鉆井柴油機高架油罐自動潤滑油裝置的研制

鉆井柴油機高架油罐自動潤滑油裝置的研制

高油罐是鉆頭動力柴油的重要組成部分。通過高油罐的高差，將必要的燃料輸送到機械房和發(fā)電室。過去高架油罐的油料補充一直是通過機房人員手動啟動供油馬達,然后目測來觀察高架油罐液面高低,來決定何時停止供油馬達。要完成油量的判斷,需要上下攀爬,存在危險隱患;同時,由于鉆井工人勞動強度大,在某些特殊施工多崗交叉作業(yè)中,有可能忘記及時向高架油罐內(nèi)補充燃油,由于油罐油量低造成柴油機停車,從而導(dǎo)致生產(chǎn)及井下事故隱患。例如,2005年勝利油田某公司曾因操作高架油罐不當(dāng)造成人身死亡事故。同時,由于鉆井作業(yè)施工的特殊性,油罐區(qū)所在的位置屬井場防護死角位置,近幾年來,一些不法分子通過各種手段盜取井隊用柴油,給國家和企業(yè)帶來了較大的損失和環(huán)境污染,為此,通常將所有油罐的觀察孔蓋全部鎖死,導(dǎo)致在夜間向高架油罐注入柴油的時候無法觀測燃油的數(shù)量,往往造成高架罐內(nèi)燃油的重復(fù)補充,不利于柴油的充分沉淀過濾,大量的污染物進入柴油機供油管路,降低了濾清器和柴油機的使用壽命。針對這一問題,結(jié)合一線現(xiàn)場的意見,研制開發(fā)了鉆井柴油機高架油罐自動供油裝置。該裝置在油面低于規(guī)定的值時,自動開啟供油馬達向高架油罐供油,當(dāng)油量達到額定值時,自動關(guān)閉馬達停止供油。在液位超出正常范圍時,系統(tǒng)可以發(fā)出聲光報警,提醒操作人員注意。該裝置降低了機房工作人員的勞動強度,消除了上下攀爬高架油罐的危險隱患,保證了柴油機的正常運轉(zhuǎn)及生產(chǎn)的正常運行。1啟、停馬達控制原理電路原理如圖1所示。采用冗余設(shè)計,手動控制和自動控制相互獨立,互不影響,虛線框及其附屬電路為自動控制部分,這一部分即使出現(xiàn)故障,手動控制部分仍然可以正常工作。手動控制電路由啟動按鈕、停止按鈕、接觸器組成,是最普通的啟停控制電路。手動控制的啟、停與位于電腦版上的自動控制供油馬達的啟、停按鈕分別為并聯(lián)和串聯(lián),互相獨立,互不影響。在外部油罐車到達井場需要卸載柴油到柴油儲備罐或其他情況需要啟動供油馬達情況下,可以手動啟動供油馬達向柴油儲備罐或者是柴油高架罐提供燃油。單片機自動識別柴油罐的液位進行控制。自動控制電路具有液位顯示和控制功能,顯示范圍0～99%,顯示器位于電腦控制板上,由2片高亮液晶數(shù)碼管組成,動態(tài)實時顯示高架油罐油位的高低。液位控制的依據(jù)就是來自液位傳感器的信號,出現(xiàn)異常情況時報警器發(fā)出聲光報警信號,此時按下報警復(fù)位按鈕就可以暫時停止報警。自動部分的控制是通過位于控制板上的2個繼電器觸點實現(xiàn)的,一個為常開觸點,功能與手動啟動按鈕相同,兩者并聯(lián);另一個為常閉觸點,功能與手動停止按鈕相同,兩者串聯(lián)。手動和自動2套系統(tǒng)可獨立工作。這樣設(shè)計的目的是為了盡可能地利用原來控制柜內(nèi)電器元件,并保證系統(tǒng)工作的可靠性。2擴展功能的實現(xiàn)由于在電路的設(shè)計上增加了單片機控制電路,大大地簡化了電路設(shè)計,同時采用了程序化控制,使許多功能可以根據(jù)具體的需要來擴展。例如,在現(xiàn)場安裝時,某鉆井隊要求增加高架油罐供油量計量功能,如果不采用程序控制,就必須要修改控制電路,那么該裝置的適應(yīng)性將大大降低。