巖屑甩干機是鉆井液廢棄物處理領(lǐng)域中“鉆井液不落地”系統(tǒng)重要的配套設(shè)備,在海洋鉆井平臺使用過程中,常出現(xiàn)刮刀磨損嚴(yán)重、分離效率低、分離后固相含濕量高等問題。
為了解決上述問題,本文從磨損理論、結(jié)構(gòu)參數(shù)、顆粒性質(zhì)等方面出發(fā),首先建立彎、直刮刀巖屑甩干機模型進(jìn)行沖蝕磨損分析及疲勞分析,根據(jù)分析結(jié)果選取彎刮刀巖屑甩干機進(jìn)行分離效率研究。然后對影響彎刮刀巖屑甩干機分離效果的相關(guān)因素進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。
*后通過仿真驗證得出較優(yōu)參數(shù)組合,對巖屑甩干機的后續(xù)研究具有重要意義。具體研究工作有以下幾個方面:
(1)調(diào)研WSM-01 36”型巖屑甩干機現(xiàn)場使用情況,離心分離設(shè)備研究現(xiàn)狀及巖屑甩干機應(yīng)用現(xiàn)狀等問題,確定研究的必要性和重要性。
(2)了解沖蝕磨損研究進(jìn)展及磨損機理,在巖屑甩干機結(jié)構(gòu)特點和工作原理基礎(chǔ)上,對離心分離場中的顆粒進(jìn)行受力分析,找出磨損規(guī)律。(3)在刮刀沖蝕磨損研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,運用Fluent軟件研究直、彎刮刀巖屑甩干機磨損分布及粒徑、流量、速度對刮刀沖蝕磨損影響。結(jié)果表明:不論是直刮刀巖屑甩干機還是彎刮刀巖屑甩干機,刮刀大端磨損較為嚴(yán)重;當(dāng)粒徑為40μm時,刮刀磨損率*高,當(dāng)粒徑大于70μm后,磨損率趨于穩(wěn)定;隨著顆粒質(zhì)量流量和沖擊速度的增加,刮刀磨損率相應(yīng)增加,當(dāng)沖擊速度在5m/s-7.5m/s之間時,兩種葉形刮刀磨損都相對較小;彎刮刀不論是磨損率還是疲勞壽命都優(yōu)于直刮刀。
(4)確定彎刮刀巖屑甩干機作為分離效率分析對象,運用Fluent軟件從間隙、半錐角等方面分析結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對分離效率影響。結(jié)果表明,巖屑甩干機分離效率各參數(shù)較優(yōu)范圍出現(xiàn)在刮刀與篩網(wǎng)間隙3mm-5mm之間、轉(zhuǎn)子半錐角25-27.5°之間、固相體積分?jǐn)?shù)40%以上、粒徑0.07mm以上、轉(zhuǎn)速800rpm-1000rpm之間、轉(zhuǎn)速差12rpm-20rpm之間。
(5)運用Minitab軟件正交分析影響分離效率相關(guān)參數(shù),將影響*大的三個參數(shù)進(jìn)行響應(yīng)面分析,經(jīng)過多參數(shù)間的交互和優(yōu)化后,得出較優(yōu)參數(shù)組合,并進(jìn)行仿真驗證。結(jié)果表明:優(yōu)化后的彎刮刀分離效率提高了 16.65%,達(dá)到了 89.95%;底面出口含濕量降低了 7.38%,降至 5.55%。
