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文檔簡介
1、壓裂車散熱系統(tǒng)風(fēng)扇馬達(dá)軸及軸套失效分析摘 要:針對壓裂車散熱系統(tǒng)風(fēng)扇馬達(dá)軸及軸套失效問題,分別從結(jié)構(gòu)形式、外形尺寸、硬度等方面開展了分析研究,查找出風(fēng)扇馬達(dá)軸與軸套之間的配合不同心為故障產(chǎn)生的主要原因, 同時(shí)對配合尺寸、 零部件硬度提出改進(jìn)要求,解決散熱系統(tǒng)失效問題。關(guān)鍵詞:壓裂車;散熱系統(tǒng);風(fēng)扇馬達(dá);失效分析中圖分類號(hào):TE934.202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-1069( 2016) 17-168-20 引言壓裂車是對油氣儲(chǔ)層進(jìn)行壓裂的主力裝備,由于輸出功率大( 2000hp ),工作壓力高(80-130MPa)的特點(diǎn),其匹配的扇熱系統(tǒng)要求尺寸小、重量輕,現(xiàn)有壓裂車的散熱系統(tǒng)采
2、用臥式結(jié)構(gòu)冷卻系統(tǒng),通過驅(qū)動(dòng)液壓風(fēng)扇馬達(dá)帶動(dòng)風(fēng)扇工作,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)箱和壓裂泵等系統(tǒng)的冷卻。在應(yīng)用中出現(xiàn)多起散熱系統(tǒng)失效的問題,本文針對風(fēng)扇馬達(dá)及軸套過早斷裂進(jìn)行原因分析,提出解決方案,為保障壓裂車散熱系統(tǒng)長時(shí)間有效工作提供了保障。1 馬達(dá)軸及軸套出現(xiàn)的失效問題通過對現(xiàn)場問題進(jìn)行收集,散熱系統(tǒng)故障最突出的問題是風(fēng)扇馬達(dá)和軸套失效,其失效將造成發(fā)動(dòng)機(jī)缸套水、中冷水、壓裂泵潤滑油等系統(tǒng)溫度過高,嚴(yán)重時(shí)造成整機(jī)停機(jī)、影響生產(chǎn)運(yùn)行,表1 為散熱系統(tǒng)事故匯總表。失效問題集中體現(xiàn)在斷軸、滾鍵、漏油等,可以確定在大扭矩作用 ( 1250N.m )下馬達(dá)軸與軸套的設(shè)計(jì)、安裝出現(xiàn)問題。2 散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式分析
3、經(jīng)過對比分析失效散熱系統(tǒng)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有壓裂車風(fēng)扇馬達(dá)的安裝形式有兩種:一種為焊接時(shí)整體結(jié)構(gòu)風(fēng)扇,另一種為螺栓連接的分體式結(jié)構(gòu)風(fēng)扇,如圖1、圖 2所示。整體式結(jié)構(gòu)風(fēng)扇的連接法蘭通過焊接后加工形成,分體式結(jié)構(gòu)風(fēng)扇的連接法蘭與軸套之間通過螺栓裝配進(jìn)行連接。失效風(fēng)扇多為分體式結(jié)構(gòu),采用分體軸承座安裝形式,導(dǎo)致花鍵軸與馬達(dá)軸不同心, 軸套偏磨并滾鍵, 風(fēng)扇停轉(zhuǎn)后,水開鍋噴出。 同時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速始終在最高轉(zhuǎn)速 850r/min 下運(yùn)行,高于風(fēng)扇設(shè)計(jì)要求的最高轉(zhuǎn)速為 765r/min ,加劇了風(fēng)扇馬達(dá)軸的磨損斷裂。3 外形尺寸分析針對失效得分體式風(fēng)扇結(jié)構(gòu),進(jìn)行外觀檢查,完成風(fēng)扇馬達(dá)及軸套等零部件的拆解,
4、對失效后的馬達(dá)軸外花、軸套內(nèi)花鍵進(jìn)行尺寸檢測,檢測結(jié)果如表2 所示。通過分析可以發(fā)現(xiàn)馬達(dá)外花鍵、軸套內(nèi)花鍵的實(shí)物、圖紙、檢驗(yàn)尺寸不規(guī)范,造成內(nèi)外花鍵配合未按照設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。應(yīng)用過程中,由于馬達(dá)在帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,不允許馬達(dá)出軸端承受較大的徑向力,風(fēng)扇間隙配合、 動(dòng)平衡不好,會(huì)通過風(fēng)扇聯(lián)軸器傳遞到馬達(dá)軸,從而造成馬達(dá)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)徑向擺動(dòng),擺動(dòng)幅度大于轉(zhuǎn)子和配流盤的間隙(0.04mm ),將造成馬達(dá)的軸封漏油和花鍵軸滾鍵現(xiàn)象。4 硬度分析對馬達(dá)軸、鍵以及軸套等進(jìn)行硬度試驗(yàn),經(jīng)測定馬達(dá)軸外花鍵軸表面硬度HRC54.7-56.5(要求硬度HRC49.1 52.3),花鍵硬度 HRC22.4-26.7(要求硬度HRC25 28),風(fēng)扇軸套表面硬度 HRC19-22(要求硬度HRC29.2 34.2),花鍵軸硬度高于技術(shù)要求, 馬達(dá)花鍵、 軸套表面硬度均低于技術(shù)要求。(見表 3)5 結(jié)論失效風(fēng)扇采用的分體式風(fēng)扇結(jié)構(gòu)形式不合理,風(fēng)扇馬達(dá)軸與軸套之間的配合易出現(xiàn)不同心,導(dǎo)致軸套偏磨并滾鍵,是風(fēng)扇馬達(dá)或軸套失效的主要原因。馬達(dá)外花鍵、軸套內(nèi)花鍵的實(shí)物、圖紙、檢驗(yàn)尺
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