【正文】 壽命和工作效率的參數(shù)為泵沖次、沖程、排出壓力和吸人壓力。 降低沖次可以提高泵吸人性能，特別是提高三缸泵的自吸能力。由以上表所知，在降低沖次的前提下，適當(dāng)加長沖程長度是合理的，而且還可以進(jìn)一步改善其吸人性能。排量和壓力的波動(dòng)會降低泵的機(jī)械效率根據(jù)泵閥理論，閥盤的運(yùn)動(dòng)存在滯后現(xiàn)象，在排出過程終止時(shí)，閥盤并未落回閥座。 其中 0? ：缸筒壁厚， maxP ：缸內(nèi)最大壓力， ??? ： bn? ； b? ：缸筒材料許用應(yīng)力； n安全系數(shù)，取為 5。 （ 5） 膠管應(yīng)避免與機(jī)械上尖角部分相接觸和摩擦，以免管子損壞。 材料： 45 號鋼 機(jī)械性能： σ s=36000N/cm2 σ b=61000N/ cm2 [σ ]= σ s/=24000N/ cm2 （ 1） 外加負(fù)荷 P=π D2P/4=Π 162200/4=40192N （ 2） 各支點(diǎn)反力 FA， FB ∑ Z=0 FA+ FB= P=40192N ∑ MA=0 18 P－ 36 FB=0 解得： FB=20216N FA =20216N （ 3） 各支點(diǎn)彎矩如圖 MA=MB=0 MC=18FA= （ 4） 按彎曲強(qiáng)度計(jì)算 從圖 的彎矩圖可知危險(xiǎn)短面為 C 處截面，截面 C處的抗彎摸量 W W== = cm 3 截面 C處的彎曲應(yīng)力σ W σ W=MC/W=36172/=11609 N/ cm2 安全系數(shù) n n=[σ ]/ σ W=24000/11609= 安全 （ 5） 按剪切強(qiáng)度計(jì)算 由于此銷為雙剪切 故剪力 Q=P/2=20216N 剪應(yīng)力τ = Q/F=20216X4/ =1791 N/ cm2 安全系數(shù) n=[τ ]/ τ =8150/1791= 安全 式中： [τ ]— 許用剪應(yīng)力 [τ ]=8150 N/ cm2 （ 6） 按擠壓強(qiáng)度計(jì)算 擠壓應(yīng)力σ JY=P/FJY=4019/=1046 N/ cm2 安全系數(shù) n= [σ JY] /σ JY=5100/1046= 安全 式中： [σ JY]— 擠壓 剪應(yīng)力 [σ JY]=5100 N/ cm2 綜上所敘連桿小頭銷子直徑為 19mm 滿足強(qiáng)度要求。 ，并保證軸線平行，周圍孔與偏心輪上孔把合，利用胎上的孔及周圍螺栓把合定位，將偏心輪固定，分步加工各部尺寸。 偏心距交大時(shí)，立車，立磨的切削速度不宜過高，否則應(yīng)考慮用配重塊平衡，以確保尺寸精度 。按“ 化學(xué)熱處理 ” 工藝生產(chǎn)了兩個(gè)泵頭體，其中一個(gè)，對泵頭進(jìn)行高壓生產(chǎn)試驗(yàn)，確定 工作壓力為 ，累計(jì)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 121l 未發(fā)生故障性停車和異常情況。 為了檢驗(yàn)斷裂失效原因，對泵頭體應(yīng)力狀況進(jìn)行了定量分析。 孕育期：泵頭在交變載荷作用下，達(dá)到產(chǎn)生裂紋所需要的時(shí)間和交變周次，不論 泵頭體材料局部有無缺陷，均存在孕育期。研究這些因素的影響，對于實(shí)施泵頭體的合理選材，制定合理的熱處理工藝和強(qiáng)化方法，盡可能改變疲勞裂紋的萌生位置，獲得低的疲勞裂紋擴(kuò)張速率，對延長泵頭體的服役壽命具有明顯的意義． 冶金因素 (1)夾雜物：泵頭體中的非金屬夾雜物能促使裂紋擴(kuò)張速率加快．不易產(chǎn)生塑性變形的夾雜物對材料疲勞性能最有害。 表面強(qiáng)化 表面強(qiáng)化處理的手段，主要有化學(xué)熱處理、表面淬火、滾壓，擠壓，噴丸及復(fù)合熱處理等． 對于泵頭體這樣空間幾何形狀復(fù)雜的零件，一般表面強(qiáng)化處理難以奏效，我們采甩的 “ 簿 殼硬化” 處理，就是 通 過熱處理在工件表面或亞表面產(chǎn)生高的壓應(yīng)力。 1．提高泵頭體報(bào)役壽命的基礎(chǔ)條件是改善泵頭體鋼材的冶金質(zhì)量． 