BW900/2.5泥漿泵連桿異常斷裂和油溫過高問題的處理

楊宏偉

(石家莊探礦機(jī)械廠,河北石家莊050081)

BW900/2.5泥漿泵連桿異常斷裂和油溫過高問題的處理

楊宏偉

(石家莊探礦機(jī)械廠,河北石家莊050081)

本文以一臺(tái)BW900/2.5泥漿泵在鉆井施工過程中,曲軸箱內(nèi)連桿異常斷裂和油溫過高的實(shí)例為研究對(duì)象,通過各方面的數(shù)據(jù)分析、試驗(yàn)和檢測(cè),查明了問題的根源并排除了故障,最后提出一些建議供相關(guān)的生產(chǎn)廠家和用戶參考。

泥漿泵;斷裂;溫度;檢測(cè);試驗(yàn)

1 問題的提出

我廠是生產(chǎn)泥漿泵的專業(yè)廠家,目前生產(chǎn)的泥漿 泵 包 括 BW900/5、BW900/2.5、BW600/3、BW300/8、BW300/5、BW260/7 等多種規(guī)格 ,能夠滿足各種水井鉆機(jī)鉆進(jìn)和地質(zhì)勘探工作的需要。幾年來這些產(chǎn)品在施工的使用過程中效果良好,并無異常現(xiàn)象發(fā)生。而2010年5月售出陜西某個(gè)體一臺(tái)BW900/2.5泥漿泵,該泵在使用過程中卻出現(xiàn)了單側(cè)連桿異常斷裂,曲軸箱內(nèi)油溫過高現(xiàn)象。施工鉆井2口,各自深度約400m,共斷裂連桿4件,其中包括我廠2件,外購當(dāng)?shù)貜S家2件。究竟是該泵存在自身的加工、安裝問題,還是用戶使用過程中不符合規(guī)范要求呢?針對(duì)此問題我們進(jìn)行了研究和試驗(yàn),避免日后我廠泵類產(chǎn)品出現(xiàn)類似問題對(duì)客戶負(fù)責(zé),同時(shí)也為其他生產(chǎn)廠家制造、試驗(yàn)、檢測(cè)提供參考,希望廣大用戶和生產(chǎn)泥漿泵的兄弟單位均能從中獲益,并對(duì)文章的不足之處提出寶貴意見。

2 檢測(cè)過程和問題分析

(1)首先觀察箱體內(nèi)部零部件的基本現(xiàn)況,包括箱體內(nèi)的潤滑油、齒輪、曲軸總成、連桿等。這是不容忽視的第一步,因?yàn)殄e(cuò)過每一個(gè)細(xì)小的環(huán)節(jié)都可能導(dǎo)致問題復(fù)雜化,做許多無用功,最終失敗。檢查結(jié)果是箱內(nèi)潤滑油基本清潔,油位高度滿足要求;齒輪磨損正常,無斷齒現(xiàn)象;曲軸總成安裝到位可靠,無偏心、無軸向竄動(dòng);連桿的上體和下體安裝有一定的錯(cuò)位,分析原因應(yīng)該是將連桿上體、下體混合使用引起的,并非一套連桿。因?yàn)槲覐S生產(chǎn)的每一連桿都是整體加工后鋸開,鑲好連桿銅瓦后再進(jìn)行二次加工,不存在上體、下體錯(cuò)位問題。連桿上體、下體混合組裝后內(nèi)孔可能是兩個(gè)不同心的半圓,而且兩側(cè)平面可能不在同一個(gè)平面上,這樣曲軸在旋轉(zhuǎn)過程中和其銅瓦的間隙肯定不合適,要么過松要么過緊,甚至側(cè)平面凸起部位直接與曲軸摩擦,容易引起曲軸發(fā)熱、油溫升高,同時(shí)噪聲增大,因此連桿上體、下體混用是絕對(duì)不可以的。

(2)曲軸和連桿銅瓦間隙的初步判斷。一般來講,曲軸發(fā)熱或箱體內(nèi)有噪聲離不開曲軸和連桿銅瓦間隙的不當(dāng)和相關(guān)零部件加工精度及形位公差的控制兩方面。檢驗(yàn)方法如下:合上離合器手盤皮帶輪,觀察曲軸和連桿之間的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,發(fā)現(xiàn)兩側(cè)的曲軸和連桿之間的間隙都很大而且非常不均勻接近橢圓狀,在轉(zhuǎn)整圈的過程中到某一定角度時(shí)會(huì)因晃動(dòng)引起磕碰聲,粗略估計(jì)最大間隙約為3～4mm。實(shí)際上曲軸和連桿裝配后,曲軸與銅瓦的間隙控制的非常嚴(yán)格,用調(diào)整墊片調(diào)整后周向間隙一般控制在0.2～0.35mm。由此可見此處配合遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了正常范圍,應(yīng)及時(shí)修整或更換新的銅瓦,否則容易引起其他的故障。

(3)背壓運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),檢驗(yàn)曲軸箱內(nèi)工作情況。我們根據(jù)此泵現(xiàn)有的使用情況在不做任何調(diào)整的情況下先進(jìn)行背壓運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。分別將進(jìn)水管、出水管、回水管安裝并調(diào)整到位后,開啟泥漿泵從 0MPa、1MPa、2MPa逐步進(jìn)行加壓,試驗(yàn)要求及結(jié)果見下表。

背壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

通過該表可以看出在0MPa、1MPa時(shí),處于正常范圍之內(nèi),當(dāng)2MPa時(shí)溫升95℃,異常現(xiàn)象出現(xiàn)。對(duì)照前面的分析判斷其根源就是曲軸和連桿銅瓦之間的非正常摩擦引起箱內(nèi)油溫升高,而非正常摩擦是由曲軸和連桿銅瓦間隙調(diào)整不當(dāng)或零部件加工精度及形位公差未能保證引起的,因此我們必須對(duì)其相關(guān)部件進(jìn)行檢測(cè)。

