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[摘 要]泥浆泵在石油钻井中具有重要的作用。文章首先阐述了泥浆泵的工作原理，其次，对泥浆泵常见机械故障进行了分析，最后对泥浆泵日常维修应注意的事项提出了建议。
[关键词]钻井 泥浆泵 维护 保养
中图分类号：U674.38+1 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）34―0053―01
泥浆泵是石油钻井作业中泥浆循环系统的关键设备。由于泥浆泵所输送的泥浆含砂量多、粘度大、压力高，且具有一定的腐蚀性，容易引起缸套磨损失效。因此选用科学合理的维修方法，对延长泥浆泵的使用寿命有着重要意义。
1 泥浆泵的工作原理
泥浆泵是石油钻井过程中，向钻孔输送泥浆或水等冲洗液的机械。它的作用是钻井时将泥浆随着钻头的钻进注入井下，起着冷却钻头、清洗钻具、固着井壁、驱动钻进，并将打钻后的岩屑带回地面的作用。在常用的正循环钻探中，泥浆泵将地表冲洗介质─清水、泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下，经过高压软管﹑水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端，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，由动力机带动泵的曲轴回转，曲轴通过十字头再带动活塞或柱塞在泵缸中做往复运动。在吸入和排出阀的交替作用下，实现压送与循环冲洗的目的。
2 泥浆泵常见故障分析与维护
2.1 叶轮与口环
泥浆泵叶轮的叶片大多因为气蚀或吸入固体物、金属杂质等受到损坏。口环（又称密封环）的磨损一般是因为安装中穿量不当造成，也有因叶轮背帽松动而造成的。若口环磨损严重，应更换叶轮；若口环磨损较轻，可进行修复。
2.2 平衡装置
平衡盘与平衡环磨损过多（一般为超过2mm）或凸凹不平时，先补焊或研磨泵壳上的凹槽，并在平衡环与泵壳结合面处加1块3mm厚的聚四氟乙烯垫片。这样，既消除了补焊后手工研磨造成的平面板凹凸不平，垫片材料又软硬适中。磨损过多时应更换新的平衡环和平衡盘。
2.3 机械密封
机械密封有一对垂直于旋转轴线的端面，该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作用下，依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合，并相对滑动，从而防止流体泄漏。机械密封渗漏的比例占全部维修泵渗漏的50%以上，机械密封的运行好坏直接影响到泵的正常运行。机械密封渗漏会导致泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量增大，动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转，动、静环磨损后得不到补偿位移。在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应当小于0.1mm，辅助密封与轴的过盈量应适中，在保证径向密封的同时，还要保证动环装配后能在轴上灵活移动（把动环压向弹簧能自由弹回来）。
2.4 泵轴
泵轴是转子的核心零件，其上装有叶轮、轴套，在泵体中高速旋转。泵轴弯曲、轴承座与泵轴的同轴度偏差会造成叶轮、导叶轮、泵壳、密封环及轴套的磨损，使泵体振动加大，轴向推力也增大，平衡盘与平衡座发生摩擦。只要泵轴不产生裂纹和严重的表面磨損或弯曲都可修复使用。轴的弯曲量不能超过0.06mm，大于该值时应校直，用螺旋压力机不加热进行校直。
2.5 轴承温度
