第一篇：鉆井泥漿泵結(jié)構(gòu)工作原理

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鉆井泥漿泵結(jié)構(gòu)工作原理

泥漿泵原理

泥漿泵是在鉆探過程中，向鉆孔輸送泥漿或水等沖洗液的機(jī)械。泥漿泵是鉆探機(jī)械設(shè)備的重要組成部分。它的主要作用是在鉆進(jìn)過程中將泥漿隨鉆頭鉆進(jìn)注入井下，起著冷卻鉆頭，清洗鉆具、固著井壁、驅(qū)動鉆進(jìn)，并將打鉆后巖屑帶回地面的作用。在常用的正循環(huán)鉆探中﹐泥漿泵是將地表沖洗介質(zhì)─清水﹑泥漿或聚合物沖洗液在一定的壓力下﹐經(jīng)過高壓軟管﹑水龍頭及鉆桿柱中心孔直送鉆頭的底端﹐以達(dá)到冷卻鉆頭﹑將切削下來的巖屑清除并輸送到地表的目的。常用的泥漿泵是活塞式或柱塞式的﹐由動力機(jī)帶動泵的曲軸回轉(zhuǎn)﹐曲軸通過十字頭再帶動活塞或柱塞在泵缸中做往復(fù)運動。在吸入和排出閥的交替作用下﹐實現(xiàn)壓送與循環(huán)沖洗液的目的。

泥漿泵性能

泥漿泵性能的兩個主要參數(shù)為排量和壓力。排量以每分鐘排出若干升計算﹐它與鉆孔直徑及所要求的沖洗液自孔底上返速度有關(guān)﹐即孔徑越大﹐所需排量越大。要求沖洗液的上返速度能夠把鉆頭切削下來的巖屑﹑巖粉及時沖離孔底﹐并可靠地攜帶到地表。地質(zhì)巖心鉆探時﹐一般上返速度在0.4～1米/分左右。泵的壓力大小取決于鉆孔的深淺﹐沖洗液所經(jīng)過的通道的阻力以及所輸送沖洗液的性質(zhì)等。鉆孔越深﹐管路阻力越大﹐需要的壓力越高。隨著鉆孔直徑﹑深度的變化﹐要求泵的排

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量也能隨時加以調(diào)節(jié)。在泵的機(jī)構(gòu)中設(shè)有變速箱或以液壓馬達(dá)調(diào)節(jié)其速度﹐以達(dá)到改變排量的目的。為了準(zhǔn)確掌握泵的壓力和排量的變化﹐泥漿泵上要安裝流量計和壓力表﹐隨時使鉆探人員瞭解泵的運轉(zhuǎn)情況﹐同時通過壓力變化判別孔內(nèi)狀況是否正常以預(yù)防發(fā)生孔內(nèi)事故。

泥漿泵分類

泥漿泵分單作用及雙作用兩種型式﹐單作用式泥漿泵在活塞往復(fù)運動的一個循環(huán)中僅完成一次吸排水動作。而雙作用式泥漿泵每往復(fù)一次完成兩次吸排水動作。若按泥漿泵的缸數(shù)分類﹐有單缸﹑雙缸及三缸3種型式。

污水泥漿泵是單級單吸立式離心泵,主要部件有蝸殼、葉輪、泵座、泵殼、支撐筒、電機(jī)座、電動機(jī)等組成。蝸殼、泵座、電機(jī)座、葉輪螺母是生鐵鑄造、耐腐蝕性較好,加工工藝方便。葉輪為三片單園弦彎葉,選用半封閉葉輪,并采用可鍛鑄鐵、所以強(qiáng)度高,耐腐蝕;加工方便,通過性好,效率高。為了減輕重量和減少車削量、泵軸是優(yōu)質(zhì)碳素鋼冷拉園鋼制造。泥漿泵座中裝有四只骨架油封和軸套,防止軸磨損,延長軸的使用壽命。本泥漿泵可垂直或傾斜使用,占地面積小,蝸殼需埋在工作介質(zhì)中工作,容易啟動,不需引水,旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)從電機(jī)尾部看是順時針方向工作?？倷C(jī)長度備有各種規(guī)格,以便使用單位根據(jù)用途因地制宜地選用。

第二篇：減速機(jī)結(jié)構(gòu)工作原理

一、減速機(jī)的結(jié)構(gòu)：

減速機(jī)一般由箱體、軸系部件和附件三大部分組成(一)箱體

箱體是減速機(jī)中所有零件的基座，是支承和固定軸系部件、保證傳動零件的正確相對位置并承受作用在減速機(jī)上的荷載的重要零件。箱體一般還兼作潤滑油的油箱，具有充分潤滑和很好的密封箱體零件的作用。

箱體大多做剖分式，由箱座和箱蓋組成（取軸的中心線為剖分面）(二)附件

為保證減速機(jī)正常工作和具有完善的性能，減速機(jī)箱體上常設(shè)置某些必要的裝置和零件，這些裝置和零件及箱體上相應(yīng)的局部結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為附件。

1、窺視孔和視孔蓋（窺視孔：用于檢查傳動件的嚙合情況和潤滑情況等，并由該孔向箱內(nèi)注入潤滑油。）

2、通氣器（減速機(jī)工作時，箱體內(nèi)的溫度和氣壓都很高，通氣器能使熱膨脹氣體及時排出，保證箱體內(nèi)外壓平衡，以免潤滑油沿箱體結(jié)合面、軸外伸處及其他縫隙滲漏出來。）

3、軸承端蓋（用以固定軸承外圈及調(diào)整軸承間隙，承受軸向力）

4、定位銷（箱蓋和箱座需要兩個圓錐銷定位）

5、油面指示裝置（指示減速機(jī)內(nèi)油面的高度是否符合要求）

6、油塞（排油孔，更換減速機(jī)箱體內(nèi)污油）

7、啟蓋螺釘（為了方便開啟箱蓋，對抗密封膠或水玻璃的粘結(jié)作用）

8、起吊裝置（方便搬運）(三)軸系部件

分為：階梯軸和齒輪軸兩種 階梯軸：常用

齒輪軸：當(dāng)齒輪直徑較小，齒輪與軸做成一體

二、減速機(jī)工作原理

減速機(jī)一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動設(shè)備，把電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或其它高速運轉(zhuǎn)的動力通過減速機(jī)的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的，普通的減速機(jī)也會有幾對相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動比。減速機(jī)是通過機(jī)械傳動裝置來降低電機(jī)（馬達(dá)）轉(zhuǎn)速，而變頻器是通過改變交流電頻率以達(dá)到電機(jī)（馬達(dá)）速度調(diào)節(jié)的目的。通過變頻器降低電機(jī)轉(zhuǎn)速時，可以達(dá)到節(jié)能的目的。國內(nèi)比較有名氣的變頻器生產(chǎn)企業(yè)有三晶、英威騰等等。

減速機(jī)是一種相對精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。它的種類繁多，型號各異，不同種類有不同的用途。減速機(jī)的種類繁多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速機(jī)和行星齒輪減速機(jī)；按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐－圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速機(jī)。

通用減速機(jī)和專用減速機(jī)設(shè)計選型方法的最大不同在于，前者適用于各個行業(yè)，但減速只能按一種特定的工況條件設(shè)計，故選用時用戶需

根據(jù)各自的要求考慮不同的修正系數(shù)，工廠應(yīng)該按實際選用的電動機(jī)功率（不是減速器的額定功率）打銘牌；后者按用戶的專用條件設(shè)計，該考慮的系數(shù)，設(shè)計時一般已作考慮，選用時只要滿足使用功率小于等于減速器的額定功率即可，方法相對簡單。

第三篇：3NB-1300鉆井泥漿泵—液力端系統(tǒng)的設(shè)計

目 錄

摘 要........................................................III ABSTRACT...................................................IV 1前 言

