BW-100型泥浆泵曲轴箱与液力端特性分析设计
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泥浆泵
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外文翻译毕业设计外文文献翻译石油天然气工程标准手册泵泵是一种将液体从一个位置驱动到另一个位置的机械。通常情况下，工程机械用泵是用来移动不可压缩液体（或接近不可压缩）或流体的泵。泵是我们日常生活中最早使用的机械设备，也是众多使用的机械设备之一。泵更是石油，天然气工业的一个重要组成部分，它的用途贯穿整个工业生产，从钻探操作到最终把产品交付给顾客。泵的分类泵通常分两类：位移式泵和动力式泵。在石油，天然气工业上最广泛使用的是往复式活塞泵，回转泵和离心泵，也只有这些泵常常被细致的探索和深入地研究。往复式回转泵的显著特点是它与活塞芯子的运动及液泵的数量有相当密切的关系。因此，动力泵液体置换在理论上等于单位时间上扫过泵芯子的体积。图 3.3.3 显示了典型式动力泵压力变化与流量变化的框图。可以看出：即使泵内压力产生较大的波动，泵的液体排量也不会发生很大的变化。液体运动时的阻力由泵提供的能量来来抵抗。如果泵内的压力增加，且又要保持活塞运动状态不变，泵的每次冲击力都会有一定的增加，这也是往复式活塞泵也叫做动力泵的原因。在社会生产实践中，压力对这些泵的流量会产生很大的影响。这是因为当泵的压力增加时系统会产生一定程度上的泄漏，泄漏和压力是成一定比例的，特别是当压力超过特定许用值时产生的现象更为明显。泵缸中液体理论流量和实际流量产生的差别叫做流量损失。图 3.3.3 为流量损失图。在动力泵特别是离心泵中，泵内流体的压力决定着泵的卸荷率，在图 3.3.4 中有所显示。往复泵活塞泵是动力泵中形式最简单的一种泵。泵由多种动力源驱动，如内燃机和电动机等。泵运转时，分离的泵系统由电力传动装置连接到动力源上，泵缸内的流量由活塞的数量，一些元件的尺寸（钻孔和冲击速度）所决定。循环泵通常设计成定容量和定压力式的，这些因素由应用条件所决定。一旦泵的压力和流量确定，设计者就可以跟据这些条件来确定柱塞孔，活塞往复速率的变化和动力源为满足条件所需要的产生动力。往复式活塞泵通常又分为垂直式往复泵和水平式往复泵两种。单作用泵单作用泵活塞在一次往复过程中只有一个工作行程。当动力装置驱动活塞压缩时，泵的体积缩小，液缸腔内工作液受到挤压，液缸缸内部压力逐渐增大（液体视为不可压缩的）吸入阀因受挤压而被迫关闭，排出阀受力被推开，使液体排出泵缸，进入排出管道。外文翻译活塞运动由旋转的曲轴带动曲轴连杆完成，而曲轴则由电动机通过传动装置带动旋转。单作用泵通常有 3 个、5 个，甚至有 7 个活塞组成。带有奇数个活塞的单作用泵经试验显示液压缸内液体流动比较平稳。至少采用 3 个活塞的泵可以减少泵缸内的液体波动。通常具有 3 个活塞的单作用泵叫做三缸泵，含 5 个或 7 个活塞的单作用泵叫做多缸泵。双作用泵 双作用泵活塞在一次往复过程中有两个工作行程。液缸中的液体被活塞分为两个密封腔。当活塞向一侧液腔推动时，受挤压的液腔缩小，缸内液体压力增大，吸入阀被压紧，排出阀受力打开，将一部分液体排出缸外；与此同时，在另一液腔中液腔的体积增大，液体压力降低，排出阀由于受到吸力而压紧，吸入阀则在外力作用下被推开，一部分液体进入腔中，一个往复过程完成两次液体吸入和排出。含有一个活塞的双作用泵叫做单缸双作用泵，含有两个活塞的双作用泵叫做双缸双作用泵。流动特性所有往复泵的流量都产生一定的波动性。这是由活塞的停止和反向运动造成的结果。静止和反向运动的瞬间理论流量损失降为零。因此，泵缸内液体的流量是时间的函数。随时间的改变而呈周期性变化，如图 3.3.3 所示。根据对往复泵的流量不均匀性的描述可知，泵的缸数越多，各缸合成的理论流量越趋于均匀，选用奇数缸比偶数缸的效果更为明显。但多缸泵结构复杂，制造和维修较困难，因而通过增加液缸数来改变泵的流量不均匀度受到一定的限制。在社会生产实践中为了改善缸中流量不均匀的现象，通常采用的措施是在泵的吸入口和排出口设置空气室。