抽油机应急停机刹车联动装置的设计及应用

抽油机应急停机刹车联动装置的设计及应用

刘向征  ,谷中华   ,赵卫锋

大庆油田有限责任公司第三采油厂第四作业区

摘要：目前，游梁式抽油机都是机械刹车装置。通过拉动刹车手柄带动连杆机构来实现刹车片和刹车盘抱紧，实现刹车停机。现场停机基本步骤是先按下控制箱的停止按钮，拉刹车，再分开空气开关。由于刹车行程长，当要求停机在指定位置时，单人操作不易一次停在准确位置，尤其是出现紧急情况时无法达到瞬间停机；在极端天气（下雨、大风）需要停机操作时，存在安全隐患；另外停机启抽忘松刹车等误操作的情况也时有出现。为解决上述问题，发明了抽油机应急停机刹车连动装置。

关键词：定点刹车，行程开关,漏电开关,语音提示报警器,中间继电器。

一、前言

目前我们采油厂主要机采设备是游梁式抽油机。这种抽油机都是采用机械刹车。停机基本步骤是先打开配电箱门，按下控制箱的停止按钮，拉刹车，再分开空气开关。在生产维修中，经常要求停机位置要精准。有时候位置要求甚至是毫米级精度。比如调平衡，调冲程，调防冲距，都要求精准的刹车定位。就是更换抽油机盘根也要定位停机。才能方便和安全的工作。由于刹车行程长，当要求停机在指定位置时，单人操作时候，一只手按停止按钮，一只手拉刹车。不容易一次停准确位置。尤其是出现紧急情况时无法达到瞬间停机；在极端天气（下雨、大风）需要停机操作时，存在安全隐患；另外停机启抽忘松刹车等误操作的情况也时有出现。对设备的安全运行和人身的安全都会产生隐患。

为了杜绝此类事故的发生，实现游梁式抽油机的一次性的精准快速刹车定和点停机就显得十分重要和必须的技术要求。针对以上问题。研制出抽油机应急停机联动装置。抽油机应急停机刹车联动装置由漏电开关，行程开关，中间继电器，语音报警器，屏蔽电缆等组成。通过行程开关和刹车连杆之间的配合实现精准和应急停机。

二、抽油机应急停机刹车联动装置的设计要求

    通过对游梁式抽油机结构的观察，以及对各电器元器件构造及其功能的了解，针对抽油机应急停机刹车联动装置进行设计，其设计要求如下:

（1）抽油机应急停机刹车联动装置必须安全可靠，不能影响抽油机的正常工作。

（2）抽油机应急停机刹车联动装置运行要动作准确，灵敏，不误动作和不动作。

（3）抽油机应急停机刹车联动装置对设备和人员环境不产生危害。

（4）设计要简单实用，成本要低。

（5）安装容易，方便施工改造。

（一）（3）的结构及其原理。

   抽油机应急停机刹车联动装置的元器件由漏电开关，中间继电器，行程开关，语音提示报警器，屏蔽信号电缆等构成。

   （1）漏电开关的作用是当抽油机应急停机刹车联动装置发生漏电时自动断电起漏电保护作用，同时具有短路保护过载功能。漏电开关在抽油机应急停机刹车联动装置中起到保护作用。当本装置发生故障或者漏电时候能切断电源，保护设备和人身安全也便于维修。漏电开关选用两相漏电开关，额定电流3A。

   （2）行程开关采用的是旋转式行程开关，它主要由推杆、复位弹簧、一对动断触点和一对动合触点构成。利用机械运动部件的位移使其推杆移动，使常开触点闭合，常闭触点断开来实现电路的通断，达到控制目的。将其安装在抽油机刹车连杆附近位置。与连杆配合，当抽油机刹车没有拉紧刹死刹车时候，刹车连杆处于前置位置，行程开关不受力，行程开关动断触点和动合触点不动作。当拉动抽油机刹车使刹车连杆产生向后方向移动，连杆上安装有挡片和行程开关推杆配合，达到行程开关设置的动作距离时候，行程开关动作。常开触点闭合，常闭触点断开 。形成对中间继电器和语音报警器的控制。

   （3）中间继电器的作用是能将一个信号可以转变成多个信号的继电器。同时也可以代替小功率接触器使用。中间继电器拥有多对动断触点和动合触点。在抽油机应急停机刹车联动装置中主要是将行程开关的信号转变成控制抽油机电机运行和停止的信号。也控制语音报警器播放和停止。

