鉆井現(xiàn)場(chǎng)空氣壓縮機(jī)應(yīng)用問(wèn)題分析

牟春書(shū)+王洪臣+張吉平+楊濱

摘 要：空氣壓縮機(jī)是鉆井施工現(xiàn)場(chǎng)為動(dòng)力機(jī)及傳動(dòng)機(jī)機(jī)提供壓縮空氣的設(shè)備，空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行安全性非常重要。本文針對(duì)鉆井現(xiàn)場(chǎng)普遍使用的壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)與活塞式空氣壓縮機(jī)配合使用過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，找出了問(wèn)題發(fā)生的原因以及提出了改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：空氣壓縮機(jī)；原理；分析；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.116

目前鉆井施工現(xiàn)場(chǎng)30型、32型、45型鉆機(jī)使用的供氣設(shè)備是一臺(tái)壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)與一臺(tái)活塞式空氣壓縮機(jī)配合使用。鉆機(jī)搬遷安裝后，首先啟動(dòng)壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)往儲(chǔ)氣罐供氣，儲(chǔ)氣罐氣壓達(dá)到0.6-0.8兆帕?xí)r，啟動(dòng)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)聯(lián)動(dòng)機(jī)（或并車(chē)箱）帶動(dòng)活塞式空氣壓縮機(jī)工作，正常情況下，一臺(tái)活塞式空氣壓縮機(jī)供氣，能夠滿足井場(chǎng)設(shè)備用氣需要；在快速鉆進(jìn)、下套管等特殊作業(yè)時(shí)，一臺(tái)活塞式空氣壓縮機(jī)供氣排量不足，需要另一臺(tái)壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)與活塞式空氣壓縮機(jī)配合使用。因活塞式空氣壓縮機(jī)排氣壓力有脈動(dòng)且不夠穩(wěn)定，產(chǎn)生很大的慣性力，排氣溫度高，而且兩種機(jī)型往儲(chǔ)氣罐內(nèi)輸氣的管線是并聯(lián)在一根總輸氣管線上，壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)排氣管線出口無(wú)單項(xiàng)逆止閥，所以部分有脈動(dòng)的氣體進(jìn)入壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)，從而引起壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)操作面板的P2主管線壓力表頻繁波動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)導(dǎo)致壓力調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、最小壓力閥和壓力調(diào)節(jié)器失靈，造成壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)無(wú)法工作。30型、32型、45型鉆機(jī)機(jī)械傳動(dòng)的離合機(jī)構(gòu)80%都是靠氣胎離合器離合傳動(dòng)的，若氣體壓力不足會(huì)直接影響氣胎的使用壽命，嚴(yán)重者造成生產(chǎn)安全事故，因此，對(duì)壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)與活塞式空氣壓縮機(jī)供氣流程的改進(jìn)非常必要。

1 空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

（1）壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)Ls12-50系列機(jī)組由空壓機(jī)、電動(dòng)機(jī)、啟動(dòng)器、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)、氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、儀表板、冷卻器、組合分離器和護(hù)罩組成。

（2）機(jī)體內(nèi)有一對(duì)互相嚙合的轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)不斷穩(wěn)定，無(wú)脈動(dòng)的壓縮空氣。

1.2 活塞式空氣壓縮機(jī)空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

（1）活塞式空氣壓縮機(jī)2V-6.5/12是活塞式往復(fù)空壓機(jī)由主機(jī)冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、安全閥及控制設(shè)備等組成。

（2）工作時(shí)傳動(dòng)軸通過(guò)氣囊驅(qū)動(dòng)曲軸帶動(dòng)連桿十字頭及活塞桿，使活塞在空壓機(jī)的氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成吸入，壓縮、排出等過(guò)程。該機(jī)功耗偏大，排氣壓力有脈動(dòng)且不夠穩(wěn)定，產(chǎn)生很大的慣性力，排氣溫度，噪音偏大，震動(dòng)大。

