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1、6-5 往复泵的结构和主要配件,一、双缸双作用活塞泵二、三缸单作用活塞泵三、柱塞泵四、空气包五、安全阀,一、双缸双作用活塞泵,往复泵的主要型式是活塞泵和柱塞泵；活塞泵以三缸单作用泵和双缸双作用泵为主。,双缸双作用活塞泵的结构方案：,双缸双作用活塞泵的主轴上有两个互成90o的曲柄，分别带动两个活塞在液缸中作往复运动。液缸两端分别装有吸入阀和排出阀。,双缸双作用活塞泵的工作原理：,当活塞向液力端运动时，左边的排出阀打开，吸入阀关闭，活塞前端工作室（前缸）内液体排出，而右边的排出阀关闭，吸入阀打开，活塞后端工作室（后缸）吸入液体；当活塞向动力端运动时，则情况正好与上述相反。,动画,双缸双作用往复泵的
2、流量曲线：,两个液缸前后缸的瞬时流量近似按正弦规律变化前缸流量曲线为a2、b2，后缸流量曲线为a1、b1将其纵坐标叠加，就可得到整台泵的流量曲线。它反映了泵工作过程中吸入和排出的流量随曲柄转角的变化规律，曲线起伏越大，说明泵的流量越不均匀。,双缸双作用活塞泵的结构组成：,双缸双作用往复泵由动力端（驱动部分）和液力端（水力部分）组成。,动画,双缸双作用活塞泵的动力端：,双缸双作用活塞泵的动力端由传动轴、主轴（曲轴）、齿轮、曲柄连杆机构、壳体（底座）等组成其作用是变主轴的旋转运动为活塞的往复运动，同时传递动力和减速。,动画,动力机的动力由皮带传送到传动轴皮带轮上，通过传动轴上的主动齿轮（小斜齿轮）
3、驱动主轴上的被动齿轮（大斜齿轮），带动主轴及固定其上的偏心轮旋转，再通过连杆等带动十字头和活塞做往复运动。,动画,双缸双作用活塞泵的液力端：,活塞泵的液体端包括泵体（阀箱）、缸套活塞、活塞杆、密封盒、泵阀等。,动画,双缸双作用液力端每个液缸的两端各有一个吸入和排出阀箱，吸入阀上部与液缸连通，下部与吸入管连通；排出阀上部与排出管连通，下部与液缸连通。,动画,双缸双作用液力端的作用是：从吸入池吸入低压液体，通过活塞的作用，变机械能为液压能，向井底输送高压液体，实现液体的循环，冷却钻头、冲洗井底和携带岩屑。,动画,6-5 往复泵的结构和主要配件,一、双缸双作用活塞泵二、三缸单作用活塞泵三、柱塞泵四、
4、空气包五、安全阀,二、三缸单作用活塞泵,作为双缸双作用钻井泵的替代产品，三缸单作用活塞泵于60年代中期研制成功。三缸单作用活塞泵（钻井泵）的代号：例如：3NB-1300，表示输入功率为960kw的三缸单作用钻井泵。,有的钻井泵，为了反映其设计制造单位、适用区域和性能方面的特点，在统一代号的前后标以适当的符号：如SL3NB-1300A其中SL是“胜利”的汉语拼音字头，而A表示改型设计。,三缸单作用活塞泵的组成：,三缸单作用活塞泵仍然由动力端和液力端组成。,动画,三缸单作用活塞泵的动力端：,三缸单作用活塞泵的动力端主要由主动轴（传动轴）、被动轴（主轴和曲轴）、十字头等组成。,动画,钻井泵传动轴总成
5、：轴的两端对称外伸，可在任一端安装大皮带轮或链轮。传动轴与小齿轮可以为整体式齿轮轴结构形式，也可以采用齿圈热套到轴上的组合形式。钻井泵齿轮大多采用高度变位的渐开线人字短齿，目的是保证具有较高的弯曲强度和接触强度。,曲轴总成：曲轴上装有大人字齿轮和三根连杆大头。大齿轮圈用铰制孔螺栓与曲轴上的轮毂紧固为一体。三个连杆轴承的内圈热套在曲轴上，连杆大头热套在轴承外圈上。,十字头总成：十字头是传递活塞力的重要部件，同时，又对活塞在缸套内作往复平直运动起导向作用，使介杆、活塞等不受曲柄切向力的影响，减少介杆和活塞的磨损。,工作时：,曲轴通过连杆和十字头销带动十字头体作往复运动，,动画,十字头体又通过介杆带
