【摘要】：泥漿泵是地質巖心鉆探中的關鍵設備之一,被譽為鉆探裝備的“心臟”,其性能的優(yōu)劣,將直接影響鉆探施工的質量、效率、成本和安全性。近年來,隨著深孔地質巖心鉆探地層的復雜性和施工工藝的多樣化以及數(shù)字化、智能化井場建設的發(fā)展,傳統(tǒng)BW系列泥漿泵存在性能參數(shù)工藝匹配性差、結構設計復雜、易損件使用壽命短、操控和維修不便、參數(shù)無法準確監(jiān)控等問題。本文以滿足深孔地質巖心鉆探工藝為目標,設計研制了新型變頻電驅動泥漿泵——BW-300/16DB型泥漿泵,采用理論計算分析、計算機輔助設計和試驗研究相結合的方法,對其工作特性和優(yōu)勢進行了分析研究。根據(jù)深孔地質巖心鉆探實際工況需要,運用流體力學有關流體運動阻力的相關計算理論和泥漿循環(huán)壓力模型,對小口徑深孔繩索取心鉆探過程中,孔內(nèi)所需泥漿的流量和壓力進行了分析計算,為泥漿泵性能參數(shù)設計提供了工況依據(jù)。根據(jù)深孔地質巖心鉆探工藝對泥漿泵性能的要求,在對傳統(tǒng)泥漿泵結構性能和調(diào)速方式進行對比分析的基礎上,采用變頻調(diào)速技術,將傳統(tǒng)BW-300/16型泥漿泵全面升級為BW-300/16DB型泥漿泵,實現(xiàn)了泥漿泵工作點之間的無級調(diào)節(jié),增加了可工作區(qū)域。依據(jù)新型泥漿泵整體技術方案,通過對調(diào)速系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、整機結構以及易損零部件閥、缸套、活塞皮碗等方案的研究和改進設計,運用Autodesk Inventor(2012)三維設計軟件完成了虛擬樣機的改進設計,并對曲軸、連桿、十字頭等關鍵零部件進行了應力分析,提高了設計的可靠性,提升了泥漿泵綜合性能和工作效率。制造出了BW-300/16DB型變頻電驅動泥漿泵實物樣機,通過泥漿泵試驗臺型式試驗和黔地4井鉆探工程試驗的實施,對所設計研制的新型變頻電驅動泥漿泵綜合性能進行了實踐驗證。通過初步的試驗驗證,變頻電驅動泥漿泵在工藝參數(shù)匹配性、人機控制、易損件壽命、運轉能耗等方面突破了傳統(tǒng)泥漿泵功能的局限性,體現(xiàn)了與深孔地質巖心鉆探工藝適用性和裝備發(fā)展趨勢相融合的功能優(yōu)勢。
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P634
【圖文】：

了鉆機的技術水平，改善了其操控性能，更重了鉆探施工的效率和質量[3]。變頻電驅動泥漿等方面具有較大優(yōu)勢，是全面適應目前深孔地勢，對推動我國泥漿泵技術升級換代，促進地實意義。泵發(fā)展現(xiàn)狀心鉆探中的關鍵設備之一，被譽為鉆探裝備的能的水力機械[5]，其主要作用是在地質鉆探施保持循環(huán)。

非開挖管道鉆進施工的液壓馬達驅動或直接由液壓油缸驅動的泥漿泵（如圖1.1所示），但要將此類泵應用于地質巖心鉆探施工具有一定的局限性。1.2.1 國外發(fā)展概況目前，三缸單作用泥漿泵在國外得到了廣泛研究和使用。國外對泥漿泵的研究較早，技術領先、產(chǎn)品規(guī)格系列齊全，美國的泥漿泵研制水平領先于其他國家[8]。相對于其他行業(yè)，國內(nèi)外用于地質鉆探行業(yè)的泥漿泵大都沖次高、體積小、重量輕。

發(fā)展概況地質鉆探用泥漿泵經(jīng)歷了引進、仿制到自主設計、自行制造的二十世紀六十年代，我國地質鉆探用泥漿泵從前蘇聯(lián)引進[13]地質部直屬工廠歷經(jīng)仿制、自行生產(chǎn)設計等階段，生產(chǎn)的 BW、表 1.1 所示）逐步保障了我國地質勘探行業(yè)的需要。之后，內(nèi)雨后春筍般發(fā)展起來的地質鉆探用泥漿泵制造企業(yè)基本上都的產(chǎn)品，直到今天，我國地質鉆探用泥漿泵都沒有發(fā)生根本性探用泥漿泵生產(chǎn)廠家主要有衡探、雷克、中探、同方等，其生足我國地質鉆探行業(yè)的需要，并大量出口。

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本文編號：2804189