如硫、磷含量應(yīng)低于 0 01％ ，采用 VHD精煉，真空度達(dá) 30～ 60kPa時(shí)通氬氣，解除真空前加鋁粒，鋼錠紅態(tài)進(jìn)鍛造，鍛后紅進(jìn)退火，氧化物、硫化物不超過 1級，塔形試驗(yàn)無發(fā)紋等。缸套的頻繁更換不僅嚴(yán)重浪費(fèi)缸套，而且工人的勞動(dòng)量很大，給井下安全造成了很大的隱患。石英是六方晶系的致密結(jié)晶體，泥漿中的石英粒子尺寸一般為 ～ mm，硬度高達(dá) HV750～ 1 300。雙金屬缸套的優(yōu)點(diǎn)是抗腐蝕性 ,抗研磨性 ,很好的磨合性及工作表面的高光滑度；缺點(diǎn)是壽命較短，性能有待提高。該材料除用于泥漿泵缸套．還應(yīng)用于泥漿閥體閥座．石油鉆桿耐磨環(huán)、抽油泵桿等耐磨零件。整個(gè)噴水圈位于感應(yīng)圈下方，此水圈的位置可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，通過生產(chǎn)工藝驗(yàn)證確定其到感應(yīng)圈的合適距離，再通過螺釘固定在支架上。為保證該冷卻介質(zhì)既具有良好的冷卻性能，又防止出現(xiàn)淬火 裂紋， 合適的濃度范圍為10％ 15％。 火焰表面淬火工藝 火焰表面淬火，是將工件的表面用強(qiáng)熱的火焰迅速加熱到臨界溫度以上，并立即冷卻，使其表面具有高的硬度，而心部具有足夠的強(qiáng)度與韌性。推進(jìn)法是用具有一定移 動(dòng)速度的火焰噴嘴和冷卻裝置 ，沿不動(dòng)或微動(dòng)的工件依次進(jìn)行加熱和冷卻。 注意事項(xiàng) 1 火焰前進(jìn)的速度必須均勻，同時(shí)必須保證火焰的穩(wěn)定。 泵頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)以上研究結(jié)果，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)相貫線處應(yīng)盡量以大圓角過渡，嚴(yán)格控制加工質(zhì)量，降低應(yīng)力集中 。缸套采用雙金屬制作，外套用 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理獲得回火索 氏體組織，具有較好的綜合性能。鉆井泵修理工時(shí)約占 1 部鉆機(jī)總修理工時(shí)的 1/2。因此，抗彎能力強(qiáng)，接觸長度大的雙圓弧人字齒輪成為鉆井泵傳動(dòng)齒輪的首選。 泥漿泵為立式單作用柱塞泵，由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)及泵體裝在同一個(gè)機(jī)架上，用三根 B型三角皮帶將動(dòng)力直接傳遞給泵從動(dòng)皮帶輪，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。 2. 滾動(dòng)軸承部分在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 45天（每天 24小時(shí)計(jì)算）應(yīng)更換一次潤滑脂油。若有不正常現(xiàn)象，應(yīng)予排除。 泵的潤滑 ，可向箱內(nèi)加潤滑油，直到圓形塑料油標(biāo)線為止。 排除方法：檢查線路有無斷路并接好；檢查葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)情況，清除葉輪處卡滯的雜物等。故障原因有：泵與電機(jī)軸同軸度超差； 軸承缺油或損壞；緊固螺母松動(dòng)；葉輪碰擦泵殼；泵殼中有異物等。 同時(shí)，泥漿泵有著深遠(yuǎn)的社會價(jià)值。 在 2021 年統(tǒng)計(jì)，中國石油集團(tuán)公司年累計(jì)完成井?dāng)?shù)為 7165 口，進(jìn)尺為 10 908km，其中井深小于 4000 m 的井?dāng)?shù)和進(jìn)尺分別為 7056 口和 10383km，所占比例分別為 %和 %。 (4)結(jié)構(gòu)不合理，部分強(qiáng)度冗余，部分剛度不足，可靠性低，難以滿足鉆機(jī)高可靠性要求。十字頭滑動(dòng)面經(jīng)表面淬火磨削。 主要參數(shù)見表 5。噴淋泵的開關(guān)與鉆井泵傳動(dòng)機(jī)組聯(lián)鎖，電動(dòng)泵未起動(dòng)，鉆井泵不能起動(dòng)，以保護(hù)主泵。