新型泥漿泵液壓系統

泥漿泵的能源端大多采取的是傳統的機械式曲柄連桿機構，招致泥漿泵排出泥漿的剎時流量和壓力按正弦曲線動搖，脈動量大，因此無法滿意當今龐雜環境下作業的請求【1， 2】。海內外學者對泥漿泵的鉆研發明，在設計歷程中，如何保障泥漿泵的流量穩固、無脈動是亟待處理的難題。液壓泥漿泵以其任務性能好、構造緊湊、體積小等一系列特征逐步替代傳統的機械式泥漿泵漿泵任務性能的請求，提出了一套液壓式泥漿泵的處理計劃，并運用系統協同仿真軟件amesim樹立液壓系統的仿真模型，對其靜態特征進行仿真剖析。通過剖析泥漿泵液壓系統的任務狀況，肯定最佳匹配參數。仿真后果與試驗剖析后果基礎吻合。

 

第一、液壓驅動泥漿泵長處

在石油鉆探中，泥漿泵是鉆機循環系統的心臟，其任務性能和任務牢靠性間接影響鉆井的質量和速度。目前，在石油鉆機上普遍采取的是機械驅動式泥漿泵，即柴油機或電動機通過機械加速，再通過曲軸連桿機構帶動活塞進行往復靜止，完成吸液和排液。因為曲柄連桿機構自身的構造特征和靜止情勢抉擇了活塞的靜止速度近似于正弦曲線變更，液壓泵單缸的剎時流量也是按正弦曲線動搖的。這樣會使得泥漿泵排量不穩固，癥結原件受力和沖擊較大，對泥漿泵任務性能和壽命影響很大。

采取液壓情勢驅動泥漿泵，可有效地處理上述問題。它具備以下特征：

 

第二、液壓泥漿泵是運用液壓缸間接驅動泵缸活塞的方法。因為采取液壓缸間接驅動泥漿泵泵缸活塞，簡化了加速安裝及機械能源安裝自身帶來的振動和沖擊，因此新型液壓泥漿泵在減振性能優于機械式泥漿泵。

 

第三、因為能源端采取液壓驅動，帶動左端液壓缸直動，進而帶動右端泵缸做往復靜止。因為液壓任務介質是平均活動，故不會涌現大的流量脈動和壓力脈動，排出泥漿平均活動，壓力穩固，可極大減小泥漿對泵體磨損，進步了任務元件的任務壽命。

第四、采取液壓驅動情勢，能夠滿意特別場所下對大功率泥漿泵的能源需求，并能在較大的規模內完成無級調速，可實用于多種不同排量場所。

因此，液壓驅動泥漿泵具備構造簡樸，減振性能優勝，輸入泥漿壓力、流量對比穩固，適應性強等特征。液壓驅動泥漿泵的癥結問題就是設計一套合理、牢靠的液壓掌握系統。

 

第五、活塞地位確實定

為保障液壓泥漿泵遵照肯定的法則任務，按以下方法安裝3個液壓缸活塞的初始地位：第1只活塞在液壓缸最左端；第2只裝在液壓缸兩頭，與第1只活塞距離l÷2（l是液壓缸的行程，假設液壓缸左端為無桿端）；第3只裝在液壓缸最右端，與第2個活塞距離l÷2。調理缸速比為2（a活塞÷a活塞桿），缸速比為返回時的速度是推動時速度的比例。a活塞÷a活塞桿=2，則啟動系統經過一段時光后，當第1只活塞推動到液壓缸兩頭時，第2只活塞則推動到液壓缸最右端，而第3只活塞恰恰從液壓缸最右端疾速返回至最左端。這樣就能夠保障液壓泥漿泵在任何時刻都只要兩個活塞推動而另一個活塞回程。從而保障液壓泥漿泵排出流量和壓力對比穩固的泥漿液。

 

