适用于石油天然气行业的轴承

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    2016年05月05日 14:00 CEST

    瑞典哥德堡,2016 年 5 月 5 日: 可靠性对于石油天然气行业的运营来说至关重要, 不论是陆地还是海洋钻采,因机械部件失效造成的非计划停机都会产生高昂的费用。

    美国法规要求每五年对石油天然气行业的设备进行一次维护。 该行业的运营商希望设备可以持续运行五年时间, 然而由于严苛的工况和极端的环境,通常不到5年就需要对设备进行一次大修。

    斯凯孚优化了多项产品,使其更加适用于石油天然气行业。 顶驱圆锥滚子推力轴承便是其中之一,改进后的轴承有助于延长设备维修间隔、节约运营成本。

    顶驱作为钻机的关键设备,需为钻机工作提供极大的驱动力。 因此,顶驱的主推力轴承必须能够承受极端工作条件, 包括高冲击载荷、轴向载荷以及可能的轴和轴承座挠曲。 还需承受极端温度下的重载和低转速,这些都是恶化润滑状况,进而加速磨损的不利工况。

    斯凯孚新设计的圆锥滚子推力轴承可轻松应对上述挑战,提高顶驱的工作性能和可靠性。 更为重要的是,与以前相比,钻井深度的增加对设备提出了更高的要求。 设备失效的主要原因是齿轮箱的冲击载荷过大,而新轴承就是针对冲击载荷而设计的。

    外形尺寸

    轴承的外形尺寸与之前没有差异。 事实上,SKF推力轴承与市场类似产品在外形尺寸上相同。 差异主要体现在细节上: 斯凯孚采用先进的模拟技术改进了轴承的内部几何形状,最大程度提高了额定载荷。

    轴承采用了新型保持架设计: 使用销接保持架代替了标准黄铜保持架,使轴承可容纳更多的滚子,因此能够承受更高载荷。 但是客户也可以继续使用黄铜保持架,因为销接保持架主要应用于极端应用工况。

    斯凯孚还做了其他关键的设计改进,包括优化滚子对数轮廓,使得滚子载荷分布更加均匀。 同时,所有滚子的尺寸几乎完全相同,降低了单个滚子的峰值应力以及噪声和振动。

    虽然设计上的优化是提高轴承性能的关键因素,但制造工艺的改善也十分重要。 斯凯孚通过更换涂层提高了表面光洁度,有助于轴承应对极端运行工况下的边界润滑影响。 由于钻井通常在-40℃条件下进行,在这种条件下润滑剂会变稠, 再加上高载荷,润滑性能会受到影响,导致轴承损坏。 表面光洁度的改善能最大程度地提高润滑剂的效果,减少轴承接触面的过度摩擦和损害。

    值得一提的是,仅用标准质量的斯凯孚轴承钢就完成了轴承性能的提升。 而市场类似产品如果要使性能得到同等程度的改善,就必须使用更好的轴承钢。

    斯凯孚花费了大量时间设计新轴承。 通常斯凯孚会首先分析现场使用的轴承,以掌握并克服发现的轴承磨损情况。 然后,利用仿真软件对改善后的设计建模。 通过仿真工具和现场测试对优化改善后的设计进行验证。

    除了新圆锥滚子推力轴承,斯凯孚将在2016年国际海洋石油技术展览会(OTC)上展出另外两项重要轴承创新技术: 凯顿(Kaydon)回转支承轴承;传感器轴承单元。 这两种轴承均适用于顶驱。

    凯顿(Kaydon)回转支承轴承可用于固定在顶驱的齿轮箱底部的管子处理装置。 许多原始设备制造商为了节约成本,在标准轴承上添加一些齿轮以制作“定制”轴承。 一个更好的解决方案是采用带有集成式齿轮的回转支承轴承,以减少顶驱回转头故障。

    传感器轴承单元可用于顶驱电机。 该产品最初用于铁路行业,经改进后用于石油天然气行业,包括顶驱。 在轴承单元中整合了轴承和编码器,因此整体更紧凑、更稳健耐用。

    顶驱是石油天然气钻探的重要组成设备,而轴承创新技术等任何可以改善顶驱的措施将有利于减少停机时间、提高可靠性。

    瑞典SKF
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