鉆井機械設備失效故障分析與預防維護

劉慶光

摘 要：石油鉆井機械設備的保養與維護，對提高石油生產效率、減少鉆井生產成本，提高企業利潤有重要意義。本文探討了鉆采機械設備故障預防對策，并對鉆井機械失效主要形式深入分析，結合工作經驗提出了恢復措施，為石油機械設備的管理提供參考。

關鍵詞：鉆井機械；設備管理；失效形式；保養維護

鉆井機械的工作條件和環境口趨繁重和惡劣，盡管鉆井機械的性能和質量都在不斷提高，但其修理次數和修理周期并無明顯減少。在石油鉆井機的工作生產過程中，鉆機是鉆井機械設備中最重要的機械，而石油鉆井機械設備比較復雜，由八大系統組成。鉆井機是鉆井工作中必不可少的機械設備之一，所以對石油鉆井機械設備保養維護對發揮設備的功效提高利用率，維持械設備經常正常的工作狀態，的延長設備的使用壽命、提高工程質量、控制生產成本方面具有重要作用。鉆機在生產中出現的故障可以集中體現鉆井機械所出現的故障，以鉆機為主要研究對象的，較常出現的機械故障類型主要有：損壞型、退化型、松脫型、失調型、杜塞與滲透型、性能衰退或功能失效型等。主要體現在傳動系統常見故障機理、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、石油鉆采機械設備故障的預防

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。預防石油鉆采機械設備故障重在預防。個機械零部件的磨損預防工作主要有以下幾種：①合理的潤滑設備零件。根據專家和工作是實際分析，過半的磨損都是沒有對設備進行潤滑。保持各個零部件的空隙，是維護機械設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，增加設備的使用率。根據環境和季節不同，也要選擇不同的潤滑劑牌號。滑潤劑的選擇應該符合相關規定。②操作程序一定要的規范。石油鉆采設備的操作規范決定著機械設備的故障發生率。主要體現在日常操作設備中。例如：在啟動機械設備前，要檢測泠卻液的量，在預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。根據對機械損壞原因的統計分析來看，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使用的，因此設備的修復是不可缺少的工作。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件。例如軸類零件因疲勞產生裂紋或斷裂。

（2）零件因超載而發生局部變形。在用貓頭卸扣時，有時因卸扣力矩過大、絞車貓頭軸較長，而使貓頭軸發生彎曲變形。（3）局部斷裂。由于鉆井機械經常要承受沖擊載荷，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計要求，在長期重載作用下，則會發生擠壓塑性變形，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定的標準時，可以通過埋弧焊等方法來修復。3）有相對運動的零件的摩擦磨損失效。機器運轉過程中，有相互作用并作相對運動的零件，不管潤滑條件有多好，總會發生磨損。例如齒輪傳動中的齒輪副、支承軸承，絞車中空轉鏈輪里的銅套與軸，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，不應當發生相對運動。但由于裝配和固定中產生的誤差，特別是在重載荷和沖擊載荷的作用下，致使軸承發生跑內圓或外圓的現象，從而導致與軸承配合的軸頸和殼體孔發生研磨而損壞。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方法使其恢復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的。（6）其它失效形式。吊裝時，由于方法不正確，導致設備護罩發生較大變形。機房底座在搬遷過程中，由于拖拽造成的構件變形以及其它設備在搬遷中造成的誤傷等。

三、鉆井機械的常用修復方法

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再用。（1）焊修。焊接修復的使用范圍最廣，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。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。如修理尺寸法、鑲套修復法、部分更換法、調整換位法等。

總而言之，鉆井設備的管理與維護是企業發展的需要，是石油企業能否正常工作的環節，要充分考慮到石油企業的實際特點，執行相關管理規范，加強設備操作與管理人員的信息溝通與反饋，在平時要做好監督檢查的工作，把這種監督檢查規范融入到企業的日常管理中去。

參考文獻

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