1.1 課題的背景及研究意義..................................................................................................5 1.2 鉆井泥漿泵的現(xiàn)狀與趨勢分析......................................................................................7 1.2.1我國鉆井泥漿泵現(xiàn)狀...............................................................................................7 1.2.2 鉆井泥漿泵的發(fā)展趨勢..........................................................................................8 1.3 現(xiàn)有研究的不足及本文研究的內(nèi)容..............................................................................9

2鉆井泵基本參數(shù)的確定

2.1 排量................................................................................................錯誤！未定義書簽。2.2 泵壓................................................................................................錯誤！未定義書簽。2.3沖程及沖程長度............................................................................錯誤！未定義書簽。2.4泵的額定功率................................................................................錯誤！未定義書簽。2.5 額定活塞推桿力............................................................................錯誤！未定義書簽。

3鉆井泥漿泵液力端總體設(shè)計

3.1 液力端的總體方案結(jié)構(gòu)設(shè)計........................................................錯誤！未定義書簽。3.1.1缸蓋結(jié)構(gòu).................................................................................錯誤！未定義書簽。3.1.2 凡爾體結(jié)構(gòu)............................................................................錯誤！未定義書簽。3.1.3 拉桿結(jié)構(gòu)................................................................................錯誤！未定義書簽。3.1.4活塞結(jié)構(gòu).................................................................................錯誤！未定義書簽。3.1.5缸套結(jié)構(gòu).................................................................................錯誤！未定義書簽。3.1.6閥箱結(jié)構(gòu).................................................................................錯誤！未定義書簽。3.2 鉆井泥漿泵的主要作用及工作機(jī)構(gòu)............................................錯誤！未定義書簽。液力端易損件設(shè)計分析

I

4.1 泵閥設(shè)計分析................................................................................錯誤！未定義書簽。4.2活塞設(shè)計分析................................................................................錯誤！未定義書簽。4.3 缸套設(shè)計分析...............................................................................錯誤！未定義書簽。

總 結(jié)..........................................錯誤！未定義書簽。謝 辭..........................................錯誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn)........................................II

錯誤！未定義書簽。

摘 要

為了滿足國際市場的需要，石化行業(yè)都在不斷加大鉆井設(shè)備的投入，同時加快了老鉆機(jī)的更新改造和新型輕便鉆機(jī)的研制步伐，加之國際市場對鉆井泵的需求量增大，使得鉆井泵的供求矛盾更加突出。隨著新鉆井工藝的應(yīng)用和發(fā)展，要求開發(fā)具有更高更好性能的新型鉆井泵。

本文在液力端系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上,對3NB-1300鉆井泥漿泵液力端系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析，重點對沖程、沖次及液力端易損件進(jìn)行設(shè)計與計算。

關(guān)鍵詞：鉆井泥漿泵；液力端系統(tǒng)；沖程；沖次

III

3NB-1300 Mud Pump--Design of the Hydraulic System

ABSTRACT In order to meet the demand of international drilling market, the petrifaction industry are constantly increasing the investment in drilling equipment, and speeding up the upgrading of the old driller and the development of the new driller.With the increased demand of mud pump at the international market, the contradiction between the supply and demand of the mud pump is more prominent.With the application and development of new drilling technology, the market requires the better performance of new drilling pump.This thesis detailed designs the structure of the hydraulic system of 3NB-1300 mud pump at the basis of overall structure and operating principle, and focus on the design and computing of the stroke, frequency and the wearing part.Key Words: Mud pump;Hydraulic system;Stroke;Frequency

IV

1前 言

1.1 課題的背景及研究意義

石油鉆井技術(shù)發(fā)展90年代, 由于海洋深水油氣田的開發(fā)和大量水平井鉆井的需要, 不僅使鉆機(jī)的功率加大, 提升能力加強(qiáng), 而且使鉆井泥漿泵功率也增加到1470～1618kW(2000～2200hp)。泵壓則由35MPa提到52.7MPa。這種新參數(shù)的泥漿泵已經(jīng)在半潛式、浮動鉆井船, 改造的自升式平臺上大量采用。并在英國北海油田、美國墨西哥灣油田、西非海岸的油氣開發(fā)中服役。在南中國海也將3NB1600 型泵的泵壓提高到52.7MPa 后使用在鉆井平臺上。預(yù)計在未來的幾年中, 在我國的各類海洋平臺和鉆井船上3NB1300型和3NB1600型泵也將陸續(xù)改造為52.7MPa 或更換成3NB2200型泵。而在沙漠中大于7000m 的油氣井也將用3NB2200型泵來完成。

采用大功率泥漿泵主要是解決在水平井段防止鉆桿卡鉆和清除井底巖屑, 加快進(jìn)尺, 為井下提供動力, 縮短鉆井周期, 降低鉆井成本。目前在一般水深小于1200m 的油田, 半潛式鉆井船日租費用為$2.5萬元/天, 而在超深水域半潛式鉆井船將高達(dá)$12萬元/天。因此, 采用安全可靠、性能先進(jìn)的高壓大功率泥漿泵是提高鉆井效益的有效途徑。

目前, 國產(chǎn)大功率三缸泵最大為3NB1600型泵, 且壓力為35MPa。為了盡快適應(yīng)日益發(fā)展的鉆井技術(shù)的需要, 應(yīng)加快研制國產(chǎn)3NB2200型泥漿泵。大功率泥漿泵在海上油田的采用, 勢必擴(kuò)展到陸上超深井和水平井鉆機(jī)上, 就像過去三缸單作用泵在海洋鉆機(jī)上替代雙缸雙作用泵一樣, 形成一場革命, 很快擴(kuò)展到陸地鉆機(jī)。隨著泵壓的升高, 對鉆機(jī)中各類鉆具的性能要求也將隨之提高, 否則, 采用高壓大功率泥漿泵后帶來的鉆井效益將由于鉆具的頻繁損壞而殆盡。

國外三缸單作用鉆井泵的結(jié)構(gòu)特點如美國三缸泵的液力端，閥箱采用L型，閥箱的吸入閥和排出閥為分體結(jié)構(gòu)。吸入閥采用螺紋壓緊，其殼體與閥箱螺紋聯(lián)接，球形吸入空氣包。泵機(jī)座多為焊接結(jié)構(gòu)，小齒輪用鍵固定在傳動軸上，大齒輪套安裝在曲軸上。曲軸采用直軸與偏心輪一起鑄造的結(jié)構(gòu)。采用雙列向心球面調(diào)心軸承。十字頭滑動面經(jīng)表面淬火磨削。齒輪采用斜齒或無槽人字齒輪。為了加強(qiáng)易損件的互換，閥腔和活塞桿制定了相應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)。隨機(jī)輔助工具齊全，有