造成轴承温升过高而烧坏轴承的因素有：（1）平衡鼓平衡轴向力效果不好，残余轴向力过大引起轴承负荷过大。（2）润滑油不合格，油量不足或油腔内有铁屑等杂质进入轴承。（3）泵轴承角度误差过大，使轴承负荷加大。（4）轴承间隙不足或轴承内外圈交叉定位，造成内外圈错位，使负荷增大。
2.6 转子轴向窜动量
当泵装配完毕后，要对转子的整体窜量进行测量。先不安装平衡盘，在安装平衡盘处装一轴套并用锁紧螺母将其和各级转子一起锁紧为一个刚体，先将转子推向吸入方向，使得叶轮与泵体两者的密封环靠近，用深度尺测出轴肩到泵体某一平面的距离a。然后将转子拉向排出侧，使得叶轮后盖靠近导叶，测量此时的距离为b，a-b即为泵的总窜量。测量出总窜量后，将其与泵说明书给出的窜量值进行比较，如果测量值大于给出值1 mm，则应更换磨损叶轮。若轴向窜动量大时，允许在平衡盘与平衡环之间加一表面光洁、厚度均匀的调整垫调整。
2.7 联轴器间隙
在泥浆泵运转过程中，随着平衡盘的磨损，转子会不断向吸入口侧移动，因此检修时应对联轴器的间隙进行适当调整。考虑到泵轴受热膨胀的影响，根据检修相关标准规定，联轴器的间隙应比其规定值大2～3mm。
3 日常维修注意事项
3.1 开泵前
首先应避免频繁倒泵，在开泵及倒泵过程中，要防止泵的汽化。当被输送的高温液体突然进入多级泵冷态泵体时，泵体的温度会发生很大变化，由于受热不均、热变形的不统一导致泵体和转子部件变形，而耐磨部件间本身只有很小的缝隙，从而导致不正常的接触。在这种情况下，启动泵时流量不足，会造成平衡盘与平衡座、机械密封的动环与静环之间无法形成液膜而发生摩擦损伤。因此，当泵用于输送高温液体时，在启动之前须充分暖泵，只有泵体温度达到一致时才能启动泵。在冷态下紧急启动多级泵是不允许的。
3.2 运行中
靠平衡盘、平衡鼓等泵内平衡机构平衡轴向力的泥浆泵，平衡装置内有平衡液体流出，平衡液体通过平衡管接至泵的进口端。为保证泵正常运行，必须注意：①平衡管绝对不允许堵塞；②平衡管内发生结垢应及时清洗、疏通；③平衡管高压侧需加装压力表，以监测平衡管出口压力。在多级泵运行中应注意对泵的温升、振动、声音等的检查。为保护泵免受非正常损坏，必要时对泵的轴向力、温升、振动等设置联锁，超过设定值时自动停泵。
3.3 停泵后
当泥浆泵较长时间停止工作时，叶轮和转子的重量使泵轴在1个方向上受力，容易造成轴弯曲。应定期盘泵，每次按同一方向将轴转动120°。对备用的泥浆泵，如出口阀关闭不严，出口管道内的高温介质会倒流回泵内，致使停转的泵轴上下部位受热不均，导致泵轴弯曲。因此备用的泥浆泵也应定期盘泵。
3.4 拆装与维修
在装配泥浆泵前必须做好准备工作，装配人员必须熟悉泵的结构、了解装配顺序和装配方法，准备好装配所需要的工具、量具等。各零部件要清洗干净，磨损件按要求修理好。之后对零件进行预装配性检查。
3.5 预装配性检查
对多级泵，应预先组装转子部分（包括叶轮、叶轮挡套或叶轮轮毂和平衡盘等），以检查转子的同心度（不大于0.05mm）、偏斜度和叶轮出口之间的距离。将叶轮、叶轮挡套和平衡盘装于校正好的泵轴上，用轴套锁紧后安装在车床顶尖或支承在V形铁（或轴瓦）上。
4 结束语
使泥浆泵经常保持良好的状态，延长使用寿命，提高设备利用率，是设备管理者追求的目标，同时也是提高企业经济效益的需要。
参考文献
[1] 林元华，宗玉宇，梁政，施太和，李润方.石油钻井机械钻速预测研究进展[J].石油钻探技术，2004，（01）.
[2] 王少豪.在微型机上用逐步回归方法求钻速方程[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2006，（01）.
[3] 杨雄，吴文秀，刘昌明，俞笑蓉，蒋一新，水运震.真空扩散焊接的PDC钻头的试验研究[J].江汉石油学院学报，2005，（03）.
