LW-450臥式螺旋沉降離心機的合理應(yīng)用
行業(yè)動態(tài)
1 前言
隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，對泥漿固控設(shè)備提出了越來越高的要求，而臥式螺旋沉降離心機以其分離粒度細(xì)、沉渣干燥、自動連續(xù)操作并能長期運轉(zhuǎn)以及維護方便等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于鉆井液固相控制系統(tǒng)。它對提高鉆速、延長鉆頭的使用壽命、減小水力機械磨損、降低鉆井成本，起到了明顯的效果。但從現(xiàn)場使用的情況看，無論在什么情況下，離心機的工作參數(shù)和供液量基本不變，為此，如何根據(jù)不同地層、不同鉆井階段、不同鉆井液的凈化需要，來調(diào)整離心機的工作參數(shù)和供液量，提高其固相清除率，是目前離心機使用中急待解決的問題。
2 臥螺離心機的結(jié)構(gòu)及工作原理
臥式螺旋卸料沉降離心機的主要構(gòu)件有轉(zhuǎn)鼓、螺旋推進器、差速器、過載保護裝置、卸載裝置。
工作原理：機殼內(nèi)有兩個同心裝在主軸承上的回轉(zhuǎn)部件，外面是無孔轉(zhuǎn)鼓，里面是螺旋葉片輸送器。主電動機通過三角皮帶輪帶動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)鼓通過左軸承處的空心軸與行星差速器的外殼相連接，行星差速器的輸出軸帶動螺旋輸送器與轉(zhuǎn)鼓作同向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)速不同，其轉(zhuǎn)差率一般為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的0.2%～3%，泥漿從右端的中心加料管連續(xù)送入機內(nèi)，經(jīng)過螺旋輸送器的內(nèi)筒加料隔倉的進料孔進到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。在離心力的作用下，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成了一個環(huán)形液池，重相固體粒子離心沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面上而形成沉渣，由于螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓的相對運動，沉渣被螺旋葉片推送到轉(zhuǎn)鼓小端的干燥區(qū)，從排渣口甩出。在轉(zhuǎn)鼓大端蓋上開設(shè)有若干溢流口，澄清液便從此處流出，經(jīng)機殼的排液室排出。
調(diào)節(jié)溢流擋板溢流口位置、機器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器的轉(zhuǎn)差、進料速度，就可以改變離心機的固相清除率和沉渣的含濕量。
3 應(yīng)用分析
LW-450臥式螺旋沉降離心機的主要參數(shù)如下：
項目 | 數(shù)值 |
轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑（mm） | 450 |
圓柱錐體長度（mm） | 842 |
處理量（m3/h） | 40 |
分離點（μm） | 5～7 |
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（r/min） | 1800 |
分離因數(shù) | 824 |
液層深度系數(shù) | 0.2 |
主電機功率（kW） | 22 |
輔電機功率（kW） | 7.5 |
當(dāng)離心機轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速分別為1400、1600和1800r/min時，鉆井液性能參數(shù)不變的情況下，計算出離心機的分離效率、分離粒度與處理量之間的關(guān)系。從計算結(jié)果可以看出：當(dāng)鉆井液的性能參數(shù)不變時，隨著離心機供液量的增加，分離粒度增大，固相清除率降低，同一流量下，隨著轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的提高，分離粒度減小，固相清除率提高。
為保證離心機的處理效果，應(yīng)根據(jù)鉆井液的性能，調(diào)節(jié)離心機的供液量和轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速。
4 結(jié)論
（1）在進行離心機轉(zhuǎn)鼓應(yīng)力分析時，傳統(tǒng)離心機轉(zhuǎn)鼓強度計算方法往往要對轉(zhuǎn)鼓筒體、攔液板、轉(zhuǎn)鼓底及邊緣區(qū)等作較大的簡化，不僅計算比較煩瑣，而且計算值與實際值可能出現(xiàn)較大偏差。而同傳統(tǒng)法相比，采用有限單元法，只須作較小的簡化就可進行計算，而且計算值與實際值更為接近。
（2）在轉(zhuǎn)鼓壁應(yīng)力計算中，分別采用有限法和傳統(tǒng)方法進行計算。比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二者的計算結(jié)果基本保持一致，從而說明運用ANSYS軟件進行離心機的應(yīng)力分析的準(zhǔn)確性和可行性。此外從轉(zhuǎn)鼓的變形和應(yīng)力分布可知，離心機轉(zhuǎn)鼓滿足設(shè)計要求。但在攔液板和轉(zhuǎn)鼓底邊緣設(shè)計過于保守，可在保證其剛度和強度的前提條件下，減少其邊緣連接處的厚度，提高其經(jīng)濟性的同時使機器的受力情況更合理。
（3）轉(zhuǎn)鼓底的應(yīng)力水平較低，但在轉(zhuǎn)鼓與轉(zhuǎn)鼓底的連接處開有凹槽，容易產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力。因此，在離心機設(shè)計中，盡量避免在連接處開凹槽或者小的倒角，以防止產(chǎn)生較大的集中應(yīng)力。由于局部應(yīng)力具有局限性和自限性的特點，其許用值可根據(jù)安定性原理加以選定。
