石油鉆機絞車的機械密封結構改進與應用

楊運強 田德新

摘? ? 要：隨著石油鉆機作業環保要求的增高，石油鉆機絞車的滲漏問題也亟待解決。主要介紹了石油鉆機絞車幾種常用的密封形式，并對可能導致滲漏的密封結構進行分析改造，盡可能減少絞車的滲漏問題，滿足現場的環保要求。

關鍵詞：石油鉆機絞車;密封;密封結構

絞車是石油鉆機的核心部件，現代絞車要求傳動鏈條處于密閉箱內并采用強制潤滑方式。絞車滾筒軸高、低速端與絞車架之間通常采用擋油環和甩油環進行組合密封，由于鏈條護罩、副墻板和滾筒軸擋油環均為鉚焊式結構，在焊接和組裝過程中易變形，造成密封不嚴，配合處一直存在不同程度的漏油、滲油現象。為了解決絞車滾筒軸漏油問題，使鉆井作業滿足HSE的要求，有必要設計一種密封性能高的新型滾筒軸密封裝置。鏈條傳動絞車的滲漏基本上分為三類：其一為回轉件通過回轉間隙滲漏，其二為回轉件之間的接觸部位的滲漏，其三為固定護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計人員所采用的解決方案予以論述。

一、回轉件通過回轉間隙滲漏

（一）旋轉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型密封圈結合的密封方式，這種結構屬于旋轉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，這種結構在防止潤滑脂的泄露的同時阻止外界粉塵等的進入軸承內腔。從實際工作的角度考慮，在軸承座和軸套間留有合適的間隙。是因為軸承潤滑脂長時間的工作過程中，潤滑性能逐漸下降、油量損耗，經一個潤滑周期后，須補充新的潤滑脂，殘留的潤滑脂會通過軸承座和軸套間隙進入絞車內部。由于這個間隙的存在，在設備正常工作時，軸承溫度升高，潤滑脂粘度下降，部分潤滑脂會經給間隙進入絞車內腔，導致潤滑脂減少，注油不及時會導致燒軸承的事故發生。J型密封圈在正裝時起密封油脂作用，而反裝時在油脂有壓力情況下會產生泄露，結合這一特性，經過設計人員的多次研究，從軸承工作的工礦考慮，最后確定了一種新的結構，采用雙J型密封圈的形式，兩個J型密封圈一正一反，此結構應用在世行貸款的兩臺ZJ60D鉆機上，從用戶反映的情況來看，基本上解決了正常工作時油脂不泄露，注油時舊油又能在新油擠壓下經反裝密封圈唇邊進入絞車內腔完成油脂替換。除此之外，解決此類問題還應該從潤滑脂的質量考慮，延長潤滑周期，減少注油次數。

（二）甩油環與密封環之間通過迷宮間隙滲漏

現代絞車要求傳動鏈條處于密閉箱內并采用稀油強制潤滑，絞車滾筒軸與外界的密封靠甩油環與擋油環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罩上的密封環均為各種圓弧板分體焊接結構，這種結構變形大、組成零件的加工要求低，容易泄漏。在早期設計制造的各種型號的絞車上所采用的形式。為解決此種滲漏，對該處的密封結構作了徹底改進，在設計絞車架時充分考慮護罩的密封結構，同時參考其他公司的改進結構，設計人員設計出新的密封結構在徑向和軸向都采用了有效的防護，在絞車內腔采用雙甩油環和雙擋油環結構，外腔采用單擋油環及增加回油孔，甩油環及擋油環均采用整體加工后再按護罩分割線銑開的形式，甩油環及擋油環焊接時盡可能減少焊接熱變形，并在上部護罩接縫處增加擋油帽，組焊時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量所形成滲漏，從而使機械迷宮的作用充分體現。

該結構應用于JC50D、JC40DB、JC60D絞車之后，此滲漏現象基本解決。因此，此后生產的絞車在這些部位全部采用此結構。

二、相對靜止的接觸部位的滲漏

由于裝拆鏈條以及隨時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構。由于所開部位的不同，相應各罩蓋的局部結構也就有所不同，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構，此結構在這些部位應該說是已經相當成熟，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，大角度時該結構不宜采用。在垂直結構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玻璃。

三、固定護罩與可拆卸弧罩之間的滲漏

在固定護罩與可拆卸弧罩之間等部分結構的拆裝以及密封問題，通常采用U型槽與橡膠海綿板結合的結構。將可拆卸護罩側板與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罩與側板把緊，通過擠壓橡膠海綿板形成密封。通過以上的結構分析和研究，鏈條絞車作為一個比較復雜的機械鏈條傳動機構，其密封要求隨著絞車密封部位的結構不同而不同，故在絞車的設計過程中，全面考慮各種因素，根據使用狀況的不同采用合理的結構，提高絞車的密封性能，從而提高產品質量，贏得用戶，取得市場。

四、結語

石油鉆機絞車的機械密封是需要重點關注的問題，絞車的部分維修歸因于漏油問題，歸根結底是密封的失效，而引起密封失效的主要原因體現在結構不合理或者密封件的損耗。因此，在絞車的設計生產過程中，需要選擇合理并且有效的密封結構并在長期的使用過程中，逐步改進，優化結構，創造新的結構，減少滲漏，同時便于易損件的更換。

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