影響振動篩性能的因素與提高其效率的措施

摘要：在石油鉆井作業中，振動篩主要用于清除鉆井液中的巖屑和其他有害固相顆粒，它一方面要求有較大的處理量，能盡可能多地回收成本較高的鉆井液；另一方面又要求盡可能多地清除鉆井液中的固相顆粒，最好能把相當部分小于篩網孔的顆粒也清除掉。文章首先闡述了鉆井液的固相控制及其對結并振動篩的要求，其次，分析了影響振動篩性能的主要因素。最后，就如何提高振動篩工作效率提出了自己的建議和看法。

關鍵詞：振動篩；影響因素；效率措施

中圖分類號：TS23 文獻標識碼：A 文章編號：1006－8937(2010)24－0061－01

鉆井振動篩是現代鉆井設備的重要組成部分，也是用于鉆井液固相控制最主要、最基本的設備。20世紀80年代以來，隨著鉆井新工藝、新技術的迅速發展，對鉆井液固控的要求日益提高，固控設備特別是鉆井振動篩的研究，也日益受到世界鉆井界的普遍關注。

1 鉆井液的固相控制及其對鉆井振動篩的要求

鉆井液工藝技術是現代鉆井工程的重要組成都分，特別是隨著鉆井新工藝、新技術的發展，對鉆井液性能控制的要求日益提高。國內外鉆井實踐經驗都證明，鉆井液中固相的含量及固相顆粒的大小對鉆井液的性能有很大影響。這里所指固相，按其作用可分為兩類：一類是有用固相，如膨潤土、化學處理劑、重晶石等；另一類是有害固相，如巖屑、劣質膨潤土、砂粒等。所謂固相控制(簡稱“固控”)就是要清除鉆井液中的有害固相，保存有用固相，以滿足鉆井工藝的要求。

鉆井振動篩是20世紀30年代由礦山設備引入石油工業的，石油鉆井對振動篩性能的要求與采礦用篩有很大不同，在石油鉆井作業中，振動篩主要用于清除鉆井液中的巖屑和其他有害固相顆粒，它一方面要求有較大的處理量，能盡可能多地回收成本較高的鉆井液；另一方面又要求盡可能多地清除鉆井液中的固相顆粒，最好能把相當部分小于篩網孔的顆粒也清除掉，正是這項特殊的基本要求推動著鉆井振動篩的不斷更新和發展。同時，由于鉆井振動篩一般工作在露天井場，工作條件非常惡劣，因此，對鉆井振動篩另一主要要求是不斷提高整機和零部件的可靠性，特別是易損件如篩網等的可靠性和壽命。

2 影響振動篩性能的主要因素

①篩面運動形式。在振動篩中，篩面的運動形式有圓振動篩、直線振動篩和橢圓振動篩幾種。其中圓振動形式能使物料充分松散，抗堵孔能力強，但篩上物料的拋射角大，輸送能力小。

②篩面結構參數。對于振動篩，增加寬度常受到篩框結構強度的限制。為便于排出篩上物，篩面往往傾斜安裝。傾角的大小與篩子的生產率和篩分效率有密切的關系。

③振幅和振次。篩面的振次和振幅是振動篩的主要動力學參數。在篩分干燥物料時，采用高頻小振幅，在篩分干燥粗物料或潮濕細粒物料時，采用低頻大振幅。

④物料特性。物料的性質是影響篩分效果的重要因素。振動篩在生產過程中往往會出現富集現象，即篩網被堆堵，有效篩分面積變小，工藝效率降低，這主要與物料組成類型和物料松散密度、物料粒度等有關。

3 提高振動篩工作效率的措施

3.1選擇合適振動篩類型

雖然篩分效果主要取決于被篩物料的性質，但同一種物料采用不同類型的篩分設備可以得到不同的篩分效果。因此，應根據物料性質，合理選用振動篩類型。以最大限度提高工作效率。為了提高振動篩的工作效率，還需根據實際情況，在滿足產品粒度要求的前提下。盡可能選用較大的篩孔尺寸、較大的有效篩分面積、較高篩面開孔率的非金屬篩面，并選用合適的篩孔形狀，以提高物料顆粒的透篩能力和工作效率。