安装在排出口的空气室叫做排出口空气室，安装在吸入口的空气室叫做吸入口空气室，当往复泵的排量增加到大于平均排量时，排出管道压力升高，使空气室内的气体收到压缩，体积缩小，一部分气体进入空气室储存起来，而不进入排出管道。当泵的瞬时排量小于泵的平均排量时，排出管道压力降低，空气室内被压缩的气体体积膨胀起来，将空气室内储存的那部分液体基础空气室进入排出管道，以补偿这部分泵排量的不足。从而起调节作用，克服排量不均匀现象。往复式泵的流量不均匀度过大会使冲洗液携带岩粉的能力降低，容易造成埋钻、糊钻等事故；会导致液流压力波动增大，从而引起孔壁坍塌或严重漏失；造成吸入系统内液流惯性增大，使吸入性能变坏，使液缸内出现强烈的冲击现象，还可能形成排出系统发生振动，大大降低了泵及其附件的使用寿命；当给涡轮钻具、螺杆钻具等提供动力介质时，冲洗液流量的波动会使钻具运转不平稳，时快时慢，还使得原动机功率的无谓消耗增加外文翻译泵性能的要求钻井泵的排量要能简便、迅速地在较大范围进行调节，最好能实现无级调节。钻井泵的排出压力也要能在较大范围进行调节当根据钻进工艺规程将泵量调定以后，它不能随泵的排出压力的变化而发生变化。工作可靠、易损件寿命长、便于维修保养。要能适应不利条件下的工作。运移性要好单作用泥浆泵活塞安装在泥浆泵中机构的单作用活塞包括一个活塞和末端在腔中运动的抬肩。装置包括安装在末端肩部的圆法兰盘，一个安装在与法兰盘边缘相接近的活塞盖。这两部分由垫圈和螺丝连接在活塞的末端。连接活塞部分有活塞杆，它包括一个圆柱形尾部和一个呈放射状的抬肩，活塞装配包括平的圆形法兰盘，它的外圆直径小于活塞杆缸的内圆直径。法兰的中心有一个孔，孔的直径与前面所说的活塞杆末端的直径相等，安装的法兰与靠近肩部的圆柱末端相配合，目的是使法兰和活塞杆之间形成密封。安装在靠近法兰尾部的圆形平毂，它的外圆直径小于法兰的外圆直径，毂的中央有一个孔，孔的直径大小等于活塞杆末端部分直径，毂有一个周向较厚的圆形的可移动的橡胶活塞杯，它与前面所说的法兰相连。它的外缘有一个十分光滑的环，环的外圆直径比前文所说的缸筒内径大，活塞杯有一个中心孔，孔的直径与毂的外圆直径相同。活塞杯的中心轴向厚度至少要等与毂的厚度。安装在活塞尾部的可以移动的圆形平垫圈，它的外圆直径大于毂的外圆直径，而内圆直径正好等于活塞杆末端直径。缩紧螺母的螺纹与活塞杆末部相连接，促使垫圈与毂加紧。图为往复运动的基本区别，活塞工作在密闭的圆柱形液缸中。活塞缸与柱塞缸的区别如下图所示，活塞缸中活塞的长度比液压缸体的长度短，而柱塞缸的活塞长度比液压缸的长度长。另一个显著特点是活塞整体包在液缸内，而柱塞则进行往复移动，一部分在液压缸中，另一部分漏在外面。当液缸中活塞运动时，密封系统在活塞上，而柱塞缸的密封系统则嵌在液压缸缸体上。外文翻译泵的工作原理一般来说往复泵通常分为两种：抽水泵和动力泵。当运动时又可分为单作用往复泵和双作用往复泵。抽水泵是一种单作用泵。当活塞借助外力向外抽出时，液腔内压力降低，在外界大气压力作用下，排出阀被关紧，吸入阀被推开，液体进入到液缸中；然后活塞借助外力向压缩时，压力增加，吸入阀被顶死，而排出阀被推开，液体排出缸外，活塞进行往复运动，液体被吸入又被排出。动力泵的活塞运动与之相似。泥浆泵泥浆泵消耗了旋转钻探系统总马力的 60%以上。当进行钻探时，泥浆泵通过泥浆循环系统来循环钻探泥浆。泥浆泵向孔内输送冲洗液以清洗孔底，冷却钻头和润滑钻具。在使用液动冲击钻具时，泥浆泵还能作为能源装置。像在图 4.4.1 所示的有两个液压缸体泵通常叫做双缸泵，有三个液压缸组成的泵叫做三缸泵，如图 4.4.2 所示。双缸泵通常用于双重作用，三缸泵则用于单独作用。泥浆泵由动力端和液力端组成。动力端如图 4.4.4 所示，将电动机（通常为柴油机和电动机）轴上的功率输送到泵的机轴上；液力端则用来把液体泵出缸外，液力端的横截面如图 4.4.5 所示。动力端的功能，是将动力机的回转运动转变为活塞(或柱塞) 的直线往复运动。它包括传动离合装置、变速减速装置和曲柄连杆。它们的相互位置与安排决定着泵的总体结构型式，决定着泵的驱动方案及结构方案的选择。动力端的主要零部件包括皮带轮，离合器曲轴箱体及其中的传动轴，齿轮副，曲轴，连杆及十字头滑块。