閥座液壓拉拔器、液壓拆卸器、缸套拆卸器等。俄羅斯三缸鉆井泵的現(xiàn)狀 俄羅斯三缸鉆井泵起步較晚，發(fā)展較慢，至今在鉆井實踐中，仍大量采用雙缸泵。但其三缸泵已形成系列，而且發(fā)展勢頭較快。如俄羅斯石油鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家，烏拉爾重型機(jī)械制造聯(lián)合公司計劃新建一個生產(chǎn)三缸泵的專業(yè)化分廠，將生產(chǎn)整體人字齒輪。俄羅斯現(xiàn)有四個功率級別的三缸泵，即600、800、950、和1180kw。俄羅斯三缸泵的液力端，閥箱采用I 型直通式和Ｌ 型，閥箱吸入閥和排出閥不是分體結(jié)構(gòu)，而是一體式液力模塊。Ｌ 型閥箱又有吸入閥在前、排出閥在后的常規(guī)型和吸入閥在后、排出閥在前的變Ｌ型結(jié)構(gòu)。吸入閥采用液力壓緊裝置，不依靠螺紋壓緊，壓緊裝置內(nèi)充滿液壓油，其殼體與閥箱螺紋聯(lián)接。排出閥用冠形螺紋壓蓋壓緊。閥盤以錐面和端面與閥座接觸，閥盤質(zhì)量較輕，接觸應(yīng)力較小。閥膠皮保證可靠的密封?；钊滋字g有獨特的水封裝置，噴淋冷卻管有鉸鏈裝置，可提高可靠性，減少機(jī)修時間和使用費用。噴淋泵的開關(guān)與鉆井泵傳動機(jī)組聯(lián)鎖，電動泵未起動，鉆井泵不能起動，以保護(hù)主泵。缸套采用離心澆鑄的雙金屬毛坯或雙金屬軋制鋼管制造。外層是中碳結(jié)構(gòu)鋼，內(nèi)層為高鉻耐磨不銹鋼。內(nèi)層的金相組織為細(xì)針狀馬氏體和部分殘余奧氏體。使用壽命為500h 左右，最高可達(dá)800～900 h。為了方便用戶，減少易損件規(guī)格，制造的600、800、950及1180KW泵的缸套可以通用。吸入空氣包有球形及筒形兩種。動力端機(jī)座有鑄件和焊接件，傳動采用小螺旋角斜齒輪傳動和寬槽人字齒輪。曲軸是由鑄造的偏心輪套在直軸上組成的。采用雙列圓錐滾子軸承。十字頭滑動面經(jīng)表面淬火磨削。介桿采用雙室密封。隨機(jī)輔助工具齊全，有閥座液壓拉拔器，液壓拆卸器，缸套拆卸器等。

關(guān)于輕便鉆井泵功率在955KW以下，主要配套于4000m以下鉆機(jī)，因此，輕便鉆井泵的市場前景基本依從于4000m以下鉆機(jī)的使用現(xiàn)狀和發(fā)展。

隨著改革開放的深入及中國加入世界貿(mào)易組織（WTO），我國石油鉆井隊伍“充分利用國內(nèi)外兩種資源、兩個市場”，實施走出去的戰(zhàn)略，進(jìn)入國際鉆井市場，為了滿足參與國際市場的需要，中石油、中石化都在不斷加大鉆井設(shè)備的投入，同時加快了老鉆機(jī)的更新改造和新型輕便鉆機(jī)的研制步伐，加之國際市場對鉆井泵的需求量增大，使得鉆井泵的供求矛盾更加突出，各類型鉆井泵的缺口每年達(dá)200臺左右。隨著新鉆井工藝的應(yīng)用和發(fā)展，要求開發(fā)具有更高更好性能的

新型鉆井泵。因此該項目具有良好的市場前景。隨著越來越多的國產(chǎn)設(shè)備步入國際市場，也會極大地提高我國石油裝備制造企業(yè)的國際聲譽(yù)，創(chuàng)造出更多的商機(jī)。

1.2 鉆井泥漿泵的現(xiàn)狀與趨勢分析 1.2.1我國鉆井泥漿泵現(xiàn)狀

輕便鉆井泥漿泵功率在956kW以下，主要配套于4km以下鉆機(jī)，因此，輕便鉆井泵的市場前景基本依從于4km以下鉆機(jī)的使用現(xiàn)狀和發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，我國擁有鉆機(jī)1000余臺，占世界鉆機(jī)總量的32%，其中，中石油集團(tuán)公司就擁有700余臺，因此，中石油集團(tuán)公司的鉆機(jī)情況基本反映了國內(nèi)鉆機(jī)的現(xiàn)狀。在中國石油集團(tuán)公司擁有的700余臺鉆機(jī)中，4km以下的鉆機(jī)占總量的80%。平均新度系數(shù)僅為0.4，其中，48%的鉆機(jī)新度系數(shù)小于0.3；有500臺左右的鉆機(jī)服役10年以上，亟待更新，與之配套的鉆井泵相應(yīng)也需要更新。我國每年所鉆4km以下的井?dāng)?shù)為總井?dāng)?shù)的98.5%，4km以下的進(jìn)尺為總進(jìn)尺的95.2%。

目前鉆井泵主要的特點有：(1）排量和功率大。

(2）鉆井泵持續(xù)工作于野外，并經(jīng)常移運。

(3）泵送的介質(zhì)是泥漿，其中含有堿、酸、硫化氫等腐蝕成分和細(xì)小的巖屑。因此，鉆井泵液力端的零件在工作時經(jīng)受介質(zhì)的腐蝕，磨礪和沖蝕。

上述的基本工作條件又為鉆井泵的設(shè)計帶來以下的特點：(1）沖次低。中、大功率雙缸鉆井泵的沖次為 60～65min-1，三缸泵的使用沖次為 90～120min-1。在機(jī)動往復(fù)泵中是最低的。沖次難以提高的首要原因在于鉆井泵功率和排量很大，安裝條件又差，故對因沖次提高引起的沖擊、振動較為敏感；此外，易損件的壽命和吸入條件也是限制沖次提高的重要因素，例如，即使在有噴淋水冷卻的條件下橡膠活塞皮碗的運動平均速度一般須控制在 0.9m/s以下。低的沖次要求動力機(jī)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)之間的傳動比大，傳動環(huán)節(jié)多。(2）鉆井泵不但排量大，而且泥漿有一定的粘度。有時還需在泥漿中混入纖維狀或片、粒狀的堵井漏材料。因此，鉆井泵除要求吸入、排出管線有較大的流道面積外，還要求有相當(dāng)大的閥座孔流道面積和閥升程。鉆井泵的閥座孔流道直徑為100m左右，閥升程為20mm

左右，這比其它種類的往復(fù)泵要大得多。這一特點首先決定了鉆井泵的泵閥開啟、關(guān)閉滯后角較大，達(dá) 10～20度。這對容積效率和吸入管中的慣性水頭值有較大的影響。其次，閥盤直徑大，其上受的總液壓力也大。其結(jié)果，一是惡化了面積有限的閥體一閥座接觸面的受載；二是閥體為具有足夠的強(qiáng)度必須做得較厚實，增大了它的質(zhì)量和慣性，這也是不利于提高泵速的因素之一。(3）外形尺寸大。泵的排量決定于沖次、活塞直徑和沖程長度，鉆井泵的排量大而沖次低，因而必須加大活塞和加長沖程。按它的外形尺寸和重量，鉆井泵為往復(fù)泵中的巨型泵。(4）鉆并泵是在環(huán)境條件很差的野外工作，它的某些結(jié)構(gòu)設(shè)計也反映了這一特點。主要一點是在傳動端全部采用滾動軸承而避免采用液體潤滑的高比壓滑動軸承。在曲軸連桿部件中，由于不采用滑動軸承，曲軸只能在兩端簡支，三個曲柄之間沒有支點。這一方面減弱了曲軸的強(qiáng)度和剛度，另一方面又將泵內(nèi)減速齒輪置于兩個曲柄之間而不是靠近軸承。而在一般減速箱的設(shè)計中，要求齒輪盡可能靠近軸承，以保證較好的嚙合。(5）由泵送的介質(zhì)具有腐蝕性和磨礪性，再加上礦場維護(hù)保養(yǎng)條件差，鉆井泵液力端的易損件壽命比之其它行業(yè)應(yīng)用的往復(fù)泵都要低。設(shè)計泵時必須考慮裝卸易損件方便。1.2.2 鉆井泥漿泵的發(fā)展趨勢

