泥漿泵是憑借于活塞(柱塞)在液缸作業(yè)腔中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)(或經(jīng)過隔閡、波紋管等撓性元件在作業(yè)腔內(nèi)的周期性彈性變形)來使作業(yè)腔容積發(fā)生周期性改變的。在布局上泥漿泵是憑借密封設(shè)備與外界隔絕，經(jīng)過泵閥(吸入閥或排出閥)與管路交流或閉合。泥漿泵這一完成作業(yè)腔容積改變的特色，決議了泥漿泵有以下特色:?
1.瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的；?2.均勻流量是安穩(wěn)的；?3.泵的壓力取決于管路特性；?
4.對(duì)運(yùn)送介質(zhì)(液體)有較強(qiáng)的適應(yīng)性；?5.有杰出的自吸才干。?
在泥漿泵中，液體介質(zhì)的吸入和排出進(jìn)程(即容積改變進(jìn)程)是替換進(jìn)行的，并且活塞(柱塞)在位移進(jìn)程中，其速度又在不斷的改變之中，泵的單個(gè)作業(yè)腔中的瞬時(shí)流量不只隨時(shí)刻改變并且是不接連的。在多缸泵中，假如作業(yè)腔的作業(yè)相位組織恰當(dāng)，可減小排出管路中瞬時(shí)流量的脈動(dòng)幅值，但不能使瞬時(shí)流量肯定安穩(wěn)，所以說流量脈動(dòng)是曲柄連桿式泥漿泵的固有特征，也是一大缺陷。其流量的周期性脈動(dòng)使排出壓力隨之動(dòng)搖，進(jìn)而導(dǎo)致振蕩和噪聲，對(duì)泵缸內(nèi)的零件、泵閥的運(yùn)動(dòng)、活塞桿及動(dòng)力體系和整個(gè)排出體系造成不利影響。特別是在高壓情況下，金屬受到交變載荷容易發(fā)生疲憊損壞，使元件、外表、設(shè)備受損。文獻(xiàn)[1][2]標(biāo)明流量脈動(dòng)是泥漿泵出現(xiàn)事端的主要原因之一，鉆井事端中的40%擺布來源于泥漿泵。從文獻(xiàn)[3][4]可知下降壓力脈動(dòng)能夠顯著的進(jìn)步泵的功能，故消除或減弱體系中發(fā)生的壓力脈動(dòng)，使泵作業(yè)平穩(wěn)是泥漿泵運(yùn)用和規(guī)劃中提出的重要課題。?
泥漿泵上常用的用于衰減排出體系動(dòng)搖的設(shè)備——空氣包，空氣包是泥漿泵液力體系的重要組成有些。它運(yùn)用空氣包內(nèi)空氣的壓縮性和脹大性來儲(chǔ)存(或放出)比均勻流量多的(或少的)那有些液體，然后到達(dá)減小管路內(nèi)流量脈動(dòng)的意圖。研究標(biāo)明當(dāng)空氣包與泵及管路體系具有最好匹配時(shí)，能夠最大極限地衰減管路內(nèi)液體的流量脈動(dòng)，一起也最大極限地衰減由流量脈動(dòng)導(dǎo)致的壓力脈動(dòng)，進(jìn)步泵的作業(yè)功能及壽命。空氣包的減振效率與空氣包的容積、預(yù)充氣壓力、進(jìn)口頸管尺度、泵的布局參數(shù)等因素有關(guān)。只要恰當(dāng)?shù)匾?guī)劃空氣包并恰當(dāng)?shù)匮b置它，才干取得預(yù)期的減振作用。文獻(xiàn)[5-7]中作者對(duì)空氣包的作業(yè)機(jī)理方面作了論述，文獻(xiàn)[8-10]對(duì)空氣包的動(dòng)力特性做了開始的討論，文獻(xiàn)[11][12]對(duì)空氣包的體積規(guī)劃辦法作了對(duì)比體系的描繪，文獻(xiàn)[13]對(duì)泥漿泵泵缸內(nèi)液體的壓力做了剖析。?
這篇文章將從泵管路體系流體動(dòng)態(tài)特性下手，依據(jù)泥漿泵活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，推導(dǎo)出曲柄連桿比影響下三缸泥漿泵的瞬時(shí)流量表達(dá)式，然后樹立空氣包動(dòng)力學(xué)模型，依據(jù)模型推導(dǎo)出空氣包后排出管路流量的表達(dá)式和空氣包體積與徑管尺度間的關(guān)系。為知道泵缸內(nèi)壓力改變規(guī)律，運(yùn)用伯努利方程樹立了泵缸內(nèi)液體壓力的表達(dá)式。最終為了對(duì)理論研究進(jìn)行驗(yàn)證，用Matlab軟件進(jìn)行了相應(yīng)的仿真核算。本課題為空氣包的規(guī)劃、制造、運(yùn)用供給一個(gè)可行的理論參閱，為更深化的研究打下了堅(jiān)實(shí)的根底。