   （4）语音报警器是利用音效芯片经过功率放大，推动扬声器发出语音提示，其内存有事先录制好的安全提示声音信息，只要接通电源就可连续播报，在此装置中采用工作电压AC220V，音量为75～125分贝语音报警器。

提示语音声音响亮，能充分引起操作工人注意。

   （5）信号屏蔽电缆是传输控制信号的。屏蔽电缆是使用金属网状编织层把信号线包裹起来的传输线。屏蔽编织层一般是红铜并接地。可以屏蔽外来电磁干扰信号防止设备误动作。规格选取4芯铠装1m²的屏蔽电缆。

(二）抽油机应急停机刹车联动装置工作原理。

（1）抽油机应急停机刹车联动装置的机械原理。

游梁式抽油机都是机械刹车。通过拉动刹车手把带动连杆实现队刹车片的控制。本装置就是在靠近刹车连杆的抽油机底座合适位置安装一行程开关。在连杆合适位置再安装一个挡片，使挡片和行程开关的推杆配合。完成一个联动机构，通过调整行程开关推杆角度，就可以获得准确的动作时机，实现抽油机的断电并且刹紧刹车。

（2）抽油机应急停机刹车联动装置的电器原理。

漏电开关输出220v电压，通过串联行程开关的常开触点，给中间继电器电压。把中间继电器的常闭触点，串联到抽油机电机控制的交流接触器线圈回路中。这样就实现了当拉紧刹车过程中，操作员工拉动抽油机刹车手柄，带动抽油机刹车连杆后以，当达到事先设置好的位置时，触动行程开关推杆，行程开关动作，行程开关常开触点闭合，中间继电器得电动作，中间继电器常闭触点断开，抽油机的电动机控制接触器失电停机并机械刹车也随后刹死机器。

（3）语音报警器工作原理

语音报警器采用220v漏电开关供电。回路串联中间继电器的常开触点。当抽油机由运行转入停止并拉紧刹车时，行程开关动作，中间继电器得电动作，中间继电器常开触头闭合。语音报警器得电并开始播报语音提示。播报内容是可以提前录制的。比如（抽油机已停止，请断开空气开关。启动前请松开刹车）。语音提示能够防止停机忘拉空气开关和启动设备忘记松开刹车的情况。

  三、抽油机应急停机刹车联动装置的安装及应用

（一）抽油机应急停机刹车联动装置的安装比较简单。主要注意以下几点。

1、行程开关安装在抽油机底座槽钢的外沿下面靠近刹车连杆的地方。不能突出，以免有外力干扰，并做好防水。

2、屏蔽电缆安装时不能过长或者过短。并且做好防护用卡子固定在抽油机底座上。防止震动影响。

3、漏电开关和中间继电器，语音报警器都要安装在电动机配电箱合适位置，线路要横平竖直。不能影响其他设备。

（二）抽油机应急停机刹车联动装置调试及应用时候注意事项。

    (1)行程开关的动作时间和抽油机的刹车抱紧时间一定要多次调试。做到行程开关动作超前抽油机刹车抱紧时间0.5秒左右。如果行程开关动作滞后就会造成先刹车后断电，使电机出现过载保护现象。如果动作超前会造成抽油机电机断电过早，刹车过晚，使刹车定位不准的现象。

(2) 行程开关推杆调试完一定要有防止松动的措施。预防位移误差。

(3)安装本装置的抽油机。在需要定点精准停机时就可以不用一只手按停止按钮一只手拉刹车的操作方式了。而是可以看准停机位置直接去拉紧刹车。实现停机精准迅速，容易操作。

（4）停机完成以后一定要按照规程拉开空气开关。本装置不能代替拉开空气开关的步骤。

四、结论

通过在大庆某采油厂抽油机安装使用。取得了良好效果。据统计抽油机定点停机成功率达到98﹪.比原来提高20﹪。应急停机不用开配电箱门，比原来提高3到5秒。并且雨雪天气停机不用碰触电器设备大大提高操作安全性。受到广大员工特别是新员工的称赞。很有推广价值。

参考文献：

[1]语音报警器制作，沈美明，温东婵，模拟电子基础，高等教育出版社

[2] 《维修电工岗位练兵手册》中行程开关和中间继电器的工作原理部分

[3]外抱式抽油机刹车制动不灵的解决方法，宋希明，化工管理，2018

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