Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кафедра Нафтогазового обладнання

КУРСОВий проект

з дисципліни Гідромашини і компресори

Тема: Поршневий компресор системи пневматичного керування

м. Івано-Франківськ 2014

Зміст

компресор кривошипний шатунний тиск

Вступ

1. Загальна частина

1.1 Вихідні дані

1.2 Вибір об'єкта

1.3 Порівняльний аналіз компресорів, область застосування

2. Розрахункова частина

2.1 Розподіл тисків по ступенях компресора

2.2 Побудова графіків зміни тисків по ступенях компресора від кута повороту колінчастого вала

2.3 Визначення температурного режиму після кожної ступені в кінці циклу стиснення

2.4 Визначення швидкості і прискорення поршня останньої ступені компресора в залежності від кута повороту колінчастого вала

2.5 Визначення дійсної подачі компресора, приведеної до початкових умов за заданою частотою обертання

2.6 Визначення сил, що діють на деталі кривошипно-шатунного механізму

3. Спеціальна частина

3.1 Аналіз роботи і вдосконалення регулятора тиску системи пневматичного керування

4. Раціональна експлуатація і обслуговування

Висновки

Перелік посилань і джерела

Вступ

Нафта і газ перетворились в головні джерела енергетичної потужності людства і є важливим джерелом хімічної сировини. Забезпеченість держави нафтогазовою сировиною визначає рівень економічного розвитку країни і темпи науково-технічного прогресу.

В нафто і газовидобувній промисловості широко використовуються машини для стиску і переміщення повітря та газів. Ці машини поділяються на компресори, вентилятори і вакуум-насоси. Компресори призначені для стиску повітря чи газу з відношенням тиску нагнітання до тиску всмоктування більше 1,1.

Широкого розповсюдження отримали компресори на бурових установках. Вони використовуються для багатьох допоміжних робіт, коли необхідне стиснуте повітря (для пневматичних муфт, для приводу пристроїв з пневматичним керуванням, для обдуву, для випробування відремонтованих вузлів і т.д.).

В системах пневматичного керування механізмами на бурових установках широкого розповсюдження знайшли компресорні станції КСЕ-5М на базі компресорів К-5М.

В курсовому проекті буде розглянуте питання вибору і розрахунку поршневого компресора для системи пневматичного керування бурової установки, а також проведений аналіз роботи і модернізовано регулятор тиску системи пневмокерування.

1. Загальна частина

1.1 Вихідні дані

Згідно варіанту № 2 проводимо вибір вихідних даних:

- потужність компресора, кВт 40

- частота обертання вала, хв^-1 720

- подача, м³/хв 4,9

- температура повітря, єС 10

- атмосферний тиск, мм.рт.ст. 740

1.2 Вибір компресора

Ступінчастий стиск газу в компресорі приводить до ускладнення будови компресора. Крім того чим менші витрати на енергію (наприклад, при систематично неповному завантаженні компресора) і чим більший розхід на проміжне охолодження, тим вигідніше компресор з меншим числом ступеней.

Визначаємо подачу компресора

Q=4,9/60=0,0816 м³/с.

Цій подачі відповідають малопотужні компресори систем пневмоуправління бурових установок. Максимальний тиск в системах пневмоуправління становить 0,8 МПа.

На основі статистичних даних [4] приведених в таблиці 1.1, вибирається необхідна кількість ступеней в залежності від загальної степені підвищення тиску в компресорі. При цьому обмежуються для однієї ступені компресора 4.

Таблиця 1.1

Залежність числа ступеней від степені стиску

к	до 7	5…30	13…150	35…400	150…1000	200…1100
z	1	2	3	4	5	6

Загальна степінь підвищення тиску

_к=, (1.1)

де р_к - максимальний тиск на виході; р_к =0,8 МПа;

р_п - тиск на вході в компресор; дорівнює атмосферному тиску р₀ = 0,1 МПа.

Приймаємо за таблицею 1.1 кількість ступеней рівну двом.

Приймаємо тип компресора - V-подібний, чотирьохпоршневий, безкрейцкопфний, двохступінчастий, з повітряним охолодженням односторонньої дії - К-5М.

З технічної характеристики виписуємо необхідні для розрахунку вихідні дані.