隨著鉆井工藝技術(shù)，特別是高壓噴射鉆井、近平衡鉆井、叢式定向井、水平井等新工藝、新技術(shù)的發(fā)展，鉆井泵進(jìn)一步向大功率、大排量和高泵壓方向推進(jìn)，作為鉆機(jī)“ 心臟”的鉆井泵，其性能水平和使用壽命同鉆井速度和生產(chǎn)成本有著直接關(guān)系，同時其工作條件又十分惡劣，工況也異常復(fù)雜，對鉆井泵的可靠性和安全性提出越來越高的要求。

對于輕型鉆井泵來說，排出壓力將進(jìn)一步增高，以適應(yīng)現(xiàn)代鉆井工藝的要求。多年來，鉆井的實踐證實，只有臥式活塞泵能滿足鉆井工藝要求，鉆井使用的活塞泵傳動功率由300～2000kW，最大排量8～50L/s，最小排量下的最高壓力為9～40MPa。從排量的均衡性，對不同結(jié)構(gòu)泵的排量不均度進(jìn)行分析，結(jié)果表明，曲柄錯角120o的三缸泵比其他方曲柄錯角等的多缸泵都有利；三缸以上的泵由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修困難和易磨損而難以廣泛應(yīng)用。近年相繼開始研制出5缸、7缸斜盤型軸向柱塞泵、雙缸單作用液壓鉆井泵等新型鉆井泵，但由于維修不便及使用壽命等因素限制了其推廣應(yīng)用。所以目前國內(nèi)外鉆井泵的主要型式仍為三缸單作用

往復(fù)泵。

三缸泵的液力端為L 形結(jié)構(gòu)，復(fù)合錐面閥膠皮，冷卻缸套活塞內(nèi)孔噴射移動式噴淋裝置，直立式吸入空氣包；動力端體外強(qiáng)力潤滑系統(tǒng)，閉式內(nèi)固定導(dǎo)板機(jī)構(gòu)。因此，輕便鉆井泥漿泵的發(fā)展趨勢是降低額定沖數(shù)，由150min-1降到110～120min-1；增大沖程，最大沖程已達(dá)300mm以上。

降沖次可以提高易損件壽命，如，活塞密封、缸套的使用壽命，還可以減少慣性損失、改善泵的吸入性能，同時提高泵動力端齒輪、軸承等零部件的使用壽命，大大提高鉆井泵的可靠性。合理降低泵的沖次，適當(dāng)增加泵的沖程長度，既滿足鉆井過程中的排

量要求，又能確保泵的自吸性能，充分發(fā)揮了泵的效能，成為今后鉆井泵設(shè)計的發(fā)展方向。

1.3 現(xiàn)有研究的不足及本文研究的內(nèi)容

一、鉆井泵存在的主要問題

目前，國內(nèi)外三缸單作用往復(fù)式鉆井泵存在的主要問題包括以下幾個方面： a）鉆井泵質(zhì)量大，難以適應(yīng)現(xiàn)代輕便鉆機(jī)的要求，制約鉆機(jī)的移運性。b）沖程短，沖次高。鉆井泵在不適合的沖次范圍內(nèi)工作，致使液力端壽命短。

c）泵壓低，不能完全滿足鉆井工藝的需要。

d）結(jié)構(gòu)不合理，部分強(qiáng)度冗余，部分剛度不足，可靠性低，難以滿足鉆機(jī)高可靠性要求。

e）缸套壽命短，難以滿足鉆機(jī)高效率要求。

二、鉆井泵主要參數(shù)的合理選擇（1）泵的額定沖次n 鉆井泵的沖次n 是泵的主要參數(shù)之一。相同功率下，沖次高使得泵體積小、質(zhì)量輕，制造費用、運輸費用和維護(hù)保養(yǎng)費用較??；沖次高則不能充分發(fā)揮三缸單作用泵的效能，因此，對沖次的選定將決定鉆井泵的性能可靠性、使用性和經(jīng)濟(jì)性。降低沖次還可以提高泵吸入性能，特別是提高三缸泵的自吸能力。可延長易損件的使用壽命。鉆井泵沖次的高低對易損件的壽命具有很大影響?；钊У闹饕蚴菙D傷和磨損，由于活塞平均速度與沖次成正比，當(dāng)沖次降低后，活

塞往復(fù)運動的速度減慢，活塞與缸套之間的摩擦功耗產(chǎn)生的摩擦熱減少，從而延長活塞密封的使用壽命，也提高了缸套的使用壽命。同時，十字頭、導(dǎo)板、閥和閥座的壽命都有所提高。另外，沖次降低后，慣性損失減少，泵不易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，慣性力減弱，將會提高泵動力端齒輪、軸承等零部件的使用壽命。（2）泵的沖程長度

泵的沖程長度是鉆井泵的另一重要指標(biāo)。在降低沖次的前提下，適當(dāng)加長沖程長度是合理的，而且還可以進(jìn)一步改善其吸入性能。經(jīng)合理搭配泵的沖程長度，泵的額定沖次，缸套直徑，在泵的理論排量、排出壓力滿足鉆井工藝要求的前題下使泵的慣性水頭系數(shù)小于0.34m/s2時，能夠確保鉆井泵自吸性能良好。（3）正確設(shè)計吸入管匯

為保證液流與活塞同步增速，液流需要消耗一定的能量，即稱為加速度水頭損失或慣性損失。隨著所用吸入管線的形式不同，這種損失可能加大或減小。要控制慣性損失，提高泵的吸入性能，應(yīng)使吸入管線應(yīng)有足夠的液體；選用直通式泵頭；吸入系統(tǒng)應(yīng)絕對密封。

因此，以此為契機(jī)我們把鉆井泵沖次及沖程長度作為鉆井泵的重要參數(shù)。

三、設(shè)計原始參數(shù)

本文主要完成3NB-1300鉆井泥漿泵液力端系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計原始參數(shù)為： ① 泵型：臥式三缸單作用 ② 輸入功率：956千瓦

③ 齒輪傳動比：I=128/35=3.657 ④ 主動軸額定轉(zhuǎn)速：437.77轉(zhuǎn)/分

⑤ 外形尺寸（長*寬*高）：5050*2406.5*2655 ⑥ 總質(zhì)量（包括皮帶輪、予壓空氣包和噴淋系統(tǒng)）：22300Kg 設(shè)計任務(wù)：本題目將設(shè)計一臺3NB-1300鉆井泥漿泵，主要有液力端部分，泵殼部分、動力端部分、潤滑部分等組成。本子題目將對3NB-1300鉆井泥漿泵液力端進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計。

具體內(nèi)容為：

① 3NB-1300鉆井泥漿泵的總體設(shè)計

② 對3NB-1300鉆井泥漿泵的液力端進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，繪制總裝配圖和零件圖

若干；

③ 翻譯英文文獻(xiàn)不少于3000單詞； 基本要求：

① 查閱文獻(xiàn)，并寫出文獻(xiàn)綜述； ② 提出可行性方案，并寫出開題報告； ③ 設(shè)計并選擇總體設(shè)計方案；

④ 進(jìn)行3NB-1300鉆井泥漿泵液力端和潤滑部分的詳細(xì)設(shè)計和計算。

用AutoCAD2004軟件畫出平面圖形。用Solid Works軟件進(jìn)行三維造型。

需要完整論文和圖紙聯(lián)系球球：八零六九九九七四二

第四篇：電容器的工作原理及結(jié)構(gòu)

電容器工作原理這得從電容器的結(jié)構(gòu)上說起。最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)（包括空氣）構(gòu)成的。通電后，極板帶電，形成電壓（電勢差），但是由于中間的絕緣物質(zhì)，所以整個電容器是不導(dǎo)電的。不過，這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓（擊穿電壓）的前提條件下的。我們知道，任何物質(zhì)都是相對絕緣的，當(dāng)物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后，物質(zhì)是都可以導(dǎo)電的，我們稱這個電壓叫擊穿電壓。電容也不例外，電容被擊穿后，就不是絕緣體了。不過在中學(xué)階段，這樣的電壓在電路中是見不到的，所以都是在擊穿電壓以下工作的，可以被當(dāng)做絕緣體看。但是，在交流電路中，因為電流的方向是隨時間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的，這個時候，在極板間形成變化的電場，而這個電場也是隨時間變化的函數(shù)。實際上，電流是通過場的形式在電容器間通過的。