3.2合理選擇振動電機和調整激振力

振動電機的合理選取是影響篩分性能的關鍵環節之一，而激振力大小是影響篩分生產率的主要因素。

①振動電機的選擇。振動電機的選取具體應選擇工作頻率、最大激振力、功率等。振動電機的轉速要接近于工作頻率：最大的激振力必須在所選的電機合成激振力的范圍內：然后根據選擇工作頻率和最大激振力選擇振動電機的功率。

②激振力的調整。振動篩的生產率與激振力呈指數關系，激振力的增加引起生產率的迅速增加，而堵塞率則隨激振力的增加迅速下降激振力的增加使得振動強度增大，篩面對物料的作用力加大。激振力過小時，通過率和破碎率效果較差；激振力過大時，則會加大振動電機轉軸兩端偏心塊的摩擦，在高速旋轉的情況下，容易損壞電機，降低電機的使用壽命，因此合理調整激振力的大小十分重要。

4 鉆井液振動篩的改進方案

鉆井液振動篩有直線型振動篩、橢圓鉆井液振動篩等多種類型。我們以橢圓鉆井液振動篩為例，來對鉆井液振動篩的改進方案進行探討。

老式橢圓鉆井液振動篩由于皮帶傳動的復雜結構，使振動篩工作時的工作噪音大，運轉故障多，功率消耗大在，新鉆井配套中，這種振動篩基本上被淘汰，因此對橢圓振動篩的技術改進勢在必行。鑒于以上對老式橢圓鉆井液振動篩的分析，我們對老式橢圓鉆井液振動篩改進的主要方案是設計、一個專用電動機，取代振動軸，使電動機參振。電動機軸的兩端連接彈性激振器，實現電動機對激振器的直接驅動。

①專用電動機設計。這是一個兩端設有輸出軸的四級防爆電動機。電動機的主體與老振動篩的大護套基本相同，電動機兩端設有法蘭；電動機大軸的長度等于老振動篩大軸長度減去皮帶輪厚度。大軸兩端與激振器聯接的設計不變。電動機的功率確定是按老振動篩電動機功率減去皮帶傳動和篩箱振動的功率消耗，初期選用2.2kW。電動機改進試驗中取得了與老振動篩相當的振動效果。為提高保險系數定為2.5 kW。

②電動機與篩箱的聯接設計。考慮到電動機裝拆和維護保養的方便，采用電動機法蘭與固定法蘭對篩箱側板夾止口對位固定的方案。

改進型橢圓鉆井液振動篩將電動機設計到篩箱總成中去，實現電動機對激振器的直接驅動，取消了復雜的皮帶傳動。老式橢圓鉆井液振動篩自移偏心塊激振器彈性增振的設計和篩子其他部件，經過長期的應用實踐是可靠合理的，保持不變。

5 改進前后2種橢圓鉆井液振動篩的對比試驗

我們在試驗臺上對改進前后2種橢圓鉆井液振動篩進行了對比試驗，現將檢測的主要試驗數據列出表1。

通過改進前后2種橢圓鉆井液振動篩的對比試驗，可以看到，改進型振動篩較老振動篩節能37.5％，降低噪聲30.2％，激振力、拋擲指數、處理能力等各項技術指標都較老振動篩有了明顯提高。尤其是老振動篩復雜的皮帶傳動機構的革除，使井隊工人再不受更換皮帶的困擾。改進型橢圓鉆井液振動篩，在繼承老式橢圓鉆井液振動篩彈性激振器激振力大、處理能力強等優點的基礎上，優化了結構，改善了性能，使橢圓鉆井液振動篩揚長避短、煥發新春，繼續為我國的石油工業貢獻力量。

參考文獻：

[1]沈祥智，淺析振動篩效率的影響因素[J]，礦業快報，2007，(5).