石油鉆機(jī)絞車的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)與應(yīng)用

楊運(yùn)強(qiáng) 田德新

摘? ? 要：隨著石油鉆機(jī)作業(yè)環(huán)保要求的增高，石油鉆機(jī)絞車的滲漏問題也亟待解決。主要介紹了石油鉆機(jī)絞車幾種常用的密封形式，并對可能導(dǎo)致滲漏的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析改造，盡可能減少絞車的滲漏問題，滿足現(xiàn)場的環(huán)保要求。

關(guān)鍵詞：石油鉆機(jī)絞車;密封;密封結(jié)構(gòu)

絞車是石油鉆機(jī)的核心部件，現(xiàn)代絞車要求傳動(dòng)鏈條處于密閉箱內(nèi)并采用強(qiáng)制潤滑方式。絞車滾筒軸高、低速端與絞車架之間通常采用擋油環(huán)和甩油環(huán)進(jìn)行組合密封，由于鏈條護(hù)罩、副墻板和滾筒軸擋油環(huán)均為鉚焊式結(jié)構(gòu)，在焊接和組裝過程中易變形，造成密封不嚴(yán)，配合處一直存在不同程度的漏油、滲油現(xiàn)象。為了解決絞車滾筒軸漏油問題，使鉆井作業(yè)滿足HSE的要求，有必要設(shè)計(jì)一種密封性能高的新型滾筒軸密封裝置。鏈條傳動(dòng)絞車的滲漏基本上分為三類：其一為回轉(zhuǎn)件通過回轉(zhuǎn)間隙滲漏，其二為回轉(zhuǎn)件之間的接觸部位的滲漏，其三為固定護(hù)罩與可拆卸弧罩之間的無油封屏蔽滲漏。筆者就這三類滲漏問題及設(shè)計(jì)人員所采用的解決方案予以論述。

一、回轉(zhuǎn)件通過回轉(zhuǎn)間隙滲漏

（一）旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的滲漏

絞車各軸的支撐軸承部位采用的密封形式為軸承蓋與J型密封圈結(jié)合的密封方式，這種結(jié)構(gòu)屬于旋轉(zhuǎn)軸唇形密封的接觸式密封。由于其安裝、拆卸相對簡單的緣故，使用相對普遍。在軸承潤滑過程中，潤滑油脂沒有壓力，且在軸旋轉(zhuǎn)的過程中只有正確的安裝了密封圈才能夠保證無泄漏，這種結(jié)構(gòu)在防止?jié)櫥男孤兜耐瑫r(shí)阻止外界粉塵等的進(jìn)入軸承內(nèi)腔。從實(shí)際工作的角度考慮，在軸承座和軸套間留有合適的間隙。是因?yàn)檩S承潤滑脂長時(shí)間的工作過程中，潤滑性能逐漸下降、油量損耗，經(jīng)一個(gè)潤滑周期后，須補(bǔ)充新的潤滑脂，殘留的潤滑脂會(huì)通過軸承座和軸套間隙進(jìn)入絞車內(nèi)部。由于這個(gè)間隙的存在，在設(shè)備正常工作時(shí)，軸承溫度升高，潤滑脂粘度下降，部分潤滑脂會(huì)經(jīng)給間隙進(jìn)入絞車內(nèi)腔，導(dǎo)致潤滑脂減少，注油不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致燒軸承的事故發(fā)生。J型密封圈在正裝時(shí)起密封油脂作用，而反裝時(shí)在油脂有壓力情況下會(huì)產(chǎn)生泄露，結(jié)合這一特性，經(jīng)過設(shè)計(jì)人員的多次研究，從軸承工作的工礦考慮，最后確定了一種新的結(jié)構(gòu)，采用雙J型密封圈的形式，兩個(gè)J型密封圈一正一反，此結(jié)構(gòu)應(yīng)用在世行貸款的兩臺(tái)ZJ60D鉆機(jī)上，從用戶反映的情況來看，基本上解決了正常工作時(shí)油脂不泄露，注油時(shí)舊油又能在新油擠壓下經(jīng)反裝密封圈唇邊進(jìn)入絞車內(nèi)腔完成油脂替換。除此之外，解決此類問題還應(yīng)該從潤滑脂的質(zhì)量考慮，延長潤滑周期，減少注油次數(shù)。

