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旋轉滾筒振動篩(滾筒篩)的研制

 蘭東海,張 鵬,蔣建華,劉新香
【摘　要】　旋轉滾筒振動篩已獲得國家專利(ZL 93 208282.3)。
【關鍵詞】　旋轉;滾筒;振動篩;研制

  當前,在國內外石油及天然氣的勘探開發鉆井中,所使用的泥漿處理裝置大都采用了振動篩,其構成是在底座上固定一個篩床,篩床上有一帶偏心塊的傳動軸和篩網,由電機帶動傳動軸,使篩床作以上下為主的半橢圓軌跡振動。其篩網大都是略帶凸的平面。該振動篩容易跑泥漿;篩網上易堆積砂、石等固相雜質,因而篩網易受機械或人為的損壞,壽命短;當篩網受損面積占10%~20%時,大都整張更換,不僅現場操作麻煩,且造成極大的浪費;以直線及平面振動為主的振動篩在一定程度上影響了泥漿的除砂效果。
  1 結構與工作原理
旋轉滾筒振動篩主要有旋轉筒體、支撐傳動裝置、振動底座及固定底座4部分構成。帶孔的旋轉筒體通過兩端的支重滾動輪安裝在振動底座上,筒體的外圍均勻拼接固定著細篩網。在旋轉筒體的一端裝有滾筒大齒圈,在振動底座上與齒圈相應的部位裝有通軸,通軸由電動機帶動。通軸上有主動小齒輪帶動滾筒大齒圈和滾筒轉動,通軸上安裝有偏振塊。振動底座通過彈簧安裝在固定底座上,并使振動底座和筒體向出口一端傾斜。在彈簧和偏振塊的作用下,使旋轉筒體以及泥漿在轉動的同時伴隨振動與滾動(如圖1)。

 

   圓柱形筒體上均勻分布著孔洞,在筒體的外圍均勻地拼接固定著一定幾何形狀的不銹鋼細篩網。在筒體上部進口端的外圍,鉚接、焊接或用螺栓固定著1個滾筒大齒圈,其齒與主動小齒輪相嚙合。筒體兩端外圍分別焊接支撐滾動軌道,它們將滾筒支撐在4個支重滾動輪上。筒體的上、下兩端分別焊接有進口和出口,上端的進口與導流槽相連通,下端是泥漿的固相雜質如砂、石的出口。振動底座下固定4個振動彈簧與固定底座相連接。當振動底座上的電機轉動時,帶動傳動皮帶輪,使通軸、主動小齒輪、4個支重滾動輪和偏振塊轉動。由于旋轉筒體上的滾筒大齒圈與主動小齒輪嚙合,使筒體以及其中的泥漿也隨之旋轉。在偏振塊的作用下,使筒體按一定的頻率振動。泥漿從導流槽進入旋轉筒體中,由于筒體的傾斜本身就具有下滑趨勢,因此泥漿在筒體內作滾動、振動及旋轉,通過振動細篩網的過濾,在幾種運動力的綜合作用下流入泥漿罐,固相雜質順筒體4的斜度滾動至出口流出。
  2 現場試驗
  a)  由于變平面篩網為旋轉筒式,并采用細密篩網,泥漿在滾筒中旋轉的同時伴隨著滾動與振動,故能較好地處理泥漿,提高除砂效果。
  b)  旋轉筒體隨電機旋轉,轉速均勻平穩,尤其篩網是由不銹鋼材料制成的具有一定幾何形狀的小塊拼接固定而成,篩網由單面使用變為多面使用,因此延長了篩網的壽命。
  c)  若篩網損壞,只需更換被損壞的部分,不需整張更換,操作簡單,減少更換次數和時間,從而提高了鉆井時效,降低了生產成本。
  d)  提高了除砂效果,泥漿中的固相雜質含量少,直接保護和延長了泥漿泵的使用壽命,減少了泥漿泵易損件的消耗。
  e)  現場試驗時噪聲較大,主要是由于加工、制造、裝配精度不夠,調整不當,匹配不合理所致。
  3 結束語
  旋轉滾筒振動篩較傳統的振動篩有顯著的優點,但也存在著制造成本高、噪聲大的缺點,還需不斷地改進與提高;在制造與使用過程中,可以進一步改變筒體形狀,如直徑大小、筒長度、傾斜度等,也可以改變筒體的旋轉速度。筒體上的孔數、孔的形狀以及控制篩網的幾何形狀、細密程度等力求匹配,可生產出系列產品;鉆井生產現場可以在加快筒體轉速的同時增加篩網的密度,便可以替代除砂清潔器、除砂泵及離心機等設備,達到一機多用的功效。