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1、钻井泥浆泵 COSL新疆技术学院 胡万军 2009年4月 泥浆泵结构和工作原理 泥浆泵的使用和日常维护检查 泥浆泵巡回检查及故障预防 常见钻井泵冲数排量压力对照表 主要内容 泥浆泵常见故障判断及排除方法 泥浆泵三缸单作用泵 钻井泵一般都是三缸单作用泵，主要由液力端和动力端 两大部分组成。 液力端包括： 液缸 吸入阀、 排出阀 缸套、活塞、 活塞杆(柱塞、盘根及缸套) 吸入管、吸入空气包 排出管、排出滤网总成 排出空气包 安全阀 缸盖、阀盖 喷淋泵总成 动力端包括： 机座、曲轴总成、小齿轮轴（传动轴）总成、连杆、 十字头总成、介杆等部件。 一.泥浆泵的结构特点 二.泥浆泵的工作原理 动力端通过链
2、条（或皮带、万向轴）带动泵的主轴旋 转，再通过曲柄连杆机构使活塞向右运动，活塞缸内形成 负压，上水池内的液体顶开吸入阀进入缸内（灌注泵增压 ），直到活塞移到最右边位置完成吸入过程。之后活塞开 始向左移动，缸内液体受到活塞的挤压而压力升高，吸入 阀被关闭，排出阀被顶开，液体被活塞推出排出阀经排出 管进入高压管汇，完成排出过程。 曲柄连杆机构，把旋转运动转换为十字头及活塞的往 复运动，活塞的运动速度呈正弦规律变化，也就是说活塞 的运动存在加速度。 三.泥浆泵的基本参数 l 功率 hp (kW) 800,1300,1600,2200 l 泵压 psi (MPa) 5000,7500 l 排量 GPM
3、(l/s) l 冲程 in (mm) 12” l 额定冲数 rpm (r/min) 120 l 最大缸套孔径 in (mm) 目前海上钻机普遍安装的三缸单作用泥浆泵，说明： 10-P- 130, 12-P-160, F-1600，前两种型号的第 一位数字表示活塞行程 ; 第二位 ( 中间的 ) 英文字 母代表泵，最后一位数字表示功率，马力的十分之一 ， F后的数字表示泥浆泵功率，马力。 四.泥浆泵的使用原则 1、建议在80%的工作压力下运转，严禁超负荷运转 。 载荷系数KP 寿命系数KL 0.80 2.10 0.90 1.42 1.00 1.00 1.10 0.73 1.20 0.54 2、尽
4、量使用大活塞,低泵速(在没有灌注泵的条件下 )。 3、合理的吸入管汇，良好的吸入性能。 4、注意搞好预防性维护保养。 五.泥浆泵的启动 1、尽可能低速起动，然后逐渐增速。 2、不使用灌注泵时，泵的最高速度应降低，以泵能 正常工作为准。 3、 检查动力端油路上的压力表读数，如不上压， 应及时检修。 4、启动泵必须与有关操作和检查人员取得联系。 5、开泵时操作人员必须注视压力表的压力。 6、挂泵离合器时，采用二次启动法，如一切正常即 可挂上离合器(柴油机驱动）。 三缸泥浆泵的吸入问题 泥浆泵的吸入问题涉及泥浆泵的工作效率，影响 泥浆泵吸入性能的因素： l合适的吸入管径 l 尽量减短吸入管线长度 l
5、 适当降低冲数 l 加装吸入空气包，缓冲器的压力要求（10psi） l 增加泥浆罐内的液位高度 l 加装灌注泵（20-30Psi最好) 六.泥浆泵空气包和安全阀 空气包 排出空气包的作用 因为泥浆泵活塞的运动为非匀速运动，故排出压 力和排量是变化的，为了减小泥浆泵排出泥浆时的压 力和排量波动，使排出压力趋于平稳，每台泵都安装 有排出空气包，空气包为一密闭容器，底部直接与泵 的排出管线相通，上部为胶囊，里边充满氮气。 一般冲注压力在500700PSI之间（或泵工作压 力的1/3），但最高冲注压力不可超过1000PSI。注 氮气的压力应保持在泥浆泵最大工作压力的三分之一 ，以此起到缓冲作用。 安全
