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1、1.课题的意义泥浆运输是许多行业日常作业的一个必不可少的一道工艺，如矿山、选矿、灰渣的搬运以及轧钢等，这些行业对泥浆泵的要求很高，尤其是在由磨损引起的维修和维护方面发生的费用很高。在这个系列的水泵中，所有的磨损件都采用硬质高铬铸铁制成，从而提供安全磨损保护。另外泥浆泵是在钻探过程中，向钻孔输送泥浆或水等冲洗液的机械。泥浆泵是钻探机械设备的重要组成部分。它的主要作用是在钻进过程中将泥浆随钻头钻进注入井下，起着冷却钻头，清洗钻具、固着井壁、驱动钻进，防止井喷，并将打钻后岩屑带回地面的作用。在常用的正循环钻探中， 泥浆泵是将地表冲洗介质清水、泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下，经过高压软管、水龙头及钻
2、杆柱中心孔送入钻头的底端，以达到冷却钻头、将切削下来的岩屑清除并输送到地表的目的。常用的泥浆泵是活塞式或柱塞式的，在吸入和排出阀的交替作用下，实现压送与循环冲洗液的目的。泥浆泵的工作条件十分恶劣，它们所输送的介质泥浆比重大，粘度高，磨砺性强，腐蚀性强，并且在较高的压力下连续运转，受到交变载荷的作用，一年四季野外露天作业，零部件极易损坏。而且随着工作要求的增加以及泵压裂之类高压技术的应用，对性能更好的泵的需求正与日俱增。使用泥浆泵钻井已有100多年历史。早期泥浆泵的功能仅在于循环泥浆、冷却井底、携带岩屑和井壁形成泥饼。在40年代末, 采用了喷射式钻井以及后来的井下动力钻具钻井, 利用高压泥浆的冲
3、蚀力辅助破碎岩石可以加快钻井速度, 利用泥浆的动力驱动井下涡轮钻具也可以代替转盘钻井, 从而扩大了泥浆泵的功能与使用范围, 同时也要求泥浆泵的功率与压力不断提高。从70年代到80年代, 先后出现了许多深井与超深井, 也对泥浆泵的功率与压力提出了更高的要求。就提高泥浆泵的性能方面来说还存在问题，为迅速解决这些问题，急切需求实际的知识。2.国内外研究状况自上世纪初，采用旋转钻井工艺以来，双缸双作用泵便开始应用，最早采用蒸汽驱动，上世纪三十年代以后改为柴油机驱动。直到六十年代初，所有的泥浆泵都是双缸双作用泵。随着井深的增加，要求钻井泥浆泵有更高的压力，双缸双作用泵已不能满足，于是六十年代初出现了三缸
4、单作用柱塞泵。虽然泵压提高了，但由于功率和排量较低，而大直径柱塞密封问题难以解决，使三缸单作用泵的使用受到限制。1996年美国纳雄耐尔（National）公司，在两种泵基础上设计制造出世界上第一台 1300马力的三缸单作用活塞泵。并且世界上有 90%的国家都已经使用。我国于 1957 年在国外的技术基础上自行设计生产了 350-600 马力的双缸双作用泵，1976 年，由兰州石油机械研究所生产了 800 马力的单缸双作用泵，上海，青州等研究所也投入研究生产。现今工业界的一般注意力已转到离心泵方面。泥浆泵的发展趋势将是向着压力高，排量大，体积小重量轻的目标发展。泥浆泵早期的典型结构是双缸双作用泵
5、, 这种泵使用比较可靠, 但是体积大、重量重、效率低、压力波动大, 不能满足海洋钻井的需要, 所以到 60 年代中期, 研制了三缸单作用泥浆泵。这种泵的优点在于体积小、重量轻、效率高、压力波动小, 特别适用于海洋钻井。三缸单作用泵经过 20 多年来的不断改进与完善, 在性能上、结构上、可靠性、适应性与经济性等方面, 已经比较成熟, 使用效果显著, 它有可能完全代替双缸泵。目前, 在世界范围内泥浆泵技术发展,美国处于领先地位。美国不仅制造泥浆泵的厂家较多（有 20 多家公司生产泥浆泵）,而且泥浆泵科研项目水平高, 结构设计新颖, 制造质量较好, 销售范围也很广。苏联三缸泵研制与使用较晚, 尽管也