Діаметр поршня І ступені ІІ ступені	мм мм	210 125
Хід поршня	мм	120

1.3 Порівняльний аналіз компресорів, область застосування

Бурова установка являє собою комплекс складних і потужних машин та агрегатів, і ефективність їх роботи в значній мірі залежить від чіткості, маневреності і оперативності керування. Керування буровою установкою зводиться до пуску двигунів, зміни і регулювання режиму їх роботи, з'єднування чи роз'єднування валів, що обертаються, гальмування і зупинки виконавчих механізмів і агрегатів.

Керування агрегатами здійснюється різноманітними системами, що використовують різні види енергії:

- в механічних системах - силу оператора (керування рейкою паливного насоса дизелів, вмикання кулачкової муфти гідромата, гальмування барабана лебідки механічним стрічково-колодковим пристроєм - важільним механізмом, закриття плашкових превенторів при обертанні штурвалу тощо);

- в пневматичних системах - енергію стисненого повітря (вмикання і вимикання ШПМ, додаткове гальмування барабана лебідки пневматичним гальмівним циліндром, підйом свіч в механізмах АСП, привод ключа АКБ, управління пневмоклинами ротора ПКР тощо);

- в гідравлічних системах - тиск рідини (керування універсальними і плашковими превенторами, засувками з дистанційним управлінням, зміна режиму гідравлічних вибійних двигунів тощо);

- в електричних системах - електроенергію (керування роботою електродвигунів, регуляторів подачі долота РПДЕ, керування електричними чи електромагнітними гальмами та інші).

Найбільш повно вимоги складних комплексів задовільняють комбіновані системи керування, що поєднують всі чотири або і меншу кількість вищевказаних систем. Можливе впровадження в практику і принципово нових систем - електронних, лазерних чи інших.

Кожна система керування містить ряд пристроїв:

1. Керуючий пристрій (кнопка, важіль, педаль, штурвал тощо), на який діє оператор;

2. Пристрої для передачі команди виконавчому механізму (механічні тяги, троси, трубопроводи, електропроводи тощо);

3. Виконавчий пристрій, що діє на механізм чи агрегат (муфта, кран, гідророзподільник, пневмоциліндр і т.п.)

4. Фіксатор чи обмежуючий пристрій (стопор, кінцевий вимикач, протизатягувач і.т.п.)

5. Пристрої зворотнього зв'язку (манометр, тахометр, гідравлічний індикатор ваги, сигналізатор, дисплей комп'ютера тощо).

Найбільше застосування в бурових установках глибокого буріння знайшли системи пневматичного керування.

Їх основні переваги: централізація керування; м'ягкість і швидкість вмикання органів, дистанційність керування, дешевизна робочого агента; простота; надійність і тривалий строк експлуатації; пожежна безпека і нешкідливість стисненого повітря.

До основних недоліків системи пневматичного керування слід віднести необхідність осушки повітря перед подачею в робочі органи і низький ККД, обумовлений безперервним випуском повітря в атмосферу, низька надійність в зимовий період (обумовлена замерзанням конденсату).

Пневмосистема керування складається із блоку живлення (компресорних станцiй, повiтрозбiрникiв, установки пiдготовки стиснутого повiтря, системи підтримання тиску), органiв керування (кранiв, клапанiв, електропневмовентилiв), промiжних та сполучних елементiв (жорстких і гнучких повiтропроводiв, фiльтрiв, регуляторiв-редукторiв тиску, розподiлювачiв, клапанiв, вертлюжкiв) та виконавчих механiзмiв (пневмоцилiндрiв, пневмомуфт).

Система пневматичного керування характеризується комплексом технiчних показникiв, з них найважливiшими є:

тиск повiтря (граничнi значення, при яких система зберігає працездатність);

максимальна витрата стиснутого повiтря або продуктивнiсть компресорних станцiй;

ємнiсть повiтрозбiрника.

Система пневматичного керування працює у змінному режимі, визначеному видом виконуваних на буровій технологічних операцій. Hайбільша витрата повітря має місце при виконанні СПО.

Вiд справного функцiонування i швидкодiї системи пневматичного керування залежить безпечна i безаварiйна робота усiєї бурової установки та її продуктивнiсть.

В бурових установка застосовують компресори з електричним приводом від електродвигунів змінного струму і контрпривод за допомогою клинопасової передачі від силових дизельних агрегатів.

