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。今天就请和主页菌一起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。