鉆井現場空氣壓縮機應用問題分析

牟春書+王洪臣+張吉平+楊濱

摘 要：空氣壓縮機是鉆井施工現場為動力機及傳動機機提供壓縮空氣的設備，空氣壓縮機的運行安全性非常重要。本文針對鉆井現場普遍使用的壽力螺桿式空氣壓縮機與活塞式空氣壓縮機配合使用過程中存在的問題進行分析，找出了問題發生的原因以及提出了改進措施。

關鍵詞：空氣壓縮機；原理；分析；措施

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

目前鉆井施工現場30型、32型、45型鉆機使用的供氣設備是一臺壽力螺桿式空氣壓縮機與一臺活塞式空氣壓縮機配合使用。鉆機搬遷安裝后，首先啟動壽力螺桿式空氣壓縮機往儲氣罐供氣，儲氣罐氣壓達到0.6-0.8兆帕時，啟動柴油機驅動聯動機（或并車箱）帶動活塞式空氣壓縮機工作，正常情況下，一臺活塞式空氣壓縮機供氣，能夠滿足井場設備用氣需要；在快速鉆進、下套管等特殊作業時，一臺活塞式空氣壓縮機供氣排量不足，需要另一臺壽力螺桿式空氣壓縮機與活塞式空氣壓縮機配合使用。因活塞式空氣壓縮機排氣壓力有脈動且不夠穩定，產生很大的慣性力，排氣溫度高，而且兩種機型往儲氣罐內輸氣的管線是并聯在一根總輸氣管線上，壽力螺桿式空氣壓縮機排氣管線出口無單項逆止閥，所以部分有脈動的氣體進入壽力螺桿式空氣壓縮機，從而引起壽力螺桿式空氣壓縮機操作面板的P2主管線壓力表頻繁波動，長時間使用會導致壓力調節開關、最小壓力閥和壓力調節器失靈，造成壽力螺桿式空氣壓縮機無法工作。30型、32型、45型鉆機機械傳動的離合機構80%都是靠氣胎離合器離合傳動的，若氣體壓力不足會直接影響氣胎的使用壽命，嚴重者造成生產安全事故，因此，對壽力螺桿式空氣壓縮機與活塞式空氣壓縮機供氣流程的改進非常必要。

1 空氣壓縮機的結構及工作原理

1.1 壽力螺桿式空氣壓縮機的結構及工作原理

（1）壽力螺桿式空氣壓縮機Ls12-50系列機組由空壓機、電動機、啟動器、進氣系統、排氣系統、冷卻潤滑系統、氣量調節系統、儀表板、冷卻器、組合分離器和護罩組成。

（2）機體內有一對互相嚙合的轉子在電動機的驅動下高速旋轉不斷穩定，無脈動的壓縮空氣。

1.2 活塞式空氣壓縮機空壓機的結構及工作原理

（1）活塞式空氣壓縮機2V-6.5/12是活塞式往復空壓機由主機冷卻系統、調節系統、潤滑系統、安全閥及控制設備等組成。

（2）工作時傳動軸通過氣囊驅動曲軸帶動連桿十字頭及活塞桿，使活塞在空壓機的氣缸內往復運動，完成吸入，壓縮、排出等過程。該機功耗偏大，排氣壓力有脈動且不夠穩定，產生很大的慣性力，排氣溫度，噪音偏大，震動大。

2 壓縮空氣質量分析

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

（2）壽力螺桿式空氣壓縮機排氣溫度低，排出前經過分離器過濾，排出的氣體含油量和含雜質量低而且無脈動，氣體質量好。

3 壓縮機供氣流程分析

根據設備配置，鉆井現場兩種空氣壓縮機對儲氣罐內輸氣的管線是并聯在一根總輸氣管線上。自動壓縮機工作時：

①活塞往復式空壓機工作輸出的氣壓在進入儲氣罐的途中會分流一部分壓力輸入給壽力螺桿式空氣壓縮機，從而引起壽力螺桿式空氣壓縮機操作面板的P2主管線壓力表頻繁波動，長時間使用會壓力調節開關和壓力調節器失靈；

②由于進入壽力螺桿式空氣壓縮機的氣體質量太差、含油量和含雜質量太高，會對壽力的散熱風箱造成內部結垢，散熱不良，還會增加壽力自動排污裝置的負荷。

③由于進入壽力螺桿式空氣壓縮機的氣壓具有脈沖慣性力，會沖擊最小壓力閥，最小壓力閥損壞后，氣體將進入壽力空壓的油氣分離罐繼續沖擊精分過濾芯，加速精分濾芯的損壞，同時把雜質帶入油氣分離罐內，導致壽力油使用壽命縮短，減少主機的使用壽命。

④氣壓還會損壞壽力的壓力控制部件。如：壓力調節開關和壓力調節器失靈。

4 改進措施

（1）壽力螺桿式空氣壓縮機的主排氣管線增加一個單向逆止閥，當壽力螺桿式空氣壓縮機停機狀態時可以徹底解決活塞往復式空壓機的脈動沖擊（見圖1）。

（2）兩臺空氣壓縮機進入儲氣罐的管線由原來的一根主氣管線分成兩路氣管線進入儲氣罐，這樣儲氣罐內部的氣體壓力會減緩消除一部分活塞往復式空壓機的氣壓脈動力，同時儲氣罐能夠沉淀過濾掉大部分的雜質和油污（見圖2）。

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

5 結論

通過對鉆井現場壽力螺桿式空氣壓縮機與活塞式空氣壓縮機應用分析，找出了原來供氣流程的不足，通過將兩臺壓縮機進入儲氣罐的管線由原來的一根主氣管線分成兩路管線進入儲氣罐，壽力螺桿式空氣壓縮機的主排氣管線增加一個單向逆止閥流程的改進，解決了壽力螺桿式空氣壓縮機停機狀態時自動空壓機的脈動沖擊，同時把壽力螺桿式空氣壓縮機的壓力控制系統的氣管線連接在儲氣罐上端部位，而不影響壽力螺桿式空氣壓縮機的主氣壓與儲氣罐氣壓同步問題。

參考文獻：

[1]空氣壓縮機的比較[J/OL].中國空壓機網.2008，01（29）.

[2]壽力LS16-60/75/100系列螺桿壓縮機操作手冊[S].