钻井液搅拌器.doc

--------------------------校验:_____________-----------------------日期:_____________钻井液搅拌器前言钻井液搅拌器是泥浆净化配套系统的一部分,搅拌器是为了混合泥浆,使钻屑、泥砂在泥浆罐中不沉积在罐底以便于顺利地通过净化系统而设计的。它的主要功能是使钻井液中的固相颗粒悬浮。钻屑是有害固相的主要组成部分。要除掉有害固相,必须将他们悬浮起来,然后注入除砂器、除泥器及离心机才能实现。有用固相,例如各种加重材料(赤铁矿粉、重晶石粉)以及少量的膨润土等也需要均匀悬浮起来,以使钻井液的密度及其它性能保持稳定。因此,要求钻井液搅拌器能可靠地连续工作,避免固相发生沉淀现象。钻井液搅拌器是一种专用搅拌器,一般情况下不能简单地用化工、石油炼制、食品等工业中使用的搅拌器替代。在石油钻井液固控系统中,目前普遍使用机械式搅拌器。机械式搅拌器由传动装置、搅拌轴和搅拌叶轮组成。循环罐上安装的搅拌器是一个重要的设备,严格说来,一旦投入运行就应长期不停,以保证钻井液的均匀性和旋流性,以及离心机的正常工作。开始使用的搅拌器也完全是化工系统使用的设备,没有考虑到钻井和钻井液的特点。我国八十年代初,石油固控设备中的搅拌机一部分由国外公司进口,而大部分直接引进化工系统应用。八十年代末则是仿制国外引进搅拌设备为主,这一期间搅拌机存在的主要问题是:可靠性差,搅拌效果不好,功耗大,叶轮片易断,不能长期连续工作,严重漏油、渗油几乎是这类搅拌机的通病。其叶轮形式均为单叶轮,圆盘叶轮式居多,罐内液体形不成很好的对流,固体颗粒悬浮不充分。国内经过近几年的努力,从仿制测绘阶段,发展到自己研制新结构。长期困扰的问题在有些新结构的搅拌器上已基本解决。本次设计综合考虑多方面的因素,基本达到规定的技术要求。且也是按照一般的钻井液搅拌器结构进行设计的,即电机—传动装置—搅拌装置的结构形式。传动结构方案设计方案选择钻井液搅拌器的传动结构主要由电机、减速装置、联轴器及搅拌轴组成。在固控设备中最常用的钻井液搅拌器的形式并不多。主要为以下几种:齿轮传动结构的搅拌器。优点是传动效率高,缺点是体积大,维修不方便。国内有厂家生产。齿轮传动也分为直接传动和皮带传动。伞齿轮传动结构的搅拌器。其优点是结构简单,但缺点较多。例如:由于传动比的限制,要得到低转速的钻井液搅拌器,必须通过皮带轮再做一次较大的减速,结果不但效率低,而且体积较大。此种结构在钻井液搅拌器中已不多见。化工中常用的摆线齿轮传动装置已很少在钻井液搅拌器中采用,除了可靠性差以外,整个装置太高,容易在搬家过程中碰坏,故已极少用。当前用的最多的仍然是蜗轮蜗杆传动。蜗轮蜗杆直接传动。蜗轮蜗杆传动结构简单,变速比大,可靠性高,在钻井液搅拌器中应用最为普遍。从美国进口的钻井液搅拌器几乎全是蜗轮蜗杆直接传动。蜗轮蜗杆皮带传动结构,虽然其体积较大,但具有软传动的特性,对保护电机过载很有好处,因此国内越来越多的用户都予以选用。方案确定根据相关资料显示及现场长期使用的经验来看,本次设计采用国内普遍采用的蜗轮蜗杆皮带传动结构。其大致结构如图1所示。电机水平放置,安装、调整、更换方便。带传动结构简单、传动平稳、造价低廉,当过载时发生打滑——起到保护电机的作用。减速器采用单级蜗杆减速器,结构尺寸小,重量轻,传动平稳,噪音小,传动功率大。图1传动结构示意图电动机的选择选择电动机类型根据工作条件选用YB系列隔爆型异步电动机。YB系列隔爆电动机是Y(IP44)系列电动机的派生产品,外形尺寸与Y系列(IP44)稍有差异。因此YB系列隔爆电动机同Y(IP44)系列电动机一样具有高效、节能、噪声小、运行安全可靠、安装尺寸和功率等级符合国际标准等特点。此外它采用封闭自扇冷式,增强外壳的机械强度,并保证组成外壳的各零部件之间的各接合面上具有一定的间隙参数。一旦电机内部爆炸,亦不致引起周围环境的爆炸性混合物爆炸。适用于石油、化工、煤矿井下有爆炸危险的场所。选择电动机的容量电动机的容量(功率)选得合适与否,对电动机的工作和经济性都有影响。容量小于工作要求,就不能保证工作机的正常工作,或使电动机长期过载而过早损坏;容量过大则电动机价格高,能力又不能充分利用,由于经常不满载运行,效率缓和功率因数都较低,增加电能消耗,造成很大浪费。对于载荷不变或变化不大,且在常温下长期连续运转的电动机,只要其所需输出功率不超过其额定功率。搅拌过程所需要的功率:(1)由于密封,估计摩擦功率约占搅拌功率的5%,传动机构效率:(2)∴式中:、、、分别为带传动、蜗杆传动、轴承、联轴器的传动效率。确定电动机转速为合理设计传动装置,根据工作机主动轴转速要求和各传动副的合理传动比范围,可以推算出电动机转速的可选范围。设计要求搅拌器叶轮转速为:V带传动常用的