6、动活塞作往复运动。,动画,连杆小头与十字头销之间装有圆柱滚子或滚针轴承。十字头体上有的装有铸铁滑履，在导板上往复滑动。,三缸单作用活塞泵的液力端：,单作用泵的每个缸套只有一个吸入阀和排出阀，故其液力端结构比双作用泵液力端简单。三缸单作用泵的泵头主要有L型、I型和T型三种型式。,6-5 往复泵的结构和主要配件,一、双缸双作用活塞泵二、三缸单作用活塞泵三、柱塞泵四、空气包五、安全阀,三、柱塞泵,柱塞泵的用途：柱塞泵在石油矿场主要作为压裂泵、固井水泥泵和注水泵。它们之间只有压力和流量等性能参数的不同，结构和工作原理并无实质性区别。将压裂液送入井内，并借助高压在油层中造成裂缝，或使原油层裂缝扩大的柱塞
7、泵，称作压裂泵。将水泥浆注入油井，使套管与井壁牢固连接的柱塞泵，称作水泥泵。向井内输送高压水，进入油层驱油和补充地层能量的柱塞泵，称作注水泵。,柱塞泵的代号：,柱塞泵与活塞泵的区别：,柱塞泵与活塞泵的主要区别在于往复运动件的密封形式上。,活塞泵的活塞直径外表面与缸套内表面紧密配合活塞的往复运动改变缸套内部容积，实现液体的吸入和排出。,动画,柱塞泵的柱塞采用如图所示的密封结构。柱塞运动不断改变液缸内的充液容积，实现液体的吸入和排出。,动画,柱塞泵的布置型式：柱塞泵的布置型式有卧式、立式和V型等，缸数有三缸、五缸等。目前石油矿场上使用的多为卧式三缸柱塞泵，结构相对比较简单。,6-5 往复泵的结构和
8、主要配件,一、双缸双作用活塞泵二、三缸单作用活塞泵三、柱塞泵四、空气包五、安全阀,四、空气包,曲柄连杆机构传动往复泵工作时，每个液缸在一个冲程中排出或吸入的瞬时流量，都近似地按正弦规律变化，即使有几个液缸交替工作，总的流量也达不到均匀程度。例如：下图为双缸双作用往复泵的流量曲线，曲线起伏越大，说明泵的流量越不均匀。,而总流量的不均匀，必然导致压力波动，进而引起吸入和排出管线振动，吸入条件恶化，破坏管线和机件，甚至使泵不能正常工作。为了消除流量不均匀和压力波动，往复泵通常都安装有各种减振装置。空气包是一种常见、有效的减振装置。,空气包一般为顶压式，利用其内部气体的可压缩性进行工作。,1气室；2外
9、壳；3多孔衬管；4金属活塞环；5金属波纹管,空气包有排出和吸入之分：排出空气包安装在泵的排出口附近；,吸入空气包安装在泵的吸入口附近；作用是使吸入管中的液体流量趋于均匀，保持吸入压力稳定。,空气包的工作原理：,空气包利用其内部气体的可压缩性进行工作。,以排出空气包为例：,当液缸排出瞬时流量增加，液体压力加大时，胶囊内气体受压缩，空气包储存来自液缸内的一部分液体；当液缸排出的瞬时流量减少，液体压力减小时，胶囊内气体膨胀，空气包放出一部分液体；始终使进入排出管内的液体变化不大，从而保持排出管内压力趋于均匀。,6-5 往复泵的结构和主要配件,一、双缸双作用活塞泵二、三缸单作用活塞泵三、柱塞泵四、空气
10、包五、安全阀,五、安全阀,往复泵一般都在高压下工作，为了保证安全，在排出口处装有安全装置，即安全阀，以便将泵的极限压力控制在允许的范围内。,常见的安全阀为销钉剪切式、此外还有膜片式和弹簧式等安全阀。,安全阀的工作原理：,安全阀的活塞或膜片下端作用着高压液体，当压力达到一定值后，活塞推动连杆，切断销钉，活塞上移，或膜片破裂，高压液体由安全阀排出口进入吸入池或大气空间，达到泄压保安全的目的。,复习题,简述双缸双作用活塞泵的工作原理。双缸双作用往复泵由哪几部分组成？何谓压裂泵、固井水泥泵和注水泵？柱塞泵与活塞泵的主要区别体现在什么方面？以排出空气包为例，简述空气包的工作原理。往复泵在排出口处装有安全阀的目的是什么？简述安全阀的工作原理。,
