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溫州大學甌江學院 WENZHOU UNIVERSITY OUJIANG COLLEGE 本科畢業(yè)設(shè)計 文獻綜述 題 目 機器人筑砌磚墻專用泥漿泵設(shè)計 ?！I(yè) 機械工程及其自動化 班　級 學生姓名 學　號 指導教師 職 稱 溫州大學甌江學院教務部制 一．前言 本課題涉及的泥漿泵，是指在筑砌磚墻過程中向墻磚上輸送泥漿或水等沖洗液的機械。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)過高壓軟管﹑水龍頭及鉆桿柱中心孔直送鉆頭的底端，以達到冷卻鉆頭、將切削下來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，由動力機帶動泵的曲軸回轉(zhuǎn)，曲軸通過十字頭再帶動活塞或柱塞在泵缸中做往復運動。在吸入和排出閥的交替作用下，實現(xiàn)壓送與循環(huán)沖洗液的目的。 　泥漿泵是在筑砌磚墻過程中，向鉆孔輸送泥漿或水等沖洗液的機械。泥漿泵是筑砌磚墻機械設(shè)備的重要組成部分。它的主要作用是在鉆進過程中將泥漿隨鉆頭鉆進注入，起著冷卻鉆頭，清洗鉆具、固著井壁、驅(qū)動鉆進，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)過高壓軟管﹑水龍頭及鉆桿柱中心孔直送鉆頭的底端﹐以達到冷卻鉆頭﹑將切削下來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﹐由動力機帶動泵的曲軸回轉(zhuǎn)﹐曲軸通過十字頭再帶動活塞或柱塞在泵缸中做往復運動。在吸入和排出閥的交替作用下﹐實現(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程中，將泥漿加壓后攜帶出井底的巖屑和供給井底動力鉆具的動力，向井底輸送和循環(huán)筑砌磚墻液的往復泵。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，利用沖洗液傳遞能量，推動水力鉆具旋轉(zhuǎn)。采用噴射式鉆頭，由鉆頭水眼噴射出高速沖洗液，有利于破碎巖層，提高筑砌磚墻速度。為了實現(xiàn)高壓噴射筑砌磚墻，對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，延長各個易損件的工作壽命，保證泥漿泵優(yōu)良的技術(shù)狀況，也是很重要的。由于石油礦場上使用往復泵的條件十分惡劣，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、制造和使用中迫切需要解決的問題。近幾年，為了加快筑砌磚墻速度，降低筑砌磚墻成本，延長鉆頭使用壽命，國內(nèi)外在泥漿泵的理論和試驗研究、設(shè)計制造和選擇使用等方面做了許多工作，對筑砌磚墻泵進行了多次改型換代，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構(gòu)的傳統(tǒng)方式，在結(jié)構(gòu)上沒有根本變化，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發(fā)使用的要求。 隨著改革開放的深入及中國加入世貿(mào)組織，我國石油筑砌磚墻隊伍“充分利用國內(nèi)外兩種資源、兩個市場”，實施走出去的戰(zhàn)略，進入國際筑砌磚墻市場，為了滿足參與國際市場的需要，中石油、中石化都在不斷加大筑砌磚墻設(shè)備的投入，同時加快老筑砌磚墻機的更新改造和新型輕便筑砌磚墻機研制步伐，隨著國際市場對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200臺左右。 現(xiàn)如今國內(nèi)外筑砌磚墻泥漿泵主要存在5方面的問題，即，筑砌磚墻泵質(zhì)量大，制約鉆機的移運性，難以適應現(xiàn)代輕便鉆機的要求；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，部分強度冗余，部分剛度不足，可靠性低，難以滿足筑砌磚墻機高可靠性要求；缸套壽命短，難以滿足鉆機高效率要求。因此，合理降低泵的沖次，適當增加泵的沖程長度，既滿足筑砌磚墻過程中的排量要求，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)計方向。 三．泥漿泵的國內(nèi)外概況及發(fā)展趨勢 我國的泥漿泵是從 1960 年代開始，由引進美國技術(shù)發(fā)展起來的。當前，我國生產(chǎn)石油筑砌磚墻泵的單位主要有寶雞石油機械有限公司、蘭州蘭石國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)能基本滿足我國大部分油田筑砌磚墻的需要，并有部分出口。寶雞石油機械有限公司已有 40 多年設(shè)計和制造泥漿泵的歷史，生產(chǎn)的 F-500、F-800、F-1000 泵達到了美國 LTV 公司的技術(shù)要求，其特點為:無退刀槽人字齒輪傳動；合金鋼曲軸；可更換的十字頭導板；機架采用鋼板焊接件；中間拉桿盤根采用雙層密封結(jié)構(gòu)，動力端采用強制潤滑和飛濺潤滑相結(jié)合的潤滑方式。F 系列三缸泵具有沖程長、沖次低的優(yōu)點。為了滿足油田高泵壓和大排量筑砌磚墻工藝的要求，寶雞石油機械有限公司還自行設(shè)計和制造了 F-1300、F-1600、F-1600HL、F-2200 和 F-22OOHL大功率高壓泥漿泵。蘭州蘭石國民油井石油工程公司是中美合資經(jīng)營企業(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: 動力端殼體為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，焊后消除內(nèi)應力；動力端傳動齒輪為漸開線齒形；曲軸為空心的整體鑄件；動力端潤滑為飛濺潤滑；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階，防止閥座下沉；活塞和缸套由一個獨立的噴淋泵裝置冷卻和潤滑。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、長沖程、大缸徑、高泵壓的技術(shù)方向發(fā)展。國外對筑砌磚墻泵的研究早、技術(shù)精、產(chǎn)品系列齊全，尤其以美國的技術(shù)最為先進，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)的不斷進步,對筑砌磚墻泥漿泵的工作性能要求越來越高。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 [1] 劉清友.7NB泥漿泵及工作原理[J]. 天然氣工業(yè),2001:64-65. [2] 石油勘探開發(fā)規(guī)劃院機械研究所. 筑砌磚墻泥漿泵的使用[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1979 [3] 石油部科學技術(shù)情報研究所.三缸泥漿泵的特性和使用[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1985 [4] S.L.科利爾.泥漿泵手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，1988 [5] 沉學海. 筑砌磚墻往復泵原理與設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1990 [6] 往復泵設(shè)計編寫組.往復泵設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社，1987 [7] 蘭州石油機械研究所鉆采機械試驗室.SL3NB-1300泥漿泵測試報告[R]. 1987 [8] 沈?qū)W海.論筑砌磚墻泵科研設(shè)計中的幾個問題[J ].石油礦場機械， 1985，NO.6 [9] Kelly J.L.Jr .An Economic Approach to Drilling Hydraulics[J].Drilling Technology Conference Transactions, 1984