45常用钻井泵的典型结构(钻井机械).ppt

1、4.5常用钻井泵的典型结构,内容回顾,本节课要学习的内容,一、三缸单作用活塞泵的特点,二、三缸单作用钻井泵的组成,三、钻井泵的易损件及配件,三缸单作用活塞泵,一、三缸单作用活塞泵的特点,1、主要优点,2、主要缺点,3、三缸单作用钻井泵的代号,1、主要优点,（1）缸径小、 冲程短 冲次高、体积小 质量轻,（2）泵的流量均匀 压力波动小,（3）缸套与活塞 的寿命高,（4）拆装方便 活塞杆无需密封 工作寿命长,（5）易损件少 费用低,（6）机械效率 高,2、主要缺点,（1）附属设备多,（2）容积效率低,一、三缸单作用活塞泵的特点,3、三缸单作用钻井泵的代号,3NB,变型代号,额定输入功率代号,三缸单

2、作用钻井泵代号,本节课要学习的内容,一、三缸单作用活塞泵的特点,二、三缸单作用钻井泵的组成,三、钻井泵的易损件及配件,空气包,被动轴,连杆,泵头,输入管,输出管,活塞杆,十字头,钻井泵工作示意图,拉杆,变型代号,二、三缸单作用钻井泵的组成,动力端,液力端,传动轴总成,曲轴总成,十字头总成,L形泵头,I形泵头,T形泵头,动力端的主要零部件,机架,曲轴,传动轴,1、动力端：机架、传动轴、主轴、齿轮、曲轴、连杆、十字头等。,作用：实现动力的输入和运动方式的转换。,1、动力端,动力端包括：皮带轮、齿轮、轴承、曲柄连杆机构、十字头等，其作用是将主轴的旋转运动变为活塞的往复运动，同时传递动力和做必要的减速

3、。 注意几个概念： 铸造是指熔炼金属、制造铸型，并将熔炼金属浇入铸型，冷固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件毛坯的成形方法。 锻压是指对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变其外形，改变其外形、形状及弹性能，用以制造机械零件、工件和毛坯的成形方法，使锻造和冲压的统称，有自由锻造，模型锻造和板料冲压。,退火将金属合金加热适当温度，保温一段时间后随炉缓慢冷却。目的：降低硬度、消除内应力，改善组织和性能，为后续加工的热处理工艺。,正火将金属合金加热适当温度，保温一段时间后在空气中冷却的热处理工艺。它与退火的区别是冷却速度稍快些，使组织更细，强度、硬度更高些。 淬火将钢加热到一定温度以上，保温一段时间

4、后快速冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。其目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性。 回火是将淬火钢重新加热到某一温度，保温后冷却下来的一种热处理工艺。其目的是为了消除淬火内应力，降低脆性，稳定工件的尺寸；调整硬度，提纲塑性和韧性，获得工件最终所需要的力学性能。 衡量金属硬度的方法：布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）、维氏硬度（HV） （1）传动轴总成 （2）曲轴总成,返回,3根连杆大头,大人字齿轮,返回,（3）十字头总成 十字头是传递活塞力的重要部件，同时，又对活塞在缸套内作往复直线运动起导向作用，使介杆、活塞等不受曲柄切向力的影响，减少介杆和活塞的磨损。 介杆的作用是便于对中，防止柱塞偏磨和蹩

5、劲。,通过三套连杆滑块机构把传动轴的旋转运动变成三个活塞分别在其液缸内的往复运动。,返回,二、三缸单作用钻井泵的组成,动力端,液力端,传动轴总成,曲轴总成,十字头总成,L形泵头,I形泵头,T形泵头,液力端：泵头、缸套、活塞、活塞杆、盘根盒、阀、空气包等组成。,1、泵头 是液力端的主体。 2、缸套 是为延长泵头寿命而配备的便于更换的易损件。,高碳高铬泥浆泵缸套,3、活塞 是与缸套相配合的另一种易损件。 4、活塞杆 活塞杆一端连接副杆或十字头，另一端与活塞相接，用于将动力由十子头传往活塞。,活塞杆,2、液力端,液力端包括：活塞、泵缸、泵阀、空气包等。其作用是自吸入池吸入液体，通过活塞运动，使机械能

