泵設計開題報告.doc

1.課題的意義泥漿運輸是許多行業(yè)日常作業(yè)的一個必不可少的一道工藝，如礦山、選礦、灰渣的搬運以及軋鋼等，這些行業(yè)對泥漿泵的要求很高，尤其是在由磨損引起的維修和維護方面發(fā)生的費用很高。在這個系列的水泵中，所有的磨損件都采用硬質高鉻鑄鐵制成，從而提供安全磨損保護。另外泥漿泵是在鉆探過程中，向鉆孔輸送泥漿或水等沖洗液的機械。泥漿泵是鉆探機械設備的重要組成部分。它的主要作用是在鉆進過程中將泥漿隨鉆頭鉆進注入井下，起著冷卻鉆頭，清洗鉆具、固著井壁、驅動鉆進，防止井噴，并將打鉆后巖屑帶回地面的作用。在常用的正循環(huán)鉆探中， 泥漿泵是將地表沖洗介質清水、泥漿或聚合物沖洗液在一定的壓力下，經(jīng)過高壓軟管、水龍頭及鉆桿柱中心孔送入鉆頭的底端，以達到冷卻鉆頭、將切削下來的巖屑清除并輸送到地表的目的。常用的泥漿泵是活塞式或柱塞式的，在吸入和排出閥的交替作用下，實現(xiàn)壓送與循環(huán)沖洗液的目的。泥漿泵的工作條件十分惡劣，它們所輸送的介質泥漿比重大，粘度高，磨礪性強，腐蝕性強，并且在較高的壓力下連續(xù)運轉，受到交變載荷的作用，一年四季野外露天作業(yè)，零部件極易損壞。而且隨著工作要求的增加以及泵壓裂之類高壓技術的應用，對性能更好的泵的需求正與日俱增。使用泥漿泵鉆井已有100多年歷史。早期泥漿泵的功能僅在于循環(huán)泥漿、冷卻井底、攜帶巖屑和井壁形成泥餅。在40年代末, 采用了噴射式鉆井以及后來的井下動力鉆具鉆井, 利用高壓泥漿的沖蝕力輔助破碎巖石可以加快鉆井速度, 利用泥漿的動力驅動井下渦輪鉆具也可以代替轉盤鉆井, 從而擴大了泥漿泵的功能與使用范圍, 同時也要求泥漿泵的功率與壓力不斷提高。從70年代到80年代, 先后出現(xiàn)了許多深井與超深井, 也對泥漿泵的功率與壓力提出了更高的要求。就提高泥漿泵的性能方面來說還存在問題，為迅速解決這些問題，急切需求實際的知識。2.國內外研究狀況自上世紀初，采用旋轉鉆井工藝以來，雙缸雙作用泵便開始應用，最早采用蒸汽驅動，上世紀三十年代以后改為柴油機驅動。直到六十年代初，所有的泥漿泵都是雙缸雙作用泵。隨著井深的增加，要求鉆井泥漿泵有更高的壓力，雙缸雙作用泵已不能滿足，于是六十年代初出現(xiàn)了三缸單作用柱塞泵。雖然泵壓提高了，但由于功率和排量較低，而大直徑柱塞密封問題難以解決，使三缸單作用泵的使用受到限制。1996年美國納雄耐爾（National）公司，在兩種泵基礎上設計制造出世界上第一臺1300馬力的三缸單作用活塞泵。并且世界上有90%的國家都已經(jīng)使用。我國于1957年在國外的技術基礎上自行設計生產了350-600馬力的雙缸雙作用泵，1976年，由蘭州石油機械研究所生產了800馬力的單缸雙作用泵，上海，青州等研究所也投入研究生產?，F(xiàn)今工業(yè)界的一般注意力已轉到離心泵方面。泥漿泵的發(fā)展趨勢將是向著壓力高，排量大，體積小重量輕的目標發(fā)展。泥漿泵早期的典型結構是雙缸雙作用泵, 這種泵使用比較可靠, 但是體積大、重量重、效率低、壓力波動大, 不能滿足海洋鉆井的需要, 所以到60年代中期, 研制了三缸單作用泥漿泵。這種泵的優(yōu)點在于體積小、重量輕、效率高、壓力波動小, 特別適用于海洋鉆井。三缸單作用泵經(jīng)過20多年來的不斷改進與完善, 在性能上、結構上、可靠性、適應性與經(jīng)濟性等方面, 已經(jīng)比較成熟, 使用效果顯著, 它有可能完全代替雙缸泵。