万向轴事件原因分析及建议

王建良

摘  要：近期总公司接连发生三起万向轴事件，虽未造成重大安全事件及其他后果，但给总公司各级部门敲响了警钟，这个事件说明我们在万向轴的选型、使用、日常维护保养及检查等方面存在一定的问题。针对具体事件进行分析并改进，以便为日后的生产提供稳定可靠的设备或者制定可行的维护方案，保证生产的顺利进行。

关键词：万向轴;故障;分析;维护

中图分类号：TF341.6   文献标志码：A         文章編号：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

随着经济的全面发展，我国生产总体规模不断扩大，有力地推动了经济的全面发展。钻井技术也在技术创新推动下，不断飞速发展，定向井、丛式井和水平井也形成了有效的建设规模，其整体数量不断提升，有力的支持了生产发展。技术的不断发展，有力的推动了各种技术的提升，在西方发达国家，先进的技术代替了落后的产能，各企业已经全面使用了更加先进的新工艺、新技术、新设备，为企业快速发展，争创世界一流产品提供强有力的支撑，特色产能推动了企业现代化发展。随着技术设备的不断更新换代，企业经济实力得到增强，在激烈的市场竞争中始终立于不败。螺杆钻具是当前应用较为普遍的一种工具，在容积式井下动力建设中，起到了重要的作用，这类钻具主要包括旁通阀、马达、万向轴及传动轴四大总成，各部分的功能相互协调，有力的提高了设备的性能。在新技术的推动下，钻井速度越来越高，各种新型、特殊工艺井也得到了研发，为了保证生产需求，螺杆钻具运动形式和受力也需要不断创新，以此，满足不同的建设需要，目前看，万向轴是重要的传动部件，如果出现问题，则会引发大的事故，要全面重视此类问题，保证建设生产的稳定安全。

1 三起万向轴事件基本情况

30657队7月15日在正常钻进过程中，带泵万向轴突然从十字头根部断裂，断裂万向轴型号：W70L=1595。

30655队7月16日在设备正常运转过程中，柴油机与耦合器之间的万向轴发生断裂事件，断裂万向轴型号：SWC250DH2L=780。

30662队在设备正常运转过程中，柴油机与减速箱之间的传动万向轴靠减速箱一侧的法兰螺栓全部断裂。

2 三起万向轴事件原因分析

万向轴传动由于其传动效率高、噪音小、安装维护方便逐渐取代了原皮带传动，然而基层使用人员由于对万向轴的基本性能及维护保养等基础知识掌握不够，致使万向轴事件频发，现将以上三起事件做简要分析。

事件一：30657队万向轴事件，原因是万向轴选型错误。

该队由于原带泵万向轴磨损严重（原设备2006年4月出厂时所配万向轴），2012年5月10日该队钻台大班上报一只万向轴计划，该计划仅要求万向轴长度为L=1595、具体型号未做要求，该计划经该队副队长审核队长审批盖章确认后报器材公司组织（计划原件见图1）。

器材公司在接到计划后按井队的要求及时组织，5月23日该万向轴组织到位，型号W70、长度L=1595，并与当天发放给该队。（如图2）

该万向轴与2012年5月24日开始使用，至2013年7月15日十字头根部断裂，共使用1年45天。经调查后发现，该队原设备配套万向轴型号为：G303.4.0，L=1595，而该队上报计划时未报具体型号，仅要求长度为1595，器材按井队要求的长度组织到的万向轴的型号为：W70，L=1595，原设备所配与后组织的两只万向轴虽长度法兰尺寸一样，但性能相差甚远，G303.4.0公称转矩90kN·M，W70公称转矩45kN·M，W70的公称转矩只有G303.4.0一半，万向轴的另一项重要参数轴线折角，W70也较G303.4.0小3度。由于泥浆泵自身的结构及工作状况所造成的冲击载荷较大，另外再加之现场安装精度较低，传动箱输出轴法兰与泥浆泵输入轴法兰同轴度较差，决定了带泵万向轴必须选用具有较高安全系数的万向轴[1]。两种万向轴的具体参数见图3和图4。

从理论计算方面看，W70的公称转矩45kN·M，疲劳转矩22.5kN·M，与青州1300泵的理论转矩22.2kN·M相当，青州1300泥浆泵的理论转矩计算如下：

青州1300泵的功率为1300马力，换算为955KW（1300*0.745=955），假定柴油机转速设定为1300RPM，对应的泵冲为98转/冲，青州泵传动比为4.194，则其输入轴的转速为411RPM，由此可推算出青州泵输入轴的额定转矩为9.55*955/411=22.2kN·M。