采用了單片機程序控制以后,只需要在原來程序的基礎(chǔ)上作少許的修改,就完全可以實現(xiàn)上述的功能。程序工作流程如圖2所示。3高架油罐聲光報警和電路設(shè)計控制電路使用AVR單片機控制所有系統(tǒng)功能,液位傳感器采集到的模擬信號經(jīng)過模/數(shù)變換后送入單片機進行處理。單片機根據(jù)油位信號控制相應(yīng)繼電器動作進行自動供油動作并同時顯示油位的高低。如果出現(xiàn)意外情況,例如由于供油管道進氣而導(dǎo)致供油馬達無法向高架油罐內(nèi)供應(yīng)燃油所導(dǎo)致高架油罐內(nèi)液位持續(xù)下降,到達報警設(shè)定之后則啟動相應(yīng)繼電器控制報警器進行聲光報警。另外,在進行電路設(shè)計時,考慮到鉆井現(xiàn)場的實際情況,由于目前大部分鉆井隊所使用的電源為節(jié)能發(fā)電機或者是VOLVO系列柴油發(fā)電機組所供的400V交流電源,由于現(xiàn)場的電源為小電網(wǎng)電源,在啟動較大的電動負載如除砂泵時電網(wǎng)電壓將會有較大的波動,而節(jié)能發(fā)電機為柴油聯(lián)動機拖動,整個運轉(zhuǎn)頻率嚴(yán)重不穩(wěn),電壓波動較大。如果在系統(tǒng)設(shè)計時不加以考慮該系統(tǒng)的供電質(zhì)量,將大大地降低整套系統(tǒng)的可靠性。因此,在該系統(tǒng)的設(shè)計上需用目前最為可靠的開關(guān)供電電源作為該系統(tǒng)的電源,從根本上提高了系統(tǒng)的可靠性?？刂齐娐吩砜驁D如圖3。4油罐區(qū)改造方案只需對油罐區(qū)的高架罐供油管線進行少量改造即可,就可保證自動供油,如果不希望進行自動供油,可以不安裝單向閥,只需要根據(jù)液位顯示,人工啟動供油馬達向高架油罐內(nèi)注入一定數(shù)量的燃油即可。油罐區(qū)的改造方案如圖4所示。本裝置的控制電路部分安裝在油罐區(qū)防爆配電柜中,通過安裝在油罐內(nèi)的液位傳感器感知當(dāng)前油位,不僅可以動態(tài)顯示油位,還可以根據(jù)油位高低自動啟停馬達,起到自動供油的作用?？紤]到鉆井現(xiàn)場的實際情況,將在油罐區(qū)原來存在的照明及潤滑油泵的開關(guān)與控制系統(tǒng)一起安裝在防爆控制柜中,減少了油罐區(qū)的控制柜數(shù)量,方便鉆井現(xiàn)場生產(chǎn)的需要。5減少燃油和效率該裝置已在勝利油田黃河、渤海鉆井公司50多個鉆井隊安裝使用。最早使用該裝置的32538鉆井隊于2006-02安裝該設(shè)備,現(xiàn)一直運行良好。安裝該裝置后,機房操作人員可以準(zhǔn)確地判斷高架罐內(nèi)燃油的數(shù)量避免重復(fù)供油,利于柴油的充分沉淀;同時又可以避免不及時補充燃油所造成的柴油機停車等較大事故的發(fā)生,提高了濾清器和柴油機供油系統(tǒng)的使用壽命,降低了鉆井成本。雖然該設(shè)備運行可靠,操作簡便,但是為了保證柴油機的正常運轉(zhuǎn),司機助手或發(fā)電工還是要在規(guī)定時間對該設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀況進行檢查,防止供油馬達失效等意外情況,以保證柴油機正常供油。鉆機柴油機高架油罐油位顯示與自動供油裝置的運用,在鉆井一線井隊受到了一致好評,既節(jié)約了人力,又提高了人員和設(shè)備的安全性,取得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。6主、副井場爆破