В бурових установках з дизельним приводом використовують дві компресорні станції, одну з електроприводом (резервну) і одну - з контрприводом.

В бурових установках з електричним приводом приміняють дві компресорні станції з електроприводом.

В бурових установках з дизельним приводом використовують дизель-електричні агрегати змінного струму, які забезпечують запуск компресора від електродвигунів. Для полегшення запуску компресорних станцій з електроприводом і контрприводом в пневмосистемі використовуютьспеціальні електропневматичні пристрої.

Технічна характеристика компресорів приведена в таблиці 1.2. Загальний вигляд компресорних станцій представлений на рисунках 1.1-1.3.

Усі зазначені в таблиці компресори - двоступінчасті, односторонньої дії, повітряного охолодження, із приводом від електродвигуна або від трансмісії головного привода бурової установки. Компресори К-5М та 4ВУІ-5/9-М мають V-подібне, компресори ВШ-6/10М і КТ-6 - W-подібне розміщення циліндрів.

Таблиця 1.2

Технічна характеристика компресорів, використовуваних в стемах пневмокерування буровими установками

Технічні показники,	Марка, модель, позначення компресорів
одиниці їх виміру	КТ-6	К-5М	ВШ-6/10М	4ВУІ-5/9-М
1 Подача, приведена до умов всмок- тування, м3 /с	0,088	0,083	0,1	0,083
2 Тиск після 1-ого ступеня, МПа	?	0,2	0,3	0,17-0,22
3 Тиск після 2-ого ступеня, МПа	0,9	0,8	1,0	0,78
4 Температура повітря на вході, ?С	?	20	20	20
5 Температура повітря на виході, ?С	?	165	135	165
6 Частота обертання вала, хв.-1	850	730	780	735
7 Споживана потужність, кВт	44	33	38	33
8 Діаметр циліндра 1-ого ступеня, мм	198	210	220	210
9 Діаметр циліндра 2-ого ступеня, мм	155	125	160	125
10 Хід поршня, мм	146	120	110	120
11 Маса, кг	646	560	1100	?



Рисунок 1.1 Компресорна станція К-5М з контрприводом



1-рама; 2-електродвигун; 3-упруга муфта; 4-захисний кожух; 5-компресор

Рисунок 1.2 Компресорна станція КСЕ-5М з електроприводом

1-холодильник; 2-компресор; 3-повітряний фільтр; 4-панель керування; 5-електродвигун

Рисунок 1.3 Компресорна станція ВШ-6?10М

Компресорну станцію з контрприводом встановлюють на двох балках з гвинтовими упорами, гвинти яких впираються в повздовжню балку рами компресорної станції. при обертанні гвинтів вся компресорна станція переміщується і натягуються паси.

В компресорних станціях КСЕ-5М компресор і електродвигун змонтовані і закріплені болтами на спільній рамі зварної конструкції. В нижніх полках балок рами зроблені отвори для кріплення компресорної станції до фундаменту анкерними болтами чи до балок металевих основ. Електродвигун з'єднує з компресором еластична муфта, яка закрита захисним кожухом.

Компресорна станція КСЕ-5М не має охолоджуючого пристрою після другої ступені стиску, і повітря при цьому досягає температури приблизно +150єС.

Для зниження пускової потужності і навантаження в елементах компресора і приводу в момент запуску компресорної станції застосовують розвантажувальні пристрої, які дозволяють полегшити цей запуск.

Компресор К-5М складається з наступних основних вузлів: картера, блоків циліндрів, колінчастого вала, шатунів, поршнів, клапанних головок з клапанами, проміжного холодильника, вентилятора та газопроводу. Картер компресора відлитий з чавуну і має два люки для доступу до нижніх головок шатунів, і дві привалочні площини у верхній частині для встановлення циліндрів. Рівень мастила в картері контролюється за допомогою шомпольного масломіра.

Стальний двокривошипний вал встановлюється у розточках торцевих кришок на конічних роликопідшипниках. Кривошипні шийки вала розміщені під кутом 180є, до крайніх щік закріплені болтами дві противаги. На кінцях вала розміщені з однієї сторони шків для приводу вентилятора, а з другої маховик. На шийках колінчатого вала розміщено по два шатуни, верхні головки яких з'єднуються з поршнями І і ІІ ступені.

