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溫州大學(xué)甌江學(xué)院
WENZHOU UNIVERSITY OUJIANG COLLEGE
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述
題 目
機(jī)器人筑砌磚墻專用泥漿泵設(shè)計(jì)
?!I(yè)
機(jī)械工程及其自動(dòng)化
班 級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
職 稱
溫州大學(xué)甌江學(xué)院教務(wù)部制
一.前言
本課題涉及的泥漿泵,是指在筑砌磚墻過(guò)程中向墻磚上輸送泥漿或水等沖洗液的機(jī)械。泥漿泵是筑砌磚墻設(shè)備的重要組成部分。
在常用的正循環(huán)筑砌磚墻中﹐它是將地表沖洗介質(zhì)──清水﹑泥漿或聚合物沖洗液在一定的壓力下,經(jīng)過(guò)高壓軟管﹑水龍頭及鉆桿柱中心孔直送鉆頭的底端,以達(dá)到冷卻鉆頭、將切削下來(lái)的巖屑清除并輸送到地表的目的。
常用的泥漿泵是活塞式或柱塞式的,由動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)泵的曲軸回轉(zhuǎn),曲軸通過(guò)十字頭再帶動(dòng)活塞或柱塞在泵缸中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在吸入和排出閥的交替作用下,實(shí)現(xiàn)壓送與循環(huán)沖洗液的目的。
泥漿泵是在筑砌磚墻過(guò)程中,向鉆孔輸送泥漿或水等沖洗液的機(jī)械。泥漿泵是筑砌磚墻機(jī)械設(shè)備的重要組成部分。它的主要作用是在鉆進(jìn)過(guò)程中將泥漿隨鉆頭鉆進(jìn)注入,起著冷卻鉆頭,清洗鉆具、固著井壁、驅(qū)動(dòng)鉆進(jìn),并將打鉆后巖屑帶回地面的作用。在常用的正循環(huán)筑砌磚墻中﹐泥漿泵是將地表沖洗介質(zhì)─清水﹑泥漿或聚合物沖洗液在一定的壓力下﹐經(jīng)過(guò)高壓軟管﹑水龍頭及鉆桿柱中心孔直送鉆頭的底端﹐以達(dá)到冷卻鉆頭﹑將切削下來(lái)的巖屑清除并輸送到地表的目的。常用的泥漿泵是活塞式或柱塞式的﹐由動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)泵的曲軸回轉(zhuǎn)﹐曲軸通過(guò)十字頭再帶動(dòng)活塞或柱塞在泵缸中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在吸入和排出閥的交替作用下﹐實(shí)現(xiàn)壓送與循環(huán)沖洗液的目的。
二.泥漿泵概述
泥漿泵是在筑砌磚墻過(guò)程中,將泥漿加壓后攜帶出井底的巖屑和供給井底動(dòng)力鉆具的動(dòng)力,向井底輸送和循環(huán)筑砌磚墻液的往復(fù)泵。泥漿泵的主要作用是利用筑砌磚墻沖洗液(統(tǒng)稱泥漿)使井筒內(nèi)外的循環(huán),沖洗井底,冷卻鉆頭,并把巖屑攜帶到地面。在采用水力鉆具(如渦輪鉆具或螺桿鉆具)時(shí),利用沖洗液傳遞能量,推動(dòng)水力鉆具旋轉(zhuǎn)。采用噴射式鉆頭,由鉆頭水眼噴射出高速?zèng)_洗液,有利于破碎巖層,提高筑砌磚墻速度。為了實(shí)現(xiàn)高壓噴射筑砌磚墻,對(duì)筑砌磚墻泥漿泵提出了更高的要求,使用好、保養(yǎng)好泥漿泵的各部分,延長(zhǎng)各個(gè)易損件的工作壽命,保證泥漿泵優(yōu)良的技術(shù)狀況,也是很重要的。由于石油礦場(chǎng)上使用往復(fù)泵的條件十分惡劣,提高其易損件(泵閥,活塞和缸套)的工作壽命,成為泥漿泵設(shè)計(jì)、制造和使用中迫切需要解決的問(wèn)題。近幾年,為了加快筑砌磚墻速度,降低筑砌磚墻成本,延長(zhǎng)鉆頭使用壽命,國(guó)內(nèi)外在泥漿泵的理論和試驗(yàn)研究、設(shè)計(jì)制造和選擇使用等方面做了許多工作,對(duì)筑砌磚墻泵進(jìn)行了多次改型換代,各種新型筑砌磚墻泵也不斷研制成功。但其基本結(jié)構(gòu)均未擺脫曲柄連桿機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)方式,在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有根本變化,因而現(xiàn)有的筑砌磚墻泥漿泵不能完全滿足筑砌磚墻作業(yè)的需要,因而必須尋求具有更好工作性能和合理結(jié)構(gòu)的筑砌磚墻泵以滿足石油勘探開(kāi)發(fā)使用的要求。
