石油钻井柴油机教案.doc

第一章 绪 论 §1.1 内燃机概述 一、内燃机的基本概念 1、发动机：将某种形式的能量→机械能的装置。 （如：风力发动机、水力发动机、电力发动机、热力发动 机、原子能发动机等。） 2、热机（热力发动机）：热能→机械能的装置。 （1）内燃机：指燃料在热机内部燃烧的热机。 分为：汽油机、柴油机、煤气机等。 柴油机：指将柴油燃烧所产生的热能通过一定方式转变为 机械能，带动其他机械工作的热机。 （2）外燃机：指燃料在热机外部燃烧的热机。 柴油机是当前石油勘探的主要动力设备 带动钻机：PZ12V190B、8V190 井场发电机组：4125、4135、12V135和6160 二、内燃机的发展 三、内燃机的分类 1、按所用燃料不同分：柴油机、汽油机、天燃气机等 2、按点火方式不同分：压燃式、点燃式。 3、按冲程数不同分：二冲程、四冲程内燃机 4、按气缸数目不同分：单缸、多缸内燃机 5、按冷却方式不同分：水冷、风冷式。 6、按转速高低不同分：高速、中速、低速。 四、构成柴油机的机构和系统 1、曲柄连杆机构：热能→机械能 2、配气机构与进排气系统：定时地排出废气，吸入新鲜空 气，提供燃料燃烧所需的充足氧气 3、燃料供给系统：定时定量地向气缸内供应一定压力的柴油，满足燃烧过程的需要。 4、润滑系统：将机油送到柴油机运动部件的摩擦表面，以减少运动动部件的磨损和摩擦阻力。 5、冷却系统：利用冷却介质（水或空气），将受热无零件所吸收的热量及时传送出去，以保证柴油机各零件在高温环境中正常工作 6、启动系统：借助外部能源（如压缩空气、电力）带动柴油机转动，使柴油机实现第一次着火。 7、机体组件：构成柴油机骨架，支承所有运动件和辅助系统。 §1.2 柴油机的工作原理 一、钻井工作对柴油机的要求 1、具有足够的功率；在1103～2942Kw之间 2、具有良好的超载性能； 3、具有较宽的调速范围； 4、要求经济、可靠、耐用、维修方便、操作简单等。 二、柴油机的工作原理和工作过程 1、基本工作原理 使柴油在汽缸内燃烧，将燃料的化学能转变为热能，并利用燃气为介质，再将热能转变为机械能。 2、工作过程： 进气→压缩→燃烧膨胀（工作过程） →排气过程 三、柴油机常用名词术语 1、上止点（上死点） 2、下止点（下死点） 3、冲程（行程）：S=2r r—曲柄半径 4、缸径：指汽缸的直径 5、汽缸工作容积（活塞排量）：Vh=π／4D2S×10 6、燃烧室容积： Vc 7、汽缸总容积：Va= Vh+ Vc 8、压缩比：ε= Va ／Vc, 柴油机： ε= 12～22； 汽油机： ε= 5～9 9、压缩室高度（余隙高度或上量）： 活塞位于上止点时，活塞顶平面与汽缸盖底平面之间的距离。 10、最大爆发压力：燃料燃烧时产生的气体压力的最大值 11、平均有效压力： 假定一个在整个活塞行程内大小不变的压力作用在活塞 上，使活塞在一个行程内所做的功与整个工作循环所做的 有效功相等。这个假定的压力就叫平均有效压力。 12、活塞平均速度：活塞速度的平均值。 13、强化指标：活塞平均速度与平均有效压力的乘积。 四、单缸四冲程柴油机工作原理 四冲程柴油机：指每完成一个工作循环（即完成进气、压 缩、工作、排气四个过程）活塞要连续运 行四个冲程（曲轴转两圈）的柴油机。 第一冲程：进气冲程。活塞由上止点→下止点 第二冲程：压缩冲程。活塞由下止点→上止点 第三冲程：工作冲程（燃烧膨胀冲程） 活塞由上止点→下止点 第四冲程：排气冲程。活塞由下止点→上止点 提问： （1）怎样实现柴油机的连续工作循环呢？ （2）二冲程柴油机完成一个工作循环，曲轴转几圈？ 实际中：进、排气门早开，晚关 五、多缸柴油机的工作 1、多缸柴油机：指由若干个（2个以上）相同的单缸排在一个 机体上共用一根曲轴输出动力的柴油机。 常用：四缸、六缸、八缸及十二缸四冲程柴油机。 分为：（1）直列式柴油机 （2）V型柴油机 2、多缸柴油机工作顺序（点火顺序） 指各缸工作冲程（燃烧膨胀冲程）发生的顺序。 点火间隔角：φ=720°／i ； 式中i—气缸数 （1）4125型柴油机： φ =720°／4=180° 点火顺序为：1-3-4-2或1-2-4-3 （2）6135型柴油机： φ =720° ／6=120° 点火顺序为：1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-5