Шатуни - стальні штамповані двотаврового січення. Верхня головка шатуна нероз'ємна із запресованою бронзовою втулкою, нижня головка - роз'ємна з бабітовою заливкою. На кришці нижньої головки встановлюється мастилопідвідна трубка.

Таблиця 1.3

Технічна характеристика компресора К-5М

Подача приведена до умов всмоктування	м3?хв	5±5%
Частота обертів вала	хв-1	720
Потужність	кВт	33
Критичний тиск	МПа	0,8
Діаметр поршня І ступені ІІ ступені	мм мм	210 125
Хід поршня	мм	120
Охолодження циліндрів		повітряне
Ємність масляної ванни	л	15
Олива	компресорна літня 19”Т” зимова 12”М”
Маса компресора без двигуна	кг	560
Двигун тип	АО-93-8 асинхронний трьохфазний з коротко-замкнутим ротором
потужність	кВт	40
напруга	В	220380
маса	кг	830

Поршні І і ІІ ступені виготовляються з чавуну. Обидва поршні мають по два ущільнюючих і маслозйомних кільця. Поршневі пальці пустотілі із загартованою і полірованою зовнішньою поверхнею. від осьових переміщень пальці фіксуються пружинними стопорними кільцями. Циліндри І і ІІ ступені - чавунні з ребристою поверхнею, відлиті попарно у виді блоків з фланцями зверху і знизу. Нижніми фланцями блоки кріпляться до картера, на верхніх встановлюються клапанні головки.

Клапанні головки І і ІІ ступені ідентичні за конструкцією і відрізняються тільки розмірами. Вони складаються з клапанних плит із зібраними на них всмоктуючими і нагнітальними пластинчатими клапанами, розміщеними попарно по довжині плити і клапанних кришок коробчастої форми. Клапанні плити І і ІІ ступеней в складі з клапанами накриваються кришками і утворюють, завдяки повздовжнім ребрам в кожній кришці, дві камери над клапанами - всмоктуючу і нагнітаюючу. Клапанні кришки мають всмоктуючий і нагнітальний патрубки. Зовнішні поверхні кришок виконані ребристими для більш ефективного охолодження.

Клапани безпружинні, полосові. Пластини під час роботи компресора під тиском повітря вигинаються за дугою упорів і завдяки пружним властивостям закривають канали в сідлах, регулюючи тим самим напрямок руху повітря в процесі всмоктування, стиску і нагнітання.

Вентилятор і трубчастий холодильник призначені для охолодження повітря стиснутого в І ступені.

Запобіжні клапани встановлені на кожній ступені компресора. Вони пружинного типу, ідентичні за конструкцією і відрізняються жорсткістю пружин і кількістю отворів для виходу повітря.

2. Розрахункова частина

2.1 Розподіл тисків по ступенях компресора

Для побудови індикаторної діаграми необхідно визначити розподіл тисків по ступенях компресорів.

Спепінь стиску ступені компресора визначається виразом

=, (2.1)

де - коефіцієнт, який враховує втрати тиску в проміжних охолоджувачах; в попередніх розрахунках можна приймати 0,93 [3];

z=2 - кількість ступеней;

_к=7 - кінцева спепінь підвищення тиску.

Тоді за формулою (2.2)

=.

Проміжний тиск за першою ступенею

р₂ = •р₀ = 2,744•1•10⁵ = 0,2744 МПа. (2.2)

Обчислюємо робочі об'єми циліндрів першої та другої ступені

V₁ = = 0,00416 м³; (2.3)

V₂ = = 0,00147 м³.

Об'єм газу приведений до умов стиску

0,00163 м³; (2.4)

0,00062 м³;

Будуємо систему координат р= р(V). На осі ординат відкладаємо точки, які відповідають значенням тисків на вході в компресор, після першої ступені та на виході з компресора. Через дані точки проводимо горизонтальні прямі.

Відмічаємо на проведених прямих точки, що відповідають відповідним значенням об'ємів. Отримані точки з'єднуємо однобічними кривими та однією ізотермою, так як температура на початку і в кінці стиску рівна.

Заштрихована зона показує виграш в роботі, який отримується за рахунок другої ступені.

2.2 Побудова графіків зміни тисків по ступенях компресора від кута повороту колінчастого вала

Графік зміни тисків по ступенях компресора в залежності від кута повороту колінчастого вала побудуємо на основі індикаторної діаграми, виразивши кут повороту через об'єм камери компресора.

