Архив метки: воздух

3.4.   Поршневые  автоматизирован­ные задатчики давления

Основное назначение поршне­вых манометров состоит в поверке и градуировке средств измерения давления, применяемых в народ­ном хозяйстве. При этом находят применение как методы поверки, основанные на задании точного зна­чения   давления   по   образцовому

Рис.  27.  Образцовый  грузопоршневой прибору с последующим отсчетом дифманометр ^трехступенчатой поршне- показаний    поверяемого    прибора,

так и методы поверки, основанные на регулировании давления по от­меткам поверяемого прибора с последующим измерением этого давле­ния по образцовому прибору. Однако, в связи с широким распростране­нием в технике измерения и регулирования давления бесшкальных изме­рительных преобразователей основной объем поверочных работ прово­дится методом задания образцового давления. Традиционные поршневые манометры, отличаясь универсальностью (они применимы как для зада­ния давления, так и для его измерения), нуждаются в применении вспо­могательных регулировочных устройств, причем все работы по поверке и градуировке проводятся непосредственно оператором. Это предопре­делило все более широкое использование в поверочной практике автома­тизированных поршневых задатчиков давления, которые, помимо увели­чения производительности поверочных работ, повышают комфортность условий труда оператора.

В настоящее время в народном хозяйстве страны применяются авто­матизированные задатчики давления различных типов, предназначенных для измерения давления как жидкости, так и воздуха. Краткие техничес­кие характеристики наиболее часто применяемых в нашей стране задат­чиков давления приведены в табл. 9.

При выборе уровня автоматизации необходимо учитывать назначе­ние задатчика, объем поверочных работ, условия применения, сложность конструкции и стоимость, требования к квалификации обслуживающе­го персонала и пр. Во многих случаях применение автоматизированных

Таблица   9

 

Тип задатчика

Класс точнос-

Диапазон изме-

Измеряемая

Форма поршня

 

ти

рений

среда

 

Воздух-250

ОД

Верхний предел

Воздух

Нецилиндричес-

 

 

измерения от

 

кий

 

 

10 Па до 2,5

 

 

 

 

кПа*

 

 

Воздух-1,6

0,02; 0,05

1-160 кПа

Тоже

Тоже

Воздух-2,5

0,02; 0,05

25-250 кПа

—м—

—„—

Воздух-6,3

0,02; 0,05

63-630 кПа

—„—

 

АЗД-0,4

0,1

8-40 кПа

«

Цилиндричес-

 

 

 

 

кий

АЗД-2,5

0,05

10-250 кПа

»>

Тоже

АЗДГ-16

0,05

0,04-1,5 МПа

Трансформа-

«

 

 

 

торное масло

 

АЗДГ-60

0,05

0,1-6 МПа

Тоже

9)

АЗДГ-600

0,05

1-60 МПа

Касторка

М

3.4.   Поршневые  автоматизирован­ные задатчики давления* Верхние пределы измерений поверяемых  приборов  составляют от  10 до 2,5 кПа (15 комплектов грузов).

задатчиков в настоящее время вообще не целесообразно. Однако, по ме­ре совершенствования задатчиков их использование будет постоянно рас­ширяться.

Одним из первых в нашей стране нашел применение автоматический задатчик давления АЗД-0,4, предназначенный для поверки и регулиров­ки мембранных и ртутных сфигманометров (приборов для измерения давления крови в медицинских учреждениях) с верхним пределом из­мерений 40 кПа (300 мм рт.ст.).

Задатчик (рис. 28) содержит поршень 1, к верхней части которого прикреплена ступенчатая втулка 2 с трубкой 5, цилиндр 7, смонтирован­ный на разделительный бачок 12 и корпус 13. На корпусе покоятся гру­зы 6; фотоэлектрическая следящая система, состоящая из фотодиода 3 и осветителя 4; электромагнитные клапаны 8 и 10, управляемые транзис­торно-релейной схемой (на рисунке не показана), и коллектор 9 для подключения поверяемых манометров. Нижняя часть разделительного бачка заполнена керосином, который поступает под давлением в зазор между поршнем и цилиндром, остальная часть измерительной системы заполнена воздухом. В процессе измерений корпус 13 с лежащими на нем грузами 6 и поршень 1 с помощью электродвигателя 11 вращаются от­носительно оси цилиндра 7.

