本文作者：牟长青，侯召坡，李少辉，代青，张杰，王贵平 王宝，刘振华（华油一机河北钻井装备有限公司）
王涛（渤海石油装备制造有限公司钢管制造公司）
摘要: 针对振动筛在现场应用中出现的筛网寿命短、跑浆、振动电动机的固定螺栓断裂、电气故障等问题,以S250系列平动椭圆振动筛为例，分析了出现上述问题的原因,并从现场安装调试和维护保养的角度提出了相应的解决方法，即设置合理的振动幅度,保证正确的电路连接,调节合适的筛箱角度,安装筛网时保证适当的张紧力,振动筛累计工作2月后对振动电动机上的轴承进行润滑，振动电动机损坏后正确地更换。
振动筛作为最关键的第一级钻井液净化设备，是最先、最快、最大量清除钻屑的设备，它的优劣决定着整套固控装置的处理效果。现场应用的主流筛型为双电动机自同步振动筛，它结构简单，性能可靠，尤其是平动椭圆振动筛，更有净化效果好、处理量大等优点。但振动筛在现场应用中也会出现筛网寿命短、跑浆、振动电动机的固定螺栓断裂、电气故障等问题。为此，笔者以华油一机(河北)钻井装备有限公司生产的S250系列平动椭圆振动筛
为例，分析出现上述问题的原因，并提出相应的解决方法。
1、现场问题及解决方法
1、1 筛网寿命短：
筛网损坏过快的原因主要有粘土堆积、电动机转向错误、筛网与筛框贴合不紧及筛网质量差等。
(1)、粘土堆积 振动幅度过小，在聚合物钻井液条件下很难筛分，不能有效克服钻屑(粘土)的粘性力，导致钻屑在筛网上堆积而快速损坏筛网。
解决方法:
①、增大振动幅度；
②、用喷洒的水冲筛网和钻屑，减小钻屑的粘性，但这个方法仅适合允许添加水的场合；
③、调整排砂口端的筛网角度向下，利于岩屑靠重力排出,但是可能会导致跑浆;
④、更换筛网的目数或调整单筛的流量，保证钻井液的流止点接近筛网出口，让钻屑在钻井液的润滑用下顺利排出。
(2)、电动机转向错误；
在调试电动机转向时，现场操作人员根据以往单轴振动筛或直线筛的使用经验，认为只要钻屑往前走就行，但此方法并不适用于平动椭圆振动筛(见图1)。
图1 平动椭圆振动筛的电动机旋向
若电动机错误地朝内侧旋转,抛射角虽也是向前45，但是钻屑有向后滚动的力，这时钻屑向前运移的速度要慢很多，在筛网上停留时间长，甚至会导致钻屑无法排出。
解决方法:
①、筛箱运转时,按电控箱的停止按钮,此时振动筛会慢慢停下来，观察侧板上的小点在振动筛运转时形成的椭圆轨迹,向出砂口滚动为正确转向;
②、卸下振动器护罩，检查偏心块是否均向外侧旋转; ③调换电控箱进线电源中的任意2根相线，在筛网上面撒一些砂子，排砂速度更快的一种即是正确的方向。
(3)、筛网与筛框贴合不紧：支撑筛网的胶条磨损后筛网不能可靠地与之接触;筛网没有合理绷紧。
(4)、筛网质量差：筛网一般有上部的筛分层和下部的受力层，要求这2层之间紧密贴，如果筛网预张紧工艺差，当筛网底部的受力层绷紧时筛分层没有拉紧，工作时钻屑的抛掷力大大减小，不能顺利筛分和排出钻屑。
1、2 跑浆：
振动筛跑浆的原因:钻井液中固相含量高、粘度大、钻屑分散;振动筛的振动力小、筛网目数高、筛网面积小;现场安装时振动筛的进液口方向和位置不合适。现从以下从几个主要方面进行分析。
(1)、地表层的快速钻进会产生大量固相，占用了有效筛网面积，因此不能在浅井段使用细筛网。
