钻井泵是石油钻机的心脏,是石油开采重要的设备。钻井泵的工作状态甚至能直接影响整个钻探工程的进度。对于钻井泵的改进从来没有停止过,这些改进包括了整体结构的改进、性能参数的提高、设计思路的改进以及设计方法的改进。参数化系统设计则是属于后面一种:设计方法的改进。因为钻井泵的设计是一种繁复的工作,尤其是钻井泵发展了一百多年后,许多设计已经成熟,将这些已有的资源整合到一起,开发出一套能够快速的、个性化的设计方法是有必要的。首先,在对钻井泵的理论研究的基础上,参考国内外的先进设计方法,结合钻井泵生产厂家的设计制造经验,以三缸单作用钻井泵为研究对象,在此基础上设计钻井泵的管路系统以及关键零部件钻井泵泵阀,并使用VB编程软件、SolidWorks三维建模软件及其二次开发功能、数据库软件SQL Server这三款软件,编写了一套参数化设计系统。该系统能够实现泵阀和管路系统零部件的理论计算、理论校核、图纸绘制和数据保存和调用等功能,系统中的人机交互功能可以帮助用户轻松的完成一整套的设计。其次,使用Fluent软件对泵阀阀隙流场进行分析,研究流场的流动规律,从仿真结果中得到流体的速度云图以及流线分布图,找到最大流速位置,结合实际使用中泵阀失效情况,找出钻井液对泵阀及阀座的冲蚀对泵阀的影响,以此为根据为延长泵阀的使用寿命提供合理的参考建议。最后,将参数化系统中的得到的泵阀的三维模型导入有限元分析软件ANSYS中,使用ANSYS对泵阀进行刚度分析,验证其可靠性;根据仿真结果找出泵阀的最大应力位置,最大形变位置,分析危险点的产生原因,对泵阀结构设计的改进给出合理建议。