Поиск

The узел крейцкопфа бурового насоса является основным соединительным компонентом в системе передачи электроэнергии триплексные буровые насосы простого действия, которые широко используются в бурении нефтяных скважин, геологоразведке и других областях. Он выполняет ключевые функции «преобразования вращательного движения в поступательное» и «передачи нагрузки высокого давления», напрямую определяя способность бурового насоса стабильно подавать буровой раствор высокого давления. Являясь одним из основных узлов, обеспечивающих непрерывное и безопасное бурение, он широко применяется при бурении нефтяных и газовых скважин на суше, на море и на объектах разведки полезных ископаемых.Ⅰ. Основные функцииБуровой насос осуществляет всасывание и нагнетание бурового раствора через трансмиссионную цепь «коленчатый вал → шатун → крейцкопф → шток поршня». Как ключевой промежуточный узел, крейцкопф выполняет три основные функции:1.Преобразование формы движения: он воспринимает вращательное движение коленчатого вала, передаваемое шатуном, и посредством точного взаимодействия между ползуном крейцкопфа и направляющей корпуса насоса преобразует вращательную силу в осевое поступательное движение штока поршня. Это обеспечивает движение поршня в модуль концевой части бурового насоса совершает возвратно-поступательные движения с фиксированным ходом, избегая колебаний рабочего объема.2.Передача и амортизация нагрузки высокого давления: выдерживает два основных типа нагрузок——во-первых, возвратно-поступательная инерционная сила, создаваемая вращением коленчатого вала; во-вторых, сила реакции, создаваемая буровым раствором высокого давления в модуль концевой части бурового насосаБлагодаря своей жесткой конструкции он равномерно распределяет нагрузку на корпус насоса, предотвращая поломку штока поршня и шатуна из-за локальной концентрации напряжений.3.Направление движения и центрирование: благодаря строгому контролю зазора между ползуном крейцкопфа и направляющей, ограничивается радиальное биение штока поршня, что обеспечивает возвратно-поступательное движение поршня по центру модуль концевой части бурового насоса Это предотвращает эксцентричный износ между поршнем и гильза цилиндра (эксцентриковый износ может привести к выходу из строя уплотнения гильзы цилиндра, что потребует частой замены и увеличит эксплуатационные расходы).Ⅱ. Стандарты адаптации отрасли и распространённые ошибкиУзел крейцкопфа должен соответствовать модели бурового насоса (например, Модель Ф-1600, Ф-2200). Ключевые параметры включают: ход корпуса крейцкопфа, диаметр пальца шатуна (обычно 50–80 мм, увеличиваясь с размером насоса) и размеры направляющей (адаптируются к направляющей корпуса насоса). Он также должен соответствовать требованиям к прочности и износостойкости для «компонентов приводной части», указанным в API Spec 7K, обеспечивающие срок службы ≥5000 часов в условиях высокого давления и высокой частоты работы.Будучи основным компонентом привода, узел крейцкопфа бурового насоса длительно работает под высоким давлением (35–70 МПа), в условиях высокочастотного возвратно-поступательного движения и загрязнения пылью/шламом. Он подвержен отказам, вызванным недостаточной смазкой, чрезмерным износом, отклонениями в сборе и т. д. В данном разделе, с учетом практики бурения нефтяных скважин на месте, описаны явления, причины и целевые решения для нескольких типичных отказов в соответствии с отраслевыми стандартами API Spec 7K.1.Задиры в цилиндре скольжения крейцкопфаЯвления разломовПри работе бурового насоса слышен резкий звук трения, за которым следует резкое повышение температуры приводной части (зона скольжения превышает 60℃);В тяжёлых случаях происходит заклинивание штока поршня, резкое падение производительности насоса или его остановка. Разборка выявляет царапины на металле и локальные следы сварки на контактной поверхности между ползунком и направляющей.Причины неисправностейНеисправность смазки: недостаточное давление смазочного масляного насоса (10% от номинального давления) или частое повышение давления в модуль концевой части бурового насоса, в результате чего шатунный палец воспринимает мгновенные ударные нагрузки.