10钻井泥浆泵3NB1300F1600F钻井泵用户手册1.docx
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10钻井泥浆泵3NB1300F1600F钻井泵用户手册1
10、钻井泥浆泵3NB-1300F.1600F钻井泵用户手册-
（1）
3NB-1300F/1600F钻井泵
用户手册
GH3131-00（G）/GH3161-00（G）-SC
四川宏华石油设备有限公司
编制：
审核：
批准：
3NB-1300F/1600F钻井泵用户手册
1安全警示
●安装、操作、维修人员应经过岗位培训并考核合格，持上岗资格证上岗。
●安装、操作、维修人员在安装、操作、维修钻井泵前，请详细阅读本手册，并按手册的要求安装、操作、维修钻井泵。
●安装、操作、维修时应明确负责人，参与人员应分工明确，并制定有详细可靠的安全措施。
●在使用过程中，应严格执行操作规程和安全技术条例。
●在拆分任何高压管线或软管时，应确保其管路压力释放为零。
在进行电器维修作业前，应确保电源已经切断。
●在设备运转时，严禁对设备进行维护和修理。
●严禁超负荷使用设备。
2钻井泵说明
2.1用途及适用范围
3NB-1300F/1600F钻井泵是卧式三缸单作用活塞泵，作为钻井作业的重要装备，在工作时向井底输送循环高压钻井液，冲洗井底、破碎岩石、冷却润滑钻头，并将岩屑携带返回地面。
鉴于钻井泵的工作介质为泥浆，液体状的泥浆温度最低为0℃，故钻井泵的工作最低温度为0℃。
2.2钻井泵设计、制造依据的标准
钻井泵零部件设计符合APISpec7K-2005第四版及增补1、2《钻井和井口操作设备规范》要求。
2.3简要工作原理
钻井泵主要由动力端和液力端两大部分组成。
如图1所示：
动力端由小齿轮轴、曲柄连杆和十字滑块机构组成，为液力端提供动力，将回转运动转变为直线往复运动。
液力端的活塞借助于动力端的动力在缸套内作往复运动，与吸入阀和排出阀联合作用，将低压泥浆压缩后，排出高压泥浆。
1机架总成2曲轴总成3小齿轮轴总成4十字头总成5液力端总成
图1钻井泵传动原理图
序号
型号
3NB-1300F
3NB-1600F
1
型式
卧式三缸单作用活塞泵
2
额定输入功率
969kW（1300hp）
1193kW（1600hp）
3
最大缸套直径
Φ180mm
4
冲程长度
304.8mm（12″）
5
额定冲数
120SPM
6
齿轮型式
人字齿
7
齿轮传动比
4.206:
1
8
阀腔尺寸
API7″
9
主机重量
25850kg
26100kg
2.4钻井泵技术参数表1
2.5钻井泵性能参数表2
冲数
次/分
额定压力MPa（psi）
缸套直径mm
180
170
160
150
140
（130）
3NB－1300F
18.7
（2712）
21.0
（3046）
23.7
（3437）
27.0
（3916）
31.0
（4496）
35.0
（5076）
3NB－1600F
23.1
（3350）
25.9
（3756）
29.2
（4235）
33.2
（4815）
35.0
（5076）
35.0
（5076）
额定功率
3NB－1300F
3NB－1600F
排量L/s（GPM）
kW
hp
kW
hp
130
1049
1407
1293
1734
50.42
（799）
44.97
（713）
39.83
（631）
35.01
（555）
30.50
（483）
26.30
（417）
120※
969※
1300※
1193※
1600※
46.54
（738）
41.51
（658）
36.77
（583）
32.32
（512）
28.15
（446）
24.27
（385）
110
888
1191
1094
1467
42.66
（676）
38.05
（603）
33.71
（534）
29.62
（469）
25.81
（409）
22.25
（353）
100
807
1082
995
1334
38.78
（615）
34.59
（548）
30.64
（486）
26.93
（427）
23.46
（372）
20.23
（321）
90
726
974
895
1200
34.90
（553）
31.13
（493）
27.58
（437）
24.24
（384）
21.11
（335）
18.21
（289）
80
646
866
796
1067
31.02
（492）
27.67
（439）
24.51
（388）
21.55
（342）
18.77
（298）
16.18
（256）
1
0.3878
（6.147）
0.3459
（5.483）
0.3064
（4.857）
0.2693
（4.268）
0.2346
（3.718）
0.2023
（3.207）
注:
1、按容积效率100%和机械效率90%计算。
2、*为运转时的额定冲数和额定冲数运转时对应的额定输入功率。
3钻井泵总体结构
3.1钻井泵的总体结构
如图2.主要由动力端和液力端两大部分组成。
动力端包括：
机架总成、传动轴总成、曲轴总成、十字头总成等；液力端包括：
液缸、阀总成、缸套、活塞总成、吸入管、排出管、排出空气包、安全阀、喷淋装置等。
钻井泵配有小吊车和一套专用工具，供日常维修之用。
1机架总成2曲轴总成3小齿轮轴总成4十字头总成5液力端总成6防震压力表7JA-3剪销安全阀8KB-75空气包9排出弯管总成
10排出管路11吸入管路12液缸总成13排出滤网总成
14喷淋装置15小吊车
图2钻井泵总体结构图
3.23NB—1300F/1600F钻井泵的总体尺寸
如图3.