第六、換向機構任務原理

圖1中，換向機構的任務原理是：當左電磁閥通電時電液換向閥24處于左位機能任務，液壓油進入第1液壓缸10的無桿腔，推動第1液壓缸中的活塞9向右靜止，第1液壓缸左端為低壓腔，右端為低壓回油腔。因為第1液壓缸的活塞和第1泵缸12的活塞13通過活塞桿11連在一起，此時第1泵缸活塞推動泥漿關上單向閥14，處于排液狀況。依據盤算，當電磁閥左位任務時光終止時，右位電磁鐵會主動通電，此時電液換向閥處于右位機能任務，液壓油進入第1液壓缸的有桿腔，推動第1液壓缸中的活塞向左靜止，第1液壓缸右端為低壓腔，左端為低壓回油腔。因為第1液壓缸的活塞和第1泵缸的活塞通過連桿連在一起，此時第1泵缸活塞推動泥漿關上單向閥15，處于吸液狀況。當第1電磁閥右位任務時光終止時，左位電磁鐵會主動通電，于是反復以上舉措。液壓泵一直地供油，則液壓缸一直地主動往復靜止。左右位任務時光v=q ÷a， t=l÷v，q為流量，a為截面積，l為液壓缸活塞形程，v為速度。

 

第七、壓力均衡式液力端

壓力均衡式液力端是由液缸的排出歧管上用一條低壓管路將流經單向閥14的低壓排出液引至泵缸12的有桿腔，并在有桿腔液缸與活塞桿之間增添密封安裝，這種構造因為使液缸的有桿腔與低壓排出管路相通，因此不管是排出歷程，還是吸入歷程，低壓液體一直作用在有桿腔的活塞斷面上。這樣大大改良了活塞的受力狀況，進步其任務壽命。第2、第3液壓缸和泵缸任務原理類似，只是詳細任務地位不同，互相制約。

 

第八、液壓系統任務原理

液壓缸任務時，電動機21帶動定量泵3任務，當須要液壓缸任務時，因為先導溢流閥20的遠控口與二位二通手動換向閥19（滾珠定位式）連通，手動閥19處于封閉狀況，液壓油關上單向閥4，流經調速閥5和分流閥6，經次序閥7、電液換向閥24進入液壓缸的無桿腔，此時，能夠通過進油調速回路調速閥5調速，3個次序閥7保障了3個缸的流量雷同。壓力表8用于實時監控系統運行狀況。回油時，經過電液換向閥24、精濾器23與油箱連通，當精濾器發作狀況不能任務時，單向閥22將關上，繼承任務。缸的泥漿泵不任務時，手動閥處于常通狀況，先導溢流閥遠控口接油箱1，將液壓油整個卸荷。3個缸的流量恒定有次序閥7和分流閥6來獨特保障，調速閥5用于調速。液壓泵3由大功率三相交換電動機21供給能源。

 

第九、泵頭系統

液壓泥漿泵的泵頭系統與機械式泥漿泵的泵頭系統在構造上區別不大，都由泵頭、泵缸、活塞、活塞桿、缸蓋及壓力表等形成。機械式泥漿泵還包含排出空氣包，因為液壓泥漿泵排出泥漿流量及壓力穩固，因此能夠省去。

 

第十、 液壓系統仿真模型的樹立

在amesim環境下，樹立如圖2所示的液壓系統仿真建模圖。仿真模型的樹立是遵照樣機液壓系統來進行的，但因為軟件模型庫的限制，有些局部無法完整遵如實踐樣機的元件照搬。對其作了局部交換，但都遵照不轉變系統特征的準則。

 

設定的液壓系統參數如下：三位四通伺服閥各通路流量為7 l÷min，額外電流為40 ma，固有頻率為80hz，阻尼比為0·8；泵排量為100 ml÷r，轉速為1000 r÷min；位移傳感器增益為10；發起機轉速為1500 r÷min；活塞直徑為30mm，活塞桿直徑為15mm，液壓缸行程為lm，活塞桿初始位移分手為0、0·5 m、1m，質量為100 kg，庫侖摩擦力為100 n，靜摩擦力100n，內走漏系數為0·01 l÷（min·bar）；設置地位傳感器增益為10，設置比例環節增益分手為300、10、100。其余元件都采取系統的默許參數。最后設定仿真時光即可運行。