新型五缸钻井泵研制.pdf

2010年第39卷
石油矿场机械
第10期第71页
OIL FIELD EQUIPMENT
2010,39(10):71~74
无发应用o
文章编号:1001-3482(2010)10-0071-04
新型五缸钻井泵研制
胡俊成,黄新杰,周东亮,李乃峰,王媛媛
(华北石油荣盛机械制造有限公司,河北任丘062552)
摘要:五缸钴井系与三缸钻井泵相比具有明显的性能优势,但由于存在制造难度大等问题,限
制了五缸钻井泵的使用。在三缸钻井泵的基础上设计了4支撑结构曲轴的五缸钻井泵,与三
缸系曲轴的受力分析对比证明,4支撑五缸泵曲轴受力更为合理,并针对曲轴毛坯成型、加工
等问题,设计了镦焊结构曲轴,解决了五缸泵的制造“瓶颈”问题,为五缸泵的研制和应用提供
有效途径
关键词:五缸钻井泵;机架;曲轴;研制
中图分类号:TE926
文献标识码:A
Developing of New Quintuple Mud Pump
HU Jun-cheng, HUANG Xin-jie, ZHOU Dong-liang, LI Nai-feng, WANG Yuan-yuan
Rongsheng Machinery Manufacture Ltd of Huabei Oil field, Renqiu 062552, China)
Abstract: Quintuple mud pump has more performance advantages than triplex mud pump. But it
manufacturing difficulty restricts its application in drilling industry. To solve this problem, a new
quintuple mud pump was designed based on the triplex mud pump with a four-point support
crankshaft. Mechanical analysis showed that the forces on the four-point support crankshaft were
more reasonable than those on the crankshaft of the triplex mud pump. Its frame was designed
based on the crankshaft. Aiming at the rough shaping and manufacturing problems of general
crankshaft of quintuple mud pump, a crankshaft of forging-welding structure was designed and
discussed in detailed. By this way the manufacturing difficulty of the quintuple mud pump was
solved and an effective way of developing and applying the quintuple mud pump was found
Key words: quintuple mud pump; frame;crankshaft; developing
在轻型钻机中,柴油机驱动的机泵组为整体拖井泵纵向尺寸均较长,例如F-800型钻井泵不含底
撬,便于车载或拖拽运移及现场安装。在俄罗斯等座长约3.32m,国内柴油机驱动的泵组为了便于运
寒冷地区需把泵组设计成整体撬,便于给钻机泵组输,均设计成分体撬。如果使用环境要求必须是整
加保温房。但是,目前的588kW(800hp)以上的钻体搦(如俄罗斯加保温房),则采用角传动箱改变柴
收稿日期:2010-07-09
作者简介:胡俊成(1957-),男,陕西南郑人,工程师,1983年毕业于河北电大机被专业,从事石油机械研究与开发工作,E
mail:hujcheng12(@yahoo.com.cn
石油矿场机被
2010年10月
油机的输出传动方向后再用皮带轮驱动泵,使泵组变了机架的框架结构,重新设计了4处支撑曲轴的
纵向尺寸变长,吊装不便,例如柴油机驱动带保温房轴承座及纵向侧板,曲轴采用5曲拐4支撑结构,
的F-800型钻井泵组宽3.3m,长11.5m。另外,采个曲拐排列顺序为1、3、5、2、4,相邻2个曲拐的相
用角传动箱的泵组结构复杂,可靠性降低。对于大位(角度)差为144,除两端有安装轴承的轴须外,
功率(如1618kW(2200hp)、2353kW(3200在曲轴中间2、3拐和3、4拐之间还有2处安装轴承
hp)钻井泵,由于曲轴庞大,导致钴井泵整体尺寸的轴颈。三缸泵由一对人字齿轮驱动,新型五缸泵
庞大。为了减轻钻井泵质量缩小整体尺寸,宜采用是将人字齿轮分为左、右旋齿轮,分别安装在1、2拐
五缸钻井泵
和4、5拐之间。重新布置支撑轴承及齿轮位置,曲
1五缸泵性能优势
拐的相位角可使曲轴受力更加均匀、合理。
与三缸泵相比五缸泉具有明显的性能优势。
受力分析
a)整机体积小质量轻与同等功率的三缸泵
以588kW(800hp)三缸泵和五缸泵为研究对
相比,质量减小约30%。
象,在满功率输入工况条件下,分别输入曲轴和连杆
b)压力波动小三缸泵压力波动范用为
的力学参数及缸套活塞尺寸,并考虑缸套活塞之间
28%,五缸泵仅为8%。五缸泵的平缓流态极大地
的摩擦因数和曲轴、连杆、十字头等零件的质量及运
降低了管线及管汇的疲劳损坏,稳定的钻井液流有
动惯性力的影响45,代入自编计算机程序对泵进行
利于随钻测量与随钻测井的数据采集和对井下的
受力计算,按曲轴旋转1周计算每个旋转角度时曲
监控。
容积效率高五缸泵吸人性能好,容积损
轴、连杄等的受力
失小,容积效率比三缸泵高1.1%~3%。
588kW(800hp)五缸泵曲轴轴承支反力如图
FA、FB、Fc、FD分别代表曲轴A、B、C、D四支撑
2结构组成
点的受力曲线,可以看出,在1曲拐旋转到115°
五缸泵与三缸泵相比结构相対复杂,制造难度145(2、4、5拐排出)和185°~2256(1、2、4拐排出)
大,使得五缸泵未能在钴井行业中推广使用。针对时,曲轴中间轴承(Fa、F。)受力分别达到最大值。曲
这一问题,在三缸泵的基础上设计了新型五缸钻井轴两端轴承(FA、F0)支反力值相对较小。588kw
泉,其基本组成与三缸泵相同,零部件和易损件与三(8Ohp)三缸泵曲轴主轴承支反力如图2,可以看出,
缸泵相似或通用,因而在使用和维修方面与三缸泵在1"曲拐旋转到71'(2、3拐排出)和191(1、2拐排
基本相同。其不同之处是缸数由3缸改为5缸,改出)时,两端轴承支反力分别达到最大值。
200
500
102540557085100115130145160175190205220235250265280295310325340355
曲柄转角/(°)
图15NB-800型五缸泵曲轴轴承受力曲线