图3钻井泵总体尺寸图
4主要零部件结构说明
4.1动力端
动力端由机架总成、小齿轮轴总成、曲轴总成、十字头总成等组成。
4.1.1机架总成
机架总成包括机架、后盖、底座及小吊车等。
机架由钢板组焊成箱体结构，经消除应力处理后再经粗、精加工而成机架零件。
机架是钻井泵的基础件，钻井泵的所有零部件都安装在机架上。
机架内设置有油池和润滑油路，为齿轮、轴承、十字头等提供润滑。
机架上安装有起重能力为500kg的小吊车，以便吊装缸套。
4.1.2小齿轮轴总成
1键2小齿轮轴3耐磨套4端盖5密封垫圈6密封垫圈
7轴承套8挡圈9密封垫圈10集油盒11螺栓12螺栓13油封
14轴承15垫圈2216垫圈17盘泵法兰18螺栓19垫圈16
图4小齿轮轴总成
小齿轮与轴为整体结构如图4所示。
小齿轮为人字齿轮。
支撑轴承为无挡边向心圆柱滚子轴承，便于检修装拆。
轴两端外伸相同，动力可从任一端输入，也可以相同方式从两端输入。
4.1.3曲轴总成
曲轴总成包括曲轴、大齿圈、连杆、曲轴轴承及连杆轴承等。
通过调心滚子轴承安装在机架上。
（参见图5）
1端盖2主轴承套3密封垫4内挡圈5外挡圈6连杆7定位环
8曲轴9定位环10大齿圈11螺栓12隔环13主轴承套14挡圈
15挡板16主轴承螺栓17垫片组18螺钉19防松螺母20螺栓
21螺栓22连杆轴承23主轴承24垫圈25锁紧钢丝26锁紧钢丝
27螺纹锁固胶28螺钉
图5曲轴总成
曲轴为整体铸造偏心轴。
三个曲拐按120°三等分。
由左、右斜齿轮齿圈组合为无退刀槽人字齿齿圈，并安装在曲轴上。
三个连杆大头轴承为单列短圆柱滚子轴承，分别安装在曲轴的三个偏心拐上。
连杆小头通过双列长圆柱滚子轴承安装在十字头销上。
4.1.4十字头总成
十字头总成包括十字头、导板、十字头销和中间拉杆（介杆）等。
上、下导
板安装在机架上，并形成导板孔；十字头在导板孔内通过十字头销由连杆带动作往复运动；安装在十字头上的中间拉杆连接活塞杆，并带动活塞作往复运动。
4.2液力端
液力端主要由液缸、缸套、活塞、阀、吸入管、排出管、排出空气包、安全阀和喷淋装置等组成。
主要结构如图6
1缸套密封圈2耐磨盘3缸套法兰4缸套压盖5缸套6锁紧环7活塞杆
8活塞9活塞密封圈10锁紧螺母11定位盘12阀杆导向器13插板
14缸盖密封圈15缸盖堵头16缸盖17阀盖密封圈18阀盖19挡泥板
20吸入管21排出管
图6液力端总成
4.2.1液缸
吸入液缸和排出液缸为整体直立式结构，阀腔结构和尺寸符合API7K规范。
通过螺栓联结将液缸固定连接在机架上。
4.2.2缸套
钻井泵采用双金属缸套。
根据不同钻井工况要求，可选用不同直径的缸套。
通过缸套法兰和缸套压盖，并将缸套用螺栓固定连接在液缸上。
用泵自配的小吊车可将缸套连同活塞和活塞杆从机架上方的开孔处放入或取出。
4.2.3活塞
活塞由活塞芯、活塞胶皮、压板、卡簧组成。
活塞杆通过卡箍与中间拉杆连接，用活塞螺母将活塞和活塞杆连接成整体。
4.2.4缸套喷淋装置
缸套喷淋装置由喷淋泵、水箱、喷淋管汇等组成。
其作用是在泵的运转过程中对缸套、活塞进行冲洗、润滑与冷却，以提高缸套活塞的使用寿命。
