プランジャーポンプ用油圧駆動システム

ほぼすべての石油およびガスの掘削では、ユーティリティラインの掘削作業とともに、プランジャー、トリプレックス、または泥水ポンプを使用する必要があります。 これら 3 つの用語は、大容量および大圧力が可能なクランクシャフト駆動のマルチピストン ポンプ設計と同義です。 ポンプの主な目的は、ドリルビットの潤滑と冷却、坑井の圧力制御、および孔からの廃棄掘削材の除去を提供することです。 深さ、地盤の硬さ、泥の質、掘削方向など、掘削プロセスの条件は作業中に常に変化します。必要な泥水圧は、これらすべてのパラメータの変化を反映します。

これらすべての変数を考慮すると、泥の圧力と流れを迅速かつ正確に制御することが不可欠です。 最も一般的な泥ポンプの動力源は、機械式ギアボックス、ディーゼル エンジンまたは電気モーターを原動機とするチェーン トランスミッションです。 機械式トランスミッションの設計では、掘削オペレーターがそれに応じて流れを変更して圧力を継続的に調整する必要があるため、泥水の圧力と流れの制御がより困難になります。 この作業は、トランスミッション速度を再度切り替えるか、追加の泥ポンプを導入するか、または他の手段でポンプ流量を調整することによって行われます。

最も普及している泥ポンプは、典型的なクランクシャフトを備えた 3 ピストン プランジャー ポンプです。 これらのポンプのほとんどには、3:1 または 5:1 の機械伝達比が組み込まれています。 高速入力シャフトは、何らかの変速設計を介してディーゼル エンジンまたは電気モーターによって駆動されます。 クランクシャフトの最大速度は設計やサイズによって異なりますが、フルパワーでの一般的な値は、泥ポンプの場合は毎分約 100 ～ 150 回転 (rpm)、セメント ポンプの場合は最大 400 rpm です。 通常の動作速度はこれより低く、平均速度 50 ～ 150 rpm が最も一般的です。 ギアトランスミッションまたはディーゼルエンジンの速度を変更することで、流量制御の手段が提供されます。 課題は、さまざまな流量要求に応じて坑井内の圧力を一定に保つことです。

馬力（hp）は馬力、速度は速度、トルクはトルクです。 魔法や秘密のソースを使用しても、一方の駆動システムが他方よりも大きな利点を得ることができません。 多くのオプションのうちの 1 つは油圧駆動システムです。

プランジャーポンプの駆動要件

油圧駆動システムの短所

通常、どのプランジャー ポンプ ドライブを設置するかを決定する際に最も考慮すべき点は、油圧駆動システムの初期コストです。 各ドライブの長所と短所、およびポンプの用途に必要な制御タイプを理解することが重要です。

開ループ、可変容量

このシステム設計は、モーターの速度と方向を制御するためのインライン電気比例制御バルブなどの従来の制御バルブを備えた原動機によって駆動される可変容量の圧力補償ポンプで構成されています。 負荷検知や馬力制限などの追加のポンプ コントローラーを使用して、下流のシステムの変化に基づいてポンプ流量出力を調整できます。 これらのタイプのコントロールをすべて組み合わせると、システムの応答性が向上し、効率が向上します。 このタイプのシステム設計には、最大トルク制御と失速機能のための過圧調整、圧力センサーと流量センサー、さらに濾過と冷却のための一般的な流体調整コンポーネントも含まれます。 モーターが駆動していないときは、可変ポンプはストロークを解除し、圧力スタンバイ状態になり、システム内の圧力降下がストロークに戻るのを待ちます。 システム内のオイルの回転率は、ポンプの出力流量に直接関係します。

一般的なリザーバー設計では、オイル流量とオイル貯蔵量の比率を 3:1 にする必要があります。 このタイプのシステムは、速度と圧力を監視できるプログラマブル ロジック コントローラー (PLC) を介して制御でき、その場でシステムを制御できます。 このシステム設計は効率的であり、多くの場合、保守作業員の理解が深まります。

閉ループ、静水圧

このシステム設計は、開ループ設計に比べて明確な利点があり、より高い効率を実現する油圧駆動のもう 1 つの方法です。 閉ループ設計では、モーターの速度と方向は、原動機によって駆動される可変容量の二軸ポンプによって制御されます。 圧力制御バルブはすべてポンプ アセンブリの一部にすることができ、インラインに取り付ける必要はありません。 モーターは閉ループ内にあり、所定のモーター速度を取得するために使用されるオイル量を含むポンプ出口がポンプの反対側に戻ります。 プライマリポンプは、ポンプ制御回路で使用される流量でループを充電し、ポンプとモーター内の漏れを補ってループを満たす小型の固定容量ポンプによって過給されます。