6、转变为压力能，输出高压液体。 三缸单作用泵的每个缸只有一个吸入阀和排出阀，故其液力端结构比双作用泵液力端简单得多。目前三缸单作用泵泵头主要有L形、I形和T形三种形式。见P82 （1） L形泵头 （2） I形泵头 （3） T形泵头,各型三缸单作用泵的结构形式不同，其液力端结构存在着较大的差异。以下介绍液力端的一些基本结构特点。 1液力端泵头的布置形式 按照吸入阀和排出阀的相互位置，目前三缸单作用泵头可分为L型，I型(亦称直通型)，T型三种布置方案。,L型泵头如图所示，其吸入泵头和排出泵头分块制造，可以单独拆卸，检修和维护方便，泥浆漏失也较少，但结构不紧凑，泵内余隙流道长，泵头重量大，自吸能力较差

7、。,国产泵有兰石3NB-1000、3NB-1300型，大隆3NB-800、 3NB-1300型等。 美国的National Supply公司的P型系列泵，Oil Well 公司的PT型系列泵等运用较多。,I型泵头（直通型泵头）其液力端结构紧凑，重量较轻，缸内余隙流道长度短，有利于自吸，但更换吸入阀座时必须先拆除上方的排出阀，检修比较困难。 国产大隆3NB-1000、胜利SL3NB-1300A、SL3NB-1600A等皆采用此型泵头。,T型泵头主要特点是吸入阀水平布置,排出阀垂直布置.综合了L型和I型泵头的优点，既可分块制造，便于吸入阀的拆装和检修，又取消了吸入室。 T型泵头不足之处是更换吸入阀

8、时需卸下吸入液缸及弯管，泥浆漏失相对较多。,2液力端的紧固结构 钻井泵在高压下工作时，由于受力和振动较大，液力端各紧固件之间容易松动或蠕动，造成高压密封刺漏，零件损坏，甚至不能正常工作。因此，液力端所有紧固件之间应结合牢固。与此同时，液力端的易损件较多，缸套、活塞、阀体、阀座和密封圈等需经常更换，故有关紧固件之间应便于拆装，操作省时省力。,如图所示：缸套与缸套座，活塞杆与中间杆以及中间杆与介杆之间，全部采用卡箍式连接，连接可靠，拆卸方便。,本节课要学习的内容,一、三缸单作用活塞泵的特点,二、三缸单作用钻井泵的组成,三、钻井泵的易损件及配件,三、钻井泵的易损件及配件,活塞-缸套总成,介杆-密封总

9、成,泵阀,空气包,安全阀,3、泵阀组,泵阀是往复泵控制液体单向流动的液压闭锁结构，是往复泵的心脏部分。泵阀一般由阀座、阀体、胶皮垫和弹簧等组成。 喷丸处理是工厂广泛采用的一种表面强化工艺，其设备简单、成本低廉，不受工件形状和位置限制，操作方便，但工作环境较差。喷丸广泛用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐腐蚀性等，还可用于表面消光、去氧化皮和消除铸、锻、焊件的残余应力等。 喷丸处理原理是利用高速喷射的沙丸或铁丸，对工件表面进行强烈的冲击，使其表面发生塑性变形，从而达到强化表面和改变表面状态的一种工艺方法。喷丸的方法通常有手工操作和机械操作两种。常用的喷丸有以下几种：铸铁弹丸、钢弹丸、玻璃弹

