主要教学内容：往复泵的特点；往复泵的应用；往复泵的组成及工作原理；往复泵的分类；往复泵的基本参数

       重点内容：往复泵的工作原理；往复泵的主要参数

一、往复泵的特点

       往复泵是一种发展较早的水力机械之一。它属于容积泵。适用于输送排量相对较小，压力较高的液体。

        往复泵包括活塞泵和柱塞泵。

                           活塞泵                                                                       柱塞泵

                                                               柱塞泵

二、往复泵的应用

        石油矿场上常需要在高压下输送高粘度、大密度和高含砂量的液体，而流量相对不大，这些条件限制了离心泵的作用，因为在这些条件下离心泵的效率较低，而且极易磨损，所以多采用往复泵来满足上述条件。

往复泵在石油生产中主要用于：

1. 钻井作业：泥浆循环用的钻井泵，固井用的固井泵，井口控制设备用的动力泵；

2.页岩气井的压裂：

3. 采油：原油抽取用的抽油泵；洗井、注水及地层压裂酸化的压裂泵。

 循环泥浆：将泥浆（钻井液）从泥浆池→钻井泵→（压入）钻具内空→钻头水眼→环空（钻具与井壁）→泥浆池循环，实现携带岩屑等作用。

                                                                                                钻井泵（泥浆泵）

 固井：将水泥浆压入钻具与井壁的环形空间。

页岩气井压裂：用压裂泵将压裂液（砂、支撑济、化学成分、水等）压入地层，以提高渗透率。

抽油：抽油泵也是一种特殊结构的往复泵。

三、往复泵的组成及工作原理

1. 组成：如图所示。

往复泵主要由由动力端与液力端组成。

动力端:皮带轮、传动轴、齿轮、连杆、十字头和装有曲柄(或偏心轮)的主轴等组成。

液力端:工作缸、活（柱）塞、拉杆和铸造的阀箱（凡尔箱）。阀（凡尔）有吸入阀和排出阀，每个阀都有阀座（凡尔座）、阀体（凡尔体）及可换的胶皮，在阀箱的排出部分装有空气包和安全阀。

2. 往复泵的工作原理：

    工作原理：活塞（柱塞或隔膜）在动力机的带动下，在液缸内作往复运动；当容积由小变大时，完成液体的吸入；当容积由大变小时，完成液体的压缩和排出；机械能转化为液体的压力能，最终排出高压的液体。

  往复泵的工作过程主要分为吸入和排出过程。

      吸入过程：

      曲柄在动力机的带动下作旋转运动，通过曲柄连杆机构转化成活塞（柱塞）的往复运动。当曲柄作逆时针旋转（0~180度），带动活塞（柱塞）向右移动，液缸容积增大，液缸内形成真空，液体在压差（液面压力-缸内压力）的作用下，顶开吸入阀，液体被吸入进液缸。

     排出过程：

      曲柄继续旋转（180~360度），带动活塞（柱塞）向左移动，吸入阀关闭，液缸内液体被挤压，压力升高，排出阀顶开，液体进入排出管。

      曲柄连续旋转，不断形成吸入和排出过程。液体源源不断地排出。

四、往复泵的分类

1.按液缸数分： 单缸、双缸、三缸、多缸。

2.按活塞往返一次，吸排液次数分： 单作用泵、双作用泵。

3.液缸布置分： 卧式、立式、V形、星形泵。

4.按液体被挤压方式分： 活塞、住塞、隔膜泵。

5.按传动或驱动方式分  常见的有：  机械传动泵、蒸汽驱动泵、液压驱动泵等。

五、往复泵的基本参数

 1.流量Q和排量：

    流量  

    单位时间内泵通过排出或吸入管道所输送的液体量。流量通常以单位时间内的体积表示，称体积流量，用Q表示，单位为L／s或m3／s。有时也以单位时间内的重量表示，称重量流量，用QG表示，单位为N／s。即QG=Qρg，这里，ρ为输送液体的密度，单位为kg／m3，g为重力加速度，取作9.8m／s2。

    排量  

    往复泵的曲轴旋转一周(o～2π），泵所排出或吸入的液体体积。它只与泵的液缸数目及几何尺寸有关，而与时间无关。

  “流量”与“排量”实际是两个不同的概念。

 2.泵压p

    通常是指泵排出口处单位面积上所受到的液体作用力，即压强，代表符号为p，单位为MPa。

 3.功率N和效率η：

    单位时间内动力机传到往复泵主动轴上的能量，称泵的输入功率或主轴功率，用Na表示；单位为kW。

    单位时间内液体经泵作用后所增加的能量，称有效功率，或输出功率，用N表示；单位为kW。

    泵的效率η是指有效功率与输入功率的比值。

 4.冲次（数）n

    单位时间内活塞或柱塞的往复次数，简称冲次，用n表示，单位为min-1。

 5.冲程S

    活塞或柱塞移动的直线距离，用S表示，单位为mm。

我国用于石油、天然气勘探开发的钻井泵已经标准化，并形成了NB和F两大系列泵，统一的代号为：

                              NB、2PN—双缸双作用泵，3NB、F—三缸单作用泵。

   如：NB—600，表示输入功率为600马力的双缸双单作用钻井泵。

             F-1300，表示输入功率为1300马力的三缸单作用钻井泵。

        3NB-1600，表示输入功率为1600马力的三缸单作用钻井泵。

       有的钻井泵，为了反映其设计制造单位、适用区域和性能方面的特点，在统一代号的前后还标以适当的符号，如SL3NB—1300A，其中SL是汉语拼音“胜利”的字头，A表示改型设计。

       石油矿场钻井泵，广泛采用三缸单作用和双缸双作用卧式活塞泵；压裂、固井及注水泵常采用三缸、五缸单作用卧式柱塞泵及其他类型的往复泵。