绞车滚筒轴密封结构改进

赵备库，雷小红，王 娜，程绍君，夏泽贵

（1.中原石油勘探局钻井三公司，河南兰考475300；2.西部钻探准东钻井公司，新疆阜康831511） ①

绞车滚筒轴密封结构改进

赵备库1，雷小红1，王 娜1，程绍君2，夏泽贵2

（1.中原石油勘探局钻井三公司，河南兰考475300；2.西部钻探准东钻井公司，新疆阜康831511）①

针对绞车滚筒轴漏油问题，分析了传统密封结构的缺点，设计了结构简单、无机械磨损、经久耐用的新型迷宫式机械密封结构。现场使用表明，密封性能可靠，能够有效解决绞车滚筒轴漏油问题，使钻井作业满足HSE要求。

绞车；滚筒轴；密封

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［1］。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，如图1～2。为了解决绞车滚筒轴漏油问题，使钻井作业满足HSE的要求［2］，有必要设计一种密封性能高的新型滚筒轴密封装置。

图1 传统绞车滚筒轴低速端密封结构

图2 绞车滚筒轴漏油现场

1 传统密封结构及不足

大多数绞车滚筒轴与绞车架之间密封［3－4］都采用甩油环和挡油盒组合密封，高速端与低速段结构对称，以低速端为例，其甩油环和挡油盒均为分半式结构，如图3。甩油环1和甩油环2焊接在滚筒轴上，挡油盒焊接在副墙板上，另外1／2焊接在链条罩上，组合成整体盒状密封。

1） 由于挡油盒采用薄钢板焊接而成，在制作过程中易变形。

2） 绞车架副墙板、链条护罩与滚筒轴之间缝隙大。

3） 绞车组装过程中副墙板和护罩上的挡油盒贴合面存在一定缝隙，容易导致漏油。

图3 传统滚筒轴密封结构

2 新型密封装置结构及原理

2.1 结构

新型机械密封装置主要包括斜甩油盘（即动环）、密封盒总成（即静环）、辅助挡油环和回流管。斜甩油盘、密封盒总成、挡油环和甩油盘座均设计为2半式对称结构，如图4。

图4 新型滚筒轴密封结构

2.2 密封原理

新型机械密封装置是由密封盒总成（静环）与斜甩油盘（动环）组成，垂直安装在轴上，光洁而平直的表面相互贴合，并作相对转动［5］。它是靠密封润滑油的压力在旋转的动环和静环的接触表面（端面）上产生适当的压紧力，使这2个端面紧密结合，端面间维持1层极薄的液体膜而达到密封目的。密封盒总成为2半式整体加工，内部设计有迷宫及挡油环，密封盒总成靠近滚筒体一侧安装有斜甩油盘，挡油环靠近副墙板及接板一侧在滚筒轴上开有锐角滞油槽，故该机械密封装置具有4重密封作用，能够起到良好的密封效果。

3 现场安装

新型密封装置安装时，先将2半式挡油环找正焊接在绞车滚筒轴总成的相应位置槽内［6－7］，然后将密封盒总成的2半套在挡油环上，并用螺栓将密封盒总成的2半紧固在一起［8－11］，按图3位置分别将密封盒总成的2半找正，焊在接板及绞车架副墙板上；最后将2半式斜甩油盘及甩油盘座套在滚筒轴总成上及螺栓紧固，按图4位置找正，焊接在滚筒轴总成上，并保证滚筒轴总成在运转时斜甩油盘与密封盒总成不发生摩擦；拆卸时，先拆除斜甩油盘与甩油盘座的紧固螺栓，取出2半式斜甩油盘，再拆除密封盒总成2半连接的紧固螺栓，即可取出带有1／2密封总成的接板，然后将滚筒轴总成从绞车架上取出。

4 应用情况

绞车滚筒高、低速端用新型机械密封装置（如图5～6）已设计安装在中原石油勘探局钻井三公司生产的JC50、JC70型绞车上，经在中原石油勘探局5个钻井公司16个井队近3a的现场使用，无1例发生滚筒轴高、低速端漏油现象。

图5 新型滚筒轴密封装置

图6 新型滚筒轴密封装置实物

5 结论

1） 新型密封装置解决了传统滚筒轴密封装置不能完全密、封易漏油问题。

2） 该密封装置适用性强，可以推广应用到类似分半式密封结构的其他设备。

3） 因为具有良好的密封效果，使钻井作业能够满足HSE要求。

［1］ 陈碧凤，杨启明.剖分式螺旋机械密封结构设计［J］.机械，2009（5）：65－67.

［2］ 崔要欣，刘瑞全.泵用机械密封的选型及应用［J］.通用机械，2006（10）：45－46.

［3］ 陈如恒.破除旧观念，创造新钻机［J］.石油矿场机械，2008，37（5）：1－9.

［4］ 郑 卫.关于石油钻机绞车架的设计讨论［J］.石油矿场机械，1997，26（3）：11－14.

［5］ 董志贤.大修F320钻机TF－38型绞车漏油的方法［J］.石油矿场机械，1993，22（4）：.

［6］ 洪云霞.组合式密封在石油钻机上的应用［J］.机械工程师，2007（11）：83－83.

［7］ 杨汉立.国内外石油钻机现状及我国钻机发展探讨［J］.石油机械，2003，31（7）：59－63.

［8］ 杨凤霞.迷宫密封在机泵上的应用［J］.炼油与化工，2005（2）：46－46.

［9］ 常逢云.机械密封的安装和使用［J］.润滑与密封，2002（4）：56－57.

［10］ SY－5305—1987，石油钻采产品焊接件通用技术条件［S］.

［11］ SY－5306—1987，石油钻采产品机械加工通用技术条件［S］.

Drum Shaft Seal Structure Improvement

ZHAO Bei－ku1，LEI Xiao－hong1，WANG NaI1，CHENG Shao－jun2，XIA Ze－gui2
（1.No.3 Drilling Company，Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau，Lankao 475300，China；2.Zhundong Drilling Company of XBDC，Fukang831511，China）

Aimed at the problem that drum of drawwoks oil leakage，the new design of labyrinth seal structure has simple，no mechanical wear and structural durability.The application of drilling field showed that its sealing performance reliable，can satisfy the requirements of operation，resolve the problem of drum leakage effectively and make the drilling meet the HSE requirement.

drawwork；drum；sealing

1001－3482（2012）01－0094－03

TE923.03

B

2011－07－29

赵备库（1981－），男，陕西咸阳人，工程师，现从事石油钻采设备技术研发工作，E－mail：zdpezbk＠163.com。