喷淋管安装位置如图7所示。
1.固定架2.接管3.喷淋管
图7缸套喷淋管
4.2.5阀
阀由阀体、阀座、阀弹簧、阀杆导向器等组成。
吸入阀通过缸盖法兰用缸盖和缸盖堵头及插板固定，排出阀通过缸盖法兰用缸盖固定。
4.2.6吸入管
吸入管同时与三个液缸连接。
具有左、中、右三个接口，钻井液可从泵的左边、右边或中间吸入。
4.2.7排出管
排出管同时与三个液缸连接。
具有左、右两个接口，钻井液可从泵的左边或右边排出。
4.2.8排出空气包
排出空气包主要由外壳、盖、气囊、排气阀、压力表等组成。
排出空气包安装在排出管路的五通（或四通）上，正确使用时，可减少排出钻井液的压力波动。
4.2.9安全阀
钻井泵采用剪销式安全阀，安装在排出管路的五通（或四通）上。
正确使用安全阀，可限制泵的排出压力，确保泵在运行中的安全。
4.2.10喷淋装置
喷淋装置由喷淋泵、水箱、喷管等组成。
喷淋泵安装在泵的侧面，水箱安装在机架的下面，喷管固定在缸套上方的机架上。
喷淋装置将冷却水直接喷到缸套和活塞上，起冲洗、润滑和冷却作用。
5润滑
动力端齿轮、轴承、十字头滑道和轴承均采用飞溅润滑和强制润滑相结合的油润滑方式。
其中，强制润滑又分为内置式和外置式两种方式。
液力端的缸套和活塞由喷淋泵供给水进行润滑、清洗、冷却。
5.1飞溅润滑
钻井泵的飞溅润滑系统，与压力润滑系统无关。
在飞溅润滑系统中，由大齿圈把油从油池内带上来，润滑大小齿轮啮合后，油被挤出飞溅到机架的各油槽中。
润滑小齿轮轴轴承和十字头轴承及导板。
（参见图8）
十字头轴承的润滑油路如图3所示。
润滑油积存在十字头上部油腔内，通过油嘴流入十字头销挡板，进入油道，从而润滑十字头轴承。
1油嘴2十字头销挡板3螺栓4十字头销5油道
图8十字头轴承的润滑油路
5.2压力润滑
钻井泵的压力润滑系统如图9所示：
在本系统中，油泵通过接头座II，将油分别送到小齿轮轴喷嘴、主轴承油管和十字头腔接头座I，再通过接头座I把油分配到十字头、十字头轴承和中间拉杆上。
1吸入滤油器2接头座Ⅱ3油管3A小齿轮轴喷嘴4主轴承油管
4A十字头腔接头座I5压力表6安全阀7油槽8油管9油泵
图9钻井泵压力润滑系统（内藏式）
钻井泵润滑油泵的安装方式有“内藏式”和“外置式”两种，供用户选择。
当用户未提出特殊要求时，通常按“内藏式”安装。
但无论按哪一种安装方式，其泵内压力润滑管路系统均是相同的。
5.2.1“内藏式”油泵压力润滑
如图10所示，将油泵安装在机架的腔体内，油泵的传动齿轮由泵的大齿圈带动，要求油泵传动齿轮的侧面和钻井泵大齿圈侧面齐平，齿侧间隙为0.0236″～0.0354″（0.60～0.90mm）。
1小齿轮2大齿圈3油泵传动齿轮
图10“内藏式”油泵安装简图
为了保证润滑油泵的正常工作，油泵的旋转方向如图8所示。
为了保证润滑油泵的最低供油压力5Psi（0.035MPa），钻井泵运转的最低冲次不得低于25次/分。
5.2.2机械驱动油泵的压力润滑
1齿轮油泵2传动皮带3护罩
图11机械驱动油泵的压力润滑
如图11所示，钻井泵小齿轮轴通过V型带传动带动齿轮油泵运转，并为钻井泵润滑提供压力润滑油。
5.2.3电动油泵压力润滑
