把脈三缸鉆井泵動力端故障

1、把脈三缸鉆井泵動力端故障把脈三缸鉆井泵動力端故障作者：發(fā)布時(shí)間：2012070215:58:57鉆井泵是鉆機(jī)的心臟，是噴射鉆井提高鉆速、降低鉆井成本的關(guān)鍵設(shè)備。經(jīng)過40年的發(fā)展，三缸單作用鉆井泵以其無可比擬的優(yōu)越性能，已完全取代了雙缸雙作用鉆井泵。隨著高壓噴射鉆井、超深鉆井、海洋深水鉆井、大位移井和水平井的發(fā)展，推動三缸泵正向著高壓（52～69MPa）、大功率（2237kW）和提高可靠性及持久性方向發(fā)展。三缸單作用鉆井泵具有功率大、壓力

2、高、工作條件差等特點(diǎn)。鉆井泵損壞將導(dǎo)致鉆井工作停頓造成巨大損失。目前三缸單作用鉆井泵工作狀態(tài)的好壞是依靠現(xiàn)場人員的經(jīng)驗(yàn)來判斷。通?，F(xiàn)場人員對液力端的故障較易判斷和維修，而動力端由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、封閉嚴(yán)密和裝拆難度大，則難以進(jìn)行故障診斷和維修。因此，及時(shí)總結(jié)動力端故障診斷工作，對于及時(shí)掌握鉆井泵工作狀態(tài)，保證鉆井工作的正常進(jìn)行，提高鉆井泵的現(xiàn)代化管理水平，變定期大修為按需維修，節(jié)約鉆井及維修成本，提高經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的意義。鉆井泵動力端

3、鉆井泵動力端主要部件的壽命預(yù)測主要部件的壽命預(yù)測三缸單作用鉆井泵故障主要發(fā)生在動力端的軸承、齒輪、十字頭。軸承壽命預(yù)測鉆井泵用軸承尺寸大，滾子數(shù)量多，且易損壞。因此軸承的維修和更換成了泥漿泵大修的主要任務(wù)。在安裝、潤滑、維護(hù)正常的情況下，絕大多數(shù)軸承的破壞是疲勞破壞，因此，一般所說的軸承壽命是指軸承的疲勞壽命。軸承在正常工作生極少的磨損顆粒，一旦發(fā)現(xiàn)大的疲勞磨粒產(chǎn)生，軸承也已經(jīng)進(jìn)入疲勞狀態(tài)。但是及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的就可以采取控制措施并做好相應(yīng)

4、維修準(zhǔn)備。齒輪壽命預(yù)測鉆井泵齒輪的常見故障有點(diǎn)蝕、銹蝕和機(jī)械劃傷等。由于齒輪的體積大、接觸面積大，一旦齒輪出現(xiàn)非正常磨損，潤滑油中的鐵質(zhì)磨粒將大量增加，鐵元素含量也會大幅上升。理論上一般采取尺寸標(biāo)準(zhǔn)定義齒輪的失效，即當(dāng)齒輪的磨損間隙達(dá)到1mm時(shí)判定齒輪失效。但是在實(shí)際使用過程中，由于齒輪的銹蝕、膠合和斷齒等原因使齒輪磨損間隙在小于1mm時(shí)就已經(jīng)無法正常使用，因此齒輪的失效判定大都根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，然后結(jié)合齒輪磨損間隙變化作出。根據(jù)中石油川慶鉆探

5、公司國際工程公司多年的鉆井泵維修經(jīng)驗(yàn)，提出了基于潤滑油分析的齒輪壽命預(yù)測方法，其對應(yīng)關(guān)系如表1所示。為減小沖擊可采取選擇間隙在0.30～0.50mm范圍內(nèi)的支持軸承。為了提高齒輪的使用壽命通常采用增大齒根過渡圓角減小應(yīng)力集中；采用最合理的熱處理方法使齒芯材料有足夠的韌性和硬度。達(dá)到齒面要硬齒芯要韌。齒輪是整臺泵的核心如果齒輪的剝落斷齒不及早排除會導(dǎo)致軸承失效、殼體破裂、瓦蓋斷裂、螺栓切斷最終整臺泵報(bào)廢。三、主螺栓（瓦蓋螺栓）斷裂診斷:如

6、果主軸承座附近溫度偏高而且動力端聲音異常，必須停泵檢查。分析及措施:某公司鉆井現(xiàn)場從2006年9月～2007年9月1年時(shí)間已經(jīng)有4臺F1000泵和2臺F1300泵發(fā)生主螺栓斷裂事故主螺栓斷裂直接引起曲軸支持軸承因固定不可靠而損傷同時(shí)也損傷了母螺紋使泵殼無法再使用；同時(shí)也可能引起十字頭偏磨等機(jī)械失效。經(jīng)過宏觀斷口、化學(xué)成分、力學(xué)性能和低倍組織金相分析鉆井泵主軸承螺栓的斷裂主要是由彎曲疲勞及螺紋根部嚴(yán)重的應(yīng)力集中造成的疲勞破壞。為了提高主軸

7、承螺栓抗疲勞破壞的能力建議從以下五方面采取措施:在加工時(shí)除按要求對螺紋根部實(shí)施滾壓強(qiáng)化外還應(yīng)保證螺紋根部R=0.4mm圓角與螺紋良好過渡消除應(yīng)力集中；主螺栓材料為40CrNiMoA，調(diào)質(zhì)處理硬度要求達(dá)到為305～336HBS確保調(diào)質(zhì)處理后的鋼材性能。精車螺紋的刀具應(yīng)嚴(yán)格按圖紙要求進(jìn)行修磨并用樣板進(jìn)行檢查；確保泵的地基堅(jiān)硬結(jié)實(shí)水平度不大于3mm，主軸承蓋上螺栓位置處所在平面的平整；在使用一段時(shí)間后應(yīng)檢查主螺栓是否有松動，確保螺栓預(yù)緊力；保