液力端油泵头体、缸套 、活塞 、活塞杆吸入阀和排出阀等组成，它的作用是通过活塞在缸套中作往复运动形成液缸容腔变化，完成能量转化，实现吸入和排出液体。外文翻译泵的安装泵的抽水马达被泥浆泵引长，主要依靠吸水管系统而呈机械形式排列，当离心泵（如辅助泵帮助把泥浆将送入泥浆泵）不用时，泵的液压缸内充满了静态的液体。泵缸中填充物得不完善，将产生噪音，产生破坏性的压力，严重缩短了泥浆泵的使用寿命。在较高速运动的活塞缸中，填充物越来越受到人们的重视，成为一个很大的技术难题。抽水泵压力通过吸入阀和吸入阀座时受到不同程度的损失，在通常情况下不可避免。由于最大限度可以利用的大气压力为 14.7PSI（海平面）,因此安装在泵体底部的吸水坑应该被除去，取而代之的是吸水泵，它安装在相对于泵体比较高的位置，以确保获得正的吸水压头。图 4.4.6 所显示的是一种相对比较理想的安装方式，它受到最小的摩擦力和较小的惯性。错误的安装抽水泵的入口相当于增加 30 倍管道内部摩擦力。多余的吸入管道摩擦力是导致吸入口凝聚物突然增大的主要因素，使吸入管的直径明显减小，吸入管底部和许多装置顺着吸入管安装，目的是能够最大限度的降低吸入速度和减少泥浆质量。通常在实际生产中，采用直径较大且较短的管道。由于抽水泵的功用有时不能很好的满足人们的要求，就会采用上水泵作为辅助工具，这种方式已经广泛地被现代生产中所使用。泵内泥浆的冷却150 度的泥浆会给泥浆泵带来很大的破坏性，液压缸中的泥浆在较低压力或有真空存在下会沸腾，因而会大大降低泥浆泵的效率，当有油存在时，热的泥浆还会加速管道内部橡胶部件的损坏。在社会实际生产中，通常采用带有冷却表面的大泥浆桶来减少这种现象所带来的破坏。外文翻译油气和气体的分离当进行吸气冲程时，缸内压力降低，以气泡形式存在于泥浆中的油气和气体会发生膨胀，某种程度上降低了抽水泵的效率。基于泥浆底部的油气也会自然的加速橡胶部件的老化，通常分离油气较为困难，因而实际生产中人们常常靠改变泥浆的组成物来减少这种现象给泵所带来的破坏。沉淀物通常泥浆具有很好的润滑性，但也会被没有从泥浆中滤出去的细沙所破坏。采用适当的沉淀剂和振动器会减少这种麻烦，有时候也采用泥浆除沙器。泵的卸出只管一个设计较差的卸出只管会引起振动波动和过大的压力，这一部分安装应该尽可能的短和采用直接安装避免任何转弯。通常小的气室由泵内压力自行来填充，只受到一个中等的缓冲作用，为了达到最佳效果，应尽可能采用大的充气室。这部分泵排量的不足。从而起调节作用，克服排量不均匀现象。采用预先加压也可以减少波动和过大的压力 泵的磨损泵易损件主要包括缸套、活塞(或柱塞及其盘根) 、阀和阀座、活塞杆及其盘根等。都是往复运动件及其密封摩擦副的对磨零件，它们有两个共同特点：一是对磨零件是弹性体，它可以变形；二是在工作过程中承受着一定的压力差。因此它与两个刚性零件形成的摩擦副不同，其摩擦和磨损规律的研究更困难。泵易损件的磨损，一般又分为正常磨损和非正常磨损。易损件的结构、加工制造质量与装配公差；材料性能；摩擦副的润滑；泵所输送介质的排量，压力，温度，化学性质，介质中所含磨砺性颗粒的性质，形状，大小，多少；维修、保养、包装、运输及储存等工作性质的好坏等都是影响易损件寿命的主要因素。泵的操作活塞在干燥的液缸中冲击可能会损坏衬套，当泵不受重力，液缸长时间不动或活塞不停的往复运动都会导致活塞泵吸入阀的开启清洗进水岐管由于泥浆泵的管路常被凝固的沙子和抽水坑中的碎片，残骸所填充，这将导致不规则的低速振动。多检查和清洗抽水泵的进水岐管是有必要的。如果不能经常清洗，采用过滤器的办法也是可行的。不循环材料通常一些特殊的固体，如坚果壳，石灰石，膨胀的石灰岩等夹杂在泥浆中，严重的影响钻井的野外作业。大部分的无用填充材料都会影响泵中某些元件的使用寿命。当它们堆积在阀体和阀座之间时会特别的坚硬而难以去除。清洗出口过滤器出口过滤器厂被阀管和胶管堵塞，这将增加泵内的压力，而这并不显示在压力表上。过滤器应该经常清洗，防止压力堆积泵室泵室是专门为高压设备服务的，通常用较好的材料，采用特别加工方法制造而成。在钻探设备的气室中
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