1泵组大底座2电动机3齿轮油泵4压力开关
5吸油过滤器6磁性过滤器7分油器8钻井泵9油压表
图12电动油泵压力润滑图
如图12所示，电动机带动齿轮油泵运转，并为钻井泵润滑提供压力润滑油。
注意：
钻井泵在启动之前，必须首先开启电动润滑油泵，使各个机械运动部件在开始工作前确保得到充分润滑。
5.2.4润滑油品
AGMA工业用极压齿轮油。
牌号如下：
环境温度+30°F～+155°F（-1°C～+68°C）
AGMA250.04EP（6EP）或ASTM/ISOVG320
环境温度0°F～+80°F（-18°C～+27°C）
AGMA250.04EP（5EP）或ASTM/ISOVG220
环境温度-20°F～+40°F（-29°C～+4°C）
AGMA250.04EP（4EP）或ASTM/ISOVG150
油池容量：
3NB-1300F/1600F泵:
379L（100USgal）
6钻井泵装置
钻井泵装置包括钻井泵、驱动及传动装置、泥浆灌注系统、高压泥浆放空管汇及泵装置大底座等。
6.1柴油机直接驱动钻井泵装置
柴油机直接驱动的钻井泵装置，主要包括钻井泵、柴油机、万向轴、V带传动装置等。
也可由柴油机直接驱动V带传动装置，并驱动钻井泵。
泥浆灌注系统单独安装，高压泥浆放空管汇则与安全阀放空接口连接，并排放到泥浆吸入罐。
6.2并车装置驱动钻井泵装置
并车装置通过气胎离合器和万向轴驱动钻井泵。
泥浆灌注系统单独安装，高压泥浆放空管汇则与安全阀放空接口连接，并排放到泥浆吸入罐。
6.3电动机驱动钻井泵装置
电动机直接驱动V带或链条传动装置，并驱动钻井泵。
泥浆灌注系统与泵统一安装在钻井泵装置大底座上，高压泥浆放空管汇则与安全阀放空接口连接，并排放到泥浆吸入罐。
7泥浆吸入系统
7.1吸入管线
钻井泵可以自然吸入，也可以灌注吸入。
自然吸入的管线必须越短越好，最好没有弯头，管线尺寸最少要与泵的吸入口一样大（若长于6英尺，还要加大）。
灌注吸入的管线可以制成任何所需要的弯曲形式。
且应使灌注泵具有旁通管路连接，当灌注泵有故障或进行维修时，钻井泵仍可按自然吸入方式继续工作。
7.2吸入空气包
焊接式吸入空气包必须安装在泵的吸入管线中所有阀门之前，法兰式吸入空气包必须直接与泵的吸入管入口法兰相连。
7.3吸入过滤器
在自然吸入的管线上以应设有吸入过滤器。
在灌注吸入的灌注泵前面应设有吸入过滤器。
7.4吸入管线阀门
吸入管线阀门必须使用全开阀门，如闸阀或蝶阀。
不得使用阻力阀，如塞阀。
8泥浆排出系统
8.1排出五通
排出五通（或四通）与排出管连接，在排出五通（或四通）顶部安装排出空气包，两侧分别安装压力表和安全阀。
8.2安全阀
安全阀必须安装在截流阀的前面，以免当阀关闭时，意外启动泵而使泵损坏，安全阀的卸压管只能通向泥浆吸入罐，绝对不能与泥浆吸入管线连接。
安全阀的压力设定：
按高于正在使用缸套相应的最高额定压力的10％设定。
8.3卸压管线
在连接安全阀的排出管线与安全阀的卸压管线之间安装有带阀门的旁通管，以便在排出管汇需要拆卸维修之前卸除泥浆压力。
9钻井泵安装
9.1安装基础
支承泵的基础必须在泵的全长上接触均匀。