（二）甩油環(huán)與密封環(huán)之間通過迷宮間隙滲漏

現(xiàn)代絞車要求傳動(dòng)鏈條處于密閉箱內(nèi)并采用稀油強(qiáng)制潤滑，絞車滾筒軸與外界的密封靠甩油環(huán)與擋油環(huán)組合形成的迷宮完成。迷宮密封是非接觸性密封，由于絞車架各密封護(hù)罩上的密封環(huán)均為各種圓弧板分體焊接結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)變形大、組成零件的加工要求低，容易泄漏。在早期設(shè)計(jì)制造的各種型號(hào)的絞車上所采用的形式。為解決此種滲漏，對該處的密封結(jié)構(gòu)作了徹底改進(jìn)，在設(shè)計(jì)絞車架時(shí)充分考慮護(hù)罩的密封結(jié)構(gòu)，同時(shí)參考其他公司的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出新的密封結(jié)構(gòu)在徑向和軸向都采用了有效的防護(hù)，在絞車內(nèi)腔采用雙甩油環(huán)和雙擋油環(huán)結(jié)構(gòu)，外腔采用單擋油環(huán)及增加回油孔，甩油環(huán)及擋油環(huán)均采用整體加工后再按護(hù)罩分割線銑開的形式，甩油環(huán)及擋油環(huán)焊接時(shí)盡可能減少焊接熱變形，并在上部護(hù)罩接縫處增加擋油帽，組焊時(shí)對焊接變形予以控制，減少焊接變形，從工藝措施上解決了由于焊接質(zhì)量所形成滲漏，從而使機(jī)械迷宮的作用充分體現(xiàn)。

該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于JC50D、JC40DB、JC60D絞車之后，此滲漏現(xiàn)象基本解決。因此，此后生產(chǎn)的絞車在這些部位全部采用此結(jié)構(gòu)。

二、相對靜止的接觸部位的滲漏

由于裝拆鏈條以及隨時(shí)能夠掌握鏈條潤滑情況的需要，在絞車的很多部位都開有不同大小的罩蓋結(jié)構(gòu)。由于所開部位的不同，相應(yīng)各罩蓋的局部結(jié)構(gòu)也就有所不同，通常在水平位置或與水平位置成一定角度的部位采用這種密封結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)在這些部位應(yīng)該說是已經(jīng)相當(dāng)成熟，能避免漏油，單罩蓋與水平位置的角度收到一定限制，角度越大效果越差，大角度時(shí)該結(jié)構(gòu)不宜采用。在垂直結(jié)構(gòu)的密封通常采用密封墊、法蘭以及螺栓組成的墊片密封形式，為了便于觀察可將中的蓋改用有機(jī)玻璃。

三、固定護(hù)罩與可拆卸弧罩之間的滲漏

在固定護(hù)罩與可拆卸弧罩之間等部分結(jié)構(gòu)的拆裝以及密封問題，通常采用U型槽與橡膠海綿板結(jié)合的結(jié)構(gòu)。將可拆卸護(hù)罩側(cè)板與U型密封槽焊接，在密封槽中加橡膠海綿板，之后通過連接螺栓將護(hù)罩與側(cè)板把緊，通過擠壓橡膠海綿板形成密封。通過以上的結(jié)構(gòu)分析和研究，鏈條絞車作為一個(gè)比較復(fù)雜的機(jī)械鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其密封要求隨著絞車密封部位的結(jié)構(gòu)不同而不同，故在絞車的設(shè)計(jì)過程中，全面考慮各種因素，根據(jù)使用狀況的不同采用合理的結(jié)構(gòu)，提高絞車的密封性能，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，贏得用戶，取得市場。

四、結(jié)語

石油鉆機(jī)絞車的機(jī)械密封是需要重點(diǎn)關(guān)注的問題，絞車的部分維修歸因于漏油問題，歸根結(jié)底是密封的失效，而引起密封失效的主要原因體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)不合理或者密封件的損耗。因此，在絞車的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中，需要選擇合理并且有效的密封結(jié)構(gòu)并在長期的使用過程中，逐步改進(jìn)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造新的結(jié)構(gòu)，減少滲漏，同時(shí)便于易損件的更換。

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