РешенияЗамена компонентов: замените палец шатуна на тот, который соответствует стандартам, и проверьте, не изношено ли отверстие малого конца шатуна;Калибровка сборки: Обеспечьте переходную посадку между пальцем шатуна и отверстием под палец в корпусе крейцкопфа, при этом зазор должен контролироваться в пределах 0,01–0,03 мм; эластичное стопорное кольцо должно быть полностью защелкнуто в канавке для предотвращения осевого биения;Контроль рабочего состояния: Отрегулируйте давление на выходе бурового насоса до номинального диапазона (см. параметры насоса, например, насос модели F-1600 имеет номинальное давление 35 МПа). Усильте контроль за системой циркуляции бурового раствора во время бурения, чтобы избежать повышения давления в системе. модуль концевой части бурового насоса;Регулярный осмотр: проводите магнитопорошковую проверку поверхности шатунного пальца каждые 500 часов для проверки на наличие усталостных трещин и заблаговременно заменяйте потенциально опасные компоненты.3. Неравномерное возвратно-поступательное движение штока поршняЯвления разломовЗначительные колебания производительности бурового насоса, нестабильный возврат бурового раствора вверх, что может привести к неполной очистке ствола скважины;При разборке обнаруживается ослабление соединения штока поршня с корпусом крейцкопфа или чрезмерный зазор (>0,1 мм) между ползуном и направляющей.Причины неисправностейЧрезмерный износ ползуна: уменьшение толщины ползуна после длительного использования (износ более 0,2 мм), что приводит к чрезмерному зазору между ним и направляющей и радиальному биению крейцкопфа при возвратно-поступательном движении;Ослабленное соединение: резьба соединительной втулки штока поршня не затянута, что приводит к ослаблению резьбы во время работы и несоосности штока поршня и крейцкопфа;Деформация направляющей: Длительная вибрация и удары по корпусу насоса вызывают локальный изгиб направляющей (прямолинейность более 0,05 мм/м), что приводит к отклонению траектории движения.РешенияОбращение с направляющими: Измерьте толщину направляющих; при износе, превышающем допустимый предел, замените направляющие парами. Если зазор немного больше (0,1–0,15 мм), отрегулируйте его, добавив тонкие медные прокладки (толщиной 0,03–0,05 мм) на заднюю часть направляющей.Затяжка соединений: снимите соединительную втулку штока поршня, очистите масляные пятна на поверхности резьбы, повторно затяните резьбу и установите стопорные шайбы или выполните точечную сварку для предотвращения ослабления;Ремонт направляющей: проверьте прямолинейность направляющей с помощью циферблатного индикатора; отремонтируйте незначительную деформацию шлифованием шлифовальной машиной; замените направляющую корпуса насоса, если деформация серьезная, убедившись, что прямолинейность направляющей составляет ≤0,03 мм/м;Калибровка выравнивания: Повторно откалибруйте соосность штока поршня и крейцкопфа, контролируя отклонение на уровне ≤0,05 мм, чтобы избежать отклонения силы во время возвратно-поступательного движения.4. Утечка смазочного маслаЯвления разломовСмазочное масло просачивается из области крейцкопфа (место соединения приводной и гидравлической частей) и капает в систему циркуляции бурового раствора, вызывая загрязнение бурового раствора;Уровень масла в масляном баке быстро падает, что требует частой доливки масла и увеличивает расходы на техническое обслуживание.Причины неисправностейНеисправность уплотнения: старение или деформация уплотнительных колец или повреждение пылезащитных уплотнений, приводящее к просачиванию смазочного масла из зазора уплотнения;Повреждение маслоудерживающего кольца: маслоудерживающее кольцо на корпусе крейцкопфа отваливается или трескается, не в состоянии блокировать поток смазочного масла к гидравлической части;Избыточное давление в масляном канале: Давление в насосе смазочного масла превышает 0,4 МПа, что превышает несущую способность уплотнений и приводит к выдавливанию смазочного масла из области уплотнения.РешенияЗамена уплотнений: Разберите узел крейцкопфа, замените изношенные уплотнительные кольца и пылезащитные уплотнения, а также нанесите смазочное масло на поверхность уплотнения перед установкой;Ремонт маслоудерживающего кольца: установите на место маслоудерживающее кольцо, убедившись, что оно защелкнулось в канавке корпуса крейцкопфа; замените маслоудерживающее кольцо той же моделью, если оно треснуло;Регулировка давления: отрегулируйте давление смазочного насоса до 0,2–0,4 МПа и проверьте правильность работы предохранительного клапана (разберите, очистите или замените предохранительный клапан, если он застрял);Устранение загрязнений: Очистите вытекшее смазочное масло, проверьте содержание масла в буровом растворе и добавьте средство для удаления масла из бурового раствора, если содержание масла превышает предельно допустимое значение, чтобы не повлиять на эксплуатационные характеристики бурового раствора.5. Плохой контакт между кареткой и направляющейЯвления разломовПри работе бурового насоса в зоне скольжения возникает звук трения, а температура приводной части слегка повышается;После разборки осмотр показывает, что контактная поверхность между ползуном и направляющей 0,02 мм);Деформация направляющей: Некачественный материал направляющей приводит к незначительной деформации направляющей после длительного нагрева, что снижает степень прилегания контактной поверхности;Недостаточная смазка: неравномерная подача масла в смазочный канал приводит к локальному недостатку смазочного масла на ползунке, образуя «зоны сухого трения» и влияя на эффективность контакта.