6、研制了 1000、1300、1600 马力三缸泵, 但使用数量还未占绝对优势, 双缸泵仍占有一定比例。罗马尼亚尽管生产系列三缸泵, 但在研究与改进结构方面发展不快, 在三缸泵参数上还保持高冲数。3.毕业设计（论文）的主要内容本次设计的题目为中比转数泥浆泵的设计，主要内容为通过对国内外泥浆泵发展状况的了解，中国、美国及俄罗斯等国生产的钻井泥浆泵现状进行分析,说明目前国内外钻井泥浆泵主要存在5方面的问题。即钻井泵质量大，难以适应现代轻便钻机的要求,制约钻机的移运性；冲程短，冲次高。钻井泵在不适合的冲次范围内工作，致使液力端寿命短；泵压偏低,不能完全满足现代钻井工艺的需要；结构不合理,部分强度冗余,
7、部分刚度不足，可靠性低，难以满足钻机高可靠性要求；缸套寿命短,难以满足钻机高效率要求。文章阐述了对轻便钻井泥浆泵应进行研究的关键内容以及制造泥浆泵应采用的新技术和新方法。最后指出了轻便钻井泥浆泵的发展趋势是,降低额定冲数；增长冲程。随着钻井工艺技术,特别进一步向大功率、大排量和高泵压方向推进。如今通过对钻井泵的设计，除了对所设计课题有所了解，同时也巩固了所学习的专业知识，并要求自己在设计过程中能够根据前人的经验能够有一些创新的设计思想。本次主要的设计任务如下：（1）完成泵的水利设计和主要的结构设计；（2）完成泵轴的强度校核；（3）完成毕业设计说明书一份；（4）完成不少于 3 张零号图纸的绘图工
8、作量，其中手绘图纸的工作量不少于 1张 1 号图纸；（5）完成外文翻译一份。外文资料的长度应不少于 15000 字符；（6）完成开题报告一份，长度不少于 1000 个汉字。4.所采用的方法、手段及步骤等（1）查阅有关于课题的资料以及图书阅览室查阅期刊、各种工业和石油手册等。（2）首先完成外文翻译和开题报告的书写，通过查询资料学习对所学习的课题有个全面的了解。（3）由以往的设计经验根据已知参数，按照设计任务书进行计算分析，进行泵结构的计算和设计、绘图等。5.阶段进度计划第 1 周第 2 周：查阅课题的相关资料，对课题有初步的了解，了解泵的基本结构。完成外文翻译；第 3 周第 4 周：完成开题报告
9、，了解泥浆泵的设计意义及国内外的发展状况；第 5 周第 6 周：初步的设计计算，即泵基本结构尺寸的确定和离心泵的水力计算； 第 7 周第 8 周：使用 autoCAD 进行初步绘图，确定图幅和所画内容；第 9 周第 10 周：绘图过程中验证设计计算的合理性，同时完成装配图零部件等结构的选用和设计。第 11 周第 12 周：完成绘图，在老师的指导和就正中进行修改。第 13 周第 14 周：进行轴的设计计算和校核，键和联轴器的校核，完成设计说明书的书写；第 15 周第 16 周：修改完善设计内容，准备答辩。参考文献1 姜培正主编.过程流体机械M. 北京：化学工业出版社.2001.2 李世煌，吴桐林等编译.水泵设计教程M. 北京：机械工业出版社.1990.3 马大谋主编.炼油设备基础知识M. 烃加工出版社4 沈学海编著.钻井往复泵原理设计M. 北京：机械工业出版社.1990.5 李继志，陈容振主编.石油钻采机械概论M .北京：中国石油大学出版社.2001.6 美A.J.斯捷潘诺夫著，徐行健译，朱定梅校.离心泵和轴流泵M.北京：机械工业出版社.1980.指导教师意见：指导教师签名：年 月 日系（教研室）意见：主任签字：年 月 日
