公務(wù)員期刊網(wǎng) 論文中心 正文

游梁抽油機(jī)免維護(hù)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了游梁抽油機(jī)免維護(hù)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

游梁抽油機(jī)免維護(hù)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用

摘要:油田游梁式抽油機(jī)使用維護(hù)規(guī)范中,規(guī)定抽油機(jī)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5000h后(半年時(shí)間)需要對軸承進(jìn)行維護(hù)和添加潤滑脂。針對游梁抽油機(jī)普通軸承需要定期高空作業(yè)進(jìn)行潤滑脂注入、維護(hù)等,安全風(fēng)險(xiǎn)高、操作難度大。開發(fā)應(yīng)用一種新型免維護(hù)、長壽命的軸承及潤滑技術(shù)。通過優(yōu)選與之適應(yīng)密封材料和潤滑脂等多項(xiàng)工藝的改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了軸承性能的巨大提升,確保軸承內(nèi)防水防塵防潤滑脂流失,滿足長壽命運(yùn)行(>6年),大大減少抽油機(jī)維護(hù)工作量,提高了抽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)率和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞:抽油機(jī);軸承;密封;免維護(hù);應(yīng)用

游梁抽油機(jī)是目前油田使用最多的一種機(jī)械采油設(shè)備,勝利油田游梁抽油機(jī)數(shù)量超過1.5萬臺(tái)。游梁抽油機(jī)常年在戶外環(huán)境下連續(xù)工作,現(xiàn)場工況惡劣、溫差變化大(-40~45℃),灰塵、雨水、含鹽堿空氣等,其中配套注入通用鋰基潤滑脂的常規(guī)軸承,因存在受力不均、偏磨、密封差漏脂等問題,曲柄連桿及中央軸承出現(xiàn)斷裂、松動(dòng)、噪音大等故障,造成軸承及潤滑系統(tǒng)維護(hù)周期短、故障率高、維護(hù)工作量大等問題。主要原因:一是抽油機(jī)工況差、二是選用軸承的密封能力差、潤滑脂質(zhì)量差、三是軸承維護(hù)、補(bǔ)充注脂不及時(shí)等,據(jù)近幾年統(tǒng)計(jì),因軸承斷、脫、裂等事故占整個(gè)事故的10%左右。因此,在游梁式抽油機(jī)使用維護(hù)規(guī)范中,規(guī)定抽油機(jī)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5000h后(半年時(shí)間)需要對軸承進(jìn)行維護(hù)和添加潤滑脂。軸承潤滑性能關(guān)系機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)、維護(hù)保養(yǎng)成本、作業(yè)安全等,軸承潤滑在機(jī)械設(shè)計(jì)中受到普遍關(guān)注。洛陽LYC軸承有限公司針對某鋼廠有總長約60km的帶式輸送線路,400余架輸送機(jī)、3000多支滾筒,現(xiàn)場工況惡劣,粉塵等異物較多,軸承潤滑維護(hù)周期短且維護(hù)困難,軸承損耗率較高,設(shè)計(jì)了一種皮帶輸送機(jī)滾筒用免維護(hù)軸承結(jié)構(gòu),軸承座采用上下剖分座體且?guī)в忻詫m式密封+骨架油封雙重密封的結(jié)構(gòu),調(diào)心滾子軸承也有自身密封結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)免維護(hù)的目的。軸承年損耗量減少近50%,維護(hù)成本降低近70%。安徽華菱汽車有限公司針對商用車驅(qū)動(dòng)橋免維護(hù)輪轂軸承單元在使用中存在中間橋包的齒輪油流人軸承內(nèi)部,導(dǎo)致軸承單元早期失效的問題,研究了免維護(hù)輪轂軸承單元中間密封結(jié)構(gòu)。如上所述,面臨高溫、高速、潮濕、粉塵等惡劣環(huán)境和潤滑操作空間有限的環(huán)境條件,如家電、電動(dòng)機(jī)、車輛、冶金、工程機(jī)械、輕工機(jī)械等領(lǐng)域,免維護(hù)軸承(或密封軸承)開始得到廣泛應(yīng)用。然而,油田用游梁式抽油機(jī)數(shù)量多,分布地域廣,露天運(yùn)行,無人值守,受大氣、季節(jié)影響大,探求免維護(hù)軸承在游梁式抽油機(jī)中的應(yīng)用十分必要。