V=F•S=, (2.6)

Переміщення поршня S виразимо через кут повороту кривошипа . Для ідеального механізму з безкінечною довжиною шатуна при = можна застосувати наближену формулу

S=r•(1-cos). (2.7)

Підставимо вираз (2.7) в формулу (2.6) і визначимо з неї кут повороту кривошипа

. (2.8)

Знайдемо кут для характерних точок індикаторної діаграми.

;

;

Відкладаємо отримані кути на осі абсцис, а на осі ординат відповідні значення тиску, взяті з індикаторної діаграми у відповідному масштабі. На інтервалі 0-180є відбувається заповнення циліндрів компресора, а в інтервалі 180-360є стиск.

2.3 Визначення температурного режиму після кожної ступені в кінці циклу стиснення

Визначимо температуру стискуваного газу на виході з кожної ступені компресора за формулою

Т_к = Т_п•, (2.9)

де Т_к і Т_п - абсолютна температура відповідно на кінці стиску і на початку ступені, К;

- степінь стиску;

k - показник адіабати.

Для першої ступені компресора (при температурі повітря 33єС)

Т_п1 = 273 + 10 = 283 К.

Показник адіабати приймаємо k=1,35.

Т_к1 = 283•2,744=367,9 К; t_к1 = 94,9 єС.

Для забезпечення безаварійної роботи компресора необхідно, щоб температура стиснутого газу не перевищувала 180єС. Умова 94,9єС<180єС виконується.

Для першої ступені компресора. Після першої ступені газ охолоджується. Температура охолодження, як правило, на 15…20єС більша за температуру на вході в попередню ступень.

Т_п2 = 273 + 30 = 303 К.

Показник адіабати приймаємо k=1,4.

Т_к2 = 303•2,744=404,4 К; t_к1 = 131,4 єС.

Умова 131,4єС<180єС виконується.

2.4 Визначення швидкості і прискорення поршня останньої ступені компресора в залежності від кута повороту колінчастого вала

Швидкість поршня визначаємо за формулою

, (2.10)

де щ - кутова швидкість обертання кривошипа, с^-1,

с-1;

R - радіус кривошипа, м,

R=S2=1202=60 мм=0,06 м;

L - довжина шатуна, L=250 мм=0,25 м.

Спростимо вираз (2.10)

Обчислимо швидкість поршня для значень кута б=0...360 з кроком 30:

б₀=0; мс;

б₁=30; мс;

б₂=60; мс;

б₃=90; мс;

б₄=120; мс;

б₅=150; мс;

б₆=180; мс;

б₇=210; мс;

б₈=240; мс;

б₉=270; мс;

б₁₀=300; мс;

б₁₁=330; мс;

б₁₂=360; мс;

Прискорення поршня в залежності від кута повороту кривошипа визначаємо за формулою

(2.11)

б₀=0; =440,66 мс²;

б₁=30; =350,4 мс²;

б₂=60; =135,04 мс²;

б₃=90; =-85,29 мс²;

б₄=120; =-220,33 мс²;

б₅=150; =-265,12 мс²;

б₆=180; =-270,08 мс²;

б₇=210; =-265,12 мс²;

б₈=240; =-220,33 мс²;

б₉=270; =-85,29 мс²;

б₁₀=300; =135,04 мс²;

б₁₁=330; =350,4 мс²;

б₁₂=360; =440,66 мс².

За отриманими значеннями будуємо графічні залежності, які представлені на кресленні КП.НО-42.00.00.000 ГР.

2.5 Визначення дійсної подачі компресора, приведеної до початкових умов за заданою частотою обертання

Теоретична витрата компресора односторонньої дії

Q_т = . (2.12)

Коефіцієнт подачі компресора

=_р•₀•_г•_т=0,95•0,88•0,93•0,946=0,735; (2.13)

де _р•- коефіцієнт тиску, _р•= 1 - в₁ = 1 - 0,05 = 0,95;

де в₁ = коефіцієнт пропорційності; в₁ = 0,05…0,1;

₀ - об'ємний коефіцієнт,

₀ = 1 - •(-1) = 1 - 0,02•(7-1) = 0,88; (2.14)

де - відносна величина мертвого простору; для циліндрів низького тиску =0,02…0,1; приймаємо =0,02;

_г - коефіцієнт герметичності (_г = 0,9…0,95); приймаємо _г = 0,93;

_т - коефіцієнт підігріву

_т = 1 - 0,009•(-1) = 1 - 0,009•(7-1) = 0,946.