不要在拧紧固定螺栓时松紧不一，引起泵座附加应力。
9.2安装
为了在泵运转时，确保动力端润滑油的合理分配，放在基础上的泵，必须调整到水平位置。
9.2.1地面安装
当进行地面安装时，如图12所示，至少要用8块102mm×305mm（4″×12″）的垫板，垫在泵底座的长度方向上，如图4所示的几个位置上。
垫板下的基础必须较泵的底座宽305mm（12″）以上。
图13地面安装垫板示意图
9.2.2固定安装
将泵安装在钻井船、钻井平台上的结构件基座上。
如图13，图14所示，用螺栓将泵底座固定安装时，必须将底座用垫片垫好，以防止动力端机架可能产生的扭曲或歪斜。
注意，泵底座必须在螺栓未拧紧前垫实，以免在拧紧螺栓时对泵座产生附加应力。
要求垫片的宽度不小于底座梁翼板的宽度，长度不小于305mm（12″）。
当动力装置或电动机与泵底座作为整体安装时，要将泵组装在T型梁底座上，并配有止动块，不要用螺栓固定。
让泵可以“浮动”，以免由于船台或平台变形而引起泵机架的变形。
1泵底座2垫片3T型钢台板
图14船台安装垫板示意图
9.2.3传动装置的安装
关于泵和动力源间传动装置的安装、找正等内容详见泵组用户手册的有关章节，以下内容供参考。
9.2.3.1V带传动
（1）皮带张紧
在带与带轮两切点的中点,加一垂直于带的力Wd，使带产生挠度f：
每组新安装的皮带:
Wd=600Nf≈27mm
每组运转后的皮带:
Wd=600Nf≈32mm
（2）检查皮带轮的对中性
V带安装并张紧后，检查带轮对中情况。
要求两个带轮端面共面，允许误差不大于2mm.
9.2.3.2链传动
（1）检查链轮的对中性
链轮安装后，检查链轮对中情况。
要求两个链轮端面共面，允许误差不大于2mm.链轮安装符合要求后，安装链条。
（2）传动链的润滑
钻井泵链条传动装置中的链条润滑系统是一个独立系统，有单独的润滑油泵、油箱（即链条箱）和润滑油路。
润滑油牌号如下：
环境温度-40℃以上ISOVG220合成齿轮油
环境温度-10℃～+40℃ISOVG220工业齿轮油
9.2.4泥浆吸入系统安装
自然吸入或灌注吸入分别按设计要求安装。
9.2.5泥浆排出系统安装
泥浆排出系统按设计要求安装。
9.2.6钻井泵装置安装
钻井泵装置（泥浆泵组）包括钻井泵、动力传动装置、泥浆吸入系统、泥浆排出系统，并都安装在同一个底座上，按一个模块运输和安装。
钻井泵装置在厂内已按设计要求进行安装和调试。
用户只需按钻机井场布置要求安装即可。
10钻井泵使用和维护
安全警示：
经过贮存的任何一台泵，不管是油田使用后还是出厂装运后，在投入使用前都应进行检查，确保泵的所有零部件都齐全、完好。
安全警示：
当钻井泵机械及电气设备运转时，所有的安全装置应处于正常有效状态。
包括交流变频电机冷却风机失风保护、润滑系统压力报警、泥浆灌注系统电机失电保护、泥浆泵排出安全阀限制压力与缸套直径匹配、排出空气包充气压力符合要求等。
这些安全装置必须每班检查，确认正常有效。
安全警示：
进行维护保养和维修时，必须切断所有动力源，并挂上明显的警示标示牌。
安全警示：
当需要泥浆排出管线进行维修前，必须先打开排出管线旁通阀，将高压泥浆卸压为“0”.