1游梁抽油機(jī)軸承潤滑現(xiàn)狀及存在的問題

目前,游梁抽油機(jī)用軸承均采用的滾動(dòng)軸承,其中曲柄軸承一般采用調(diào)心滾子軸承,中軸承采用普通圓柱滾子軸承,其結(jié)構(gòu)是普通開放式(無密封件)。例如,12型抽油機(jī)尾軸承為22326調(diào)心滾子軸承、曲柄軸承為22324調(diào)心滾子軸承,中軸承為NJ234圓柱滾子軸承。軸承裝在軸承座內(nèi),安裝軸承總成時(shí),向軸承座內(nèi)注入適量潤滑脂,利用軸承座蓋進(jìn)行密封,如圖1所示為游梁抽油機(jī)中軸承及軸承座總成結(jié)構(gòu)圖。軸承工作性能和壽命不僅與其工作負(fù)荷有關(guān),很大程度上主要取決于軸承結(jié)構(gòu)和潤滑性能。然而,普通開放式軸承的潤滑很大程度上取決于總成中端蓋的密封性能,密封失效,潤滑脂泄漏和污染,將加速軸承的磨損。因此,游梁式抽油機(jī)軸承潤滑維護(hù)保養(yǎng)一般規(guī)定在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5000h后需要對軸承進(jìn)行維護(hù)和添加潤滑脂。據(jù)勝利油田統(tǒng)計(jì),每年每臺(tái)抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)保養(yǎng)成本為0.52萬元左右(含維修費(fèi)、材料費(fèi)、油料費(fèi)),其中軸承潤滑保養(yǎng)成本占15%(含潤滑油料費(fèi)與因軸承意外損壞導(dǎo)致的維修費(fèi)),同時(shí),因軸承潤滑不充分導(dǎo)致軸承早期失效占70%。隨著抽油機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,軸承因承載能力和材質(zhì)問題出現(xiàn)的疲勞失效已不再是早期失效的主因。如果抽油機(jī)軸承失效的主要原因是潤滑不充分,那么需要解決的問題:一是加強(qiáng)潤滑保養(yǎng)和監(jiān)測;二是創(chuàng)新軸承潤滑密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。顯然,缺乏創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的軸承潤滑,一味加強(qiáng)保養(yǎng),一定程度上將大幅提高維護(hù)成本和人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

2游梁抽油機(jī)免維護(hù)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文以12型游梁式抽油機(jī)中軸承改造為免維護(hù)密封軸承為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖1所示,原中軸承總成設(shè)計(jì)包括支座、中軸、兩副軸承NJ234、軸承座、端蓋、B型油封等。本研究擬將原兩副軸承NJ234更換成免維護(hù)密封軸承,并保留端蓋、B型油封,避免大氣中塵土、遇水接觸軸承。

2.1免維護(hù)軸承設(shè)計(jì)需要考慮的工況條件及主要工作參數(shù)

游梁抽油機(jī)免維護(hù)軸承適應(yīng)的工作環(huán)境及主要參數(shù):(1)抽油機(jī)在戶外環(huán)境下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),且部分地處沿海等含鹽、堿較高工作環(huán)境,適應(yīng)溫度-40~45℃。(2)抽油機(jī)正常轉(zhuǎn)速在3~12次/6min,屬低轉(zhuǎn)速工作環(huán)境。(3)抽油機(jī)懸點(diǎn)負(fù)荷一般在30~140kN,曲柄扭矩在9~105kN•m。(4)需要考慮抽油機(jī)可能中間停用較長時(shí)間。

2.2免維護(hù)軸承設(shè)計(jì)要求

針對抽油機(jī)用軸承故障率高、維護(hù)困難、維護(hù)成本高等問題,提出一種免維護(hù)軸承設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)要求:(1)軸承總體要求免維護(hù)期在6年以上;(2)軸承和軸承座滿足自動(dòng)調(diào)心功能;(3)優(yōu)選適用該軸承工況的潤滑脂,軸承滾道、保持架結(jié)構(gòu)有利于潤滑脂的儲(chǔ)存,并不存死角;(4)軸承各部件的表面光潔度高,材料采用高性能軸承鋼和獨(dú)特的熱處理工藝提高鋼球提高軸承部件的抗磨能力;(5)保證密封可靠,既防止?jié)櫥孤┯直苊馔獠繅m土、油水滲入,提供更持久的潤滑。