РешенияРемонт шлифованием: Разберите направляющую и ползун, вручную отшлифуйте поверхность направляющей мелкозернистым абразивным песком до достижения шероховатости поверхности Ra ≤0,8 мкм; отшлифуйте контактную поверхность ползуна тем же методом, обеспечив площадь контакта ≥80%;Повторная сборка: Откалибруйте положение направляющей с помощью циферблатного индикатора во время установки, убедившись, что отклонение от параллельности между направляющей и направляющей составляет ≤0,01 мм/м;Оптимизация смазки: очистите канал смазочного масла, проверьте, не засорено ли сопло впрыска масла, и убедитесь, что смазочное масло равномерно покрывает контактную поверхность между ползуном и направляющей; при необходимости установите дроссельный клапан в канале смазочного масла ползуна, чтобы отрегулировать подачу масла;Проверка материала: проверьте материал новых предметных стекол, чтобы избежать использования некачественных предметных стекол.Ⅲ.Краткое содержаниеУделяйте первостепенное внимание смазке: ежедневно проверяйте давление и уровень смазочного масла; регулярно меняйте смазочное масло (каждые 2000 часов); убедитесь, что в системе смазки нет засоров и утечек;Регулярный осмотр: разбирайте и осматривайте узел крейцкопфа каждые 500–800 часов, обращая особое внимание на износ направляющих, усталость шатунных пальцев и старение уплотнений; используйте дефектоскопическое оборудование для проверки на наличие трещин;Стандартизированная сборка: строго следуйте стандартам API Spec 7K по сборке; контролируйте зазоры посадки (например, направляющая скольжения: 0,05–0,1 мм, отверстие между пальцем шатуна и пальцем: 0,01–0,03 мм); обеспечивайте выравнивание;Контроль рабочего состояния: не допускайте превышения давления и превышения скорости работы бурового насоса, чтобы исключить повреждение компонентов под воздействием мгновенных ударных нагрузок.

The Крейцкопфный узел бурового насоса является одним из ключевых компонентов грязевого насоса. Ниже приводится подробное введение в каждый из его компонентов:Ⅰ. Сборка крейцкопфаКрейцкопфСтруктура и функция: Обычно это блочная конструкция из литой стали или высокопрочного чугуна. Она служит ступицей, соединяющей шатун и промежуточный стержень. Она преобразует качательное движение шатуна в линейное возвратно-поступательное движение промежуточного стержня и в то же время выдерживает огромное давление и ударную силу во время работы грязевого насоса.Особенности конструкции: Имеет несколько соединительных отверстий и сопрягаемых поверхностей, которые точно соединены и сопрягаются с другими компонентами. Его поверхность обработана для обеспечения хорошего контакта с компонентами, такими как блок скольжения крейцкопфа и штифт крейцкопфа, что снижает износ и трение.Штифт крестовиныСтруктура и функция: Как правило, это цилиндрический металлический штифт, а его диаметр определяется в соответствии со спецификациями и нагрузкой бурового насоса. Он проходит через крейцкопф и малый конец шатуна, соединяя их вместе и передавая мощность и движение.Материал и процесс: Изготовлен из высококачественной легированной стали, такой как 40Cr и т. д. Благодаря таким процессам, как ковка, механическая обработка, закалка и шлифовка, он обладает высокой прочностью, твердостью и износостойкостью. Твердость поверхности обычно составляет около HRC50-55, чтобы выдерживать частые ударные нагрузки. Направляющая доска крейцкопфа бурового насосаСтруктура и функция: Обычно это пара плоских металлических пластин, установленных в фиксированных положениях по обеим сторонам или вокруг траверсы. Ее функция заключается в обеспечении точного направления движения траверсы, гарантируя, что траверса движется вперед и назад по прямой траектории и уменьшая тряску и отклонение.Материал и обработка поверхности: Обычно используемые материалы — износостойкий чугун или бронза. Для повышения износостойкости и снижения коэффициента трения поверхность хромируется или азотируется. Толщина слоя хромирования обычно составляет 0,02-0,05 мм.