萬(wàn)向軸事件原因分析及建議

王建良

摘? 要：近期總公司接連發(fā)生三起萬(wàn)向軸事件，雖未造成重大安全事件及其他后果，但給總公司各級(jí)部門(mén)敲響了警鐘，這個(gè)事件說(shuō)明我們?cè)谌f(wàn)向軸的選型、使用、日常維護(hù)保養(yǎng)及檢查等方面存在一定的問(wèn)題。針對(duì)具體事件進(jìn)行分析并改進(jìn)，以便為日后的生產(chǎn)提供穩(wěn)定可靠的設(shè)備或者制定可行的維護(hù)方案，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：萬(wàn)向軸;故障;分析;維護(hù)

中圖分類號(hào)：TF341.6?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）16-0124-03

Abstract： Recently， there have been three cardan shaft incidents in the head office. Although there have been no major safety incidents and other consequences， it has sounded the alarm for all levels of the head office. This incident illustrates that there are certain problems with our selection， use， daily maintenance and overhaul of cardan shaft. It is intended to analyze and improve specific events， in order to provide stable and reliable equipment for future production or formulate feasible maintenance programs to ensure the smooth progress of production.

Keywords： cardan shaft; failure; analysis; maintenance

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，我國(guó)生產(chǎn)總體規(guī)模不斷擴(kuò)大，有力地推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。鉆井技術(shù)也在技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)下，不斷飛速發(fā)展，定向井、叢式井和水平井也形成了有效的建設(shè)規(guī)模，其整體數(shù)量不斷提升，有力的支持了生產(chǎn)發(fā)展。技術(shù)的不斷發(fā)展，有力的推動(dòng)了各種技術(shù)的提升，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，先進(jìn)的技術(shù)代替了落后的產(chǎn)能，各企業(yè)已經(jīng)全面使用了更加先進(jìn)的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，為企業(yè)快速發(fā)展，爭(zhēng)創(chuàng)世界一流產(chǎn)品提供強(qiáng)有力的支撐，特色產(chǎn)能推動(dòng)了企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。隨著技術(shù)設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，企業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力得到增強(qiáng)，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中始終立于不敗。螺桿鉆具是當(dāng)前應(yīng)用較為普遍的一種工具，在容積式井下動(dòng)力建設(shè)中，起到了重要的作用，這類鉆具主要包括旁通閥、馬達(dá)、萬(wàn)向軸及傳動(dòng)軸四大總成，各部分的功能相互協(xié)調(diào)，有力的提高了設(shè)備的性能。在新技術(shù)的推動(dòng)下，鉆井速度越來(lái)越高，各種新型、特殊工藝井也得到了研發(fā)，為了保證生產(chǎn)需求，螺桿鉆具運(yùn)動(dòng)形式和受力也需要不斷創(chuàng)新，以此，滿足不同的建設(shè)需要，目前看，萬(wàn)向軸是重要的傳動(dòng)部件，如果出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)引發(fā)大的事故，要全面重視此類問(wèn)題，保證建設(shè)生產(chǎn)的穩(wěn)定安全。

1 三起萬(wàn)向軸事件基本情況

30657隊(duì)7月15日在正常鉆進(jìn)過(guò)程中，帶泵萬(wàn)向軸突然從十字頭根部斷裂，斷裂萬(wàn)向軸型號(hào)：W70L=1595。

30655隊(duì)7月16日在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，柴油機(jī)與耦合器之間的萬(wàn)向軸發(fā)生斷裂事件，斷裂萬(wàn)向軸型號(hào)：SWC250DH2L=780。

30662隊(duì)在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，柴油機(jī)與減速箱之間的傳動(dòng)萬(wàn)向軸靠減速箱一側(cè)的法蘭螺栓全部斷裂。

2 三起萬(wàn)向軸事件原因分析

萬(wàn)向軸傳動(dòng)由于其傳動(dòng)效率高、噪音小、安裝維護(hù)方便逐漸取代了原皮帶傳動(dòng)，然而基層使用人員由于對(duì)萬(wàn)向軸的基本性能及維護(hù)保養(yǎng)等基礎(chǔ)知識(shí)掌握不夠，致使萬(wàn)向軸事件頻發(fā)，現(xiàn)將以上三起事件做簡(jiǎn)要分析。

事件一：30657隊(duì)萬(wàn)向軸事件，原因是萬(wàn)向軸選型錯(cuò)誤。

該隊(duì)由于原帶泵萬(wàn)向軸磨損嚴(yán)重（原設(shè)備2006年4月出廠時(shí)所配萬(wàn)向軸），2012年5月10日該隊(duì)鉆臺(tái)大班上報(bào)一只萬(wàn)向軸計(jì)劃，該計(jì)劃僅要求萬(wàn)向軸長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1595、具體型號(hào)未做要求，該計(jì)劃經(jīng)該隊(duì)副隊(duì)長(zhǎng)審核隊(duì)長(zhǎng)審批蓋章確認(rèn)后報(bào)器材公司組織（計(jì)劃原件見(jiàn)圖1）。

器材公司在接到計(jì)劃后按井隊(duì)的要求及時(shí)組織，5月23日該萬(wàn)向軸組織到位，型號(hào)W70、長(zhǎng)度L=1595，并與當(dāng)天發(fā)放給該隊(duì)。（如圖2）

該萬(wàn)向軸與2012年5月24日開(kāi)始使用，至2013年7月15日十字頭根部斷裂，共使用1年45天。經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，該隊(duì)原設(shè)備配套萬(wàn)向軸型號(hào)為：G303.4.0，L=1595，而該隊(duì)上報(bào)計(jì)劃時(shí)未報(bào)具體型號(hào)，僅要求長(zhǎng)度為1595，器材按井隊(duì)要求的長(zhǎng)度組織到的萬(wàn)向軸的型號(hào)為：W70，L=1595，原設(shè)備所配與后組織的兩只萬(wàn)向軸雖長(zhǎng)度法蘭尺寸一樣，但性能相差甚遠(yuǎn)，G303.4.0公稱轉(zhuǎn)矩90kN·M，W70公稱轉(zhuǎn)矩45kN·M，W70的公稱轉(zhuǎn)矩只有G303.4.0一半，萬(wàn)向軸的另一項(xiàng)重要參數(shù)軸線折角，W70也較G303.4.0小3度。由于泥漿泵自身的結(jié)構(gòu)及工作狀況所造成的沖擊載荷較大，另外再加之現(xiàn)場(chǎng)安裝精度較低，傳動(dòng)箱輸出軸法蘭與泥漿泵輸入軸法蘭同軸度較差，決定了帶泵萬(wàn)向軸必須選用具有較高安全系數(shù)的萬(wàn)向軸[1]。兩種萬(wàn)向軸的具體參數(shù)見(jiàn)圖3和圖4。

從理論計(jì)算方面看，W70的公稱轉(zhuǎn)矩45kN·M，疲勞轉(zhuǎn)矩22.5kN·M，與青州1300泵的理論轉(zhuǎn)矩22.2kN·M相當(dāng)，青州1300泥漿泵的理論轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下：

青州1300泵的功率為1300馬力，換算為955KW（1300*0.745=955），假定柴油機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為1300RPM，對(duì)應(yīng)的泵沖為98轉(zhuǎn)/沖，青州泵傳動(dòng)比為4.194，則其輸入軸的轉(zhuǎn)速為411RPM，由此可推算出青州泵輸入軸的額定轉(zhuǎn)矩為9.55*955/411=22.2kN·M。