搅拌器的构成.doc

9.1.2 机械式搅拌器的构成机械式搅拌器一般由电机、传动装置（减速器） 、搅拌轴和搅拌叶轮组成机械式搅拌器在5.5 kw 以下均采用摆线减速器，机械式搅拌器适用于石油钻井液的搅拌，结构紧凑、占地 面积小 ； 7.5 kw 以上钻井液搅拌器采用蜗轮蜗杆式减速传动，具有传递扭矩大、运转平 稳、工作可靠等优点常用钻井液搅拌器型号为 JBQ5.5 , JBQ7.5 , JBQ11 和 JBQ151. 叶轮叶轮又称为涡轮， 是将机械能转化为流体动能的零件 叶轮构造会决定叶轮的功能， 一般不 同储液罐的几何形状， 会根据经验和习惯来选择不同样式的叶轮 较为合理的方法是由搅拌 目的和形成的流态为依据来进行选择的 由于涡轮式的对流循环能力， 湍流扩散和剪切力都 较强，因此得到了最广泛的应用叶轮设计的流向可大概分为径向流和轴向流两类 叶轮可能至少有两个叶片， 但用在油田钻 井液中的叶轮通常有 4 个或更多的叶片为满足经济性和钻井液特性的要求，叶片材料通 常是不锈钢或碳钢的； 叶片也可以是平叶的、 折叶的或者是螺旋叶的 叶片可以被焊在一个 中心圆盘上， 开启式涡轮大多数叶片是在开有安装槽的轮彀上焊接而成， 对于批量生产的开 启式蜗轮，叶轮多采用铸造方法。

1）径向流叶轮 当垂直安装叶轮片时将发生径向流， 叶轮片与搅拌器的实心轴在一条直线上 在径向流中叶 轮在罐中主要以水平的、 循环的方式搅动流体 在理想情况下， 流体一旦接触罐壁就会向上 运动并且始终在罐中保持均匀悬浮当单独使用时，径向流叶轮应被安放在罐底部附近， 最 好离罐底小于 30 cm 为了使罐顶部和底部都混合均匀，罐深度一般限制在大约 1.83m 的范围之内 径向流叶轮安装较高，将产生两个液体运动区域 若一个在叶轮上面，一个在叶 轮下面， 将导致有不同的搅拌效率，这种情况不利搅拌， 因此，应将叶轮安装在实心轴上的 经过水力学严格计算后的适当位置2）轴向流叶轮 叶轮的叶片向着箱底的方向有一定的倾角，最典型的是与垂直方向成 45o-60o ， 它以轴 向流运动为主 叶片的旋转运动也促使流体做轴向流运动轴向流叶轮从罐的顶部沿着叶 轮轴吸入并推出（泵出） 流体，流向罐底，然后沿底部到罐壁一周，罐壁可以驱使流体向上 运动并达到罐体表面， 在这里就完成了一次循环，然后又重新开始 当单独使用时，这些叶 轮安装在距离底部 2/3 - 3/4 叶轮直径出由于叶轮的旋转，流体仍然在罐中以径向流形式 运动。

绝大多数情况下， 径向运动和轴向运动的结合使流体更加完全的混合 当钻井液罐深 度超过 1.83 m ， 就需要另外一些型号的轴向流叶轮， 并且要求每个实心轴上有两个或两个 以上的叶轮由于大多数轴向流叶轮都有一个固定的叶片倾角， 这样就使得叶片末梢流动更多， 更少流向 中心，这类叶轮泵输出量要少些，但剪切力更大3）螺旋面叶轮 配置有可变螺距的叶轮称为等高线叶轮或螺旋面叶轮， 它同时促使径向流和轴向流类型达到 一个更高或更低的程度 与传统的单面叶片相比， 叶轮的倾度和倾角决定了叶轮较小的切应 力，这种叶轮最典型的特征是它传递给流体的剪切力更小， 所以为了弄清剪切力的准确大小， 就必须了解钻井液罐的用途从叶轮的安装方式上来说， 如果为了使固相颗粒悬浮的作业通常以开启式涡轮最好 由于没 有中间圆盘部分， 不会阻碍桨叶上下方液相混合 弯叶开启涡轮的排出性能好， 对固液相悬 浮也很适合采用折叶浆、 折叶开启涡轮、推进式都有轴向流，所以可以不用挡板目前在 国内外石油固控设备中， 最常用的搅拌器叶轮只有两种， 一种是开启式涡轮， 一种是圆盘涡 轮，很少再选用浆式和推进式，而开启涡轮式中用的最多的是平直叶片。

在圆盘涡轮式中， 平直片、 折叶片和后弯叶片都有采用 由于开启式涡轮即使没有挡板也具有强烈的上下对流 作用，因此，在较先进的钻井液搅拌器中得到了广泛的应用 但不管使用什么型号的搅拌器和叶轮，每个配件的尺寸非常重要，一旦罐体的尺寸确定， 就 可以计算出叶轮直径和对应的功率需求 如果钻进使用的钻井液最大密度不清楚， 一般以密 度为 2.4g/cm3 的液体为基准，这样就可以提供足够的安全系数，能充分搅拌任何液体而不 至于电机超负荷工作，大部分油田搅拌器转速在 50-90 r/min 不等同时，叶轮应当安装在 罐底部 8-15 cm 的位置如果叶轮所处位置离底部太远， 流体将不能彻底扫掠钻井液罐底部， 因而产生死角 死角不仅减少钻井液的可用体积， 从而减少有效地循环体积， 而且还使重晶 石或其他有用固相颗粒沉淀，增加钻井液的成本2. 传动机构 搅拌器传动机构主要由电机、 减速装置、 联轴器及搅拌轴组成 在固控装备中最常用的钻井 液搅拌器的形式并不多 蜗轮螺杆直接传动结构简单、传动比大、 可靠性高，在钻井液搅拌 器中应用最为普遍3. 搅拌轴结构搅拌轴是可以升降的传动结构， 严格的说，在钻井过程中， 搅拌器是不允许停机的。

实际工 作中由于诸多原因， 往往达不到这一要求搅拌器停转后， 由于罐内沉砂，浆叶片可能埋在 沉砂中，再一次启动十分困难常出现叶片被憋断、电机烧损的现象为了解决这一问题， 油田通常采用搅拌轴可以升降的搅拌器停止运转后，可将叶轮提起一定高度，一般 为 400-500mm ,重新开机时再将叶轮逐渐下放到正常位置4. 结构的密封问题 搅拌器可靠的密封是一个重要的问题由于搅拌轴密封引起的漏油，不但大量浪费油料， 而且污染了钻井液旋转轴密封分为机械密封和填料密封，钻井液搅拌器的轴属于低转速、 低压力，较适用的仍是填料密封，因为它具有结构简单，易于维修，可靠性高等优点填料密封是一种早期转轴密封结构， 由于结构简单， 在搅拌器中时有采用 填料密封的原理 是 靠压盖压力作用下，压紧填料密封盒中的填料，对搅拌轴表面产生径向压力由于填料 中含有润滑剂， 因此在搅拌轴上产生一层液膜， 它既润滑了搅拌轴， 又能阻止设备中的润滑 油漏出来。