2 壓縮空氣質(zhì)量分析

（1）活塞式空氣壓縮機(jī)是活塞往復(fù)式空壓機(jī)排氣溫度高，一般機(jī)組自身不設(shè)油氣分離過(guò)濾裝置，含油量和含雜質(zhì)量較多，壓縮分出的氣體質(zhì)量差。

（2）壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)排氣溫度低，排出前經(jīng)過(guò)分離器過(guò)濾，排出的氣體含油量和含雜質(zhì)量低而且無(wú)脈動(dòng)，氣體質(zhì)量好。

3 壓縮機(jī)供氣流程分析

根據(jù)設(shè)備配置，鉆井現(xiàn)場(chǎng)兩種空氣壓縮機(jī)對(duì)儲(chǔ)氣罐內(nèi)輸氣的管線是并聯(lián)在一根總輸氣管線上。自動(dòng)壓縮機(jī)工作時(shí)：

①活塞往復(fù)式空壓機(jī)工作輸出的氣壓在進(jìn)入儲(chǔ)氣罐的途中會(huì)分流一部分壓力輸入給壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)，從而引起壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)操作面板的P2主管線壓力表頻繁波動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)壓力調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)和壓力調(diào)節(jié)器失靈；

②由于進(jìn)入壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)的氣體質(zhì)量太差、含油量和含雜質(zhì)量太高，會(huì)對(duì)壽力的散熱風(fēng)箱造成內(nèi)部結(jié)垢，散熱不良，還會(huì)增加壽力自動(dòng)排污裝置的負(fù)荷。

③由于進(jìn)入壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)的氣壓具有脈沖慣性力，會(huì)沖擊最小壓力閥，最小壓力閥損壞后，氣體將進(jìn)入壽力空壓的油氣分離罐繼續(xù)沖擊精分過(guò)濾芯，加速精分濾芯的損壞，同時(shí)把雜質(zhì)帶入油氣分離罐內(nèi)，導(dǎo)致壽力油使用壽命縮短，減少主機(jī)的使用壽命。

④氣壓還會(huì)損壞壽力的壓力控制部件。如：壓力調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)和壓力調(diào)節(jié)器失靈。

4 改進(jìn)措施

（1）壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)的主排氣管線增加一個(gè)單向逆止閥，當(dāng)壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)停機(jī)狀態(tài)時(shí)可以徹底解決活塞往復(fù)式空壓機(jī)的脈動(dòng)沖擊（見(jiàn)圖1）。

（2）兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)進(jìn)入儲(chǔ)氣罐的管線由原來(lái)的一根主氣管線分成兩路氣管線進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，這樣儲(chǔ)氣罐內(nèi)部的氣體壓力會(huì)減緩消除一部分活塞往復(fù)式空壓機(jī)的氣壓脈動(dòng)力，同時(shí)儲(chǔ)氣罐能夠沉淀過(guò)濾掉大部分的雜質(zhì)和油污（見(jiàn)圖2）。

（3）把壽力空氣壓縮機(jī)的壓力控制系統(tǒng)的氣壓管線連接在儲(chǔ)氣罐上端部位從而不影響空壓機(jī)的主氣壓與儲(chǔ)氣罐氣壓同步。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鉆井現(xiàn)場(chǎng)壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)與活塞式空氣壓縮機(jī)應(yīng)用分析，找出了原來(lái)供氣流程的不足，通過(guò)將兩臺(tái)壓縮機(jī)進(jìn)入儲(chǔ)氣罐的管線由原來(lái)的一根主氣管線分成兩路管線進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)的主排氣管線增加一個(gè)單向逆止閥流程的改進(jìn)，解決了壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)停機(jī)狀態(tài)時(shí)自動(dòng)空壓機(jī)的脈動(dòng)沖擊，同時(shí)把壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)的壓力控制系統(tǒng)的氣管線連接在儲(chǔ)氣罐上端部位，而不影響壽力螺桿式空氣壓縮機(jī)的主氣壓與儲(chǔ)氣罐氣壓同步問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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[2]壽力LS16-60/75/100系列螺桿壓縮機(jī)操作手冊(cè)[S].