電容

diànróng

1.[capacitance；electric capacity]：電容是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量，非導(dǎo)電體的下述性質(zhì):當(dāng)非導(dǎo)電體的兩個相對表面保持某一電位差時（如在電容器中），由于電荷移動的結(jié)果，能量便貯存在該非導(dǎo)電體之中

2.[capacitor；condenser]：電容器的俗稱

[編輯本段]概述

定義：

電容（或稱電容量[4]）是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。電容從物理學(xué)上講，它是一種靜態(tài)電荷存儲介質(zhì)（就像一只水桶一樣，你可以把電荷充存進(jìn)去，在沒有放電回路的情況下，刨除介質(zhì)漏電自放電效應(yīng)/電解電容比較明顯，可能電荷會永久存在，這是它的特征），它的用途較廣，它是電子、電力領(lǐng)域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號濾波、信號耦合、諧振、隔直流等電路中。

電容的符號是C。

在國際單位制里，電容的單位是法拉，簡稱法，符號是F,常用的電容單位有毫法(mF)、微法(μF)、納法(nF)和皮法(pF)(皮法又稱微微法)等，換算關(guān)系是：

1法拉(F)= 1000毫法(mF)＝1000000微法(μF)

1微法(μF)= 1000納法(nF)= 1000000皮法(pF)。

相關(guān)公式：

一個電容器，如果帶1庫的電量時兩級間的電勢差是1伏，這個電容器的電容就是1法，即：C=Q/U 但電容的大小不是由Q或U決定的，即：C=εS/4πkd。其中，ε是一個常數(shù)，S為電容極板的正對面積，d為電容極板的距離，k則是靜電力常量。常見的平行板電容器,電容為C=εS/d.（ε為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，S為極板面積，d為極板間的距離。）

電容器的電勢能計算公式：E=CU^2/2=QU/2

多電容器并聯(lián)計算公式：C=C1+C2+C3+?+Cn

多電容器串聯(lián)計算公式：1/C=1/C1+1/C2+?+1/Cn

多電容器并聯(lián)相加 串聯(lián) C=(C1*C2*C3)/(C1+C2+C3)

[編輯本段]電容器的型號命名方法

國產(chǎn)電容器的型號一般由四部分組成（不適用于壓敏、可變、真空電容器）。依次分別代表名稱、材料、分類和序號。

第一部分：名稱，用字母表示，電容器用C。

第二部分：材料，用字母表示。

第三部分：分類，一般用數(shù)字表示，個別用字母表示。

第四部分：序號，用數(shù)字表示。

用字母表示產(chǎn)品的材料：A-鉭電解、B-聚苯乙烯等非極性薄膜、C-高頻陶瓷、D-鋁電解、E-其它材料電解、G-合金電解、H-復(fù)合介質(zhì)、I-玻璃釉、J-金屬化紙、L-滌綸等極性有機(jī)薄膜、N-鈮電解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低頻陶瓷、V-云母紙、Y-云母、Z-紙介

[編輯本段]電容功能分類介紹

名稱：聚酯（滌綸）電容（CL）

符號：

電容量：40p--4μ

額定電壓：63--630V

主要特點：小體積，大容量，耐熱耐濕，穩(wěn)定性差

應(yīng)用：對穩(wěn)定性和損耗要求不高的低頻電路

名稱：聚苯乙烯電容（CB）

符號：

電容量：10p--1μ

額定電壓：100V--30KV

主要特點：穩(wěn)定，低損耗，體積較大

應(yīng)用：對穩(wěn)定性和損耗要求較高的電路

名稱：聚丙烯電容（CBB）

符號：

電容量：1000p--10μ

額定電壓：63--2000V

主要特點：性能與聚苯相似但體積小，穩(wěn)定性略差

應(yīng)用：代替大部分聚苯或云母電容，用于要求較高的電路

名稱：云母電容（CY）

符號：

電容量：10p--0.1μ

額定電壓：100V--7kV

主要特點：高穩(wěn)定性，高可靠性，溫度系數(shù)小

應(yīng)用：高頻振蕩，脈沖等要求較高的電路

名稱：高頻瓷介電容（CC）

符號：

電容量：1--6800p

額定電壓：63--500V

主要特點：高頻損耗小，穩(wěn)定性好

應(yīng)用：高頻電路

名稱：低頻瓷介電容（CT）

符號：

電容量：10p--4.7μ

額定電壓：50V--100V

主要特點：體積小，價廉，損耗大，穩(wěn)定性差

應(yīng)用：要求不高的低頻電路

名稱：玻璃釉電容（CI）

符號： 電容量：10p--0.1μ 額定電壓：63--400V 主要特點：穩(wěn)定性較好，損耗小，耐高溫（200度）

應(yīng)用：脈沖、耦合、旁路等電路

名稱：鋁電解電容(CD)

符號：

電容量：0.47--10000μ

額定電壓：6.3--450V

主要特點：體積小，容量大，損耗大，漏電大

應(yīng)用：電源濾波，低頻耦合，去耦，旁路等

名稱：鉭電解電容（CA）鈮電解電容（CN）

符號：

電容量：0.1--1000μ

額定電壓：6.3--125V

主要特點：損耗、漏電小于鋁電解電容

應(yīng)用：在要求高的電路中代替鋁電解電容

名稱：空氣介質(zhì)可變電容器

符號：

可變電容量：100--1500p

主要特點：損耗小，效率高；可根據(jù)要求制成直線式、直線波長式、直線頻率式及對數(shù)式等

應(yīng)用：電子儀器，廣播電視設(shè)備等

名稱：薄膜介質(zhì)可變電容器

符號：

可變電容量：15--550p

主要特點：體積小，重量輕；損耗比空氣介質(zhì)的大

應(yīng)用：通訊，廣播接收機(jī)等

名稱：薄膜介質(zhì)微調(diào)電容器

符號：

可變電容量：1--29p

主要特點：損耗較大，體積小

應(yīng)用：收錄機(jī)，電子儀器等電路作電路補(bǔ)償

名稱：陶瓷介質(zhì)微調(diào)電容器

符號：

可變電容量：0.3--22p

主要特點：損耗較小，體積較小

應(yīng)用：精密調(diào)諧的高頻振蕩回路

名稱：獨石電容

容量范圍：0.5PF--1ΜF(xiàn)

耐壓：二倍額定電壓。

應(yīng)用范圍：廣泛應(yīng)用于電子精密儀器。各種小型電子設(shè)備作諧振、耦合、濾波、旁路。

獨石電容的特點：電容量大、體積小、可靠性高、電容量穩(wěn)定，耐高溫耐濕性好等。

最大的缺點是溫度系數(shù)很高，做振蕩器的穩(wěn)漂讓人受不了，我們做的一個555振蕩器，電容剛好在7805旁邊，開機(jī)后，用示波器看頻率，眼看著就慢慢變化，后來換成滌綸電容就好多了。

就溫漂而言：獨石為正溫糸數(shù)+130左右，CBB為負(fù)溫系數(shù)-230，用適當(dāng)比例并聯(lián)使用，可使溫漂降到很小。就價格而言：鉭、鈮電容最貴，獨石、CBB較便宜，瓷片最低，但有種高頻零溫漂黑點瓷片稍貴，云母電容Q值較高，也稍貴。

