【摘要】：泥漿泵是地質(zhì)巖心鉆探中的關(guān)鍵設(shè)備之一,被譽(yù)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(zhì)量、效率、成本和安全性。近年來(lái),隨著深孔地質(zhì)巖心鉆探地層的復(fù)雜性和施工工藝的多樣化以及數(shù)字化、智能化井場(chǎng)建設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、易損件使用壽命短、操控和維修不便、參數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確監(jiān)控等問(wèn)題。本文以滿足深孔地質(zhì)巖心鉆探工藝為目標(biāo),設(shè)計(jì)研制了新型變頻電驅(qū)動(dòng)泥漿泵——BW-300/16DB型泥漿泵,采用理論計(jì)算分析、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對(duì)其工作特性和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析研究。根據(jù)深孔地質(zhì)巖心鉆探實(shí)際工況需要,運(yùn)用流體力學(xué)有關(guān)流體運(yùn)動(dòng)阻力的相關(guān)計(jì)算理論和泥漿循環(huán)壓力模型,對(duì)小口徑深孔繩索取心鉆探過(guò)程中,孔內(nèi)所需泥漿的流量和壓力進(jìn)行了分析計(jì)算,為泥漿泵性能參數(shù)設(shè)計(jì)提供了工況依據(jù)。根據(jù)深孔地質(zhì)巖心鉆探工藝對(duì)泥漿泵性能的要求,在對(duì)傳統(tǒng)泥漿泵結(jié)構(gòu)性能和調(diào)速方式進(jìn)行對(duì)比分析的基礎(chǔ)上,采用變頻調(diào)速技術(shù),將傳統(tǒng)BW-300/16型泥漿泵全面升級(jí)為BW-300/16DB型泥漿泵,實(shí)現(xiàn)了泥漿泵工作點(diǎn)之間的無(wú)級(jí)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(shù)方案,通過(guò)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、整機(jī)結(jié)構(gòu)以及易損零部件閥、缸套、活塞皮碗等方案的研究和改進(jìn)設(shè)計(jì),運(yùn)用Autodesk Inventor(2012)三維設(shè)計(jì)軟件完成了虛擬樣機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì),并對(duì)曲軸、連桿、十字頭等關(guān)鍵零部件進(jìn)行了應(yīng)力分析,提高了設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)泥漿泵實(shí)物樣機(jī),通過(guò)泥漿泵試驗(yàn)臺(tái)型式試驗(yàn)和黔地4井鉆探工程試驗(yàn)的實(shí)施,對(duì)所設(shè)計(jì)研制的新型變頻電驅(qū)動(dòng)泥漿泵綜合性能進(jìn)行了實(shí)踐驗(yàn)證。通過(guò)初步的試驗(yàn)驗(yàn)證,變頻電驅(qū)動(dòng)泥漿泵在工藝參數(shù)匹配性、人機(jī)控制、易損件壽命、運(yùn)轉(zhuǎn)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(zhì)巖心鉆探工藝適用性和裝備發(fā)展趨勢(shì)相融合的功能優(yōu)勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P634
【圖文】：

了鉆機(jī)的技術(shù)水平，改善了其操控性能，更重了鉆探施工的效率和質(zhì)量[3]。變頻電驅(qū)動(dòng)泥漿等方面具有較大優(yōu)勢(shì)，是全面適應(yīng)目前深孔地勢(shì)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)泥漿泵技術(shù)升級(jí)換代，促進(jìn)地實(shí)意義。泵發(fā)展現(xiàn)狀心鉆探中的關(guān)鍵設(shè)備之一，被譽(yù)為鉆探裝備的能的水力機(jī)械[5]，其主要作用是在地質(zhì)鉆探施保持循環(huán)。

非開(kāi)挖管道鉆進(jìn)施工的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)或直接由液壓油缸驅(qū)動(dòng)的泥漿泵（如圖1.1所示），但要將此類泵應(yīng)用于地質(zhì)巖心鉆探施工具有一定的局限性。1.2.1 國(guó)外發(fā)展概況目前，三缸單作用泥漿泵在國(guó)外得到了廣泛研究和使用。國(guó)外對(duì)泥漿泵的研究較早，技術(shù)領(lǐng)先、產(chǎn)品規(guī)格系列齊全，美國(guó)的泥漿泵研制水平領(lǐng)先于其他國(guó)家[8]。相對(duì)于其他行業(yè)，國(guó)內(nèi)外用于地質(zhì)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(zhì)鉆探用泥漿泵經(jīng)歷了引進(jìn)、仿制到自主設(shè)計(jì)、自行制造的二十世紀(jì)六十年代，我國(guó)地質(zhì)鉆探用泥漿泵從前蘇聯(lián)引進(jìn)[13]地質(zhì)部直屬工廠歷經(jīng)仿制、自行生產(chǎn)設(shè)計(jì)等階段，生產(chǎn)的 BW、表 1.1 所示）逐步保障了我國(guó)地質(zhì)勘探行業(yè)的需要。之后，內(nèi)雨后春筍般發(fā)展起來(lái)的地質(zhì)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(guó)地質(zhì)鉆探用泥漿泵都沒(méi)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(guó)地質(zhì)鉆探行業(yè)的需要，并大量出口。

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本文編號(hào)：2804189