2.3免維護(hù)軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了更加方便抽油機(jī)軸承改造,免維護(hù)密封軸承以原NU234軸承為原型進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。改造主要涉及軸承內(nèi)圈、保持架、橡膠密封圈等,旨在實(shí)現(xiàn)軸承潤滑密封,設(shè)備存儲(chǔ)、工作時(shí)無需添加潤滑。

2.3.1軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原NU234軸承為無擋邊坡形內(nèi)圈,不能與密封圈建立密封面,因此將軸承內(nèi)圈設(shè)計(jì)成圓柱型結(jié)構(gòu),如圖2所示。內(nèi)圈的外圓柱面(密封面)表面粗糙度、材料及其熱處理復(fù)合免維護(hù)軸承設(shè)計(jì)。

2.3.2保持架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保持架又左右兩間構(gòu)成,結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.3.3密封圈密封圈采用帶骨架的單唇形結(jié)構(gòu),丁晴耐油橡膠材料,結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.3.4潤滑脂選用3#復(fù)合鋰基高溫低速潤滑脂(正開發(fā)長壽命潤滑脂)

3游梁抽油機(jī)免維護(hù)軸承應(yīng)用效果

2007年,油田與專業(yè)軸承設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家合作,研制、開發(fā)抽油機(jī)免維護(hù)軸承。并于當(dāng)年投入試驗(yàn)。經(jīng)過近二年多的使用表明,研制的抽油機(jī)免維護(hù)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)正常,具有良好的潤滑、防護(hù)性能,經(jīng)油田技術(shù)檢測部門進(jìn)行拆除的檢測,使用過程中沒有發(fā)生異常磨損、漏脂等現(xiàn)象,滿足了該工況下使用要求。在試驗(yàn)的10臺(tái)抽油機(jī)井,已運(yùn)轉(zhuǎn)2年3個(gè)月,經(jīng)油田技術(shù)檢測部門進(jìn)行拆除解剖檢測。一是內(nèi)圈、保持架、橡膠密封無磨損現(xiàn)象出現(xiàn)。二是應(yīng)用的新型潤滑脂,760小時(shí)后,潤滑脂經(jīng)現(xiàn)場解剖、檢驗(yàn),其錐入度、抗磨性、漏失量等低于10%。三是抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)良好,通過現(xiàn)場溫度、電流等測試,與安裝前因數(shù)據(jù)相差無幾。游梁抽油機(jī)采用免維護(hù)軸承后,不僅徹底消除了軸承潤滑維護(hù)工作帶來的高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)、極大地降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善了采油工的工作條件。而且維護(hù)工作量的縮減(可減少年3多萬次),極大緩解了油田職工年齡老化帶來的用工緊張矛盾,大大降低了維護(hù)成本的支出。

4結(jié)語

免維護(hù)軸承作為游梁抽油機(jī)中的一種重要零部件,其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)和潤滑技術(shù),從安裝到失效無需維護(hù)就能長期穩(wěn)定工作,使抽油設(shè)備得到了升級,并為用戶真正解決了游梁抽油機(jī)普通軸承“停機(jī)時(shí)間增加、維護(hù)成本高和存在環(huán)境污染”的問題。下步,加快與相關(guān)研究機(jī)構(gòu)合作,開發(fā)一種適應(yīng)該軸承的長壽命潤滑脂(>6年)。

參考文獻(xiàn):

[1]宋浩嵐等,高速長壽命密封軸承的設(shè)計(jì)[J]。洛陽:軸承,2004年第8期.

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第五版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

[3]李春,梁亞文,抽油機(jī)集中潤滑系統(tǒng)應(yīng)用分析[J],石油化工應(yīng)用,2009,28(4):76-77,84.

作者:繆明才 范新冉 張曉璇 王賀 單位:中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司