10钻采机械4.ppt

第一节 石油钻机用柴油机 石油机械的动力主要来自柴油机和电动机两大类。与其他机械相比，石油钻机用动力机械有其不同之处。首先是功率大，如一台钻机要几千kW的功率配备，一座海洋平台则要上万kW的功率配备;其次是控制精度高，石油钻机常常需要用几部柴油机带交流发电机共同工作，这就要求电机能精确控制，以保证交流电的汇集;第三是强适应性，石油的开发和生产地大多在条件艰苦的地区，且动力电源往往得不到供给。 一、驱动设备的特性指标 各类动力机有一些共同的技术经济指标，可用来评价它们的动力性和经济性。 1、适应性系数Ks K s = Mmax / Me (3-1） 式中， Mmax为动力机稳定工作状态时发出的最大扭矩;Me为动力机额定(标定)功率时的扭矩。 Ks值的大小表明动力机适应外载变化的能力。Ks值大，表明 动力机过载能力大。 第一节 石油钻机用柴油机 2.速度范围R R=nmax/nmin (3-2) 式中，nmax为动力机最高稳定工作转速;nmin为动力机最低稳定工作转速。 R越大，表明速度调节范围越宽。 通常所说的柔韧性,即指K,R值大,随外载增加(或减少)而能自动增矩减速(或减矩增速)的范围宽. 3.燃料(能源)的经济性 燃料的经济性指的是提供同样功率时所消耗的燃料费用。 柴油机、燃气轮机以耗油率来表征;电动机则以耗电量、功率因数来表征。 4.动力机比质量 动力机比质量即每单位功率(以kW为单位)的质量(以kg为单位) ，用KG表示: KG=G/Ne (3-3) 式中，G为动力机(包括必备的附件)的质量;Ne为额定功率。 5.使用经济性 除特别指明的燃料经济性之外，使用经济性尚应包括对工作地区的适应性、启动性能、控制操作的灵敏程度、工作的可靠性、安全性、持久性及维护保养难易性等。 表3-1给出了石油机械常用驱动设备的适应性系数Ks和调速范围R的参考数值。 二、柴油机驱动的特点 (1）不受地区限制，具有自持能力。在寒带、热带、高原、山地、平原、沙漠、沼泽、海洋环境，自带燃料就可工作，这对勘探和开发新油田是非常重要的。 (2)产品系列化后，不同级别钻机可采用所谓积木式方式，即增加相同类型机组数目可以增加总装机功率，从而减少柴油机品种。 (3)在性能上，转速可平稳调节，能防止工作机过载，避免出现设备事故。装有全制式调速器，油门手柄处于不同位置即可得到不同的稳定工作转速。当外载增加超过Mmax 时，柴油机便超过外特性上稳定工作点而熄火，不致造成传动机构或工作机因过载而损坏。 (4)结构紧凑，体积小，质量轻，便于搬迁移运，适于野外流动作业。 作为钻机动力机，它也有不足之处，如:扭矩曲线较平坦，适应性系数小(Ks = 1.05 -1.15) ，过载能力有限;转速调节范围窄(R = 1.3- 1.8) ;噪音大，影响工人健康;与电驱动比较，驱动传动效率低、燃料成本高，等等。 三、柴油机驱动特性 就是柴油机自身的特性,包括外特性、负荷特性、调速特性 1)外特性 油泵齿条固定在供油量最大位置时，功率Ne、转矩Me 、单位时间功率的油耗ge、排气温度tT、增压后吸气压力Pk、排出压力PT随n变化的规律称为外特性。 外特性是正确选择及合理使用发动机的基础。图3-1所示为Z12V190B型柴油机外特性曲线。该曲线定量地指明了不同转速下的Ne，Me和ge值，还指明了最大功率Nmax、 最大扭矩Mmax及最大功率时扭矩Me 、最小耗油量gemin及相应的经济转速，可确定适应性系数K和合理的工作转速范围。 三、柴油机驱动特性 三、柴油机驱动特性 3)调速特性 油门手柄固定、油泵齿条由调速器自动控制时，Ne，Me与转速n的关系称为调速特性。图3-3所示为柴油机的调速特性。 由调速特性可知，装有全制式调速器的柴油机的负荷可以在很大范围内变化，而转速则可维持5%的变化。调节油门手柄位置可得到一系列形状类似的调速线。 选择匹配和操作使用柴油机时应让其在调速线上工作。若外载超过Me点，发动机将在超负荷工况下运行，动力性和经济性指标都会变坏。 4)通用特性 图3-4所示为Z12V190B柴油机的通用特性曲线，最内层的等油耗率曲线表明发动机最经济的工作范围。 四、石油机械常用柴油机 1、 Z190系列钻机柴油机 济南柴油机厂研制生产的Z190系列柴油机包括Z8V190， Z8V190-1， Z8V190-2， Z81