鉆井機械設(shè)備失效故障分析與預(yù)防維護

劉慶光

摘 要：石油鉆井機械設(shè)備的保養(yǎng)與維護，對提高石油生產(chǎn)效率、減少鉆井生產(chǎn)成本，提高企業(yè)利潤有重要意義。本文探討了鉆采機械設(shè)備故障預(yù)防對策，并對鉆井機械失效主要形式深入分析，結(jié)合工作經(jīng)驗提出了恢復(fù)措施，為石油機械設(shè)備的管理提供參考。

關(guān)鍵詞：鉆井機械；設(shè)備管理；失效形式；保養(yǎng)維護

鉆井機械的工作條件和環(huán)境口趨繁重和惡劣，盡管鉆井機械的性能和質(zhì)量都在不斷提高，但其修理次數(shù)和修理周期并無明顯減少。在石油鉆井機的工作生產(chǎn)過程中，鉆機是鉆井機械設(shè)備中最重要的機械，而石油鉆井機械設(shè)備比較復(fù)雜，由八大系統(tǒng)組成。鉆井機是鉆井工作中必不可少的機械設(shè)備之一，所以對石油鉆井機械設(shè)備保養(yǎng)維護對發(fā)揮設(shè)備的功效提高利用率，維持械設(shè)備經(jīng)常正常的工作狀態(tài)，的延長設(shè)備的使用壽命、提高工程質(zhì)量、控制生產(chǎn)成本方面具有重要作用。鉆機在生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障可以集中體現(xiàn)鉆井機械所出現(xiàn)的故障，以鉆機為主要研究對象的，較常出現(xiàn)的機械故障類型主要有：損壞型、退化型、松脫型、失調(diào)型、杜塞與滲透型、性能衰退或功能失效型等。主要體現(xiàn)在傳動系統(tǒng)常見故障機理、天車及游車常見故障機理、絞車常見故障機理、鉆井泵常見故障機理。

一、石油鉆采機械設(shè)備故障的預(yù)防

石油機械故障大部分都是由于機械之間的的摩擦正造成的。預(yù)防石油鉆采機械設(shè)備故障重在預(yù)防。個機械零部件的磨損預(yù)防工作主要有以下幾種：①合理的潤滑設(shè)備零件。根據(jù)專家和工作是實際分析，過半的磨損都是沒有對設(shè)備進行潤滑。保持各個零部件的空隙，是維護機械設(shè)備的精密性與準確性的保證。有了空襲就可以避免震動等原因造成設(shè)備零件的磨損，合理的潤滑就一做到被保護作用。也是控制零件溫度的措施，增加設(shè)備的使用率。根據(jù)環(huán)境和季節(jié)不同，也要選擇不同的潤滑劑牌號?；瑵檮┑倪x擇應(yīng)該符合相關(guān)規(guī)定。②操作程序一定要的規(guī)范。石油鉆采設(shè)備的操作規(guī)范決定著機械設(shè)備的故障發(fā)生率。主要體現(xiàn)在日常操作設(shè)備中。例如：在啟動機械設(shè)備前，要檢測泠卻液的量，在預(yù)熱階段也要也要等冷卻液與機油達到一定溫度之后，才能開始正常的工作。如果違反了操作程序就會造成機械設(shè)備的嚴重損耗。

二、鉆井機械失效的主要形式

在鉆井機械的使用中，一般零件往往很少是由于強度不足而失效。根據(jù)對機械損壞原因的統(tǒng)計分析來看，有75%左右的零件都是因摩擦副的磨損而引起的。這些失效的零、部件，有相當部分是可以修復(fù)使用的，因此設(shè)備的修復(fù)是不可缺少的工作。鉆井機械失效的主要形式有：（1）疲勞失效。此類失效零件屬于不可修復(fù)件。例如軸類零件因疲勞產(chǎn)生裂紋或斷裂。

（2）零件因超載而發(fā)生局部變形。在用貓頭卸扣時，有時因卸扣力矩過大、絞車貓頭軸較長，而使貓頭軸發(fā)生彎曲變形。（3）局部斷裂。由于鉆井機械經(jīng)常要承受沖擊載荷，有時此載荷的峰值又很高，加之傳動中有的是硬連接。所以減速箱的齒輪副、鉆井泵中的齒輪傳動