Грязевой насос Pony RodСтруктура и функция: Это тонкий стержневой компонент, соединяющий крейцкопф и поршень. Он передает линейное движение крейцкопфа поршню, позволяя поршню двигаться вперед и назад в цилиндре насоса, тем самым осуществляя всасывание и нагнетание бурового раствора.Требования к материалам и эксплуатационным характеристикам: используется высокопрочная легированная сталь, например, 35CrMo и т. д. Она имеет высокий предел прочности на растяжение и предел текучести, как правило, с пределом прочности на растяжение более 800-1000 МПа, чтобы выдерживать силы натяжения и давления, возникающие при движении поршня в цилиндре насоса.Подшипник крейцкопфаСтруктура и функция: Устанавливается между траверсой и корпусом машины или другими фиксированными компонентами, используется для поддержки веса и нагрузки движения траверсы. Играет роль в снижении трения, снижении износа и обеспечении гибкого движения траверсы.Типы и характеристики: Распространенные типы включают подшипники скольжения и подшипники качения. Подшипники скольжения обычно используют такие материалы, как баббит или бронза, которые обладают хорошей износостойкостью и противозадирными свойствами и могут выдерживать большие ударные нагрузки, но требуют хороших условий смазки. Подшипники качения имеют преимущества малого коэффициента трения и низкого пускового сопротивления, но они имеют высокие требования к точности установки и смазке.Сальник крейцкопфа бурового насосаСтруктура и функция: Это уплотнительное устройство, установленное между крейцкопфом и корпусом насоса, в основном состоящее из таких компонентов, как сальник, набивка и сальник. Его функция заключается в предотвращении утечки бурового раствора из зазора между крейцкопфом и корпусом насоса, обеспечивая герметичность и эффективность работы бурового насоса.Материал и принцип уплотнения: Набивка обычно представляет собой кольцеобразную конструкцию, изготовленную из таких материалов, как графит, асбест или политетрафторэтилен. При приложении определенного давления к набивке через сальник набивка образует уплотнение в коробке сальника, предотвращая утечку бурового раствора. Уплотнительные свойства коробки сальника напрямую влияют на рабочую среду и эффективность бурового насоса, и набивку необходимо регулярно проверять и заменять.Ⅱ. Принцип работы крейцкопфного узла грязевого насоса заключается в преобразовании вращательного движения коленчатого вала в линейное возвратно-поступательное движение поршня, тем самым реализуя всасывание и нагнетание ила. Конкретный процесс заключается в следующем:Входная мощность: Источник питания грязевого насоса (например, электродвигатель или дизельный двигатель) приводит коленчатый вал во вращение через передаточные устройства, такие как шкивы и шестерни. Коленчатый вал является основным компонентом трансмиссии грязевого насоса, а его вращательное движение является основой мощности для работы всего грязевого насоса.Преобразование движения: вращательное движение коленчатого вала передается на узел крейцкопфа через шатун. Один конец шатуна соединен с шатунной шейкой коленчатого вала, а другой конец соединен с шатунной шейкой крейцкопфа. Когда коленчатый вал вращается, шатун совершает качательное движение. Поскольку крейцкопф ограничен в пределах направляющего диапазона направляющей доски крейцкопфа и может двигаться только линейно, качание шатуна заставляет крейцкопф совершать линейное возвратно-поступательное движение под ограничением направляющей доски крейцкопфа.Передача силы: Во время линейного возвратно-поступательного движения крейцкопфа усилие передается на поршень через укороченный стержень. Один конец укороченного стержня соединен с крейцкопфом, а другой конец соединен с поршнем. Таким образом, линейное движение крейцкопфа передается на поршень, заставляя поршень двигаться вперед и назад в модуле жидкостной части бурового насоса.Перемещение грязи: когда поршень движется вперед и назад в модуль концевой части бурового насоса, он изменяет объем внутри модуля нагнетательной части бурового насоса. Когда поршень движется назад, объем внутри модуля нагнетательной части бурового насоса увеличивается, давление уменьшается, и буровой раствор поступает в модуль нагнетательной части бурового насоса через всасывающий клапан под действием атмосферного давления; когда поршень движется вперед, объем внутри модуля нагнетательной части бурового насоса уменьшается, давление увеличивается, и буровой раствор выдавливается через выпускной клапан, таким образом реализуя процесс всасывания и нагнетания бурового раствора.