(2)、钻井液中添加的药物未能充分溶解，糊在筛网上。应等药物充分溶解后再使用。
(3)、钻到松散的含砂岩层或流砂层时，砂粒容易卡在筛网孔中，造成筛堵现象。因此要试验几种不同目数的筛网来减少筛堵现象。
(4)、振动幅度越大处理量也越大;钻井液粘度越大，处理量越小;密度越小，处理量越小。
(5)、从井口返出的钻井液由高架槽经分流槽流入振动筛的进液仓，经缓冲后均匀流向筛网首端。钩边筛网结构的振动筛，其两侧筛面比中间低，钻井液容易流向两侧而跑失，因此应当确保钻井液从中间进入筛框。
(6)、每个振动筛处理量为50m 3/h，一般大于钻井泵的排量，但实际使用时还是会跑浆。这是因为处理量测试的条件是根据国家标准的规定:选用60目的筛网，用加重钻井液进行测试，钻井液中含有不同粒度的河砂。而实际钻井时钻井液情况复杂，可能要求使用200目筛网，此时需要4台以上振动筛才可以处理全部钻井液。
1、3 电动机固定螺栓断裂
电动机固定螺栓出现断裂，一般是螺栓预紧力不足导致振动过程中松动，或者紧固件强度不足、电动机底面和座板面之间有杂物所致。
解决方法:
①、采用10.9级高强度的螺栓和10级螺母，硬度大于45HRC的高强度平垫;
②、按照正确的安装顺序紧固电动机螺栓，见图2;
图2 螺栓安装顺序
③、根据螺栓拧断强度的70%选择力矩的大小。电动机和座板表面在强烈的振动下，接触面受力变形，从产生间隙。因此必须使用力矩扳手复拧电动机固定螺栓;
④、电动机底面和座板的结合面不平整或有杂物，螺栓虽达到紧固力矩，但接合面短时就会产生细微间隙，电动机与座板间不但会产生剧烈的冲击载荷，电动机还会水平滑动,很容易剪断螺栓。
1、4 电气方面故障
(1)、振动电动机的进线接口处电缆线摆动幅度大，内部的铜线很容易断，从外侧看不到，用万用表测电阻也由于虚接很难发现问题。因此排除故障时，没有钳型电流表时，可以用万用表检查电缆线，应注意甩开与另一个电动机并联的3条电缆线，并晃动可能折断部分的电缆线，防止虚接造成误测。
(2)、电控箱过热继电器设置不合适，也会造成振动电动机虽启动但经常跳闸，一般1.86kW的电动机实际工作电流在2.2A左右，因此电流整定值设置在3～4A比较合理。
(3)、机械问题也会造成过热继电器动作，如电动机固定螺栓松动导致载荷不均衡、振动电动机的轴承出现故障。
1、5 筛箱侧板开裂
振动轴与侧板连接部位出现开裂现象时，首先应当检查电动机的旋转方向和偏心块的安装方式是否正确。图3列举了3种不正确的安装方式，都有可能造成侧板开裂。图3a右侧电动机上偏心块安装错误;图3b中2台电动机都朝一个方向旋转，筛箱后侧摆动比较大;图3c中1台电动机不转，筛箱摆动剧烈，并且噪声很大。
图3 振动电动机不正确安装及旋转方式
以正确方式运转时，筛箱侧板承受的力并不大，补焊开裂的部位便可以正常使用。
2、振动筛现场安装调试
2、1 振动幅度的设置
增大振幅有利于固相输送和增大钻井液处理量，减小振幅对筛网和振动器轴承的寿命有利。改变振幅应按以下步骤进行:
(1)关闭电源。
(2)卸掉振动器上的4个护罩。
(3)旋转振动器轴上每副平衡块中最外面的一个，来改变振动器产生的激振力。
(4)将4副平衡块都放在最大激振力的相同百分比的位置,锁紧偏心块。
2、2 电路连接
出厂的电气系统装有独立的过载保护装置，将2台振动器联锁,防止当1台振动器出现故障时，导致设备的严重损坏。
