1640kW大功率立式六缸单作用钻井泵动力端的研究

【摘要】有石油钻机“心脏”之称的钻井泵,通常也被称为泥浆泵,是石油钻机的三大部件之一。在钻井时,钻井泵的主要作用有：冷却钻头、清洗井底和携带钻井岩屑。随着经济的发展,尤其是近些年来石油工业的快速发展,人们对钻井泵的要求越来越高,主要是要求实现钻井泵的大功率、高泵压和大流量,而钻井泵的体积不能过大、重量不能过重。现在,三缸泵(三缸单作用往复泵的简称)的使用最为广泛,虽然在功率、压力和流量方面,三缸泵能基本满足要求,但是,三缸泵存在许多无法忽视的缺点,主要有：体积过大、重量过重和机构不够合理。所以,研究设计一种结构简单、功率大、泵压高、流量大、而体积小和重量轻的新型的钻井泵显得尤为迫切。本课题中所研究的1640kW大功率立式六缸单作用钻井泵,其功率为1640kW,最大流量为77.6L/s,最高泵压为51.77MPa,而经初步的计算和结构规划表明,与同等功率的三缸泵相比,1640kW大功率立式六缸单作用钻井泵重量减小约30%,并体积约只是同等功率三缸泵的70%。本课题在满足大流量、高泵压、理论恒流量和较同功率钻井泵轻便四项性能的基础上,对1640kW大功率立式六缸单作用钻井泵动力端进行分析与研究设计。在本文中首先介绍了国、内外钻井泵的发展现状和研究设计新型大功率恒流量钻井泵的必要性；然后在1640kW大功率立式六缸单作用钻井泵的理论依据的基础上,确定钻井泵动力端圆柱凸轮的轮廓曲线,并对1640kW大功率立式六缸单作用钻井泵动力端进行静力分析和模态分析,最后确定钻井泵的基本参数,得出7组设计参数,并选择以第2组参数为例,设计出了1640kW大功率立式六缸单作用钻井泵动力端。利用Pro/E三维软件对第二组参数的动力端进行三维建模和装配,并运用Pro/E三维软件的机构模块,对1640kW大功率立式六缸单作用钻井泵动力端进行运动学仿真,以评价机构设计的合理性。最后利用有限元分析软件对1640kW大功率立式六缸单作用钻井泵动力端的主要零、部件进行静力学和模态分析,以进一步验证设计的合理性。该设计能为设计和优化大功率、高泵压并能在理论上实现恒流量的立式六缸单作用钻井泵提供理论参考依据。
【作者】何举刚；
【导师】张洪生；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】1640kW动力端；圆柱凸轮；六缸钻井泵；静力分析；模态分析；

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