LW-450臥式螺旋沉降離心機的合理應用
行業(yè)動態(tài)
1 前言
隨著鉆井技術的發(fā)展，對泥漿固控設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、沉渣干燥、自動連續(xù)操作并能長期運轉以及維護方便等優(yōu)點廣泛應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 臥螺離心機的結構及工作原理
臥式螺旋卸料沉降離心機的主要構件有轉鼓、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部件，外面是無孔轉鼓，里面是螺旋葉片輸送器。主電動機通過三角皮帶輪帶動轉鼓旋轉。轉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鼓作同向轉動，但轉速不同，其轉差率一般為轉鼓轉速的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鼓內(nèi)。在離心力的作用下，轉鼓內(nèi)形成了一個環(huán)形液池，重相固體粒子離心沉降到轉鼓內(nèi)表面上而形成沉渣，由于螺旋葉片與轉鼓的相對運動，沉渣被螺旋葉片推送到轉鼓小端的干燥區(qū)，從排渣口甩出。在轉鼓大端蓋上開設有若干溢流口，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、機器轉速、轉鼓與螺旋輸送器的轉差、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 |
轉鼓轉速（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 |
當離心機轉鼓的轉速分別為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系。從計算結果可以看出：當鉆井液的性能參數(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，隨著轉鼓轉速的提高，分離粒度減小，固相清除率提高。
為保證離心機的處理效果，應根據(jù)鉆井液的性能，調(diào)節(jié)離心機的供液量和轉鼓的轉速。
4 結論
（1）在進行離心機轉鼓應力分析時，傳統(tǒng)離心機轉鼓強度計算方法往往要對轉鼓筒體、攔液板、轉鼓底及邊緣區(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）在轉鼓壁應力計算中，分別采用有限法和傳統(tǒng)方法進行計算。比較結果發(fā)現(xiàn)，二者的計算結果基本保持一致，從而說明運用ANSYS軟件進行離心機的應力分析的準確性和可行性。此外從轉鼓的變形和應力分布可知，離心機轉鼓滿足設計要求。但在攔液板和轉鼓底邊緣設計過于保守，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）轉鼓底的應力水平較低，但在轉鼓與轉鼓底的連接處開有凹槽，容易產(chǎn)生較大的局部應力。因此，在離心機設計中，盡量避免在連接處開凹槽或者小的倒角，以防止產(chǎn)生較大的集中應力。由于局部應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。
