4个多小时的现场整改施工，该机重新恢复了正常运转。

2事故原因及失效机理分析

2.1事故现场

经现场鉴定：反扣曲柄销销轴断裂横截面发生在曲柄冲程孔内约100mm深处靠近轴丝扣部位，从销轴的断裂面来看，裂痕表面凹凸不平呈不规则状，并且有明显新旧痕迹，其裂纹逐渐扩大到整个断裂截面的75%左右时，剩下的25%的轴径不足以承受运行载荷，销轴突然断裂，造成事故。

现场曲柄销断裂情况图

2.2原因分析

针对此次事故的发生，该厂结合近几年发生的5次抽油机曲柄销销轴断裂事故进行了分析。

2.2.1事故的共同点：抽油机曲柄销使用时间均超过14年，销轴断裂横截面状况基本相同。

2.2.2事故原因分析

通过分析确定：抽油机曲柄销在长时间使用过程中，由于游梁式抽油机属于四连杆结构，抽油机处于非匀速运动，曲柄销销轴长时间受到交变应力的作用，造成销轴首先从缺陷部位开始出现裂痕，并逐步扩大，在现场运行过程中无明显的症兆，当裂纹逐渐扩大到一定程度时，发生整体断裂。因此曲柄销得不到及时更新是事故发生的主要原因。

3故障原因分类

该事故是在原有技术检测手段有限的条件下，造成维护保养不当而发生的机械事故。

4故障教训

针对近几年发生发生的抽油机曲柄销销轴断裂事故，我们从设备管理上剖析反思，通过分析事故原因，我们认识到，做好设备管理各个环节，确保设备本质安全的重要性，特别是在日常管理中，对老旧设备重视不够，精细管理还待提高。

4.1该机在长达27年现场使用过程中，未进行曲柄销运行状态检测，从而埋下了事故隐患。

4.2日常工作中，配件验收只采取了外观和规格型号验收，没有进一步采取其它辅助检验方法，暴露出在供货商管理、抽油机配件质量控制上，管理制度上有漏洞，配件检验方式过简，需细化完善，避免因配件质量造成人为工作量。

4.3抽油机在检修维护时，因缺少专用检测仪器，对关键部件制定的出厂质量验收标准无法检验、验收手段单一难以保证检修维护质量。

4.4抽油机是连续24小时野外露天运转，工况条件十分恶劣。同时还具有重、动负荷等特点，不确定因素较多。虽然每年制订了设备整改计划，但整改、投入力度不够。

5防范措施

5.1与具有相关资质的单位联合开发研制抽油机曲柄销免拆卸无损检测技术。在项目实施过程中，为了进一步验证曲柄销免拆卸无损检测技术的可靠性，我们将检测动态分析报告中存在缺陷、建议报废的曲柄销销轴拆下，送到有关检测机构用磁粉探伤仪进行检测，经过探伤结果对比，检测动态分析结果与磁粉探伤结果完全吻合。因此，自2022年开始，我厂定期开展应用现场在用抽油机曲柄销免拆卸无损检测技术，为现场抽油机曲柄销安全使用提供科学依据，减少了更换抽油机曲柄销人力、物力的投入。该技术工作原理是：利用声波在不同的介质中传播的速度不同。在不同密度的物质中传播的速度也不同。根据此原理及工件的变化阶段中反应出来的波形就可以判定工件是否处于安全的工作状态。如下2只曲柄销检测结果对比图：1号曲柄销波形分析报告中轴径水平距离152.8mm处波峰缺损度为6.8%，可以正常使用；2号曲柄销波形分析报告中轴径水平距离160.7mm处波峰缺损度为55.4%，必须报废更换。

2只曲柄销检测对比图：

1号曲柄销波形分析报告

2号曲柄销波形分析报告

5.2完善管理制度，严把过程质量控制关。一是规范配件验收标准。协同物资部门，进一步开展抽油机配件的使用规格型号、质量等级要求、验收标准等规范工作，对所有进购的抽油机配件，供货厂家必须在配件上打上永久性标示，否则不许入库和使用，并签定质量保证协议，以利于后期产品质量责任追究；对批量进购的关键配件委托具有相关资质的机构进行抽样检测，根据检测结果或由供货厂家提供权威机构出具的检测报告以确定是否入库使用。二是完善抽油机检维护标准。在现有维修、检验手段和仪器的条件下，完善抽油机检修前检验、维修过程监督、出厂验收等工作流程、维修标准和验收标准，确保检修一台，设备隐患消除一台。

结束语：

对于使用时间超过14年的其他抽油机关键配件，在现有技术检测手段无法检测的条件下，进行强制报废更新。做好设备管理各个环节，确保设备本质安全的重要性，减少事故发生几率。

参考文献：

[1]吴俊飞,王倩,金鑫,肖姝.抽油机新型曲柄自动调平衡机构设计与应用[J].机械强度,2019,41(05):1254-1259.

[2]赵明明.浅谈抽油机曲柄销子断裂原因及防治措施[J].中国设备工程,2019(14):80-81.