[4] 李丕训.优选钻井参数的简单方法[J].石油钻采工艺，2009，（06）
[关键词]钻井 泥浆泵 维护 保养
中图分类号：U674.38+1 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）34―0053―01
泥浆泵是石油钻井作业中泥浆循环系统的关键设备。由于泥浆泵所输送的泥浆含砂量多、粘度大、压力高，且具有一定的腐蚀性，容易引起缸套磨损失效。因此选用科学合理的维修方法，对延长泥浆泵的使用寿命有着重要意义。
1 泥浆泵的工作原理
泥浆泵是石油钻井过程中，向钻孔输送泥浆或水等冲洗液的机械。它的作用是钻井时将泥浆随着钻头的钻进注入井下，起着冷却钻头、清洗钻具、固着井壁、驱动钻进，并将打钻后的岩屑带回地面的作用。在常用的正循环钻探中，泥浆泵将地表冲洗介质─清水、泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下，经过高压软管﹑水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端，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，由动力机带动泵的曲轴回转，曲轴通过十字头再带动活塞或柱塞在泵缸中做往复运动。在吸入和排出阀的交替作用下，实现压送与循环冲洗的目的。
2 泥浆泵常见故障分析与维护
2.1 叶轮与口环
泥浆泵叶轮的叶片大多因为气蚀或吸入固体物、金属杂质等受到损坏。口环（又称密封环）的磨损一般是因为安装中穿量不当造成，也有因叶轮背帽松动而造成的。若口环磨损严重，应更换叶轮；若口环磨损较轻，可进行修复。
2.2 平衡装置
平衡盘与平衡环磨损过多（一般为超过2mm）或凸凹不平时，先补焊或研磨泵壳上的凹槽，并在平衡环与泵壳结合面处加1块3mm厚的聚四氟乙烯垫片。这样，既消除了补焊后手工研磨造成的平面板凹凸不平，垫片材料又软硬适中。磨损过多时应更换新的平衡环和平衡盘。
2.3 机械密封
机械密封有一对垂直于旋转轴线的端面，该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作用下，依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合，并相对滑动，从而防止流体泄漏。机械密封渗漏的比例占全部维修泵渗漏的50%以上，机械密封的运行好坏直接影响到泵的正常运行。机械密封渗漏会导致泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量增大，动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转，动、静环磨损后得不到补偿位移。在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应当小于0.1mm，辅助密封与轴的过盈量应适中，在保证径向密封的同时，还要保证动环装配后能在轴上灵活移动（把动环压向弹簧能自由弹回来）。
2.4 泵轴
泵轴是转子的核心零件，其上装有叶轮、轴套，在泵体中高速旋转。泵轴弯曲、轴承座与泵轴的同轴度偏差会造成叶轮、导叶轮、泵壳、密封环及轴套的磨损，使泵体振动加大，轴向推力也增大，平衡盘与平衡座发生摩擦。只要泵轴不产生裂纹和严重的表面磨損或弯曲都可修复使用。轴的弯曲量不能超过0.06mm，大于该值时应校直，用螺旋压力机不加热进行校直。
2.5 轴承温度
造成轴承温升过高而烧坏轴承的因素有：（1）平衡鼓平衡轴向力效果不好，残余轴向力过大引起轴承负荷过大。（2）润滑油不合格，油量不足或油腔内有铁屑等杂质进入轴承。（3）泵轴承角度误差过大，使轴承负荷加大。（4）轴承间隙不足或轴承内外圈交叉定位，造成内外圈错位，使负荷增大。
