作者：宋明勇 顾文萍 苏德胜
（江苏石油勘探局）
摘 要：针对在用抽油机减速器普遍存在的渗漏油问题，提出了一种新型减速器轴头密封结构。这种密封结构是将机械密封运用到轴头密封上，在轴承端盖内部安装由动静环、O形橡胶圈及弹簧等组成的机械动密封装置，动密封件选用具有一定硬度和耐磨性的材料制成。现场试验表明，密封结构性能可靠，使用寿命长，对轴头无磨损，功率损耗小，从根本上杜绝了抽油机减速器轴头的渗漏油现象。
主题词：抽油机；减速器；密封；改进；试验
在油田开采中，抽油机减速器常存在不同程度的渗漏油现象，漏油的主要部位有上下箱体结合面、输入轴、输出轴的轴头和轴承端盖。据初步统计，江苏油田现有的800多口抽油井中，存在渗漏油的减速器占总井数的43%左右，渗漏油部位分别占总井数的百分比大致为输入轴头18%，输出轴头16%，压盖6%，结合面3%。
文献［1］详细分析了抽油机减速器漏油的原因和主要危害，仅从使用、维护保养和润滑的角度提出漏油的防治方法，提出彻底解决抽油机减速器漏油的根本途径是设计更加合理的轴头密封结构，但没有提出具体的改进设计方法。
原减速器轴头密封结构如图1所示。密封件材料主要有毛毡和矩形橡胶，通过压紧压盖起到密封作用［2］。其缺点是密封性能差，随着使用时间的延长，软填料长期被压缩而变形，失去原有的弹性，逐渐磨损，无法自动补偿，起不到长久的密封效果。这是造成减速器轴头渗漏油的主要原因。
随着油田生产发展，对减速器的密封提出了新的要求，软填料密封效果差，使用寿命短，不便现场维修，已不能适应现代石油工业的要求。因此彻底解决减速器的漏油问题，必须改进在用抽油机减速器的轴头密封结构。
图1 改造前减速器轴头密封结构
1.轴头；2.压盖；3.矩形橡胶圈；4.轴承端盖；5.石棉垫；6.箱体；7、8.O形橡胶圈；9.轴承
针对密封失效的原因，结合目前减速器轴头密封结构特点，笔者提出将机械密封运用到轴头密封上，代替软填料密封。
新型密封结构
1、机械密封的特点
机械密封是指垂直于轴线的两个密封元件的光滑表面相互贴合，并作相对转动而构成的一种密封，其特点是在动环和静环之间的接触面上产生适当的压紧力，两个面始终保持紧密贴合，能起到自动补偿间隙的作用。
2、密封原理
改造后的减速器轴头机械密封结构如图2所示，主要由轴头、箱体、轴承端盖、动环、静环、传动套、弹簧和O形橡胶圈等组成。动环、静环是构成动密封的主要元件。
图2 改造后的轴头机械密封结构
1.静环；2.静环O形橡胶圈；3.动环；4.动环O型橡胶圈；5.固定销钉；6.弹簧；7.传动套；8.销钉
传动套用固定销钉固定在轴头上，静环与轴承端盖内孔是过盈配合，当轴旋转时，固定销钉带动传动套一起旋转。动环与传动套之间装有弹簧，动环在弹簧的作用下，一方面靠其上的销钉与传动套的联动作用，随轴一起旋转；另一方面，在传动套销钉滑槽的导向下可沿轴向移动，使旋转的动环与静环的密封端面始终处于贴合状态，其间有一层极薄的油膜，以达到旋转密封的目的。
轴头机械密封装置主要有4个密封点：(1)静环与轴承端盖的密封；(2)动环与轴头的密封；(3)轴承端盖与减速器轴承孔的密封；(4)动环与静环接触端面的密封。前3个密封点均为静密封，一般不易泄漏油，只有第4个密封点是端面相对旋转的动密封，是改进设计的关键。
3、机械密封结构设计
(1)结构设计原则。一是不要对减速器原结构做大的改动，二是改造后不能影响减速器的正常运转。由于轴承端盖内部空间大，且轴头伸出长，有足够的空间安装机械密封装置，只需重新设计轴承端盖内部结构，即可安装机械密封装置。
(2)密封件材料的选用。选用内装式、单端面、小弹簧、非平衡、螺钉传动型机械密封。要求密封件材料具有一定的硬度和耐磨性。由于密封介质为润滑油，动、静环摩擦副材料可以用硬质合金—石墨或钴基堆焊—石墨或硬质合金、钴基堆焊—浸青铜等。辅助密封件材料可选用丁腈橡胶。
(3)技术要求。动环和静环的设计与加工直接关系到轴头机械密封的可靠性，因此动环和静环的摩擦副表面粗糙度要求较高，以确保密封面间的紧密贴合；弹簧的设计主要考虑在一定的弹力下，有足够的工作长度以自动补偿摩擦面磨损后产生的间隙。
试验与应用
1996年1月台样机，经过地面空载试验和现场承载试验，证明其密封可靠后，陆续挑选漏油Z严重的减速器进行小批量改造，到目前为止，已经改造了二十多台。首台改造减速器在江苏油田真43井无渗漏油累计运行达3年之久。对经改造密封结构的抽油机减速器逐月跟踪检查表明，机械密封改善了减速器的密封性能，从根本上杜绝了渗漏油现象，具有密封性能可靠，使用寿命长，对轴无磨损，功率损耗小，运转工作期间无需维修等优点。
结论
1.机械密封结构运用于抽油机减速器轴头密封，代替软填料密封是切实可行的，是根治目前减速器漏油问题的有效方法之一，具有较高的推广应用价值。
2.原减速器轴头密封位置空间较大，可以在不改动原密封结构的基础上，加装一套机械密封装置，对轴头起到双层密封的作用，使密封更可靠，实现长年无需维护的目标。
3.机械密封结构不仅可以用于新机，而且更适合大量在用的各种抽油机减速器的改造。
参考文献
1.苏德胜，任永林.抽油机减速器漏油防治方法.小型油气藏，1996，1(3)：50 ～51
2.邬亦炯，刘卓均，赵贵祥等.抽油机.北京:石油工业出版社，1994：216～227
来源：《石油机械》1999年 第27卷 第9期