里面說獨石又叫多層瓷介電容，分兩種類型，1型性能挺好，但容量小，一般小于0。2U，另一種叫II型，容量大，但性能一般。

[編輯本段]電容的應(yīng)用

很多電子產(chǎn)品中，電容器都是必不可少的電子元器件，它在電子設(shè)備中充當(dāng)整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號的旁路、交直流電路的交流耦合等。由于電容器的類型和結(jié)構(gòu)種類比較多，因此，使用者不僅需要了解各類電容器的性能指標(biāo)和一般特性，而且還必須了解在給定用途下各種元件的優(yōu)缺點、機(jī)械或環(huán)境的限制條件等。下文介紹電容器的主要參數(shù)及應(yīng)用，可供讀者選擇電容器種類時用。

1、標(biāo)稱電容量(CR)：電容器產(chǎn)品標(biāo)出的電容量值。

云母和陶瓷介質(zhì)電容器的電容量較低(大約在5000pF以下)；紙、塑料和一些陶瓷介質(zhì)形式的電容量居中(大約在0005μF10μF)；通常電解電容器的容量較大。這是一個粗略的分類法。

2、類別溫度范圍：電容器設(shè)計所確定的能連續(xù)工作的環(huán)境溫度范圍，該范圍取決于它相應(yīng)類別的溫度極限值，如上限類別溫度、下限類別溫度、額定溫度(可以連續(xù)施加額定電壓的最高環(huán)境溫度)等。

3、額定電壓(UR)：在下限類別溫度和額定溫度之間的任一溫度下，可以連續(xù)施加在電容器上的最大直流電壓或最大交流電壓的有效值或脈沖電壓的峰值。

電容器應(yīng)用在高壓場合時，必須注意電暈的影響。電暈是由于在介質(zhì)/電極層之間存在空隙而產(chǎn)生的，它除了可

以產(chǎn)生損壞設(shè)備的寄生信號外，還會導(dǎo)致電容器介質(zhì)擊穿。在交流或脈動條件下，電暈特別容易發(fā)生。對于所有的電容器，在使用中應(yīng)保證直流電壓與交流峰值電壓之和不的超過直流電壓額定值。

4、損耗角正切(tgδ)：在規(guī)定頻率的正弦電壓下，電容器的損耗功率除以電容器的無功功率。

這里需要解釋一下，在實際應(yīng)用中，電容器并不是一個純電容，其內(nèi)部還有等效電阻，它的簡化等效電路如下圖所示。圖中C為電容器的實際電容量，Rs是電容器的串聯(lián)等效電阻，Rp是介質(zhì)的絕緣電阻，Ro是介質(zhì)的吸收等效電阻。對于電子設(shè)備來說，要求Rs愈小愈好，也就是說要求損耗功率小，其與電容的功率的夾角δ要小。

這個關(guān)系用下式來表達(dá)： tgδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs 因此，在應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)注意選擇這個參數(shù)，避免自身發(fā)熱過大，以減少設(shè)備的失效性。

5、電容器的溫度特性：通常是以20℃基準(zhǔn)溫度的電容量與有關(guān)溫度的電容量的百分比表示。

補(bǔ)充：

1、電容在電路中一般用“C”加數(shù)字表示（如C13表示編號為13的電容）。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。

電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號的頻率和電容量有關(guān)。

容抗XC=1/2πf c(f表示交流信號的頻率，C表示電容容量)電話機(jī)中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨石電容、鉭電容和滌綸電容等。

2、識別方法：電容的識別方法與電阻的識別方法基本相同，分直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法3種。電容的基本單位用法拉（F）表示，其它單位還有：毫法（mF）、微法（μF）/mju:/、納法（nF）、皮法（pF）。其中：1法拉=1000毫法（mF），1毫法=1000微法（μF），1微法=1000納法(nF)，1納法=1000皮法(pF)

容量大的電容其容量值在電容上直接標(biāo)明，如10 μF/16V

容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示

字母表示法：1m=1000 μF 1P2=1.2PF 1n=1000PF

數(shù)字表示法：三位數(shù)字的表示法也稱電容量的數(shù)碼表示法。三位數(shù)字的前兩位數(shù)字為標(biāo)稱容量的有效數(shù)宇，第三位數(shù)宇表示有效數(shù)字后面零的個數(shù)，它們的單位都是pF。

如：102表示標(biāo)稱容量為1000pF。

221表示標(biāo)稱容量為220pF。

224表示標(biāo)稱容量為22x10(4)pF。

在這種表示法中有一個特殊情況，就是當(dāng)?shù)谌粩?shù)字用“9”表示時，是用有效數(shù)宇乘上10-1來表示容量大小。如:229表示標(biāo)稱容量為22x(10-1)pF=2.2pF。

允許誤差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%

如：一瓷片電容為104J表示容量為0.1 μF、誤差為±5%。

6使用壽命：電容器的使用壽命隨溫度的增加而減小。主要原因是溫度加速化學(xué)反應(yīng)而使介質(zhì)隨時間退化。7絕緣電阻：由于溫升引起電子活動增加，因此溫度升高將使絕緣電阻降低。

電容器包括固定電容器和可變電容器兩大類，其中固定電容器又可根據(jù)所使用的介質(zhì)材料分為云母電容器、陶瓷電容器、紙/塑料薄膜電容器、電解電容器和玻璃釉電容器等；可變電容器也可以是玻璃、空氣或陶瓷介質(zhì)結(jié)構(gòu)。以下附表列出了常見電容器的字母符號。

電容分類： １、電解電容２、固態(tài)電容 ３、陶瓷電容

４、鉭電解電容

5、云母電容

6、玻璃釉電容

7、聚苯乙烯電容

8、玻璃膜電容

9、合金電解電容

10、絳綸電容

11、聚丙烯電容

12、泥電解

13、有極性有機(jī)薄膜電容

14、鋁電解電容

6.電容的基本特性

通交流，隔直流：通高頻，阻低頻。

[編輯本段]電容一般的選用

低頻中使用的范圍較寬，如可以使用高頻特性比較差的；但是在高頻電路中就有了很大的限制了，一旦選擇不當(dāng)會影響電路的整體工作狀態(tài)；

一般的電源里用的有電解電容、和瓷片電容、但是在高頻中就要使用云母等價格較貴的電容，就不可以使用絳綸的電容，和電解的電容，因為它們在高頻情況下會形成電感，以致影響電路的工作精度。

[編輯本段]電容器標(biāo)稱電容值

E24 E12 E6 E24 E12 E6

1.0 1.0 1.0 3.3 3.3 3.3 1.1 3.61.2 1.2 3.9 3.91.3 4.31.6 5.11.8 1.8 5.6 5.62.0 6.22.2 2.2 2.2 6.8 6.8 6.81.5 1.5 1.5 4.7 4.7 4.7

2.4 7.5

2.7 2.7 8.2 8.2

3.0 9.1

注：用表中數(shù)值再乘以10n來表示電容器標(biāo)稱電容量，n為正或負(fù)整數(shù)。

主要參數(shù)的意義：標(biāo)稱容量以及允許偏差：目前我國采用的固定式標(biāo)稱容量系列是：E24，E12,E6系列。他們分別使用的允許偏差是+-5% +-10% +-20%。

[編輯本段]電容器主要特性參數(shù)

1、標(biāo)稱電容量和允許偏差

標(biāo)稱電容量是標(biāo)志在電容器上的電容量。

電容器實際電容量與標(biāo)稱電容量的偏差稱誤差，在允許的偏差范圍稱精度。

精度等級與允許誤差對應(yīng)關(guān)系：00（01）-±1%、（02）0-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、Ⅳ（-+20%-10%）、Ⅴ-（+50%-20%）、Ⅵ-（+50%-30%）