6、阀 排出安全阀的作用 对于某一型号的泥浆泵，每一级缸套规格下的 额 定压力是由厂商确定的，大孔径缸套时的额 定压力低，小孔径缸套时的额定压力高。 为了防止管线堵塞或井下原因，每台泥浆泵都 装安全保护装置-泥浆泵安全阀，在排水管压力 超过某极限值时，安全阀自动打开，泥浆经过旁 通管流回泥浆地，保护管汇安全。 安全阀种类： 弹簧式，剪销式，膜片式 剪销式安全阀 通过把粗细不同， 颜色不同的剪切 销插入到不同的 压力等级孔中以 设置不同的安全 阀工作压力，当 泵的工作压力超 过该工作压力时 ，安全阀应剪断 安全销并放喷， 使泵的液力端及 时卸荷。 弹簧式安全阀 通过旋动螺母调节弹簧 压缩程度，改变安
7、全 阀对应的设置安全压 力。当泵的工作压力 超过额定工作压力时 ，内部活塞机构克服 安全阀弹簧力打开通 道并放喷，使泵的液 力端及时卸荷。可以 反复动作测试，复位 比较简单。 泥浆泵安全阀 l泥浆泵安全阀是保证泥浆高压循环系统安全、设备和人身 安全的重要装置，所以，必须保证安全阀在泵压达到所设 定的工作压力时，准确无误的工作。但是，以往憋泵后， 安全阀内部的阀座、阀杆等部件被损坏，无法使用，必须 更换总成。这主要是由于憋泵不经常发生，安全阀的黄油 嘴没有定期注黄油，最重要的是，安全阀不经常活动。所 以对安全阀应该定期保养，定期活动，定期进行试压检查 ，这样，安全阀的使用寿命只长不短。 l安全阀
8、的压力调定要根据说明书给定的当前在用缸套的最 大压力稍低点调定，或以泥浆沿程的最低压力限制调定， 安全阀的限定压力指示装置在使用几次后会有误差，要在 试验台上试验后挂牌说明实际的开启压力。 正确和及时地对泥浆泵进行维护保养，是保证 泥浆泵正常工作，延长使用寿命的必要措施。对于 任何一台泵的使用，都应重视这一环节，包括： 1）每天的维护保养 2）每星期的维护保养 3）每月的维护保养 4）每年的维护保养 5）在维护保养中尚须注意的其它事项 七.泥浆泵日常维护检查 1.停泵后检查动力端的油位，齿轮油和链条油。 2.观察缸套与活塞的工作情况。若发现漏出来的泥浆超出正常限度时 ，则须更换新缸套、活塞。
9、3.检查缸套腔，若有大量泥浆沉淀，应加以清理。 4.检查喷淋泵水箱内水是否够用，并及时补充，冷却水有污染时加以 更换，并同时清理水箱卫生。 5.检查排出空气包的充气压力，是否符合要求。 6.检查剪销安全阀的可靠性，必要时应予以更换。 7.检查润滑油泵压力表变化情况。链条润滑油泵压力应在2030PSI之间 ，如发现压力很小（0.035MPa）或无压力，应及时检查过滤器是否 有堵塞现象。 8.在上紧缸盖与阀盖前，先在其丝扣内填涂润滑脂，且在每4小时时间 内，检查一次是否有松动现象出现。 9.经常观察阀盖、缸盖、缸套密封（含耐磨盘与液缸间的密封）的报 警孔，如有泥浆流出，就应及时的更换相应的密封圈。
10、 1.每天的维护保养 2.每星期的维护保养 l每周拆卸阀盖、缸盖一次，除去污泥，清洗干净，涂上 二硫化钼复合钙基润滑脂，检查阀导向套的内套，如已 明显磨损（阀导向杆与导套间的间隙超过3mm）应将 其换掉。 l检查阀和阀座的使用情况，把磨损严重或刺坏了的阀体 ，阀胶皮和阀座换掉（更换阀座时应注意同时更换阀体 ）。检查阀弹簧，把折断或丧失弹力的阀弹簧及时换掉 。 l检查活塞锁紧螺母，若遇腐蚀或损坏应换掉（因为一般 上紧过三次以后的螺母，镶在其内的密封圈已失去锁紧 能力）。 l从排泄孔盖的丝堵处放一次水，直至见油为止。 l检查并清洗润滑油泵管线中的滤网一次。 3.每月的维护保养 l检查液力端的所有双
11、头螺栓和螺母。例如缸盖法兰螺母， 液缸与机架联接的螺母，以及吸入管路、排出管路的联接 螺栓、螺母等。如果出现松动，须按规定扭矩重新上紧。 l检查中间拉杆填料盒内的密封圈，若已磨损须更换，一般 每三个月至少换一次。更换时应注意油封方位 。 l拆卸和清洗装在排出滤网里的滤筒。 l每六个月换掉动力端油池和十字头沉淀油槽内的脏油，并 同时清理这些油槽。 4.每年的维护保养 l检查十字头导板是否松动，十字头运转间隙是 否符合规定要求，可在导板下加垫片来调整。 在拆卸曲轴总成时，可将十字头旋转180再进 行使用。 l推荐每隔两年或三年对整个泵进行一次全面检 查。检查主轴承、偏心轮轴承、十字头轴承、 小齿轮