吸人空氣包有球形及筒形兩種。與先進(jìn)水平相比，尚有不小差距。近年相繼開始研制出 5 缸、 7 缸斜盤型軸向柱塞泵、雙缸單作用液壓鉆井泵等新型鉆井泵，但由于維修不便及使用壽命等因素限制了其推廣應(yīng)用。lubrication。 隨著改革開放的深人及我加人世界貿(mào)易組織，我國石油鉆井隊(duì)伍參與國際鉆井市場競爭，中石化、中石油加快對老鉆機(jī)的更新改造和新型輕便鉆機(jī)研制步伐，加之國際市場對鉆井泵的需求擴(kuò)大，使得鉆井泵供求的矛盾更加突出，各類型鉆井泵的年缺口量達(dá) 200 臺左右。從排量的均衡性，對不同結(jié)構(gòu)泵的排量不均勻度進(jìn)行分析。十字頭滑動(dòng)面經(jīng)表面淬火磨削。使用壽命一般在 500h 左右，最高可達(dá) 800 一 900h。排出閥用冠形螺紋壓蓋壓緊。 3. 俄羅斯三缸鉆井泵的現(xiàn)狀 (1)俄羅斯三缸單作用鉆井泵系列俄羅斯的三缸鉆井泵起步較晚，發(fā)展較慢，至今在鉆井實(shí)踐中，仍大量采用雙缸泵。吸人閥采用螺紋壓緊，其殼體與閥箱螺紋連接，球形吸入空氣包。 目前，三缸單作用往復(fù)式鉆井泵存在以下主要問題。 根據(jù) 2021 年的統(tǒng)計(jì)，中國擁有鉆機(jī) 1000 余臺，占世界鉆機(jī)總量的 32%，其中中石油集團(tuán)公司擁有 702 臺，因此，中石油集團(tuán)公司的鉆機(jī)的情況基本反映了國內(nèi)鉆機(jī)的現(xiàn)狀。 螺栓、螺母通過采購使用標(biāo)準(zhǔn)件。 3. 流量過小。 ，應(yīng)檢查潤滑油的變化情況，潤滑油變質(zhì)、變臟，要及時(shí)更換。如有異?，F(xiàn)象應(yīng)立即停機(jī)檢查，故障排除后方可繼續(xù)作業(yè)。 6. 定期檢查各部件的緊固螺栓，有無松動(dòng)，及時(shí)擰緊。為觀察泵的吸排系統(tǒng)壓力，在空氣室上方安裝壓力表。 柱塞在行腔內(nèi)采用兩道 C形滑環(huán)式組合密封，能承受高壓，高溫度 250c ，低溫 0100C? ，耐磨，自潤滑，適用于水、水泥漿、砂漿、礦物油、酸、堿等各類介質(zhì)。 效果分析 表面淬火的泵軸淬層深度通過特定的方法 (磨光側(cè)面，浸在 4%的硝酸酒精溶液中腐蝕 3 4min，分辨顏色 )測量后，得出淬層深度在 5mm 以上，硬度可達(dá)HRC4248。 3. 表面處理技術(shù)因鉆井泵與泥漿接觸，在工作過程中一 直承受著強(qiáng)烈的磨粒磨損，使其壽命極低，原材料大量消耗，生產(chǎn)設(shè)備工時(shí)嚴(yán)重浪費(fèi)，維修費(fèi)用大量增加和鉆井效率大幅度降低。石英是六方晶系的致密結(jié)晶體，泥漿中的石英粒子尺寸一般為 一 ，硬度高達(dá) 750 一 1300 H V。 液力 端失效原因分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及新技術(shù)應(yīng)用 泵頭失效分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 泵頭失效分析泵頭失效的主要原因有 : ①泵頭內(nèi)腔均受到泥漿和海水腐蝕介質(zhì)的侵蝕。我們選用了乙炔 — 氧氣。所以，即使加熱溫度較高，仍然不會引起晶粒的長大，淬火后可以得到隱晶馬氏體，而這種組織具有較高的機(jī)械性能。 表面熱處理方式選擇 熱處理有著多種形式，包括退火、正火、淬火、回火、滲碳、氮化、滲金屬等，根據(jù)實(shí)際需要選用 了表面淬火的熱處理方法。首先通過肉眼觀察感應(yīng)圈的位置及加熱時(shí)的效果來完成粗調(diào)。鑒于所需熱處理參數(shù)不一樣，為此專門設(shè)計(jì)了仿形感應(yīng)圈。缸套不需要熱處理工藝手段．縮短了制造周期．降低了廢品率，達(dá)到工件耐磨之目的。結(jié)構(gòu)如上圖， 缸套采用雙金屬制作，外套用 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理獲得回火索氏體組織，具有較好的綜合性能。在鉆 1口井的總時(shí)間內(nèi) ,因鉆井泵等設(shè)備的易損件壽命太低，而使所需的停機(jī)修理時(shí)間占到 12 %～ 15 % ，相當(dāng)于 1個(gè)井隊(duì)每年少鉆井 1 500～ 2 000 m。