Компрессорная станция. Рекомендации по расчету и выбору оборудования

Компрессорные установки  работают в авторежиме, включаясь при потере давления в пневмосистеме до 0,7-0,75 МПа и выключаясь при 0,8-0,85 МПа. Работу компрессора в автоматическом режиме обеспечивают разгрузные клапаны, которые при достижении максимального давления в пневмосистеме срабатывают и подают воздух в разгрузочные устройства компрессоров, которые сжимают всасывающие клапаны обеих ступеней сжатия, в результате чего компрессоры при постоянном вращении коленвалов переходят на холостой ход. При снижении давления в пневмосистеме до нижнего предела разгрузочные клапаны перекрывают доступ воздуха в разгрузочные устройства и соединяют их с атмосферой, в результате чего всасывающие клапаны возвращаются в рабочее положение и компрессоры начинают подавать сжатый воздух в пневмосистему.

Компрессорные установки  с механическим приводом допускают  работу без автоматики, для чего должна включаться и выключаться шинно-пневматическая муфта с пульта краном управления компрессора.

10.1 Масловлагоотделитель.

Масловлагоотделитель предназначен для сбора масла, поступающего из поршней компрессора и конденсата, а также сброса их из пневмосистемы буровой установки.

Масловлагоотделитель состоит из корпуса, верхняя часть которого представляет собой полый шар с подводящими и отводящими патрубками. К корпусу внизу приварен сосуд-накопитель с устройством для сброса конденсата и пароподогревателем для работы зимой. На корпусе нанесена стрелка, указывающая направление движения через него воздуха. В подводящем клапане установлен циклон, проходя через который воздух закручивается и взвешенные частицы влаги и масло отбрасываются к стенке корпуса. Со стенок шары масла и влаги стекают в сосуд накопителя, из которого выводятся наружу через сбрасывающее устройство. Сброс влаги и масла производится открытием сбрасывающего крана.

10.2 Обратный клапан

Обратный клапан предназначен для разгрузки компрессора  от давления сжатого воздуха из воздухосборника  во время его остановки.

Обратный клапан состоит из корпуса с фланцами, при помощи которых он крепится к  корпусу и воздухопроводу. Стрелка  на корпусе показывает направление  движения воздуха. Внутри корпуса установлен клапан в направляющей втулке, которая  запрессована в крышку. Воздух от компрессора  поступает в корпус клапана, поднимает  его и выходит через отверстие  в пневмосистеме. При прекращении подачи воздуха от компрессора клапан опускается и перекрывает подачу воздуха к компрессору.

10.3 Предохранительный клапан

Предохранительный клапан служит для предотвращения создания давления в воздушной системе  свыше рабочего.

Он состоит из корпуса с выхлопными отверстиями, в которые помещены седло и  клапан. В верхней части в корпус ввинчивается нажимная втулка с пружиной и нажимной шайбой. Положение нажимной втулки фиксируется в корпусе  стопорным болтом. Пружина верхним  концом опирается на зажимную втулку, а нижним – на нажимную шайбу, которая  соединена с клапаном. После регулировки  клапана на давление (0,9 МПа) ввинчивается стопорный болт и пломбируется. При  создании в пневмосистеме давления выше рабочего, клапан, сжимая пружину, поднимается и открывает выходные отверстия, по которым сжатый воздух выходит в атмосферу. Предохранительный клапан устанавливается на воздухосборнике (ресивере).

10.4 Вертлюжок-разрядник

Вертлюжок-разрядник  скомплектован из вертлюжка и  разрядника, объединённых резьбовым соединением.

Вертлюжок предназначен для подвода сжатого воздуха  к пневматическим муфтам через торцы  вращающихся валов, а разрядник  – для отключения муфт и быстрого выпуска из них воздуха.

Вертлюжок состоит  из корпуса, крышки и шпинделя, который  посажен в корпусе на двух шарикоподшипниках. На одном конце шпинделя имеется  фланец для крепления его болтами  к валу, а на втором конце –  кольцевая проточка для пружинного кольца. В корпусе вертлюжка помещена втулка, которая одним торцом прилегает  к шпинделю, а вторым – к прокладке. К торцу вала втулка прижимается  пружиной и давлением воздуха.

Разрядник состоит  из корпуса, крышки и подвижного клапана, внутри клапана на болту установлены шайбы, прокладка и пружина. Под давлением сжатого воздуха, поступающего через ниппель крышки, подвижной клапан перемещается до упора в торец выступа корпуса и перекрывает отверстия. Воздух, обжимая прокладку, через отверстие проходит в канал шпинделя. При выключении подачи сжатого воздуха давление в полости корпуса разрядника падает и подвижной клапан возвращается в исходное положение. Через отверстие, открытое в исходном положении клапана, воздух уходит в атмосферу.