一般電容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，電解電容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級，根據(jù)用途選取。

2、額定電壓

在最低環(huán)境溫度和額定環(huán)境溫度下可連續(xù)加在電容器的最高直流電壓有效值，一般直接標(biāo)注在電容器外殼上，如果工作電壓超過電容器的耐壓，電容器擊穿，造成不可修復(fù)的永久損壞。

3、絕緣電阻 直流電壓加在電容上，并產(chǎn)生漏電電流，兩者之比稱為絕緣電阻.當(dāng)電容較小時，主要取決于電容的表面狀態(tài)，容量〉0.1uf時，主要取決于介質(zhì)的性能，絕緣電阻越大越好。電容的時間常數(shù)：為恰當(dāng)?shù)脑u價大容量電容的絕緣情況而引入了時間常數(shù)，他等于電容的絕緣電阻與容量的乘積。

4、損耗

電容在電場作用下，在單位時間內(nèi)因發(fā)熱所消耗的能量叫做損耗。各類電容都規(guī)定了其在某頻率范圍內(nèi)的損耗允許值，電容的損耗主要由介質(zhì)損耗，電導(dǎo)損耗和電容所有金屬部分的電阻所引起的。

在直流電場的作用下，電容器的損耗以漏導(dǎo)損耗的形式存在，一般較小，在交變電場的作用下，電容的損耗不僅與漏導(dǎo)有關(guān)，而且與周期性的極化建立過程有關(guān)。

5、頻率特性

隨著頻率的上升，一般電容器的電容量呈現(xiàn)下降的規(guī)律。

[編輯本段]電容的潛在危險及安全性

在電容充電后關(guān)閉電源，電容內(nèi)的電荷仍可能儲存很長的一段時間。此電荷足以產(chǎn)生電擊，或是破壞相連結(jié)的儀器。一個拋棄式相機(jī)閃光模組由1.5V AA 干電池充電，看似安全，但其中的電容可能會充電到300V，300V 的電壓產(chǎn)生的電擊會使人非常疼痛，甚至可能致命。

許多電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)低，因此在短路時會產(chǎn)生大電流。在維修具有大電容的設(shè)備之前，需確認(rèn)電容已經(jīng)放電完畢。為了安全上的考量，所有大電容在組裝前需要放電。若是放在基板上的電容器，可以在電容器旁并聯(lián)一泄放電阻(bleeder resistor)。在正常使用的，泄放電阻的漏電流小，不會影響其他電路。而在斷電時，泄放電阻可提供電容放電的路徑。高壓的大電容在儲存時需將其端子短路，以確保其儲存電荷均已放電，因為若在安裝電容時,若電容突然放電，產(chǎn)生的電壓可能會造成危險。

大型老式的油浸電容器中含有多氯聯(lián)苯(poly-chlorinated biphenyl)，因此丟棄時需妥善處理，若未妥善處理，多氯聯(lián)苯會進(jìn)入地下水中，進(jìn)而污染飲用水。多氯聯(lián)苯是致癌物質(zhì)，微量就會對人體造成影響。若電容器的體積大，其危險性更大，需要格外小心。新的電子零件中已不含多氯聯(lián)苯。

高電壓電容潛在的危險

在高電壓和強(qiáng)電流下工作的電容有著超出一般的危險。

高電壓電容在超出其標(biāo)稱電壓下工作時有可能發(fā)生災(zāi)難性的損壞。絕緣材料的故障可能會導(dǎo)致在充滿油（通常這些油起隔絕空氣的作用）的小單元產(chǎn)生電弧致使絕緣液體蒸發(fā)，引起電容凸出、破裂甚至爆炸，而爆炸會將易燃的油弄的到處都是、起火、損壞附近的設(shè)備。硬包裝的圓柱狀玻璃或塑料電容比起通常長方體包裝的電容更容易炸裂，而后者不容易在高壓下裂開。

被用在射頻電路中和長期在強(qiáng)電流環(huán)境工作的電容會過熱，特別是電容中心的卷筒。即使外部環(huán)境溫度較低，但這些熱量不能及時散發(fā)出去，集聚在內(nèi)部可能會迅速導(dǎo)致內(nèi)部高熱從而導(dǎo)致電容損壞。

在高能環(huán)境下工作的電容組，如果其中一個出現(xiàn)故障，使電流突然切斷，其他電容中儲存的能量會涌向出故障的電容，這就即有可能出現(xiàn)猛烈的爆炸。

高電壓真空電容即使在正確的使用時也會發(fā)出一定的X射線。適當(dāng)?shù)拿芊?、熔融（fusing）和預(yù)防性的維護(hù)會幫助減少這些潛在的危險。

第五篇：避雷器SPD工作原理和結(jié)構(gòu)

避雷器SPD工作原理和結(jié)構(gòu)

電涌保護(hù)器(Surge protection Device)是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置，過去常稱為“避雷器”或“過電壓保護(hù)器”英文簡寫為SPD。電涌保護(hù)器的作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。

電涌保護(hù)器的類型和結(jié)構(gòu)按不同的用途有所不同，但它至少應(yīng)包含一個非線性電壓限制元件。用于電涌保護(hù)器的基本元器件有：放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線圈等。

一、SPD的分類：

1．按工作原理分：

（1）開關(guān)型：其工作原理是當(dāng)沒有瞬時過電壓時呈現(xiàn)為高阻抗，但一旦響應(yīng)雷電瞬時過電壓時，其阻抗就突變?yōu)榈椭?，允許雷電流通過。用作此類裝置時器件有：放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。

（2）限壓型：其工作原理是當(dāng)沒有瞬時過電壓時為高阻擾，但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會不斷減小，其電流電壓特性為強(qiáng)烈非線性。用作此類裝置的器件有：氧化鋅、壓敏電阻、抑制二極管、雪崩二極管等。

（3）分流型或扼流型

分流型：與被保護(hù)的設(shè)備并聯(lián)，對雷電脈沖呈現(xiàn)為低阻抗，而對正常工作頻率呈現(xiàn)為高阻抗。

扼流型：與被保護(hù)的設(shè)備串聯(lián)，對雷電脈沖呈現(xiàn)為高阻抗，而對正常的工作頻率呈現(xiàn)為低阻抗。

用作此類裝置的器件有：扼流線圈、高通濾波器、低通濾波器、1/4波長短路器等。

2．按用途分：

（1）電源保護(hù)器：交流電源保護(hù)器、直流電源保護(hù)器、開關(guān)電源保護(hù)器等。

（2）信號保護(hù)器：低頻信號保護(hù)器、高頻信號保護(hù)器、天饋保護(hù)器等。

二、SPD的基本元器件及其工作原理：

1．放電間隙(又稱保護(hù)間隙)：

它一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成，其中一根金屬棒與所需保護(hù)設(shè)備的電源相線L1或零線（N）相連，另一根金屬棒與接地線(PE)相連接，當(dāng)瞬時過電壓襲來時，間隙被擊穿，把一部分過電壓的電荷引入大地，避免了被保護(hù)設(shè)備上的電壓升高。這種放電間隙的兩金屬棒之間的距離可按需要調(diào)整，結(jié)構(gòu)較簡單，其缺點時滅弧性能差。改進(jìn)型的放電間隙為角型間隙，它的滅弧功能較前者為好，它是靠回路的電動力F作用以及熱氣流的上升作用而使電弧熄滅的。

2．氣體放電管：

它是由相互離開的一對冷陰板封裝在充有一定的惰性氣體(Ar)的玻璃管或陶瓷管內(nèi)組成的。為了提高放電管的觸發(fā)概率，在放電管內(nèi)還有助觸發(fā)劑。這種充氣放電管有二極型的，也有三極型的，氣體放電管的技術(shù)參數(shù)主要有：直流放電電壓Udc;沖擊放電電壓Up(一般情況下Up≈(2～3)Udc;工頻耐受電流In;沖擊耐受電流Ip；絕緣電阻R(>109Ω)；極間電容(1-5PF)