12、轴轴承是否磨损或损坏，若不能继续使 用，则须另换新的。 l检查齿轮的磨损情况，若磨损严重，须将曲轴 和小齿轮轴同时调头安装，利用齿面未磨损的 一面。 5.在维护保养中尚须注意的其它事项 l上卡箍前，必须将25的锥面擦干净。 l更换缸套时，必须将缸套密封圈一起换掉。 l冬季停泵后，须将阀腔及缸套内的泥浆放尽并冲洗干 净。 l泵各检查窗孔应注意盖好，以防灰砂水等混入润滑油 内。 l排出空气包只能充以氮气等惰性气体，严禁充入易燃 、易爆气体。如氧气、氢气等。 1机油润滑泵的压力是否在0.3-0.4MPa（20-30Psi)以内。 2听判液力端是否有水平或垂直方向异声。 3观察卡箍螺栓是否松退，活塞运
13、行时尾部是否刺漏泥浆。 4观察缸套法兰座、缸套压盖座、液缸上部阀压盖三处警告 显示孔是否泄漏泥浆。 5观察缸套是否晃动或松退、移动。 6观察泵压是否稳定，水龙带是否摆动。 八.泥浆泵运转中的巡回检查及故障预防（1 ） 7测试主动轴轴承、曲轴轴承处及机架有无局部过热现象 （温升70）。 8听判动力端是否有冲击异响。 9观察喷淋泵是否漏水或喷水量减小。 10观察泥浆净化是否有效，泥浆内有无磨砺物质。 11检查地面管汇闸门组开启、关闭位置是否正确，避免 泥浆短循环。 12随时观察密封件是否泄漏，紧固件是否松退。 13正确使用随泵专用工具，不得违章操作。 八.泥浆泵运转中的巡回检查及故障预防（2） 九
14、.泥浆泵常见故障判断及排除方法 故 障原 因排 除 方 法 1.压力表的压力下降。 排量减小或完全不 排泥浆。 1.吸入管路密封不严，空 气进入泵内。 2.吸入滤网堵死。 1.拧紧吸入管路法兰螺栓或更 换垫片。 2.停泵，清除吸入滤网杂物。 2.液体排出不均匀，有 忽大忽小的冲击。 压力表的压力变化 很大，吸入管路发 出呼呼声。 1.一个活塞或一个阀磨损 严重或者已经损坏。 2.泵缸内进空气。 1.更换已坏活塞；打开阀盖， 检查阀有无损坏及卡死现象。 2.检查吸入管路及阀盖是否严 密。 3.缸套处有剧烈的敲击 声。 1.活塞螺母松掉。 2.缸套压盖松动。 3.吸入不良，产生水击。 1.拧紧活塞
15、螺母。 2.拧紧缸套压盖。 3.检查吸入不良的原因。 4.阀盖、缸盖以及缸套 密封处显示孔漏泥 浆。 1.阀盖、缸盖未上紧。 2.密封圈损坏。 1.上紧阀盖、缸盖。 2.更换密封圈。 5.排出空气包充不进气 体或充气后很快泄 漏。 1.充气接头堵死。 2.空气包内气囊已破。 3.针形截止阀密封不严。 1.清除接头内的杂物。 2.更换气囊。 3.修理或更换针形截止阀。 1看：在泥浆泵运转过程中，要注意观察有无异常情况发 生，观察项目有：十字头运动是否均匀；连杆在运动 中是否有停顿；钢套是否有窜动；是否有泥浆刺漏； 压力表指针摆动情况。 2听：在泥浆泵运转过程中，要注意听声音：动力端是否 有金属的
16、敲击声；液力端是否有金属的敲击声和泥浆 的敲击声。 3摸：在泥浆泵运转时要注意摸轴承温度和泵本身温度。 4拆：在初步探明泥浆泵发生故障的部位时，应采用拆查 方式确定故障来源。 十.判断和排除泥浆泵故障的一般方法 F系列泥浆泵液力端常见故障和处理方法（1） 序号故障现象原因排除方法 1泵压下降 1. 管路进空气 2. 某个阀不工作 1. 更换密封件 2. 检查阀工况 3. 循环排气 2排量减少 1. 液面降低 2. 吸入滤网堵 1. 提高液面 2. 清洗滤网 3 压力波动 管路有异响 1. 活塞或阀体、阀座刺坏 2. 导向体卡死 3. 阀体间有异物 1. 更换损坏件 2. 清理卡阻物 3. 循环排气 4缸套内响声 1. 活塞螺母松退 2. 缸套压盖松退 3. 卡箍螺栓松退 4. 上水不好 1. 紧固 2. 检查上水密封 5水龙带摆动 1. 空气包失效 2. 排出
