螺杆泵万向节的改进与应用

2013-12-08杜胜利杨庆军顾永强

中国设备工程 2013年11期

关键词：皮套万向节螺杆泵

杜胜利，杨庆军，顾永强

(中国石化胜利油田孤东采油厂，山东东营 257237)

一、问题提出

1997年以来，胜利油田孤东采油厂注聚系统采用的CS型螺杆泵主要用于聚合物母液低压外输、增压喂入。由于单螺杆泵故障多、运转不正常等问题，导致注聚泵供液不足，对生产造成影响。因此，延长螺杆泵的使用寿命对三次采油具有重要的意义。

二、CS型单螺杆泵万向节故障调查

孤东油田有CS型螺杆泵6台，螺杆泵经常发生损坏。据调查，原因是万向节故障所导致。1套万向节主要由2个拨叉、1个十字轴、4个轴套、1个橡胶皮套等组成(图1)。2组万向节通过中间轴相连接，统称为万向联轴节。万向联轴节(图2)位于单螺杆泵腔内，一端连接传动系统，另一端连接转子，其作用是传递动力和调整转子偏心距。

图1 万向节组成

为了进一步确认存在的问题，对18套损坏的万向节使用寿命做了统计(表1)。

表1 注聚10#站年损坏万向节情况统计

对2011年损坏的万向节进行了调查后发现，其损坏的部位主要集中在十字轴轴头和拨叉顶部。主要原因是密封失效造成轴、套磨损加速，最终导至拨叉损坏，对此做如下分析。

(1)密封失效的原因

在外输泵电机的带动作用下，万向节在单螺杆泵腔内频繁变向运动。单螺杆泵采用橡胶皮套对万向节进行密封，以防止万向节与聚合物溶液直接接触。橡胶皮套两端靠钢带固定在拨叉密封槽内。受泵运转影响，橡胶皮套反复拉伸弯折，增大了钢带对皮套的磨损造成密封失效。由于橡胶皮套破损，导致聚合物溶液浸入，使万向节润滑失效而快速磨损。同时，万向节还受聚合物溶液(PH值7.5～8.5)腐蚀的影响，导致万向节锈蚀损坏。

(2)万向节拨叉损坏原因

对新的万向节进行了测量，得出两个拨叉之间的间隙为5mm，其最大允许偏转角度为5°，并通过计算，得出以下数据：万向节拨叉的装配间隙最大是5mm，在此间隙下，拨叉能发生的最大位移是7.07mm，转换角度为4.95°。当十字轴与轴套发生磨损，配合间隙超过0.08mm，将导致万向节转向角度发生变化，至使拨叉发生碰撞。

三、改进措施

通过对万向节拨叉的损坏原因分析，针对其存在的问题对万向节实施了相应的技术改进。

1.更改密封方式

密封橡胶皮套两端的不锈钢的钢带，使用时间一长，易破损，导致聚合物溶液浸入。而用油封来做轴端密封，可在延长橡胶套的使用期限基础上同时杜绝溶液进入到轴套内。

2.将轴套改为滚针轴承

原万向节的轴与轴套是滑动摩擦，易磨损，特别在润滑脂失效时。现将轴套改为滚针轴承，降低摩擦系数，使之寿命延长。

3.增大拨叉许用偏转角度

由于万向节轴、套发生磨损，当配合间隙大于最大允许值0.08mm时，导致两个拨叉在旋转时相互碰撞。只要改变拨叉之间的装配间隙，增大偏转角度，就可以避免2个拨叉在旋转时发生碰撞。由于受到单螺杆泵泵腔空间的限制，万向节的偏转角度不能大于5°，如果增大拨叉外径，由原来的φ160mm加大到φ180mm，将拨叉耳孔上移5mm，装配间隙加大到10mm，这样改动后，万向节的偏转量可增大，以满足现场需要。