10.1钻井泵运转
10.1.1运转前准备
10.1.1.1检查钻井泵装置及泵各部分连接、安装、紧固符合要求。
检查泵体内及机架内是否有杂物。
10.1.1.2打开泵的上视孔盖，向小齿轮轴承油槽和十字头油槽内加入足够的润滑油，使泵的所有摩擦面在启动前都得到润滑。
10.1.1.3动力端润滑油按润滑要求加注。
（注意：
油位应在停泵时测量）。
10.1.1.4检查泥浆管线上的所有阀门是否处在启动前开或关的位置。
10.1.1.5检查排出空气包充气压力是否达到规定值≤4.5MPa（650psi）。
注意：
排出空气包内只能充入氮气或空气，严禁充入氧气、氢气等易燃、易爆气体。
10.1.1.6检查排出安全阀和压力表是否齐全、灵敏；安全阀设置是否正确。
10.1.2钻井泵启动前要求
10.1.2.1钻井泵启动前，必须先启动电动润滑油泵。
确保动力端齿轮和十字头充分润滑后，才能启动泥浆泵。
10.1.2.2喷淋泵可与钻井泵同时启动或提前启动。
任何时候都不允许钻井泵先于喷淋泵启动。
注意：
冷却剂若以水为基本液体，建议加入防腐剂（如乳化油或马达油），以保护零件不受腐蚀。
10.1.2.3灌注泵可与钻井泵同时启动或提前启动。
10.1.2.4钻井泵带压启动前，必须保证液力端液缸和排出管线已完全灌满。
因为被气塞的泵，在有压力的情况下无法清除空气，将严重影响泵运转的平稳性及活塞和阀的使用寿命。
使泵灌满的方法是：
打开泄压管线或泥浆枪管线，开泵运转直到空气被完全排除。
10.1.2.5钻井泵启动前必须将挡水板装在中间拉杆上。
10.1.2.6钻井泵启动前必须将缸套端盖装上。
10.1.3钻井泵启动
10.1.3.1低速启动－尽可能低速启动，然后逐渐增加泵速。
使吸入管线的液体流速能跟上泵吸入而不产生气蚀的要求。
10.1.3.2自然吸入运转－当泵在自然吸入的状态下运转时，泵速受到泵能否完全充满的限制。
在运转时，若泵的液力端发出有金属敲击声，则说明泵已被气蚀和未完全充满。
这时，应启动灌注泵，直到运转正常，敲击声消失，再用自然吸入。
10.1.3.3灌注吸入运转－启动灌注泵前，若采用隔膜空气包，则应用轮胎打气泵先对吸入空气包充气。
充气压力为0.1MPa.（15磅/英寸2）。
使隔膜的波动范围处于观察窗的底部或中点为止。
安全警示：
用高压气源或氮气给吸入空气包充气，会造成设备损坏和人身伤害。
10.1.3.4开泵时，必须注视泥浆排出压力表的压力，泥浆未返回地面前，操作人员不允许离开。
10.1.3.5当泵采用内藏式或机械传动方式压力润滑时，为了保证动力端能得到充分润滑，泵运转的速度不能太低，即泵冲数不得低于25冲/分。
10.1.3.6检查动力端润滑系统的压力应符合规定：
0.035～0.103MPa.（5～15psi）.
并检查油位高度应符合要求。
启动后，若油位低于下线，则应补充加油。
10.1.3.7禁止用水对中间拉杆及填料盒端盖进行冲洗。
10.1.4钻井泵运转中的监视
安全警示1：
运转中需要进行维护或更换零件时，必须停止运转，并切断动力源。
安全警示2：
高压泥浆系统需要维修时，必须先打开排出管路的旁通阀，将高压泄压为“0”后，才能进行拆卸和维修。
安全警示3：
钻井泵的最高排出压力不得超过“缸套直径与额定压力”的限定。
安全阀的设定必须符合相应规定。
10.1.4.1检查活塞杆和中间拉杆之间的连接卡箍是否有不正常的响声。
如有异常响声，应将卡箍螺栓拧紧，或更换合格的卡箍、活塞杆或中间拉杆。
10.1.4
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