1.3 泥浆泵的作用和特点∶
在使用旋转钻井法钻石油、天然气井的作业中，钻井往复泵用于泵送钻井液—泥浆，使其循环流动进行冲井。所以钻井泵通常被称为泥浆泵。按其工作重要性，又被比拟为"钻机的心脏"。
泥浆循环是旋转钻井过程中的关键作业，主要有以下作用∶ 1、清除井底的岩屑并将其经由环形空间携至地面; 2、在井壁上造泥饼，防止井壁坍塌;
2、 钻井泵持续工作于野外，并经常移运。安装时不可能配有讲究的基础。所谓"泵房"多不过是一架简易的顶棚。环境条件与维护保养非常差。这种条件不但无法与固定厂房里的泵相比，甚至也不能和固井压裂泵相比∶固井压裂泵虽然也在井场工作，但可以较稳固地安装在重型汽车上，在野外工作数小时后即可驶回基地检修。
3、 钻井泵输送的介质是泥浆，其中含有碱、酸、硫化氢等腐蚀成分和细
小的岩屑及大量未知的杂质。因此，钻井泵液力端的零件在工作时经受介质的腐蚀，磨砺和冲蚀。
在上述的基本工作条件工作又为钻井泥浆泵的设计带来以下的特点∶ 1、冲次低。中、大功率双缸钻井泥浆泵的冲次为60-65/min，三缸泵的
使用冲次为90-120/min。在机动往复泵中是低的。冲次难以提高的首要原因在于钻井泵的功率和排量很大，且安装条件又差，故对对冲次提高而引起
的冲击、振动较为敏感∶此外，易损件的寿命和吸入条件也是限制冲次提高的
重要因素。
2、钻井泥浆泵不仅排量大，而且泥浆有一定的粘度。有时还需在泥浆中混入纤维状或片、粒状的堵井漏材料。因此，钻井泵除要求吸入、排出管线有较大的流道面积外，还要求有相当大的阀座孔流道面积和阀升程。钻井泵的阀座孔流道直径为100mm左右，阀升程为20mm左右，这比其它种类的往复泵
要大的多。这一特点决定了钻井泵的泵阀开启、关闭滞后角较大，.在10度-20度，这对容积效率和吸入管中的惯性水头值有很大的影响。其次，阀盘直径大，其上受的总液压力也大。其结果，一是恶化了面积有限的阀体-阀座接触面的受载;二是阀体为具有足够的强度做得较厚实，增大了它的质
量和惯性，这也是不利于提高泵速的因素之一。
3、外形尺寸大。泵的排量决定于冲次、活塞直径和冲程长度，钻井泵的
排量大而冲次低，因而加大活塞和加长冲程。按它的外形尺寸和重量，钻井泵为往复泵中的巨型泵。
4、钻井泵是在环境条件很差的野外作业，它的某些结构设计也反映了这一特点。主要一点是在传动端全部采用滚动轴承而避免采用由液体润滑的高
比压滑动轴承。在曲轴连杆部件中，由于不采用滑动轴承，曲轴只能在两端
简支，三个曲轴之间没有支点。这一方面减弱了曲轴的强度和刚度，另一方
面又将泵内减速齿轮置于曲柄之间而不是靠近轴承。而在一般减速箱的设计
中，要求齿轮尽可能靠近轴承，以较好的啮合。
往复泵由动力段和液力端两大部分组成。动力端的功能，是将动力机的回转运动转变为活塞（或柱塞）的直线往复运动。它包括传动离合装置、变速
减速装置和曲柄连杆。它们的相互位置与安排决定着泵的总体结构型式，决
定着泵的驱动方案及结构方案的选择。动力端的主要零部件包括皮带轮，离
合器曲轴箱体及其中的传动轴，齿轮副，曲轴，连杆及十字头滑块。液力端
油泵头体、缸套、活塞、活塞杆吸入阀和排出阀等组成，它的作用是通过活
塞在缸套中作往复运动形成液缸容腔变化，完成能量转化，实现吸入和排出液体。
此泵曲轴箱由两极齿轮变速机构和曲柄连杆机构组成。曲轴箱的输入轴和输出轴通过牙钳联轴器对接传动。当曲轴箱的输入轴上的双联变速齿轮分
别和曲轴上的对应齿轮相啮合，曲轴可得到快慢两级转速。加上变速箱的四
级变速。曲轴上总共可获得 8级转速，实现8级变速。液力端属于直通式结
构，便于制造，装配精度高。
BW-100型泥浆泵在动力端的设计时主要借鉴了三
缸活塞固井泵的设计方法和结构，并对其主要的零部件进行了载荷计算、强度
校核。而在液力端的设计时主要借鉴了钻井泥浆泵的设计方法，在结构形式上选择的是可拆分的形式，避免了采用柱塞型式在泥浆介质中柱塞及柱塞密封寿
命过低的问题。该设计对BW-100型泥浆泵的动力端齿轮进行了齿面接触强度、
齿根弯曲强度校核，也对连杆销、花键轴等重要零件进行了强度校核计算。运
用现代分析设计程序软件MATLAB对泥浆泵曲轴的转矩、转速以及液力端理论流
量进行参数化分析，与实际设计相符合，收到了很好的效果，并且锻炼了新型
软件的操作能力。该泥浆泵的设计充分考虑了生产实际状况，为很好的利用设
备资源发挥了作用。
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