石油钻机绞车的机械密封结构改进与应用

杨运强 田德新

摘    要：随着石油钻机作业环保要求的增高，石油钻机绞车的渗漏问题也亟待解决。主要介绍了石油钻机绞车几种常用的密封形式，并对可能导致渗漏的密封结构进行分析改造，尽可能减少绞车的渗漏问题，满足现场的环保要求。

关键词：石油钻机绞车;密封;密封结构

绞车是石油钻机的核心部件，现代绞车要求传动链条处于密闭箱内并采用强制润滑方式。绞车滚筒轴高、低速端与绞车架之间通常采用挡油环和甩油环进行组合密封，由于链条护罩、副墙板和滚筒轴挡油环均为铆焊式结构，在焊接和组装过程中易变形，造成密封不严，配合处一直存在不同程度的漏油、渗油现象。为了解决绞车滚筒轴漏油问题，使钻井作业满足HSE的要求，有必要设计一种密封性能高的新型滚筒轴密封装置。链条传动绞车的渗漏基本上分为三类：其一为回转件通过回转间隙渗漏，其二为回转件之间的接触部位的渗漏，其三为固定护罩与可拆卸弧罩之间的无油封屏蔽渗漏。笔者就这三类渗漏问题及设计人员所采用的解决方案予以论述。

一、回转件通过回转间隙渗漏

（一）旋转轴唇形密封圈的渗漏

绞车各轴的支撑轴承部位采用的密封形式为轴承盖与J型密封圈结合的密封方式，这种结构属于旋转轴唇形密封的接触式密封。由于其安装、拆卸相对简单的缘故，使用相对普遍。在轴承润滑过程中，润滑油脂没有压力，且在轴旋转的过程中只有正确的安装了密封圈才能够保证无泄漏，这种结构在防止润滑脂的泄露的同时阻止外界粉尘等的进入轴承内腔。从实际工作的角度考虑，在轴承座和轴套间留有合适的间隙。是因为轴承润滑脂长时间的工作过程中，润滑性能逐渐下降、油量损耗，经一个润滑周期后，须补充新的润滑脂，残留的润滑脂会通过轴承座和轴套间隙进入绞车内部。由于这个间隙的存在，在设备正常工作时，轴承温度升高，润滑脂粘度下降，部分润滑脂会经给间隙进入绞车内腔，导致润滑脂减少，注油不及时会导致烧轴承的事故发生。J型密封圈在正装时起密封油脂作用，而反装时在油脂有压力情况下会产生泄露，结合这一特性，经过设计人员的多次研究，从轴承工作的工矿考虑，最后确定了一种新的结构，采用双J型密封圈的形式，两个J型密封圈一正一反，此结构应用在世行贷款的两台ZJ60D钻机上，从用户反映的情况来看，基本上解决了正常工作时油脂不泄露，注油时旧油又能在新油挤压下经反装密封圈唇边进入绞车内腔完成油脂替换。除此之外，解决此类问题还应该从润滑脂的质量考虑，延长润滑周期，减少注油次数。

（二）甩油环与密封环之间通过迷宫间隙渗漏

现代绞车要求传动链条处于密闭箱内并采用稀油强制润滑，绞车滚筒轴与外界的密封靠甩油环与挡油环组合形成的迷宫完成。迷宫密封是非接触性密封，由于绞车架各密封护罩上的密封环均为各种圆弧板分体焊接结构，这种结构变形大、组成零件的加工要求低，容易泄漏。在早期设计制造的各种型號的绞车上所采用的形式。为解决此种渗漏，对该处的密封结构作了彻底改进，在设计绞车架时充分考虑护罩的密封结构，同时参考其他公司的改进结构，设计人员设计出新的密封结构在径向和轴向都采用了有效的防护，在绞车内腔采用双甩油环和双挡油环结构，外腔采用单挡油环及增加回油孔，甩油环及挡油环均采用整体加工后再按护罩分割线铣开的形式，甩油环及挡油环焊接时尽可能减少焊接热变形，并在上部护罩接缝处增加挡油帽，组焊时对焊接变形予以控制，减少焊接变形，从工艺措施上解决了由于焊接质量所形成渗漏，从而使机械迷宫的作用充分体现。

该结构应用于JC50D、JC40DB、JC60D绞车之后，此渗漏现象基本解决。因此，此后生产的绞车在这些部位全部采用此结构。

二、相对静止的接触部位的渗漏

由于装拆链条以及随时能够掌握链条润滑情况的需要，在绞车的很多部位都开有不同大小的罩盖结构。由于所开部位的不同，相应各罩盖的局部结构也就有所不同，通常在水平位置或与水平位置成一定角度的部位采用这种密封结构，此结构在这些部位应该说是已经相当成熟，能避免漏油，单罩盖与水平位置的角度收到一定限制，角度越大效果越差，大角度时该结构不宜采用。在垂直结构的密封通常采用密封垫、法兰以及螺栓组成的垫片密封形式，为了便于观察可将中的盖改用有机玻璃。

三、固定护罩与可拆卸弧罩之间的渗漏

在固定护罩与可拆卸弧罩之间等部分结构的拆装以及密封问题，通常采用U型槽与橡胶海绵板结合的结构。将可拆卸护罩侧板与U型密封槽焊接，在密封槽中加橡胶海绵板，之后通过连接螺栓将护罩与侧板把紧，通过挤压橡胶海绵板形成密封。通过以上的结构分析和研究，链条绞车作为一个比较复杂的机械链条传动机构，其密封要求随着绞车密封部位的结构不同而不同，故在绞车的设计过程中，全面考虑各种因素，根据使用状况的不同采用合理的结构，提高绞车的密封性能，从而提高产品质量，赢得用户，取得市场。

四、结语

石油钻机绞车的机械密封是需要重点关注的问题，绞车的部分维修归因于漏油问题，归根结底是密封的失效，而引起密封失效的主要原因体现在结构不合理或者密封件的损耗。因此，在绞车的设计生产过程中，需要选择合理并且有效的密封结构并在长期的使用过程中，逐步改进，优化结构，创造新的结构，减少渗漏，同时便于易损件的更换。

参考文献：

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