Дійсна подача компресора після другої ступені

Q_д = Q_т • = 0,1033•0,735 = 0,076 м³?с. (2.15)

Дійсна подача компресора приведена до умов всмоктування

=0,435 м³?с.(2.16)

де Р_о - атмосферний тиску; Р_о =740 мм.рт.ст. = 97333 Па;

Т_о - температура атмосферного повітря; Т_о =273+10=283 К.

2.6 Визначення сил, що діють на деталі кривошипно-шатунного механізму

Від дії тиску на поршні діє осьова сила, яку визначимо з виразу

Р_і = р_і•F_і, (2.17)

Для першої ступені р₁ = 0,2744 МПа та площа поперечного січення поршня

F₁ = м²_.

Р₁ = р₁•F₁=274400•0,0346=9504 Н.

Для другої ступені р₂ = 0,7 МПа та площа поперечного січення поршня

F₂ = м²_.

Р₁ = р₁•F₁=700000•0,0123=8590 Н.

Сила, що діє вздовж шатуна (рисунок 2.1)

Сила, яка діє вздовж шатуна

S=, (2.18)

де G - вага поршня і 1?3 шатуна; приймемо G=2000 Н;

f - коефіцієнт тертя поршня; приймемо f =0,01.

Максимального значення дана сила досягає при максимальному значенні кута в; так як відношення r/l=0,06/0,25=0,24, то відповідно cosв=0,99, і для спрощення розрахунків можна прийняти

Рисунок 2.1 Схема дії сил на деталі кривошипно-шатунного механізму

S=P+G•f. (2.19)

S₁=P₁+G•f=9504+2000•0,01=9524 Н;

S₂=P₂+G•f=8590+2000•0,01=8610 Н.

Палець сприймає зусилля S, яке можна розкласти на тангенційну силу Т, направлену по дотичній до кола радіусом R, та нормальну силу N, яка сприймається валом кривошипа

T = S•sin . (2.20)

N = S•cos б. (2.21)

Розрахунок сил Т та N в залежності від кута повороту кривошипа приведений в додатку А.

3. Спеціальна частина

3.1 Аналіз роботи і вдосконалення регулятора тиску системи пневматичного керування

В пневмосистемі бурових установок застосовують регулятори тиску двох типів: АК-11Б і АК-11А-3Т (останній відрізняється додатковою установкою іскрогасної камери). Регулятор тиску призначений для автоматичної підтримки тиску стислого повітря в системі пневматичного управління. Він включається в систему разом з електропневматичним вентилем ВВ-32Ш.

Регулятор тиску АК-11Б (рисунок 3.1) простий по конструкції, надійний і зручний в експлуатації, а також при ремонті і регулюванні.

Регулятор працює таким чином. Стисле повітря потрапляє під мембрану 3, притиснуту патрубком 5 до площини 13 болтами 2, і тисне на поршень 4, що переміщається в розточці 22 корпусу 1. Поршень, переміщаючись, стискає пружину 9, встановлену між поршнем і шайбою 8, має різьбовий отвір, і повертає за допомогою осі 10 важіль 12. При цьому протилежна сторона важеля займе положення нижче за вісь О--О, сила від розтягнутої пружини 14 примусить контактну планку 17 переміститися з нижнього положення у верхнє і тим самим розімкне електричний ланцюг.

При падінні тиску поршень 4 під дією пружини 9 почне переміщатися вниз і за допомогою осі 10 поверне важіль 12 навкруги осі 11. При цьому протилежна сторона важеля підіймається вгору, пружина 12 розтягнеться. Як тільки точка К (опора контактної планки) займе положення вище за вісь О--О, сила від пружини 14 примусить контактну планку 17 переміститися з верхнього крайнього положення в нижнє і тим самим замкнути електричний ланцюг.

Тиск виключення регулюють обертанням гвинта 6, вмонтованого в горизонтальну планку 7 стійки 18. При обертанні гвинта проти годинникової стрілки тиск виключення збільшується, а при обертанні за годинниковою стрілкою -- зменшується. Межі регулювання 0,3--0,9 МПа. Після встановлення нижньої величини тиску головка гвинта може бути запломбована.