10、丸、砂丸等，其中黑色金属常选用铸铁弹丸、钢弹丸和玻璃弹丸，而有色金属与不锈钢常用玻璃弹丸和不锈钢弹丸。,钻井泵的主要配件有泵阀、活塞、缸套、空气包、安全阀和介杆密封等。 1.泵阀 泵阀是钻井泵中控制泵内液体单向流动的液压闭锁机构，是钻井泵的心脏部分。,钻井泵泵阀多采用弹簧加载举升式盘状锥阀结构，主要由阀座、阀盘(或阀体)、橡胶垫和弹簧组成。,泵工作时，阀盘沿轴线上下往复运动，实现启闭动作。排出时，液缸内的液体克服排出阀弹簧力及阀盘自重，将其顶开，液体进入排出管，此时吸入阀关闭；,吸入时，排出阀在自重，弹簧力及液差作用下迅速关闭，而吸入管中的液体克服吸入阀弹簧力及阀盘自重，顶开吸入阀,进入液缸。

11、,随着活塞在缸套中不断地往复运动，排出阀和吸入阀交替打开或关闭，使液体按一定规律交替地由液缸进入排出管，或由吸入管进入液缸。 钻井泵泵阀工作条件十分恶劣，每一冲内，排出及吸入阀的阀盘与阀座都产生一次冲击。,随着活塞在缸套中不断地往复运动，排出阀和吸入阀交替打开或关闭，使液体按一定规律交替地由液缸进入排出管，或由吸入管进入液缸。 钻井泵泵阀工作条件十分恶劣，每一冲内，排出及吸入阀的阀盘与阀座都产生一次冲击。,4、空气包 目前使用最广泛的钻井泵的空气包是球形隔膜式预压空气包。空气包的作用是减小因钻井泵几个液缸交替工作引起的瞬时排量变化而产生的压力波动，使泵压平稳，保护设备不致因剧烈震动而造成损坏。

12、空气包胶囊内要求充氮气或惰性气体，在没有氮气或惰性气体的情况下可用空气代替，严禁充入氧气或可燃气体。充气压力为最高工作压力的2030。预压式空气包应配压力表，空气包应充装氮气或空气，严禁充装氧气或可燃气体，充装压力为钻井泵工作压力的30%。 一种三缸单作用往复泵排出预压空气包。它是由充气接头，空气包外壳、全胶式整体胶囊、节流板等组合而成。空气包外壳内表面曲线长度与全胶式整体胶囊的外表面曲线长度相等，其总容积为。 空气包工作原理：它是靠空气包胶囊内的气体具有压缩和膨胀的功能稳定钻井泵的排出流量。当泵的输出流量高于平均流量时，空气包内的气体被压缩，使多余的液体进入空气包内；反之，空气包内的液体排到

13、管路中去，这样随着泵的工作速度往复进行，使得泵的流量比较平稳。,4 空气包 往复泵工作过程中，由于结构和工作特点必然产生流量和压力的波动，因此，为了改善往复泵的工作条件，尽可能减少由于排量和压力波动对往复泵工作的影响，必须将压力波动降低到容许范围内。,目前常用的办法是在泵的吸入口和排出口处配置空气包。空气包应尽可能安装在靠近泵的液缸处，装在吸入口附近的称为吸入空气包，装在排出口附近的称为排出空气包。,（1）空气包的工作原理 吸入空气包和排出空气包都是一个内部充以一定压力的氮气或空气的密闭容器，其基本功能是利用气体的可压缩性，随着吸入压力或排除压力的变化，自动的向泵或排出管线供给液体，或者储存一部分来自吸入管线或泵的液体，使吸入总管内或排除总管内液流均匀，惯性力减小，从而降低压力波动。,（2）空气包的结构 现在的钻井泵普遍采用隔膜式预压空气包，其内预先充以4.07.0MPa压力的惰性气体。由于气体（氮或空气)具有一定的压力，进入空气包的液体可以减少，在同样的工作效能下，空气包的容量可以减小。,双球形空气包。特点是在隔膜上部的充气室内加入一定量的洁净液体，起减震、散热和防止漏气的作用。,多筒式预压空气包每个空气包内装有带孔的衬管，橡胶囊套在衬管外，气体充入壳体与橡胶囊之间，泥浆通过衬管上的孔与橡胶