(1)、接线口螺纹的配合面和电动机接线盒必须涂抹密封胶，防止工作过程中进水。
(2)、开关底部进线口必须封住,防止振动筛出厂后长期不用，水汽进入锈蚀机心。
(3)、保证振动电动机接线口处接线松紧合适，避免电缆线因剧烈晃动产生疲劳断裂。
2、3 筛箱角度调节装置
调节筛箱角度时不必停机，按下面步骤进行:
(1)、拔出插销。
(2)、转动手轮，调节装置会上下移动;当调至所需要的筛箱角度时，插入插销。
(3)、继续转动手轮,使移动部分下移，让插销受力，避免内部丝杠受力而弯曲。
(4)、调节另一侧,让两侧角度相同。
由于角度调节装置的滑动面外露，为了避免生锈必须经常加润滑脂。
2、4 安装筛网
(1)、松开紧固筛网的张紧螺栓，不要将螺母等完全卸下来。将张紧螺栓旋转90°，使其扁方从筛网钩板的长孔中退出，然后拿出筛网钩板，取出筛网。
(2)、张紧筛网时，使左侧钩板处于铅垂位置，张紧右侧筛网钩板，再将左侧张紧螺栓拧紧。筛网与筛架应同步振动，不能出现脱离现象。钩边筛网分为普通钩边筛网和预张紧衬孔板钩边筛网2种。预张紧衬孔板钩边筛网底部有冲制的2mm厚衬板,筛网的张紧力应尽可能大，使簧丝之间的距离为0.5～ 1.0mm即可;而普通钩边筛网的张紧力太大会导致簧丝屈服，因此应当减小张紧力。
3、振动筛现场维护和保养
3、1 润滑
振动筛累计工作2个月后应将振动器上每个轴承润滑1次。只能用KluberISOflex润滑脂，根据使用环境选择NB 52或NB 152润滑脂，向每个轴承润滑脂嘴内加入10g左右润滑脂即可。过量添的润滑脂会进入电动机绕组，影响线圈散热。
3、2 更换振动器
更换振动电动机时必须了解其内部结构。S250平动椭圆振动筛振动电动机的偏心块结构与普通振动电动机不同，它两侧的偏心块不在同一个角度。
因此在更换旧电动机前，应当打开2台电动机的护罩，对照说明书仔细研究偏心块的安装位置。振动电动机安装在筛箱上时，电动机轴两端的偏心块不在同一半径方向，而是成一定夹角安装。即上端偏心块与下端有45°的相位角，并且左右两侧电动机结构正好相反。内侧偏心块为固定偏心，有键槽。振动筛在出厂时，在上面电动机的内侧偏心块上增加了一个键槽，与原键槽成45°；出厂时键安装在这个位置，以保证形成固定的夹角。外侧偏心块用来调整力矩，因内孔没有键槽，所以紧固上面的螺栓一定要有足够的力矩，保证左右两侧的偏心块对称安装。
4、结束语
现场应用的双电动机自同步振动筛具有结构简单、净化效果好、处理量大等优点，但也会出现筛网寿命短、跑浆、振动电动机的固定螺栓断裂、电气故障等问题。为此，笔者以S250系列平动椭圆振动筛为例，分析了出现上述问题的原因，并从现场安装调试和维护保养的角度提出了以下解决方法:设置合理的振动幅度、保证正确的电路连接、调节合适的筛箱角度、安装筛网时保证适当的张紧力、振动筛累计工作2月后对振动电动机上的轴承进行润滑、振动电动机损坏后正确地更换。这样就可以使振动筛达到最佳工作状态,延长振动筛的使用寿命,从而提高固相控制水平。
参 考 文 献
[1] 龚伟安.钻井液固相控制技术与设备[M] .北京:石油工业出版社, 1995
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