10.5 Сервомеханизм

Сервомеханизм является исполнительным элементом системы  дистанционного управления дизелей  буровой установки и монтируется  на силовом агрегате.

Он состоит из цилиндра с крышкой, поршня, штока  и пружины. Работа его заключается  в следующем. Под действием предварительно поджатой пружины поршень со штоком постоянно находятся в крайнем левом положении. При подаче воздуха под поршень, он под давлением перемещается вправо, сжимая пружину. Перемещение поршня зависит от давления в полости цилиндра сервомеханизма. Давление изменяется краном машиниста с пульта бурильщика. Шток сервомеханизма связан серьгой с рейкой топливного насоса дизеля, поэтому перемещение штока будет вызывать перемещение рейки топливного насоса дизеля, и связано с увеличением или уменьшением оборотов дизеля.

10.6 Клапанные краны

Клапанные краны  применяют в системе пневмоуправления буровой установки. Они являются воздухораспределительными устройствами и служат для оперативного управления шинно-пневматическими муфтами (ШПМ) и пневмоцилиндрами.

В буровых установках применяют проходные двух и -четырёх клапанные краны.

Двух клапанный служит для оперативного управления ШПМ и цилиндрами. При повороте рукоятки эксцентрик давит на шток, который перемещается вниз и отжимает клапан от седла. Воздух из коллектора пульта управления через соединённое отверстие поступает к исполнительному механизму, при повороте рукоятки в исходное положение, шток и клапан пружинами возвращается обратно. Клапан прижимается к седлу, разъединяет отверсите А и Б, а шток, отходя от клапана, соединяет отверстия; воздух от исполнительного отверстия уходит в атмосферу.

Четырёхклапанный кран предназначен для управления двумя ШПМ лебёдки и блокировки одновременного их включения. Четырёхклапанный кран состоит из двух двухклапанных кранов, объединённых в одном корпусе и управляющихся одной рукояткой. Среднее положение рукоятки – нейтральное положение, при котором оба клапана закрыты. При переводе рукоятки в одно из крайних положений включается одна из секций крана, работа секций аналогичная работе двухклапанного крана.

10.7 Шинно-пневматическая муфта

Шинно-пневматические муфты (ШПМ) предназначены для соединения и разобщения как на ходу, так и во время остановок вращающихся валов трансмиссий буровой установки. Муфты обеспечивают возможность дистанционного включения механизма, смягчению ударов при включении и при работе, и компенсируют небольшие перекосы и несоосности соединяемых валов, запущенных при монтаже.

Применяемые в буровых установках ШПМ являются гибкими сцепными фрикционными муфтами обжимного типа со съёмными резиновыми баллонами.

Шинно-пневматическая муфта

Обжимная ШПМ (см. рисунок) состоит из резинового баллона 3 с ниппелем 5, который закрепляется на стальном ободе 4 гайкой. Ниппель нужен для подвода сжатого воздуха. К внутренней цилиндрической поверхности баллона прикреплены металлические колодки с прикреплёнными фрикционными накладками 1. Колодки крепятся с помощью гладких шпилек, пропущенных через отверстия в протекторной части баллона и прошплинтованных по бокам проволокой.

Баллон – резинотканная кольцевая камера овального сечения. Он предназначен не только для прижатия фрикционных прокладок к шкиву муфты 2, но и для передачи крутящего момента. Баллон состоит из внутренней резиновой камеры, многослойной обкладки из прочных прорезиненных тканей (корда) и наружного слоя резины, предназначенной для защиты корда от внешней среды и механических повреждений. По наружной цилиндрической поверхности баллона привулканизированы металлические планки с резьбовыми отверстиями для крепления баллона с помощью винтов к наружному стальному ободу. Реборда наружного обода муфты с помощью болтов соединяется с диском, ступица которого на шпонке посажена на один из соединяемых валов. На втором валу также на шпонке посажен находящийся внутри муфты шкив. При поступлении сжатого воздуха через ниппель в баллон муфты, он расширяется и прижимает фрикционные накладки к шкиву; в результате трения между колодками и шкивом происходит сцепление ведущего вала с ведомым.

11. Монтаж пневматического управления буровых установок

Управление буровыми установками  включает в себя пуск, изменение  режима работы, соединение и разъединение элементов привода, торможение и остановку механизмов и агрегатов, участвующих в выполнении технологических процессов проводки скважин.