Подшипник крейцкопфа играет роль в поддержке крейцкопфа на протяжении всего процесса, уменьшая трение и износ во время движения крейцкопфа и гарантируя, что крейцкопф может двигаться линейно и возвратно-поступательно гибко. В то же время сальник крейцкопфа используется для герметизации зазора между крейцкопфом и корпусом насоса, чтобы предотвратить утечку бурового раствора и обеспечить нормальную работу бурового насоса.Ⅲ. Ниже приведены типичные неисправности узла крейцкопфа бурового насоса и способы их устранения:Износ затвораПроявление неисправности: Зазор между ползунком и направляющей пластиной увеличивается, что приводит к тряске крейцкопфа во время движения, что влияет на нормальную работу бурового насоса. В тяжелых случаях это может привести к неравномерному износу между поршнем и гильзой цилиндра, что снижает эффективность бурового насоса.Анализ причины: Длительное возвратно-поступательное движение вызывает трение между ползунком и направляющей пластиной. Такие факторы, как недостаточная смазка, попадание грязи на поверхность трения и плохая износостойкость материала ползуна, ускоряют износ.Решение: Регулярно проверяйте зазор между ползунком и направляющей пластиной. Если зазор превышает указанное значение, зазор можно уменьшить, отрегулировав прокладку. Сильно изношенные ползуны следует своевременно заменить. В то же время убедитесь, что система смазки работает правильно, регулярно заменяйте смазочное масло, очищайте смазочный канал и не допускайте попадания загрязнений.Износ или поломка пальца крейцкопфаПроявление неисправности: На поверхности пальца крейцкопфа появляются следы износа, точечные выбоины или трещины. В тяжелых случаях палец крейцкопфа ломается, что приводит к выходу из строя соединения между крейцкопфом и шатуном, и буровой насос не может нормально работать.Анализ причин: Штифт крейцкопфа несет большую переменную нагрузку во время рабочего процесса и также подвержен влиянию таких факторов, как условия смазки и точность сборки. Если есть такие проблемы, как плохая смазка, плохое качество материала штифта крейцкопфа или эксцентриситет или чрезмерный зазор во время сборки, это может привести к износу или поломке штифта крейцкопфа.Решение: Выберите надежный материал для пальца крейцкопфа и строго контролируйте точность обработки и качество сборки пальца крейцкопфа. Регулярно проверяйте состояние износа пальца крейцкопфа и своевременно заменяйте его при обнаружении износа или трещин. Усилить управление смазкой, чтобы обеспечить хорошую смазку в сопрягаемых частях пальца крейцкопфа с корпусом крейцкопфа и малым концом шатуна.Трещины в корпусе крейцкопфаПроявление неисправности: На поверхности или внутри корпуса крейцкопфа появляются трещины, что может привести к снижению прочности корпуса крейцкопфа и даже к его разрушению, что влияет на безопасную работу бурового насоса.Анализ причин: Корпус крейцкопфа испытывает сложные нагрузки во время работы, такие как инерционная сила, создаваемая возвратно-поступательным движением, и ударная сила, вызванная давлением бурового раствора. Если в материале корпуса крейцкопфа есть дефекты, необоснованный процесс литья, длительная работа под высокой нагрузкой или ненормальный удар, могут возникнуть трещины.Решение: Проведите дефектоскопию корпуса крейцкопфа, чтобы своевременно обнаружить потенциальные трещины. Для небольших трещин можно использовать метод ремонта сваркой, но следует уделять внимание процессу сварки, чтобы предотвратить образование новых трещин. Для корпусов крейцкопфа с серьезными трещинами следует заменить новые компоненты. При ежедневном использовании избегайте перегрузки грязевого насоса и уменьшайте ненормальные удары.Закупорка канала смазочного маслаПроявление неисправности: смазочное масло не может нормально подаваться к каждой трущейся детали, что приводит к повышению температуры узла крейцкопфа и его износу.Анализ причины: Примеси, шлам или металлический мусор в смазочном масле могут заблокировать масляный канал. Кроме того, несоответствующая вязкость смазочного масла, слишком высокая или слишком низкая температура масла также повлияют на текучесть масла, что приведет к блокировке масляного канала.Решение: Регулярно прочищайте канал смазочного масла, а для промывки можно использовать специальные чистящие средства или масло высокого давления. Заменяйте смазочное масло, которое соответствует требованиям, регулярно проверяйте качество масла, а загрязненное масло своевременно фильтруйте или заменяйте. В то же время убедитесь, что температура масла в системе смазки находится в пределах нормы, а для контроля температуры масла можно установить устройство регулирования температуры масла.