氣體放電管可在直流和交流條件下使用，其所選用的直流放電電壓Udc分別如下：在直流條件下使用：Udc≥1.8U0（U0為線路正常工作的直流電壓）

在交流條件下使用：U dc≥1.44Un(Un為線路正常工作的交流電壓有效

3．壓敏電阻：

它是以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導(dǎo)體非線性電阻，當(dāng)作用在其兩端的電壓達(dá)到一定數(shù)值后，電阻對電壓十分敏感。它的工作原理相當(dāng)于多個半導(dǎo)體P-N的串并聯(lián)。壓敏電阻的特點是非線性特性好（I=CUα中的非線性系數(shù)α），通流容量大（～2KA/cm2），常態(tài)泄漏電流小（10-7～10-6A），殘壓低（取決于壓敏電阻的工作電壓和通流容量），對瞬時過電壓響應(yīng)時間快（～10-8s），無續(xù)流。

壓敏電阻的技術(shù)參數(shù)主要有：壓敏電壓（即開關(guān)電壓）UN，參考電壓Ulma；殘壓Ures；殘壓比K(K=Ures/UN)；最大通流容量Imax；泄漏電流；響應(yīng)時間。

SPD工作原理和結(jié)構(gòu)

壓敏電阻的使用條件有：壓敏電壓：UN≥[（√2×1.2）/0.7]U0（U0為工頻電源額定電壓）

最小參考電壓：Ulma≥（1.8～2）Uac(直流條件下使用)

Ulma≥（2.2～2.5）Uac（在交流條件下使用，Uac為交流工作電壓）

壓敏電阻的最大參考電壓應(yīng)由被保護(hù)電子設(shè)備的耐受電壓來確定，應(yīng)使壓敏電阻的殘壓低于被保護(hù)電子設(shè)備的而損電壓水平，即(Ulma)max≤Ub/K，上式中K為殘壓比，Ub為被保護(hù)設(shè)備的而損電壓。

4．抑制二極管：

抑制二極管具有箝位限壓功能，它是工作在反向擊穿區(qū)，由于它具有箝位電壓低和動作響應(yīng)快的優(yōu)點，特別適合用作多級保護(hù)電路中的最末幾級保護(hù)元件。抑制二極管在擊穿區(qū)內(nèi)的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α為非線性系數(shù)，對于齊納二極管α=7～9，在雪崩二極管α=5～7。

抑制二極管的技術(shù)參數(shù)主要有

（1）額定擊穿電壓，它是指在指定反向擊穿電流（常為lma）下的擊穿電壓，這于齊納二極管額定擊穿電壓一般在2.9V～4.7V范圍內(nèi)，而雪崩二極管的額定擊穿電壓常在5.6V～200V范圍內(nèi)。

（2）最大箝位電壓：它是指管子在通過規(guī)定波形的大電流時，其兩端出現(xiàn)的最高電壓。

（3）脈沖功率：它是指在規(guī)定的電流波形（如10/1000μs）下，管子兩端的最大箝位電壓與管子中電流等值之積。

（4）反向變位電壓：它是指管子在反向泄漏區(qū)，其兩端所能施加的最大電壓，在此電壓下管子不應(yīng)擊穿。此反向變位電壓應(yīng)明顯高于被保護(hù)電子系統(tǒng)的最高運行電壓峰值，也即不能在系統(tǒng)正常運行時處于弱導(dǎo)通狀態(tài)。

（5）最大泄漏電流：它是指在反向變位電壓作用下，管子中流過的最大反向電流。

（6）響應(yīng)時間：10～11s 5．扼流線圈：扼流線圈是一個以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個四端器件，要對于共模信號呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對于差模信號呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。扼流線圈使用在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號（如雷電干擾），而對線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘枱o影響。這種扼流線圈在制作時應(yīng)滿足以下要求：

（1）繞制在線圈磁芯上的導(dǎo)線要相互絕緣，以保證在瞬時過電壓作用下線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路。

（2）當(dāng)線圈流過瞬時大電流時，磁芯不要出現(xiàn)飽和。

（3）線圈中的磁芯應(yīng)與線圈絕緣，以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿。

（4）線圈應(yīng)盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增強(qiáng)線圈對瞬時過電壓的而授能力。

6． 1/4波長短路器

1/4波長短路器是根據(jù)雷電波的頻譜分析和天饋線的駐波理論所制作的微波信號電涌保護(hù)器，這種保護(hù)器中的金屬短路棒長度是根據(jù)工作信號頻率（如900MHZ或1800MHZ）的1/4波長的大小來確定的。此并聯(lián)的短路棒長度對于該工作信號頻率來說，其阻抗無窮大，相當(dāng)于開路，不影響該信號的傳輸，但對于雷電波來說，由于雷電能量主要分布在n+KHZ以下，此短路棒對于雷電波阻抗很小，相當(dāng)于短路，雷電能量級被泄放入地。

由于1/4波長短路棒的直徑一般為幾毫米，因此耐沖擊電流性能好，可達(dá)到30KA（8/20μs）以上，而且殘壓很小，此殘壓主要是由短路棒的自身電感所引起的，其不足之處是工頻帶較窄，帶寬約為2％～20％左右，另一個缺點是不能對天饋設(shè)施加直流偏置，使某些應(yīng)用受到限制。

三、SPD的基本電路

電涌保護(hù)器的電路根據(jù)不同需要，有不同的形式，其基本元器件就是上面介紹的幾種，一個技術(shù)精通的防雷產(chǎn)品研究工作者，可設(shè)計出五花八門的電路，好似一盒積木可搭出不同的結(jié)構(gòu)圖案。研制出既有效又性能價格比好的產(chǎn)品，是防雷工作者的重任 發(fā)布日期：2011-3-14 文章作者：雷晟轉(zhuǎn)載 查看次數(shù)：1705

簡 介： 電涌保護(hù)器(Surge protection Device)是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置。電涌保護(hù)器的作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。

關(guān)鍵字：電涌保護(hù)器 防雷 信號傳輸

電涌保護(hù)器(Surge protection Device)是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置，過去常稱為“避雷器”或“過電壓保護(hù)器”英文簡寫為SPD。電涌保護(hù)器的作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。

電涌保護(hù)器的類型和結(jié)構(gòu)按不同的用途有所不同，但它至少應(yīng)包含一個非線性電壓限制元件。用于電涌保護(hù)器的基本元器件有：放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線圈等。

一、SPD的分類：

1．按工作原理分：

（1）開關(guān)型：其工作原理是當(dāng)沒有瞬時過電壓時呈現(xiàn)為高阻抗，但一旦響應(yīng)雷電瞬時過電壓時，其阻抗就突變?yōu)榈椭?，允許雷電流通過。用作此類裝置時器件有：放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。

（2）限壓型：其工作原理是當(dāng)沒有瞬時過電壓時為高阻擾，但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會不斷減小，其電流電壓特性為強(qiáng)烈非線性。用作此類裝置的器件有：氧化鋅、壓敏電阻、抑制二極管、雪崩二極管等。

（3）分流型或扼流型

分流型：與被保護(hù)的設(shè)備并聯(lián)，對雷電脈沖呈現(xiàn)為低阻抗，而對正常工作頻率呈現(xiàn)為高阻抗。

扼流型：與被保護(hù)的設(shè)備串聯(lián)，對雷電脈沖呈現(xiàn)為高阻抗，而對正常的工作頻率呈現(xiàn)為低阻抗。

用作此類裝置的器件有：扼流線圈、高通濾波器、低通濾波器、1/4波長短路器等。