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水井施工常用泥漿泵的工作原理和種類

泥漿泵是鑽井液循環係統中的關鍵設備,用於在壓力下向井底輸送鑽井液,以便冷卻鑽頭、挾帶岩屑和保護井壁,同時也是井底動力鑽具的動力液。泥漿泵屬於往複泵的一種,其作用原理與一般往複泵完全相同。

一、結構與工作原理

臥式單杠單作用往複泵的工作原理如下圖所示,它由驅動(動力端)單元與水力(液力端)單元兩大部分組成。

泥漿泵(鑽井泵)工作原理示意圖

在工作時、動力機通過皮帶、傳動軸、齒輪等傳動部件帶動主軸及固定其上的曲柄旋轉。當曲柄從水平位置自左向右逆時針旋轉時,活塞向動力端(上圖中右方)移動,液缸內壓力逐漸減小並形成真空,池中被吸入的液體在液麵壓力作用下,頂開吸入閥進人液缸,直到活塞移動到右止點,這個工作過程稱為泵的吸入過程。曲柄完成了上述的吸入過程後,繼續沿逆時針方向旋轉,這時活塞開始向液力端(上圖中左方)運動,液缸內液體受到擠壓,壓力升高,吸入閥關閉,排出閥被頂開,液體進入排出管,直至活塞運動到左止點,這個工作過程稱為泵的排出過程。隨著動力機連續不斷地運轉,往複泵不斷重複吸入和排出過程,將池中的液體吸入後源源不斷地經排出管送向井底。

活塞在液缸中移動的距離,稱作活塞的衝程;活塞每分鍾往複運動的次數稱作活塞的衝次。

二、泥漿泵的分類

泥漿泵的種類較多,分類方法也不一樣,歸納起來大致有以下幾種類型:

(1)按液缸數目分為雙缸泵、三缸泵等。

(2)按一個活塞在液缸中住複一次吸入或排出液體的次數分,吸液或排液一次的稱為單作用泵,吸液或排液兩次的稱為雙作用泵。

(3)按液缸的布置方式及相互位置分,有臥式泵、立式泵、V形泵和星形泵等。

(4)按活塞式樣分為活塞泵、柱塞泵等。

由於泥漿泵輸送的液體通常是鑽井液,故習慣上又稱泥漿泵為鑽井泵,目前水井鑽機在施工中使用的泥漿泵主要是三缸單作用和雙缸雙作用臥式活塞泵、以及立式泵。

水井鑽機施工中常用的泥漿泵圖片

三、主要技術參數

泥漿泵工作能力的大小可以用其基本技術參數來表示,分別是流量、壓頭、功率、效率、衝次和泵壓等。

(1)流量:是指在單位時間內泥漿泵通過排出管輸出的液體量,通常以體積單位表示,又稱為體積流量,其單為:m³/h或L/s。泥漿泵中的流量又分為平均流量和瞬時流量,通常所說的流量一般是指平均流量,習慣上把流量稱作排量。

(2)壓頭:指的是單位質量的液體經泵壓所增加的能量,也稱為揚程,單位為m液柱。

(3)功率和效率:是指泥漿泵在單位時間內所做的功。一般把在單位時間內發動機傳到泵軸上的能量稱為輸入功率或主軸功率;把在單位時間內液體經過泥漿泵後增加的能量稱為泥漿泵的有效功率。功率的單位為kW,泥漿泵的效率是指有效功率與輸入功率之比。

(4)衝次:是指在單位時間內活塞的往複次數,單位為次/min。

(5)泵壓:是指泥漿泵排出口處的液體壓力,單位為N/m2( Pa)、MPa。