(4)拆下曲軸、連桿等對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行檢驗(yàn)。

連桿及銅瓦檢測(cè):我們將拆下的連桿上體、下體用心軸定位后重新用螺栓連接起來(不裝銅瓦),從其結(jié)合面處可以明顯的看出兩體錯(cuò)位,同時(shí)兩體內(nèi)圓也有微量的偏移。而對(duì)于銅瓦我們從圖1中可以看出,銅瓦磨損已經(jīng)非常嚴(yán)重,壁厚不均勻,此時(shí)連桿與曲軸裝配后銅瓦和曲軸的間隙已無法用調(diào)整墊片來調(diào)整,這就是前面所說手盤皮帶輪,曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)連桿就會(huì)隨之出現(xiàn)大的晃動(dòng)量,發(fā)出磕碰聲的原因。同時(shí)非正常的相對(duì)運(yùn)動(dòng),也增加了摩擦高溫和連桿斷裂的概率。

圖1

曲軸總成檢測(cè):采用曲軸兩端中心軸線定位百分表測(cè)量其跳動(dòng)量。測(cè)量簡圖見圖2,經(jīng)過測(cè)量,連接盤存在著0.3mm的跳動(dòng)量,表明了曲軸和連接盤的定位可能出現(xiàn)了微量的松動(dòng)。需要重新組裝并檢測(cè),必要時(shí)更換曲軸或二次加工,以嚴(yán)格控制其形位公差。

圖2

對(duì)于其他相關(guān)部件尺寸和形位公差的檢驗(yàn),均符合規(guī)定的要求,具體項(xiàng)目和內(nèi)容這里不再介紹。

3 問題處理及總結(jié)

我們對(duì)曲軸總成重新組裝、加工、檢驗(yàn)后,與新的連桿總成重新組裝回原泵,并以2MPa壓力連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)4小時(shí)無異常現(xiàn)象。由此我們歸納出3個(gè)值得注意的問題:

(1)連桿上體和下體存在不配套問題,即上體、下體混合組裝;

(2)連桿銅瓦和曲軸存在非正常的配合間隙,而銅瓦過量磨損后未能及時(shí)更換,不能保證正常的相對(duì)運(yùn)動(dòng);

(3)曲連接盤存在一定的擺動(dòng)量。

這些問題存在的原因部分來自于泵的不恰當(dāng)使用,部分來自于組裝后定位不牢固等,而使用過程中有小的問題不能及時(shí)處理,維修換件時(shí)又有隨意性,即泵長期處于“帶病”工作狀態(tài),以致于引發(fā)嚴(yán)重的的問題,以后我們應(yīng)該高度重視維護(hù)保養(yǎng),避免較大的經(jīng)濟(jì)損失。

4 建議

通過前面的試驗(yàn)分析和數(shù)據(jù)檢測(cè),現(xiàn)針對(duì)泥漿泵曲軸箱部分,從加工、組裝方面和使用維護(hù)保養(yǎng)方面提出以下建議:

4.1 加工、組裝方面

主軸頸軸線對(duì)其公共軸線的同軸度:

(1)嚴(yán)格控制曲軸總成的加工精度和形位公差。形位公差控制包括曲軸總成兩端軸承位的同軸度;曲軸連接盤的跳動(dòng)量即保證安裝大齒圈處軸線對(duì)曲軸總成軸線的同軸度;曲軸上銅瓦安裝定位曲柄的軸線與曲軸總成軸線的平行度及本身的圓柱度等幾方面;

(2)嚴(yán)格控制曲軸箱體兩端軸承孔的同軸度;

(3)確保連桿總成組裝后,銅瓦和曲軸間隙調(diào)整合適;

(4)曲軸總成在曲軸箱內(nèi)安裝后定位可靠,不能軸向竄動(dòng)。

4.2 使用維護(hù)保養(yǎng)方面

(1)定期檢查連桿銅瓦的磨損程度,必要時(shí)更換新銅瓦;

(2)定期調(diào)整連桿和曲軸的松緊程度,保證合理的運(yùn)轉(zhuǎn)間隙;

(3)保證曲軸箱內(nèi)潤滑油的清潔,不能含有雜質(zhì),否則會(huì)加快銅瓦的磨損程度,甚至引起更嚴(yán)重的問題;

(4)維修中拆裝連桿時(shí),連桿上體、下體不能混合使用。需要更換新連桿時(shí),必須購買成套連桿,并整體使用不能和舊件混用;

(5)曲軸箱內(nèi)有異常升溫或異常的響聲時(shí),應(yīng)立即停泵檢修,不要“帶病”工作,避免造成更加嚴(yán)重的損失。

[1] DZ/T0120-1994:地質(zhì)鉆探用往復(fù)式泥漿泵試驗(yàn)方法[S].

[2] DZ/T0119-1994:地質(zhì)鉆探用往復(fù)式泥漿泵技術(shù)條件[S].

[3] 屠厚澤.鉆探設(shè)備及設(shè)計(jì)原理[M].北京:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1988.

[4] 孫松堯.鉆井機(jī)械[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006.

P634.32

A

1009-282X(2011)06-0015-03

2011-07-12

楊宏偉(1981-),男(漢族),河北唐山人,石家莊探礦機(jī)械廠工程師,機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè),從事鉆井設(shè)備及石油、地質(zhì)鉆具的設(shè)計(jì)研究工作,E-mail:yanghongw888@163.com。