可靠性对于石油天然气行业的运营来说至关重要，不论是陆地还是海洋钻采，因机械部件失效造成的非计划停机都会产生高昂的费用。今天就通过实际案例来认识轴承在石油天然气行业的应用。

案例发生在美国，法规要求每五年对石油天然气行业的设备进行一次维护。 该行业的运营商希望设备可以持续运行五年时间，然而由于严苛的工况和极端的环境，通常不到5年就需要对设备进行一次大修。

斯凯孚优化了多项产品，使其更加适用于石油天然气行业。 顶驱圆锥滚子推力轴承便是其中之一，改进后的轴承有助于延长设备维修间隔、节约运营成本。顶驱作为钻机的关键设备，需为钻机工作提供极大的驱动力。因此，顶驱的主推力轴承必须能够承受极端工作条件，包括高冲击载荷、轴向载荷以及可能的轴和轴承座挠曲。 还需承受极端温度下的重载和低转速，这些都是恶化润滑状况，进而加速磨损的不利工况。

斯凯孚新设计的圆锥滚子推力轴承可轻松应对上述挑战，在提高顶驱的工作性能和可靠的同时，更为重要的是，与以前相比，钻井深度的增加对设备提出了更高的要求。设备失效的主要原因是齿轮箱的冲击载荷过大，而新轴承就是针对冲击载荷而设计的。

新轴承的特点-外形尺寸
轴承的外形尺寸与之前没有差异。事实上，SKF推力轴承与市场类似产品在外形尺寸上相同。差异主要体现在细节上： 斯凯孚采用先进的模拟技术改进了轴承的内部几何形状，最大程度提高了额定载荷。

轴承采用了新型保持架设计：使用销接保持架代替了标准黄铜保持架，使轴承可容纳更多的滚子，因此能够承受更高载荷。 但是客户也可以继续使用黄铜保持架，因为销接保持架主要应用于极端应用工况。斯凯孚还做了其他关键的设计改进，包括优化滚子对数轮廓，使得滚子载荷分布更加均匀。同时，所有滚子的尺寸几乎完全相同，降低了单个滚子的峰值应力以及噪声和振动。

虽然设计上的优化是提高轴承性能的关键因素，但制造工艺的改善也十分重要。斯凯孚通过更换涂层提高了表面光洁度，有助于轴承应对极端运行工况下的边界润滑影响。由于钻井通常在-40℃条件下进行，在这种条件下润滑剂会变稠，再加上高载荷，润滑性能会受到影响，导致轴承损坏。表面光洁度的改善能最大程度地提高润滑剂的效果，减少轴承接触面的过度摩擦和损害。

斯凯孚花费了大量时间设计新轴承。通常斯凯孚会首先分析现场使用的轴承，以掌握并克服发现的轴承磨损情况。 然后，利用仿真软件对改善后的设计建模。 通过仿真工具和现场测试对优化改善后的设计进行验证。

除了新圆锥滚子推力轴承之外，凯顿（Kaydon）回转支承轴承；传感器轴承单元。 这两种轴承也均适用于顶驱。凯顿（Kaydon）回转支承轴承可用于固定在顶驱的齿轮箱底部的管子处理装置。 许多原始设备制造商为了节约成本，在标准轴承上添加一些齿轮以制作“定制”轴承。 一个更好的解决方案是采用带有集成式齿轮的回转支承轴承，以减少顶驱回转头故障。

传感器轴承单元则可用于顶驱电机。 该产品最初用于铁路行业，经改进后用于石油天然气行业，包括顶驱。 在轴承单元中整合了轴承和编码器，因此整体更紧凑、更稳健耐用。顶驱是石油天然气钻探的重要组成设备，而轴承创新技术等任何可以改善顶驱的措施将有利于减少停机时间、提高可靠性。