Рисунок 3.1 Регулятор тиску

Тиск включення регулюють по необхідній величині перепаду, тобто по різниці тиску виключення і включення. Величина перепаду знижується при зменшенні відстані між контактами (між гвинтом 15 і стійкою 20) і не залежить від величини тиску виключення. Величина перепаду регулюється упором 15 рухомого контакту. При регулюванні слід ослабити контргайку 16 і, обертаючи гвинт 15, вгвинчений в стійку 19, змінити відстань між контактами. Після отримання нижньої величини перепаду треба закріпити гвинт і перевірити надійність відключення і включення електричного ланцюга. Дроти від електроланцюга під'єднують до клем 21.

Модернізуємо конструкцію регулятора з метою спрощення її та зменшення кількості деталей (КП.НО-42.12.00.000 СК). На пластмасовій плиті -- основа регулятора 9 -- встановлюються рухомий 2 і нерухомий контакти 1; рухомий контакт 2 надітий на упор, на який діє зусилля регульованої пружини. У відключеному положенні рухомий контакт упирається в гвинт-упор. Упор переміщається в направляючій втулці в одну сторону під дією зусилля пружини, в іншу сторону -- від ходу мембрани, що прогинається від дії стислого повітря. Зусилля пружини визначається положенням регулювального гвинта. Тиск повітря в системі пневмоуправління, при якому регулятор розмикає контакти, встановлюється попереднім підтисканням регульованої пружини. Чим більше попереднє підтискання пружини, тим вище тиск, при якому регулятор спрацьовує, розмикаючи електричну сіть. Якнайменший тиск повітря, при якому регулятор знов замикає контакти, регулюють гвинтом-упором. Настройку регулятора тиску починають з визначення максимального вимикаючого тиску шляхом зміни зусилля регульованої пружини. Після цього регулюють величину перепаду тиску.

4. Раціональна експлуатація і обслуговування

В компресорах, що використовуються в системах пневмокерування бурових установок, трапляються наступні види неполадок.

Ненормальне підвищення тиску в якій-небудь ступіні викликається несправністю клапанів на наступній ступені. Несправний клапан легко знайти по індикаторній діаграмі і замінити його.

Ненормальне підвищення температури стисливого газу може бути наслідком неправильного розподілу тиску по ступінях чи несправністю системи охолодження.

Несправність системи охолодження полягає в утворенні шумовиння у водяних сорочках компресора і в трубах холодильника. Шумовиння видаляють розчином соляної кислоти, заливаючи його в систему охолодження на 12--24 год і підтримуючи його температуру в межах 50--80 °С періодичними запусками компресора. Після цей розчин зливають, а систему промивають водою. Зниження ефективності охолодження може бути викликане також несправністю відцентрових насосів.

Раптове падіння тиску мастила в циркуляційній системі змащення може бути викликано: поломкою шестеренного насоса з внутрішнім зачепленням; розривом мастилопроводу; поломкою пружини запобіжного клапана.

Поступове падіння тиску в циркуляційній системі може бути обумовлено: засміченням масляного чи фільтра прийомної сітки насоса; нещільністю запобіжного клапана; великим виробленням вкладишів підшипників ковзання; розрідженням змащення внаслідок перегріву.

Підвищення температури мастила викликається забрудненням масляного холодильника чи підвищенням температури рухомих частин компресора внаслідок їхнього зносу.

У лубрикаторній системі змащення можуть бути наступні несправності: перебої в подачі змащення через пропуски зворотних масляних клапанів; негерметичність мастилопроводів; поломка лубрикаторів.

Різкий стукіт у циліндрі компресора може бути наслідком ряду неполадок: улучення шматка пружини, уламка клапана між поршнем і кришкою; безпосередніх ударів поршня об кришку; ослаблення з'єднання поршня зі штоком; ослаблення поршневих кілець у канавках поршня; ослаблення з'єднання штока з крейцкопфом; влучення в циліндр рідини чи надмірного змащення його; великого зносу продувного циліндра чи крейцкопфа і збільшеного зазору між ними; зносу пальця крейцкопфа чи розробки бронзових втулок ; слабкої посадки клапанів у гніздах циліндра.

Зниження подачі компресора є наслідком негерметичності клапанів, зносу поршневих кілець, циліндрів чи сальників.

