泥漿泵又稱鉆井泵,是鉆井工程領(lǐng)域中極其重要的設(shè)備之一,一直有著石油鉆機(jī)“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(duì)我國現(xiàn)有泥漿泵存在的功率小、泵壓低、排量小、體積大、質(zhì)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(duì)功率、排量的需求。本課題以該型號(hào)臥式三缸泥漿泵液力端的設(shè)計(jì)為目的,以現(xiàn)有泥漿泵的工作原理為理論基礎(chǔ),對(duì)其液力端的結(jié)構(gòu)及其重要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)研究及仿真分析。針對(duì)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(shè)計(jì)了一種新型的閥座結(jié)構(gòu)。本課題主要做了以下幾個(gè)方面的研究:(1)查詢閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),了解了國內(nèi)外泥漿泵及其液力端的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù),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(duì)三缸泥漿泵理論研究的基礎(chǔ)上,對(duì)該型號(hào)泥漿泵的基本性能參數(shù)進(jìn)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(duì)泥漿泵液力端的結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了分析研究,創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種新型閥座結(jié)構(gòu),將閥體上的密封圈創(chuàng)新設(shè)計(jì)到閥座上,使其從運(yùn)動(dòng)件變成固定件,從而減小了閥體的質(zhì)量,進(jìn)而減小了閥體對(duì)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(chǔ)上,使用三維建模軟件SolidWorks對(duì)液力端主要零部件進(jìn)行了建模。然后,利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)三維模型進(jìn)行了剛度、強(qiáng)度分析,得到了模型的應(yīng)力云圖及應(yīng)變?cè)茍D,找出了各零部件的危險(xiǎn)截面處最大應(yīng)力及最大變形量。與其材料的基本性能參數(shù)做比較驗(yàn)證了它們的強(qiáng)度、剛度都滿足設(shè)計(jì)的要求。(4)利用Fluent流體分析軟件對(duì)3000HP型泥漿泵液力端的閥隙流場進(jìn)行了流體分析,從介質(zhì)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(dá)到23.9m/s,其該位置處閥盤受到的沖擊力也最強(qiáng),得出了閥隙流場流體流速越大,閥盤受力越大的結(jié)論。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(duì)各種液力端結(jié)和比較；闡述泥漿泵基本性能參數(shù)的概念及理論計(jì)算公式，設(shè)計(jì)計(jì)算漿泵的性能參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，對(duì)該泥漿泵液力端主要零部件進(jìn)行設(shè)(3) 運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)分析軟件對(duì) 3000HP 型泥漿泵液力端進(jìn)行動(dòng)力學(xué)的學(xué)的分析，通過這些分析給研發(fā)設(shè)計(jì)者改進(jìn)泥漿泵的性能提供理論依atlab 軟件對(duì)液力端介質(zhì)流體的流量進(jìn)行模擬并繪制流量曲線圖。(4) 利用有限元分析軟件 Ansys WorkBench 對(duì) 3000HP 型泥漿泵液力部件如液缸、閥體、閥座等進(jìn)行力學(xué)分析和校核得到其應(yīng)力云圖及變形液力端零部件強(qiáng)度和剛度是否滿足要求。(5) 利用 Fluent 軟件對(duì)泥漿泵液力端泵閥閥盤與閥座之間閥隙流場進(jìn)，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(yùn)動(dòng)規(guī)律，找出流體流量流速對(duì)泵閥失效的影響。2 本課題的技術(shù)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(shè)計(jì)往復(fù)式泥漿泵主要由液力端和動(dòng)力端兩部分組成，液力端是流體介質(zhì)流過方，它與泥漿泵的排量和壓力有很大的關(guān)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(shè)計(jì)是泵研究設(shè)計(jì)過程中重要環(huán)節(jié)之一。.1 泥漿泵的主要結(jié)構(gòu)及其工作原理.1.1 泥漿泵的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)三維模型圖如圖 2.1 所示。

圖 2.2 泥 漿 泵 機(jī) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 框 架 圖.2 泥漿泵的工作原理泥漿泵動(dòng)力端往往選擇曲柄連桿滑塊結(jié)構(gòu)，通過輸入軸上的齒輪將電機(jī)力傳送給曲柄連桿，將主軸的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)能轉(zhuǎn)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(hào)：2839596