隨著改革開(kāi)放的深入及中國(guó)加入世貿(mào)組織,我國(guó)石油筑砌磚墻隊(duì)伍“充分利用國(guó)內(nèi)外兩種資源、兩個(gè)市場(chǎng)”,實(shí)施走出去的戰(zhàn)略,進(jìn)入國(guó)際筑砌磚墻市場(chǎng),為了滿足參與國(guó)際市場(chǎng)的需要,中石油、中石化都在不斷加大筑砌磚墻設(shè)備的投入,同時(shí)加快老筑砌磚墻機(jī)的更新改造和新型輕便筑砌磚墻機(jī)研制步伐,隨著國(guó)際市場(chǎng)對(duì)筑砌磚墻泵的需求增大,使得筑砌磚墻泵的供求矛盾更加突出,各類型筑砌磚墻泵的缺口每年達(dá)200臺(tái)左右。
現(xiàn)如今國(guó)內(nèi)外筑砌磚墻泥漿泵主要存在5方面的問(wèn)題,即,筑砌磚墻泵質(zhì)量大,制約鉆機(jī)的移運(yùn)性,難以適應(yīng)現(xiàn)代輕便鉆機(jī)的要求;沖程短,沖次高,筑砌磚墻泵在不合適的沖次范圍內(nèi)工作,致使液力端壽命短;泵壓偏低,不能完全滿足現(xiàn)代筑砌磚墻工藝的需要;結(jié)構(gòu)不合理,部分強(qiáng)度冗余,部分剛度不足,可靠性低,難以滿足筑砌磚墻機(jī)高可靠性要求;缸套壽命短,難以滿足鉆機(jī)高效率要求。因此,合理降低泵的沖次,適當(dāng)增加泵的沖程長(zhǎng)度,既滿足筑砌磚墻過(guò)程中的排量要求,又能確保泵的自吸性能,充分發(fā)揮了泵的功效,成為今后筑砌磚墻泵的設(shè)計(jì)方向。
三.泥漿泵的國(guó)內(nèi)外概況及發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)的泥漿泵是從 1960 年代開(kāi)始,由引進(jìn)美國(guó)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)前,我國(guó)生產(chǎn)石油筑砌磚墻泵的單位主要有寶雞石油機(jī)械有限公司、蘭州蘭石國(guó)民油井石油工程公司等單位,其生產(chǎn)的系列三缸泵己經(jīng)能基本滿足我國(guó)大部分油田筑砌磚墻的需要,并有部分出口。寶雞石油機(jī)械有限公司已有 40 多年設(shè)計(jì)和制造泥漿泵的歷史,生產(chǎn)的 F-500、F-800、F-1000 泵達(dá)到了美國(guó) LTV 公司的技術(shù)要求,其特點(diǎn)為:無(wú)退刀槽人字齒輪傳動(dòng);合金鋼曲軸;可更換的十字頭導(dǎo)板;機(jī)架采用鋼板焊接件;中間拉桿盤根采用雙層密封結(jié)構(gòu),動(dòng)力端采用強(qiáng)制潤(rùn)滑和飛濺潤(rùn)滑相結(jié)合的潤(rùn)滑方式。F 系列三缸泵具有沖程長(zhǎng)、沖次低的優(yōu)點(diǎn)。為了滿足油田高泵壓和大排量筑砌磚墻工藝的要求,寶雞石油機(jī)械有限公司還自行設(shè)計(jì)和制造了 F-1300、F-1600、F-1600HL、F-2200 和 F-22OOHL大功率高壓泥漿泵。蘭州蘭石國(guó)民油井石油工程公司是中美合資經(jīng)營(yíng)企業(yè),生產(chǎn)的泥漿泵主要有 P 系列、F 系列和 3NB 系列。其中的 3NB 系列泥漿泵具有以下特點(diǎn): 動(dòng)力端殼體為鋼板焊接結(jié)構(gòu),焊后消除內(nèi)應(yīng)力;動(dòng)力端傳動(dòng)齒輪為漸開(kāi)線齒形;曲軸為空心的整體鑄件;動(dòng)力端潤(rùn)滑為飛濺潤(rùn)滑;液力端吸入、排出法蘭符合 ANSI 和 API 規(guī)范;活塞桿與介桿間采用卡箍連接;閥腔孔的底部帶有臺(tái)階,防止閥座下沉;活塞和缸套由一個(gè)獨(dú)立的噴淋泵裝置冷卻和潤(rùn)滑。該公司生產(chǎn)的 3NB 系列三缸泵符合 API 規(guī)范,功率從5OOHP 到 1600HP,廣泛用于各大油田。
目前,世界各國(guó)都在大量研究和使用三缸單作用泥漿泵,并且都是朝著大功率、長(zhǎng)沖程、大缸徑、高泵壓的技術(shù)方向發(fā)展。國(guó)外對(duì)筑砌磚墻泵的研究早、技術(shù)精、產(chǎn)品系列齊全,尤其以美國(guó)的技術(shù)最為先進(jìn),俄羅斯和羅馬尼亞次之。
隨著筑砌磚墻技術(shù)的發(fā)展,特別是高壓噴射筑砌磚墻、近平衡筑砌磚墻、叢式定向井、水平井等新工藝、新技術(shù)的不斷進(jìn)步,對(duì)筑砌磚墻泥漿泵的工作性能要求越來(lái)越高。目前,筑砌磚墻泵正朝著大功率、大排量和高壓力的方向發(fā)展。
四.參考文獻(xiàn)
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