Управление этими механизмами  подразделяется на электрическое, механическое и пневматическое.

Электрическое управление электродвигателями основных и вспомогательных механизмов осуществляется с помощью пусковых кнопок.

Механическое управление сохранилось только в управлении топливными насосами дизелей и включении кулачковой муфты «вал барабана - гидротормоз» в некоторых буровых установках.

Пневматическое управление широко используется в системах управления буровыми установками и обладает следующими преимуществами: легкость и четкость дистанционного управления; незначительность физических нагрузок при управлении рукоятками; безотказная работа в любых климатических условиях; быстрота и плавность действия; простота конструкции, обусловливающая надежность и длительный срок эксплуатации, а также минимальные требования по уходу за механизмами и устройствами системы; пожарная и газобезопасность компоновок управления.

Любое пневматическое управление, в гом числе и буровых установок, состоит из четырех сгруппированных  составляющих:

1. Воздухоснабжение, включающее в себя компрессорные станции, воздухосборники, устройства для очистки и осушки воздуха, предохранительные клапаны, а также автоматические устройства, управляющие приводами компрессоров и поддерживающие давление в пневматической системе в заданных пределах.
2. Исполнительные механизмы: шинно-пневматические муфты, пневматические цилиндры и другие рабочие органы, непосредственно осуществляющие функции соединения валов, торможение и т. д.
3. Управляющие пневматические устройства (органы управления), с помощью которых персонал, обслуживающий буровую установку, осуществляет управление исполнительными механизмами. Обычно для управления применяются многоходовые краны различных конструкций.
4. Контрольно-измерительные и предохранительные приборы и устройства: манометры, предохранительные клапаны и т. п.

Эти сгруппированные составляющие пневматического управления соединены между собой сетью воздухопроводов, включающей в себя вертлюжки - устройства для подвода воздуха к вращающимся деталям; клапаны-разрядники, ускоряющие выпуск воздуха; обратные клапаны, препятствующие движению воздуха в обратном направлении; переключательные клапаны, позволяющие автоматически менять источник подачи воздуха к какому-либо узлу и т. д.

11.1 Монтаж системы воздухоснабжения

Тщательность и правильность выполнения монтажных работ системы  воздухоснабжения в большой степени i федопрелсляют надежность работы системы пневматического управления буровой установки в период проводки скважины.

При выполнении монтажных  работ необходимо сначала проводить  предмонтажную проверку компрессорных станций и воздухосборников:

• наличие и техническое состояние крепежных изделий сборочных а монтажных узлов компрессорных станций и воздухосборников;
• комплектность компрессорных станций и воздухосборников (электродвигатель или контрпривод; муфты соединительные между приводом и компрессором: кожухи и ограждения привода; кчиновме ремни или эластичные элементы муфт; ремни вентилятора: предохранительные клапаны на ступенях сжатия; воздушные фильтры; обратные клапаны; влагомаслоогделители; осушители воздуха; манометры, предохранительные клапаны, продувочные устройства, запорная арматура на отводящих патрубках);
• состояние сварочных швов в агрегатах и сосудах системы ноздухо- снабжения (не допускаются дефекты: трещины всех видов и направлении в металле шва, по линии сплавления, в окодошовнон «оно основного металла; непровары; подрезы основного металла: поры; шлаковые включения; наплывы; прожоги; незаваренные кратеры);
• состояние оснований, рам, балок, трубопроводов, обечаек сосудов по деформациям (наличие трещин, погнутостей, вмяиш. изломов, отрывов и т. п.);
• состояние элементов системы воздухоснабжения по местным коррозийным повреждениям и дефектам антикоррозийной защиты;
• проверка записей о регистрации воздухосборников в органах Госюр- технадзора и сроках технического освидетельствования их;
• устранение замечаний по крепежным изделиям и комплектности сборочных и монтажных узлов;
• устранение выявленных дефектных участков по деформациям;
• проверка такелажных устройств н приспособлений, используемых при монтаже компрессорных станций и воздухосборников.

Компрессорные установки  и буровое оборудование монтируют  одновременно. Каждая буровая комплектуется компрессорами с электрическим приводом (КСЭ-5М - рис. 15.1; AB1I I-6/8 рис. 15.2, табл. 15.1) от электродвигателей переменного тока и контрприводом (К-5М - рис. 15.3, табл. 15.2) при помощи клиноременной передачи от силовых дизельных агрегатов.