由于工況條件惡劣 (活塞沖次 100～ 120次／ min，摩擦溫升 7O～ 170℃ ，堿性 pH 為 9～ 1O，泥漿含砂量高 )，缸套承受高壓、高腐蝕和高磨損。 機(jī)加工 粗加工所產(chǎn)生的表面不規(guī)則，造成應(yīng)力峰，粗加工也損害表層下一定深度的金屬。 (2)晶粒度：有關(guān)的研究結(jié)果指出，在相同的應(yīng)力水平下，細(xì)晶粒時(shí)的疲勞條紋密，粗晶粒的疲勞條紋疏，晶界對疲勞裂紋的擴(kuò)張有阻止作用，所以細(xì)化晶粒是提高疲勞抗力的有效途徑。 由此可知，疲勞壽命由形成裂紋的孕育期 No。用掃描電鏡觀察斷 口的微觀形貌特征，確定裂紋源和裂紋擴(kuò)展途徑，因此可以判定泵頭體的 斷裂失效是由疲勞引起的 。 這種 “ 化學(xué)熱處理 ” 工藝是對一特定的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行滲碳處理，控制滲層深度和碳化物級別，而后直接淬火、回火獲得較高的表面硬度。另一個(gè)累計(jì)在現(xiàn)場連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 245h，工作壓力 35． 7MPa，在交變腔下部開裂失效，其它機(jī)件運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 其余工序：由鉗工取出毛刺，倒角。 偏心輪的加工 三個(gè)偏心輪工作由一個(gè)直軸聯(lián)接成一體，三個(gè)偏心輪的空間位置各相差 120186。 設(shè)計(jì)安全銷時(shí)，應(yīng)考慮銷剪斷后要不易飛出和要易于更換。 （ 2） 膠管的長度應(yīng)考慮到膠管在通入壓力液后，長度方向?qū)l(fā)生收縮變形，一般收縮量為管長的 34%。所以在設(shè)計(jì)泵時(shí)，通常采用泵的小缸徑參數(shù)。當(dāng)閥盤上升時(shí)，它與閥座間有一空 間，從液缸內(nèi)排出的液體有一部分儲存其中，使流經(jīng)閥隙的液體量小于液缸內(nèi)排出液體量 。要控制慣性損失，提高泵吸人性能，應(yīng)注意以下幾方面問題 ： 1)吸人管線應(yīng)有足夠的液體。同時(shí)，十字頭、導(dǎo)板、閥和閥座的壽命都有所提高。從提高泵的吸 入 性能出發(fā)，優(yōu)化選擇泵的性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)是非常重要的。 降沖不僅可以提高易損件如活塞密封、缸套的使用壽命，而且還可以減少慣性損失，改善泵的吸人性能，同時(shí)提高泵動(dòng)力端齒輪、軸承等零部件的使用壽命，大大提高鉆井泵的可靠性?？伤愕秒姍C(jī)的輸出功率為 P= 1112 ?=128Kw。 相比之下，三相交流繞線型電機(jī)和三相交流同步電機(jī)，則可用于對啟動(dòng)、調(diào)速、改善電網(wǎng)功率因數(shù)、大功率、高效率、轉(zhuǎn)速恒定等有特殊要求的場合，但用于驅(qū)動(dòng)泵的不多。為了準(zhǔn)確掌握泵的壓力和排量的變化﹐泥漿泵上要安裝流量計(jì)和壓力表﹐隨時(shí)使鉆探人員瞭解泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況﹐同時(shí)通過壓力變化判別孔內(nèi)狀況是否正常以預(yù)防發(fā)生孔內(nèi)事故。 泥漿泵性 主要 能參數(shù) 泥漿泵性能的兩個(gè)主要參數(shù)為排量和壓力。在吸入和排出閥的交替作用下﹐實(shí)現(xiàn)壓送與循環(huán)沖洗液的目的。當(dāng)活塞桿向左驅(qū)動(dòng)時(shí)，缸體右腔進(jìn)漿（單向閥 F2 打開，單向閥 F4 關(guān)閉），缸體左腔排漿（單向閥 F3打開，單向閥 F1關(guān)閉）。經(jīng)偏心輪將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。泥漿泵的主要作用是在鉆進(jìn)過程中將泥漿隨鉆頭鉆進(jìn)注入井下，起著冷卻鉆頭，清洗鉆具、固著井壁、驅(qū)動(dòng)鉆進(jìn)，并將打鉆后巖屑帶回地面的作用。機(jī)構(gòu)工作方式 為：電機(jī)通過減速器減速后，