發(fā)布時間：2020-10-13 19:19

　　 泥漿泵又稱鉆井泵,是鉆井工程領域中極其重要的設備之一,一直有著石油鉆機“心臟”的別稱,在石油、天然氣等的開采過程中有著無可取代的地位。本課題針對我國現(xiàn)有泥漿泵存在的功率小、泵壓低、排量小、體積大、質量大等問題,研究3000HP型臥式三缸泥漿泵,該泵是目前世界上功率最大的三缸泥漿泵,其能夠滿足現(xiàn)代油氣開采對功率、排量的需求。本課題以該型號臥式三缸泥漿泵液力端的設計為目的,以現(xiàn)有泥漿泵的工作原理為理論基礎,對其液力端的結構及其重要零部件進行設計研究及仿真分析。針對現(xiàn)有泥漿泵泵閥閥座受沖擊力大及密封圈在高壓流體沖擊下容易損壞的現(xiàn)象,創(chuàng)新設計了一種新型的閥座結構。本課題主要做了以下幾個方面的研究:(1)查詢閱讀國內外相關文獻,了解了國內外泥漿泵及其液力端的發(fā)展現(xiàn)狀及技術,分析了現(xiàn)有泥漿泵在功率、泵壓、流量等方面的不足,闡述了泥漿泵的發(fā)展趨勢及其使用的情況。(2)在對三缸泥漿泵理論研究的基礎上,對該型號泥漿泵的基本性能參數(shù)進行分析研究,確定最大泵壓定為49.6MPa、最大排量定為67.9L/s等。對泥漿泵液力端的結構型式進行了分析研究,創(chuàng)新設計了一種新型閥座結構,將閥體上的密封圈創(chuàng)新設計到閥座上,使其從運動件變成固定件,從而減小了閥體的質量,進而減小了閥體對閥座的沖擊力,也減小了密封圈在高壓流體的沖擊下易損壞的問題,從而提高泥漿泵泵閥使用壽命。(3)在理論校核的基礎上,使用三維建模軟件SolidWorks對液力端主要零部件進行了建模。然后,利用有限元分析軟件ANSYS對三維模型進行了剛度、強度分析,得到了模型的應力云圖及應變云圖,找出了各零部件的危險截面處最大應力及最大變形量。與其材料的基本性能參數(shù)做比較驗證了它們的強度、剛度都滿足設計的要求。(4)利用Fluent流體分析軟件對3000HP型泥漿泵液力端的閥隙流場進行了流體分析,從介質流體的速度云圖及矢量圖中可看出閥隙流場中速度最大的地方在靠近泵閥拐角處,其值可達到23.9m/s,其該位置處閥盤受到的沖擊力也最強,得出了閥隙流場流體流速越大,閥盤受力越大的結論。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TE92
【部分圖文】：

(2) 確定大功率 3000HP 型泥漿泵的液力端方案，并對各種液力端結和比較；闡述泥漿泵基本性能參數(shù)的概念及理論計算公式，設計計算漿泵的性能參數(shù)；在此基礎上，對該泥漿泵液力端主要零部件進行設(3) 運用現(xiàn)代設計分析軟件對 3000HP 型泥漿泵液力端進行動力學的學的分析，通過這些分析給研發(fā)設計者改進泥漿泵的性能提供理論依atlab 軟件對液力端介質流體的流量進行模擬并繪制流量曲線圖。(4) 利用有限元分析軟件 Ansys WorkBench 對 3000HP 型泥漿泵液力部件如液缸、閥體、閥座等進行力學分析和校核得到其應力云圖及變形液力端零部件強度和剛度是否滿足要求。(5) 利用 Fluent 軟件對泥漿泵液力端泵閥閥盤與閥座之間閥隙流場進，通過后處理器得到所需的速度云圖及矢量分布圖，然后根據(jù)圖像分在閥隙的運動規(guī)律，找出流體流量流速對泵閥失效的影響。2 本課題的技術路線

3000HP 型臥式三缸泥漿泵液力端研究第 2 章 3000HP 型泥漿泵性能參數(shù)的理論設計往復式泥漿泵主要由液力端和動力端兩部分組成，液力端是流體介質流過方，它與泥漿泵的排量和壓力有很大的關系。泥漿泵的液力端通常由活塞、、吸入閥、排出閥、閥箱及空氣包等主要部件組成。因此液力端研究設計是泵研究設計過程中重要環(huán)節(jié)之一。.1 泥漿泵的主要結構及其工作原理.1.1 泥漿泵的結構通過研究分析，將本課題研究的 3000HP 型泥漿泵確定為臥式三缸單作用活塞泵，三缸泥漿泵的整體結構三維模型圖如圖 2.1 所示。

圖 2.2 泥 漿 泵 機 構 結 構 框 架 圖.2 泥漿泵的工作原理泥漿泵動力端往往選擇曲柄連桿滑塊結構，通過輸入軸上的齒輪將電機力傳送給曲柄連桿，將主軸的圓周運動轉換為活塞的往復運動，從而實能轉化為壓力能的目的[28]。泥漿泵工作的原理簡圖如圖 2.3 所示。
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本文編號：2839596