Компресор не запускається. У цьому випадку необхідно перевірити тиск пускового повітря; продути лінію пускового повітря від конденсату, що забруднює свічі; продути газову лінію від повітря; перевірити, чи правильно встановлений початок відкриття клапанів повітророзподільника; перевірити, чи не заїдають пускові клапана повітророзподільника і чи не пропускає пусковий трубопровід; відрегулювати систему запалювання. Свічі запалювання повинні бути сухими і мати правильний зазор. Контакти магнето не повинні бути обгорілими, щітки зношеними.

Циліндри двигуна перегріваються, якщо пропускають поршневі кільця продувного насоса; встановлене пізніше запалювання; засмічений повітряний фільтр чи забруднені вихлопний колектор і глушитель; недостатній тиск холодної води чи на стінках сорочок охолодження мається шумовиння. Перегрів циліндрів виявляють по температурі вихлопних газів.

Підвищена димність двигуна спостерігається в наступних випадках: велика подача оливи лубрикатором у циліндри двигуна і до газорегулюючого клапана; несправний мастилоскидальний клапан продувного насоса; у ресивері і вихлопному тракті зібралася значна кількість незгорілої оливи.

Двигун не приймає навантаження, тобто під навантаженням зменшуються обороти вала і ручним регулюванням натягу пружини відцентрового регулятора не вдається довести частоту обертання до нормальної. У цьому випадку необхідно перевірити тиск паливного газу, систему запалювання, роботу паливних клапанів, клапани продувних циліндрів, повітряні фільтри, стан поршнів і циліндрів двигуна.

Двигун дає зворотні спалахи при занадто багатій робочій суміші, великому випередженні запалюванні, непогодженості запалювання з роботою двигуна внаслідок несправності муфти магнето.

Стукоти в циліндрах двигуна можуть бути викликані: великим випередженням запалювання палива; зносом поршневих кілець, канавок поршнів чи підшипників; великою кількістю подаваного палива чи вмістом у ньому бензину, газоліну чи води. При всіх неполадках компресор зупиняють для виявлення й усунення причин.

Щоб збільшити термін служби компресора, забезпечити тривалу і безперебійну роботу його, а також не допустити передчасний знос деталей, необхідно робити планово-попереджувальні ремонти.

На основі вивчення режиму експлуатації компресорів рекомендуються наступні терміни проведення планово-попереджувальних ремонтів:

технічний огляд -- через 250--350 год роботи;

ревізія -- через 1500--2000 год роботи;

поточний дрібний ремонт -- після 4000 год роботи;

поточний ремонт -- після 8000 год роботи;

капітальний ремонт -- після 30--40 тис. год роботи.

Допускаються відступи від зазначених термінів, тому що в кожнім окремому випадку вони залежать від тривалості роботи машини, ступеня навантаження, якості уживаної оливи, води і палива, технічного стану машини, а також кваліфікації обслуговуючого персоналу компресорної станції.

Висновок

В курсовому проекті проаналізовано використання поршневого двоступінчастого компресора для забезпечення систем пневмокерування бурових установок, а саме компресорної станції КСЕ-5М. Розглянуте питання модернізації регулятора тиску системи пневматичного керування буровою установкою. Модернізація полягає в зменшенні кількості деталей регулятора тиску, ліквідації важеля з пружиною, що зменшує габаритні розміри регулятора, полегшує його експлуатацію, ремонт та технічне обслуговування.

В розрахунковій частині проведені основні розрахунки поршневого компресора та побудовані основні графічні залежності.

Перелік використаних джерел

1. Алексеевский Г.В. Буровые установки Уралмашзавода. М.: Недра, 1981.

2. Збірник методичних вказівок до лабораторних занять з курсу «Гідромашини і компресори» для студентів всіх спеціальностей стаціонарної та заочної форм навчання. - Івано-Франківськ, ІФДТУНГ, 1995.

3. Черкасский В.М. и др. Насосы, вентиляторы, компрессоры. Учебное пособие для энергетических вузов и факультетов. М.: Энергия, 1968.

4. Касьянов В.М. Гидромашины и компрессоры. Учебник для вузов. М.: Недра, 1981.

5. Молчанов А.Г., Чичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. М.: Недра, 1976.

Размещено на Allbest.ru

...