杜勝利，楊慶軍，顧永強(qiáng)

(中國(guó)石化勝利油田孤東采油廠，山東 東營(yíng) 257237)

一、問(wèn)題提出

1997年以來(lái)，勝利油田孤東采油廠注聚系統(tǒng)采用的CS型螺桿泵主要用于聚合物母液低壓外輸、增壓喂入。由于單螺桿泵故障多、運(yùn)轉(zhuǎn)不正常等問(wèn)題，導(dǎo)致注聚泵供液不足，對(duì)生產(chǎn)造成影響。因此，延長(zhǎng)螺桿泵的使用壽命對(duì)三次采油具有重要的意義。

二、CS型單螺桿泵萬(wàn)向節(jié)故障調(diào)查

孤東油田有CS型螺桿泵6臺(tái)，螺桿泵經(jīng)常發(fā)生損壞。據(jù)調(diào)查，原因是萬(wàn)向節(jié)故障所導(dǎo)致。1套萬(wàn)向節(jié)主要由2個(gè)撥叉、1個(gè)十字軸、4個(gè)軸套、1個(gè)橡膠皮套等組成(圖1)。2組萬(wàn)向節(jié)通過(guò)中間軸相連接，統(tǒng)稱為萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)。萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)(圖2)位于單螺桿泵腔內(nèi)，一端連接傳動(dòng)系統(tǒng)，另一端連接轉(zhuǎn)子，其作用是傳遞動(dòng)力和調(diào)整轉(zhuǎn)子偏心距。

圖1 萬(wàn)向節(jié)組成

為了進(jìn)一步確認(rèn)存在的問(wèn)題，對(duì)18套損壞的萬(wàn)向節(jié)使用壽命做了統(tǒng)計(jì)(表1)。

表1 注聚10#站年損壞萬(wàn)向節(jié)情況統(tǒng)計(jì)

對(duì)2011年損壞的萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行了調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，其損壞的部位主要集中在十字軸軸頭和撥叉頂部。主要原因是密封失效造成軸、套磨損加速，最終導(dǎo)至撥叉損壞，對(duì)此做如下分析。

(1)密封失效的原因

在外輸泵電機(jī)的帶動(dòng)作用下，萬(wàn)向節(jié)在單螺桿泵腔內(nèi)頻繁變向運(yùn)動(dòng)。單螺桿泵采用橡膠皮套對(duì)萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行密封，以防止萬(wàn)向節(jié)與聚合物溶液直接接觸。橡膠皮套兩端靠鋼帶固定在撥叉密封槽內(nèi)。受泵運(yùn)轉(zhuǎn)影響，橡膠皮套反復(fù)拉伸彎折，增大了鋼帶對(duì)皮套的磨損造成密封失效。由于橡膠皮套破損，導(dǎo)致聚合物溶液浸入，使萬(wàn)向節(jié)潤(rùn)滑失效而快速磨損。同時(shí)，萬(wàn)向節(jié)還受聚合物溶液(PH值7.5～8.5)腐蝕的影響，導(dǎo)致萬(wàn)向節(jié)銹蝕損壞。

(2)萬(wàn)向節(jié)撥叉損壞原因

對(duì)新的萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行了測(cè)量，得出兩個(gè)撥叉之間的間隙為5mm，其最大允許偏轉(zhuǎn)角度為5°，并通過(guò)計(jì)算，得出以下數(shù)據(jù)：萬(wàn)向節(jié)撥叉的裝配間隙最大是5mm，在此間隙下，撥叉能發(fā)生的最大位移是7.07mm，轉(zhuǎn)換角度為4.95°。當(dāng)十字軸與軸套發(fā)生磨損，配合間隙超過(guò)0.08mm，將導(dǎo)致萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)向角度發(fā)生變化，至使撥叉發(fā)生碰撞。

三、改進(jìn)措施

通過(guò)對(duì)萬(wàn)向節(jié)撥叉的損壞原因分析，針對(duì)其存在的問(wèn)題對(duì)萬(wàn)向節(jié)實(shí)施了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)。

1.更改密封方式

密封橡膠皮套兩端的不銹鋼的鋼帶，使用時(shí)間一長(zhǎng)，易破損，導(dǎo)致聚合物溶液浸入。而用油封來(lái)做軸端密封，可在延長(zhǎng)橡膠套的使用期限基礎(chǔ)上同時(shí)杜絕溶液進(jìn)入到軸套內(nèi)。

2.將軸套改為滾針軸承

原萬(wàn)向節(jié)的軸與軸套是滑動(dòng)摩擦，易磨損，特別在潤(rùn)滑脂失效時(shí)?，F(xiàn)將軸套改為滾針軸承，降低摩擦系數(shù)，使之壽命延長(zhǎng)。

3.增大撥叉許用偏轉(zhuǎn)角度

由于萬(wàn)向節(jié)軸、套發(fā)生磨損，當(dāng)配合間隙大于最大允許值0.08mm時(shí)，導(dǎo)致兩個(gè)撥叉在旋轉(zhuǎn)時(shí)相互碰撞。只要改變撥叉之間的裝配間隙，增大偏轉(zhuǎn)角度，就可以避免2個(gè)撥叉在旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生碰撞。由于受到單螺桿泵泵腔空間的限制，萬(wàn)向節(jié)的偏轉(zhuǎn)角度不能大于5°，如果增大撥叉外徑，由原來(lái)的φ160mm加大到φ180mm，將撥叉耳孔上移5mm，裝配間隙加大到10mm，這樣改動(dòng)后，萬(wàn)向節(jié)的偏轉(zhuǎn)量可增大，以滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。

四、應(yīng)用效果

1.應(yīng)用情況

2012年3月，在勝利油田孤東采油廠三采中心10#配液站對(duì)新型萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行安裝實(shí)驗(yàn)。于2012年6月，對(duì)10#站試用的新萬(wàn)向節(jié)各配件進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)拆檢，萬(wàn)向節(jié)沒(méi)有明顯的磨損現(xiàn)象。之后又對(duì)另外1臺(tái)單螺桿泵萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行更換，安裝后單螺桿泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

上述改進(jìn)措施自2012年3月以來(lái)先后在4臺(tái)泵上改造完成后，一直運(yùn)轉(zhuǎn)良好。無(wú)故障運(yùn)行138天，平均無(wú)故障時(shí)間為92天。

2.效益分析

(1)直接經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)改進(jìn)，年節(jié)省成本4.55萬(wàn)元。

(2)間接經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)過(guò)近1年的推廣應(yīng)用，孤東油田三四區(qū)10＃注聚站單螺桿泵的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間有了較大的提高，事故發(fā)生率明顯降低?？赏茝V應(yīng)用。

[1]金吳健.單螺桿泵使用中的幾個(gè)問(wèn)題及解決方法[J].水泵技術(shù),2002.