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钻井机械辅助设备系统研究 第六章 钻井气控制系统 第一节 概 述 钻机的控制系统是整套钻机必不可少的组成部分，是钻机的中枢神经系统。 一、钻井工艺对控制系统的要求 （1）控制要迅速、柔和、准确及安全可靠； （2）操作要灵活方便、省力，维修以及更换元件容易； （3）操作协调，便于记忆。 二、钻井控制系统的作用 （1）对于整体起升的井架，在起升时缓冲 的控制，放落时推开井架的控制。 （2）对动力机的启动、调速、并车、停车的控制。 （3）对钻井绞车、钻井泵、转盘等启动与停车的控制。 （4）对钻井绞车滚筒和转盘的转速及旋转方向的控制。 二、钻井控制系统的作用 （5）对钻井绞车滚筒制动与放松的控制。 （6）对绞车猫头摘挂的控制。对动力大 钳、动力卡瓦等起下钻操作机械的控制。 （7）对辅助装置，如空气压缩机、发电机以及钻井液搅拌器的控制。 三、钻井气控制系统的特点 （1）经济可靠。 （2）空气的粘度小，管内流动压力损失小，系统简单，适用于远距离输送和集中供气。 （3）压缩空气在管路内流速快，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。 （4）与机械控制相比，气控制容易布局和操纵，调速方便易于实现快速的直线往复运动、摆动和旋转运动。 三、钻井气控制系统的特点 （5）元件结构简单，容易实现标准化，系统化，制造容易。 （6）对工作环境适应性好，在寒冷的条件下，仍能保证正常工作，工作安全可靠。 （7）空气有可压缩性，因而在载荷时，传递运动不够平稳、均匀。 （8）工作压力不能太高，传递效率低，不易获得较大的力或力矩。 （9）排气是噪音较大。 四、气动控制系统的组成 （1）供气设备：是获得压缩空气的装置。 （2）执行元件：是以压缩机为工作介质产生机械运动，并将气体的压力能变成机械能的能量转换装置。 （3）控制元件：用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向，以便使执行机构完成预定运动规律的元件。 （4）辅助元件：使压缩空气净化、消声及元件间连接等所需要的装置。 1:导气龙头 2： 3：调压继气器 4：转盘手柄调压阀 5：旋塞阀 第二节 供气设备 供气设备：供气设备是气控系统的动力源，它提供清洁、干燥且具有一定压力和流量的压缩空气，以满足不同条件的使用场合对压缩空气质量的要求。 供气设备的组成： ①气压发生装置（如空气压缩机） ②储气罐 ③压缩空气的净化装置 空气压缩机 定义：空气压缩机是将机械能转换为气体压力能的装置。（简称空压机，俗称气泵） 空气压缩机分类： 容积式压缩机 容积式压缩机是通过运动部件的位移，周期性的改变密封的工作容积来提高气体压力。在气压传动中一般多采用容积式空气压缩机。 速度式压缩机 速度式压缩机是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，来提高气体压力。 二 空气净化装备 1 冷却器 冷却器的作用是将空气压缩机排除的气体由140~170℃降至40~50℃，使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和，大部分析出并凝结成水滴和油滴，以便经油水分离器排出。 2 空气过滤器 空气过滤器的作用是滤除压缩空气中含有的液态水滴、油滴、固体粉尘颗粒及其他的杂质。 空气过滤器的组成：壳体和滤芯。 注意：过滤器使用中要定期清洗和更换滤芯，否则将增加过滤阻力，降低过滤效果，甚至堵塞。 3 空气干燥器 空气干燥器的作用是降低空气的湿度，为系统提供所需要的干燥压缩空气。（注：若使用有油压缩机，则要在干燥器入口处安装除油器。） 4 除油器和分水排水器 除油器和分水排水器的作用是滤除压缩空气中的油分和水分，并及时排除。 5 油雾器 油雾器的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零件的表面。 分类：油雾型和微雾型 使用要求：油雾器要有良好的密封性、耐压性和滴油量调节性能。使用时，应合理地调节起雾流量等参数，以达到最佳润滑效果。 三 储油罐 储油罐的作用是储存空气压机排除的压缩空气，减小压力波动；调节压缩机的输出气量与用户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、油分金和其他杂质颗粒。 分类：立式和卧式（立式结构应用较为普通） 使用要求：储气罐使用时应附有安全阀、压力表和排污阀等附件。此外，储气罐还必须符合锅炉及压力容器安全规则的要求，如使用前应按标准进行水压试验等。 第三节 执行元件 执行元件的作用是将压缩空气和压力能转换为机械能，驱动工作部件工作。 常用组件：气缸、气动马达和气动摩擦离合器。 一 气缸 定义：气缸是输出往复直线运动或摆动运动的执行元件。 1· 单作用式气缸一般用于短行程或对活塞杆推力、运 动速度要求不高的场合