目前, 在世界范圍內泥漿泵技術發(fā)展, 美國處于領先地位。美國不僅制造泥漿泵的廠家較多（有20多家公司生產泥漿泵）, 而且泥漿泵科研項目水平高, 結構設計新穎, 制造質量較好, 銷售范圍也很廣。蘇聯(lián)三缸泵研制與使用較晚, 盡管也研制了1000、1300、1600馬力三缸泵, 但使用數(shù)量還未占絕對優(yōu)勢, 雙缸泵仍占有一定比例。羅馬尼亞盡管生產系列三缸泵, 但在研究與改進結構方面發(fā)展不快, 在三缸泵參數(shù)上還保持高沖數(shù)。3.畢業(yè)設計（論文）的主要內容本次設計的題目為中比轉數(shù)泥漿泵的設計，主要內容為通過對國內外泥漿泵發(fā)展狀況的了解，中國、美國及俄羅斯等國生產的鉆井泥漿泵現(xiàn)狀進行分析,說明目前國內外鉆井泥漿泵主要存在5方面的問題。即鉆井泵質量大，難以適應現(xiàn)代輕便鉆機的要求,制約鉆機的移運性；沖程短，沖次高。鉆井泵在不適合的沖次范圍內工作，致使液力端壽命短；泵壓偏低,不能完全滿足現(xiàn)代鉆井工藝的需要；結構不合理,部分強度冗余,部分剛度不足，可靠性低，難以滿足鉆機高可靠性要求；缸套壽命短,難以滿足鉆機高效率要求。文章闡述了對輕便鉆井泥漿泵應進行研究的關鍵內容以及制造泥漿泵應采用的新技術和新方法。最后指出了輕便鉆井泥漿泵的發(fā)展趨勢是,降低額定沖數(shù)；增長沖程。隨著鉆井工藝技術,特別進一步向大功率、大排量和高泵壓方向推進。如今通過對鉆井泵的設計，除了對所設計課題有所了解，同時也鞏固了所學習的專業(yè)知識，并要求自己在設計過程中能夠根據(jù)前人的經(jīng)驗能夠有一些創(chuàng)新的設計思想。本次主要的設計任務如下：（1）完成泵的水利設計和主要的結構設計；（2）完成泵軸的強度校核；（3）完成畢業(yè)設計說明書一份；（4）完成不少于3張零號圖紙的繪圖工作量，其中手繪圖紙的工作量不少于1張1號圖紙；（5）完成外文翻譯一份。外文資料的長度應不少于15000字符；（6）完成開題報告一份，長度不少于1000個漢字。4.所采用的方法、手段及步驟等（1）查閱有關于課題的資料以及圖書閱覽室查閱期刊、各種工業(yè)和石油手冊等。（2）首先完成外文翻譯和開題報告的書寫，通過查詢資料學習對所學習的課題有個全面的了解。（3）由以往的設計經(jīng)驗根據(jù)已知參數(shù)，按照設計任務書進行計算分析，進行泵結構的計算和設計、繪圖等。5.階段進度計劃第1周第2周：查閱課題的相關資料，對課題有初步的了解，了解泵的基本結構。完成外文翻譯；第3周第4周：完成開題報告，了解泥漿泵的設計意義及國內外的發(fā)展狀況；第5周第6周：初步的設計計算，即泵基本結構尺寸的確定和離心泵的水力計算； 第7周第8周：使用autoCAD進行初步繪圖，確定圖幅和所畫內容；第9周第10周：繪圖過程中驗證設計計算的合理性，同時完成裝配圖零部件等結構的選用和設計。第11周第12周：完成繪圖，在老師的指導和就正中進行修改。第13周第14周：進行軸的設計計算和校核，鍵和聯(lián)軸器的校核，完成設計說明書的書寫；第15周第16周：修改完善設計內容，準備答辯。參考文獻1 姜培正主編.過程流體機械M. 北京：化學工業(yè)出版社.2001.2 李世煌，吳桐林等編譯.水泵設計教程M. 北京：機械工業(yè)出版社.1990.3 馬大謀主編.煉油設備基礎知識M. 烴加工出版社4 沈學海編著.鉆井往復泵原理設計M.