副、鏈傳動中的鏈輪和鏈條等，均會發(fā)生斷齒（個別齒）或斷軸的失效形式。（4）塑性變形。由于鉆井機械負荷重，沖擊大，在某些零件上發(fā)生擠壓塑性變形。例如鉆井泵的傳動齒輪，如果齒面硬度達不到設(shè)計要求，在長期重載作用下，則會發(fā)生擠壓塑性變形，久之，塑性變形超過標準，齒輪就失效。同樣，齒面硬度高，齒面會發(fā)生點蝕失效。（5）摩擦磨損引起的失效。由于摩擦磨損而失效的零件很多，下面舉例說明。 1）易損件類。氣胎式離合器、氣動端面離合器的摩擦片和摩擦鋼毅，帶剎車的剎車塊，以及氣離合器的氣囊等都屬于易損件。它們在工作過程中，磨損到一定程度則需換新，它是無法修復(fù)的。2）摩擦副中因磨損失效的鋼制件。各型鉆井絞車中，帶剎車的剎車塊與剎車毅是一對摩擦副。剎車塊是必須更換的易損件，而剎車毅當磨損量超過規(guī)定的標準時，可以通過埋弧焊等方法來修復(fù)。3）有相對運動的零件的摩擦磨損失效。機器運轉(zhuǎn)過程中，有相互作用并作相對運動的零件，不管潤滑條件有多好，總會發(fā)生磨損。例如齒輪傳動中的齒輪副、支承軸承，絞車中空轉(zhuǎn)鏈輪里的銅套與軸，絞車剎車曲軸與銅套，鉆井泵中十字頭與滑板、閥體與閥座等。4）在正常工作中，因載荷影響而產(chǎn)生的磨損（非正常磨損）。滾動軸承與軸，滾動軸承與殼體（或軸承座）之間的配合，一般都是過渡配合，不應(yīng)當發(fā)生相對運動。但由于裝配和固定中產(chǎn)生的誤差，特別是在重載荷和沖擊載荷的作用下，致使軸承發(fā)生跑內(nèi)圓或外圓的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致與軸承配合的軸頸和殼體孔發(fā)生研磨而損壞。例如減速箱、正車箱的主、被動軸；鉆井泵主動軸和被動軸的支承軸承部位，絞車三根軸的支承軸承部位，轉(zhuǎn)盤水平軸軸頸、負荷軸承配合部位等；大部分都是由于軸承跑內(nèi)圓而把軸頸部位磨壞。但這些部位也可通過各種不同的修復(fù)方法使其恢復(fù)原來的尺寸形狀和表面性能。這類磨損的機件絕大部分是可以修復(fù)的。（6）其它失效形式。吊裝時，由于方法不正確，導(dǎo)致設(shè)備護罩發(fā)生較大變形。機房底座在搬遷過程中，由于拖拽造成的構(gòu)件變形以及其它設(shè)備在搬遷中造成的誤傷等。

三、鉆井機械的常用修復(fù)方法

盡管鉆井機械在使用過程中受到各種各樣的損壞，但是在大修時，可以通過焊、補、鍍、噴、鉚、鑲、配、漲、縮、校、粘、改等方法，把很多重要的零件修復(fù)再用。（1）焊修。焊接修復(fù)的使用范圍最廣，焊修分為：堆焊，包括手工耐磨堆焊、振動電堆焊、埋弧堆焊、半自動和自動CO：氣體保護焊、氧氣一乙炔火焰金屬粉末噴焊、空氣等離子噴焊等。焊補有：鋁合金焊補、鑄鐵焊補。（2）噴鍍。噴鍍有：電噴鍍、氣噴鍍、氧氣一乙炔焰金屬粉末噴鍍、空氣等離子噴鍍。（3）電鍍。有鍍鉻、鍍銅、鍍鐵、鍍鋅等。（4）粘接與粘補。有合成粘接劑粘接，無機粘接劑粘接，厭氧膠粘接等。（5）壓力加工修復(fù)。有脹大、墩粗、校正（壓力校正和加熱校正）、冷作強化等。（6）機械加工和鉗工修復(fù)。如修理尺寸法、鑲套修復(fù)法、部分更換法、調(diào)整換位法等。

總而言之，鉆井設(shè)備的管理與維護是企業(yè)發(fā)展的需要，是石油企業(yè)能否正常工作的環(huán)節(jié)，要充分考慮到石油企業(yè)的實際特點，執(zhí)行相關(guān)管理規(guī)范，加強設(shè)備操作與管理人員的信息溝通與反饋，在平時要做好監(jiān)督檢查的工作，把這種監(jiān)督檢查規(guī)范融入到企業(yè)的日常管理中去。

參考文獻

1. 俞非. 關(guān)于鉆井機械性能失效問題的研究[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品. 2012（03）

2. 劉鳳春. 有關(guān)預(yù)防鉆井機械故障工作的探討[J]. 中國石油和化工標準與質(zhì)量. 2012（10）

3. 孫延廷. 鉆井機械設(shè)備的故障排除與維修分析[J]. 硅谷. 2013（05）