2.6 转子轴向窜动量
当泵装配完毕后，要对转子的整体窜量进行测量。先不安装平衡盘，在安装平衡盘处装一轴套并用锁紧螺母将其和各级转子一起锁紧为一个刚体，先将转子推向吸入方向，使得叶轮与泵体两者的密封环靠近，用深度尺测出轴肩到泵体某一平面的距离a。然后将转子拉向排出侧，使得叶轮后盖靠近导叶，测量此时的距离为b，a-b即为泵的总窜量。测量出总窜量后，将其与泵说明书给出的窜量值进行比较，如果测量值大于给出值1 mm，则应更换磨损叶轮。若轴向窜动量大时，允许在平衡盘与平衡环之间加一表面光洁、厚度均匀的调整垫调整。
2.7 联轴器间隙
在泥浆泵运转过程中，随着平衡盘的磨损，转子会不断向吸入口侧移动，因此检修时应对联轴器的间隙进行适当调整。考虑到泵轴受热膨胀的影响，根据检修相关标准规定，联轴器的间隙应比其规定值大2～3mm。
3 日常维修注意事项
3.1 开泵前
首先应避免频繁倒泵，在开泵及倒泵过程中，要防止泵的汽化。当被输送的高温液体突然进入多级泵冷态泵体时，泵体的温度会发生很大变化，由于受热不均、热变形的不统一导致泵体和转子部件变形，而耐磨部件间本身只有很小的缝隙，从而导致不正常的接触。在这种情况下，启动泵时流量不足，会造成平衡盘与平衡座、机械密封的动环与静环之间无法形成液膜而发生摩擦损伤。因此，当泵用于输送高温液体时，在启动之前须充分暖泵，只有泵体温度达到一致时才能启动泵。在冷态下紧急启动多级泵是不允许的。
3.2 运行中
靠平衡盘、平衡鼓等泵内平衡机构平衡轴向力的泥浆泵，平衡装置内有平衡液体流出，平衡液体通过平衡管接至泵的进口端。为保证泵正常运行，必须注意：①平衡管绝对不允许堵塞；②平衡管内发生结垢应及时清洗、疏通；③平衡管高压侧需加装压力表，以监测平衡管出口压力。在多级泵运行中应注意对泵的温升、振动、声音等的检查。为保护泵免受非正常损坏，必要时对泵的轴向力、温升、振动等设置联锁，超过设定值时自动停泵。
3.3 停泵后
当泥浆泵较长时间停止工作时，叶轮和转子的重量使泵轴在1个方向上受力，容易造成轴弯曲。应定期盘泵，每次按同一方向将轴转动120°。对备用的泥浆泵，如出口阀关闭不严，出口管道内的高温介质会倒流回泵内，致使停转的泵轴上下部位受热不均，导致泵轴弯曲。因此备用的泥浆泵也应定期盘泵。
3.4 拆装与维修
在装配泥浆泵前必须做好准备工作，装配人员必须熟悉泵的结构、了解装配顺序和装配方法，准备好装配所需要的工具、量具等。各零部件要清洗干净，磨损件按要求修理好。之后对零件进行预装配性检查。
3.5 预装配性检查
对多级泵，应预先组装转子部分（包括叶轮、叶轮挡套或叶轮轮毂和平衡盘等），以检查转子的同心度（不大于0.05mm）、偏斜度和叶轮出口之间的距离。将叶轮、叶轮挡套和平衡盘装于校正好的泵轴上，用轴套锁紧后安装在车床顶尖或支承在V形铁（或轴瓦）上。
4 结束语
使泥浆泵经常保持良好的状态，延长使用寿命，提高设备利用率，是设备管理者追求的目标，同时也是提高企业经济效益的需要。
参考文献
[1] 林元华，宗玉宇，梁政，施太和，李润方.石油钻井机械钻速预测研究进展[J].石油钻探技术，2004，（01）.
[2] 王少豪.在微型机上用逐步回归方法求钻速方程[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2006，（01）.
[3] 杨雄，吴文秀，刘昌明，俞笑蓉，蒋一新，水运震.真空扩散焊接的PDC钻头的试验研究[J].江汉石油学院学报，2005，（03）.
[4] 李丕训.优选钻井参数的简单方法[J].石油钻采工艺，2009，（06）