第六章钻机气控制系统.ppt

《石油机械设备》—钻机气控制系统 钻机的控制系统是整套钻机必不可少的组成部分，它是钻机的中枢神经系统。 6.1.1 钻井工艺对控制系统的要求  ●控制要迅速、柔和、准确及安全可靠； ●操作要灵活方便、省力，维修以及更换元件容易； ●操作协调，便于记忆。 6.1.2 钻机控制系统的作用  ●整体井架起升和放落的控制； ●动力机的启动、调速、并车、停车的控制； ●钻井绞车、钻井泵、转盘等启动与停车的控制； ●钻井绞车滚筒和转盘的转速及旋转方向的控制； ●钻井绞车滚筒制动与放松的控制； ●绞车猫头摘挂的控制； ●动力大钳、动力卡瓦等起下钻操作机械的控制； ●空气压缩机、发电机和钻井液搅拌器等辅助装置的控制。 6.1.3 钻机气控制系统的特点  气压控制是目前石油钻机上广泛采用的一种控制方式。在以柴油机为动力的石油钻机上，几乎全部采用以气控制为主的控制方式。 气压控制的特点：  ●经济可靠； ●适用于远距离输送和集中供气，系统简单； ●可直接用气压信号实现系统的自动控制，完成各种复杂的动作； ●易于实现快速的直线往复运动、摆动和旋转运动，调速方便，容易操纵； ●元件结构简单，容易实现标准化、系列化，制造容易； ●对工作环境适应性好，工作安全可靠； ●传递运动不够平稳、均匀； ●工作压力不能太高，传动效率较低；  ●排气时噪音较大。 6.1.4 气动控制系统的组成  如图6-1所示，气压控制系统主要由以下四部分组成： ●供气设备：获得压缩空气的装置，主体是空气压缩机，包括储气罐及空气净化装置。由空气压缩机将原动机的机械能转变为气体的压力能。  ●执行元件：气压缸、气压马达、气动摩擦离合器等，由它们将气压能转变为机械能，驱动工作机按要求工作。 ●控制元件：各种气体压力、流量、方向控制阀。  ●辅助元件：空气净化、消声、连接件等。 供气设备是气控系统的动力源，由它提供清洁、干燥且具有一定压力和流量的压缩空气。 供气设备一般包括：空气压缩机、储气罐、压缩空气净化装置。 6.2.1 空气压缩机  空气压缩机是将机械能转变为气体压力能的装置。简称为空压机，俗称气泵。  气体压缩机和液压泵一样，都是把机械能转变成流体的压力能的装置，只是压缩机是对气体做功，把机械能转变为气体压力能。  按工作原理不同，空压机可分为容积式和速度式两大类。 在气压传动中，一般多采用容积式压缩机。1.容积式压缩机 依靠气缸工作容积周期性变化来压缩气体，从而达到把机械能转变为气体压能的目的。 容积式压缩机包括：活塞式、膜片式、螺杆式。 2.速度式压缩机 通过改变气体的速度，提高气体动能，然后将动能转化为压力能，从而提高气体压力。 速度式压缩机包括：离心式、轴流式、混流式。 大多数空气压缩机是多缸多活塞式的组合。 6.2.2 空气净化装置  在气压传动系统中，为了保证系统的正常工作，必须设置除水、除油、除尘和干燥等气源净化装置。有时，压缩空气还需经过多次净化后才能使用。 常用的净化装置有：冷却器、空气过滤器、空气干燥器、除油器和分水排水器、油雾器等。1.冷却器 作用是将空气压缩机排出的气体由140℃～170℃降至40℃～50℃，以便分离油水。 按冷却方式不同，冷却器分为水冷式和风冷式两种。2.空气过滤器 作用是滤除压缩空气中所含的液态水滴、油滴、固体粉尘颗粒及其它杂质。 空气过滤器按滤芯材料不同可分为：纸质、织物、陶瓷、泡沫塑料和金属等形式。常用的是纸质式和金属式。3.空气干燥器 作用是降低压缩空气的湿度，为系统提供所需要的干燥压缩空气。 空气干燥器分：冷冻式、无热再生式、加热再生式。4.除油器和分水排水器 作用是滤除压缩空气中的油分和水分，并及时排出。5.油雾器 作用是将润滑油雾化后喷入压缩空气管道的空气流中，随空气进入系统中润滑相对运动件的表面。供油量随气流量大小而变化。油雾器要有良好的密封性、耐油性和滴油量调节性能。  油雾器分油雾型和微雾型。 6.2.3 储气罐  储气罐的作用是： 储存空压机排出的压缩空气，减小压力波动； 调节压缩机的输出气量与执行元件耗气量之间的不平衡状况，保证连续、稳定的流量输出； 进一步沉淀分离压缩空气中的水分、油分和其它杂质颗粒。 储气罐一般采用焊接结构，有立式和卧式两种形式。 储气罐必须符合压力容器安全规则的要求，使用前必须按标准进行水压试验。 执行元件的作用是将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动工作部件工作。 气动系统的执行元件主要包括：气压缸、气动马达、气动摩擦离合器等。 6.3