BWY-220-9液驅(qū)定向鉆進(jìn)用泥漿泵設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、煤炭是我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源和工業(yè)原料，近年來(lái)煤礦災(zāi)害事故時(shí)有發(fā)生，給國(guó)家財(cái)產(chǎn)和礦工生命造成巨大威脅。我國(guó)煤礦事故中40％以上是瓦斯爆炸事故，可見瓦斯事故已成為我國(guó)煤礦生產(chǎn)中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。近水平長(zhǎng)鉆孔定向鉆進(jìn)技術(shù)是提高煤礦井下瓦斯抽采率、減少瓦斯災(zāi)害的一條重要途徑，在國(guó)外得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)在千米隨鉆測(cè)量定向鉆進(jìn)技術(shù)方面也取得了眾多研究新成果，其技術(shù)途徑主要是通過螺桿馬達(dá)實(shí)現(xiàn)孔底回轉(zhuǎn)，孔底馬達(dá)的動(dòng)力來(lái)源于泥漿泵，而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)

2、上現(xiàn)有的泥漿泵為常規(guī)產(chǎn)品，主要是針對(duì)巖心鉆探、非開挖鉆進(jìn)工藝技術(shù)設(shè)計(jì)，其輸出特性不能很好滿足千米鉆機(jī)孔底動(dòng)力定向鉆進(jìn)的需要。因此，為了更好的提高我國(guó)自主研發(fā)的千米定向鉆進(jìn)技術(shù)裝備的整體水平，需要研制一臺(tái)符合履帶式千米鉆機(jī)整體布局、體積小、更好滿足孔底馬達(dá)定向鉆進(jìn)工藝技術(shù)需要的提供足夠動(dòng)力的新型泥漿泵。
　　 本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的調(diào)研，分析了現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外鉆探、石油鉆井用泥漿泵的發(fā)展、技術(shù)現(xiàn)狀，對(duì)目前千米定向鉆進(jìn)鉆機(jī)所配的泥漿泵在

3、現(xiàn)場(chǎng)使用中存在問題做了深入探討；對(duì)BWY-220/9型鉆探用往復(fù)式泥漿泉進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算及總體方案的設(shè)計(jì)，并對(duì)泥漿泵主要零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核；本文利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)泥漿泵的核心部件--曲軸進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析，確定泥漿泵工作時(shí)曲軸易發(fā)生破壞的危險(xiǎn)部位，并對(duì)其進(jìn)行了疲勞強(qiáng)度校核，同時(shí)研究了曲軸的動(dòng)態(tài)特性，運(yùn)用解析模態(tài)分析法計(jì)算了曲軸的固有頻率；利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)泥漿泵曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析，驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)

4、的正確性，為物理樣機(jī)的設(shè)計(jì)和制造提供參考依據(jù)；最后，對(duì)泥漿泵的物理樣機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)研究。
　　 研究表明：BWY-220/9型鉆探用往復(fù)式泥漿泵總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，符合設(shè)計(jì)要求；曲軸表面存強(qiáng)化處理后，疲勞強(qiáng)度滿足要求。模態(tài)計(jì)算結(jié)果表明，低階頻率下曲軸以彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)為主，最小固有頻率遠(yuǎn)高于激振頻率，不會(huì)發(fā)生共振，并且采用彈簧單元來(lái)模擬彈性支撐的軸承部分，計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確，為研究曲軸振動(dòng)特性提供了新的方法