Принцип действия задатчика заключается в следующем. При нажатии кнопки „пуск" пульта управления клапан 10 открывается, и воздух от источника питания поступает в верхнюю часть бачка, повышая давление в измерительной системе до значения, которое уравновешивает собствен­ный вес поршня с укрепленными на нем втулкой и трубкой. При даль­нейшем увеличении давления при подъеме поршня ступенчатая втулка поочередно снимает с корпуса 13 грузы, чем обеспечивается создание по-

3.4.   Поршневые  автоматизирован­ные задатчики давления

Рис. 28. Принципиальная схема АЗД-0,4

следовательных значений, давления, соответствующих поверяемым от­меткам. При достижении значения давления, соответствующего поверя­емой отметке, клапан 10 закрывается на время отсчета. Давление снижа­ется клапаном 8 нажатием соответствующей кнопки пульта управления. Закрытие и открытие клапанов производится фотоэлектрической следя­щей системой и транзисторно-релейной схемой. Трубка 5 составлена из чередующихся прозрачных и непрозрачных колец. При перекрытии луча света от осветителя к фотодиоду соответствующий клапан закрывается, прекращая изменение давления. Схема автоматики позволяет проводить работу на установке в трех режимах:

полуавтоматическом задании значений давления с остановкой на каждой поверяемой отметке на любое время по усмотрению оператора;

автоматическом задании значений давления с кратковременными ос­тановками на поверяемых отметках шкалы;

непрерывном плавном повышении и понижении давления с останов­ками на предельных отметках шкалы.

Более высокий уровень автоматизации достигнут в автоматических гидравлических .задатчиках давления типа АЗДГ класса 0,05 с програм­мным управлением, предназначенных для поверки и градуировки мано­метров и измерительных преобразователей давления жидкости в диапа­зоне от 0,4 до 60 МПа.

Автоматический задатчик АЗДГ (рис. 29) содержит: поршневой ма­нометр 2, механизм наложения грузов 1, узел сигнализации положения поршня 3, блок электронного программного управления 4 с пультом 5, блок регулирования давления 6, гидравлическую насосную станцию 7 и быстродействующие зажимы 8 для подключения поверяемых приборов. Принцип действия задатчика основан на автоматическом уравновешива­нии веса грузов, наложенных на поршень по заданной программе давле-

3.4.   Поршневые  автоматизирован­ные задатчики давления

нием жидкости, которое одновременно подается к поверяемым приборам.

Рис. 29. Структурная блок-схема автоматичес­кого задатчика давления A3ДГ

По программе, зало­женной в перфокарте бло­ка 4, механизм наложения грузов 1 нагружает пор­шень манометра 2 и од­новременно блоку 6 дает­ся команда на регулиров­ку давления в измеритель­ной системе, отработка ко­торого прекращается по сигналам устройства 3 при достижении равновесия поршня. Пульт 5 обеспечи­вает следующие режимы работы:

автоматические на 1 цикл (переход со ступени на ступень, выдержка на верхнем пределе, обратный ход) или непрерывный (повторение цик­лов с выдержкой на нуле);

ручной (переход на каждую следующую ступень по отдельным ко­мандам оператора);

регулировочный и наладочный (плавное изменение давления от нуля до заданного значения и обратно по команде оператора), а также специ­альные технологические режимы и блокировки.

АЗДГ выпускаются в трех модификациях с верхними пределами измерений 1,6; 6,0; 60 МПа с числом ступеней 160 и 60. Время перехода со ступени на ступень 12 с; режим перехода двухскоростной, что обеспе­чивает плавный односторонний подход к поверяемой отметке. Габарит­ные размеры одного задатчика 960Х720Х1500 мм, масса 300 кг. Особен­но эффективны задатчики давления при массовой поверке измеритель­ных преобразователей давления с токовыми выходными сигналами, где достигается полная автоматизация с распечаткой результатов поверки или градуировки.

Помимо автоматизированных задатчиков давления, основанных на измерительных системах с цилиндрическими поршневыми парами, в по­верочной практике находят применение автоматизированные задатчики давления с нецилиндрическим поршнем, принцип действия которого основан на динамическом равновесии веса поршня с давлением, действу­ющим на него со стороны протекающей через междроссельную камеру из­меряемой среды. Нецилиндрический поршень, имеющий форму тела вра­щения, обычно выполняется в форме сферы или усеченного конуса. Из­мерительная система задатчика (рис. 30) содержит поршень 1 сферичес­кой (рис. 30, а) или конической (рис. 30, б) формы и цилиндрическое сопло 2, образующее переменный дроссель, отражатель струи воздуха питания 3 и постоянный дроссель 4. Междроссельная камера Л трубкой

3.4.   Поршневые  автоматизирован­ные задатчики давления

3.4.   Поршневые  автоматизирован­ные задатчики давления

Рпит

Рис. 30. Поршневые преобразователи силы в давление с нецилиндрическим

поршнем

соединяется с объемом Б, в который подается выходное давление преоб­разователя".

Так же, как и в классическом поршневом манометре с цилиндричес­ким поршнем в равновесном состоянии, усилие, приложенное к поршню, уравновешивается действующим на площадь его поперечного сечения давлением в междроссельной камере и силами трения протекающей через кольцевой зазор измеряемой среды. Однако, в отличие от цилиндричес­кой поршневой пары геометрическая площадь сечения нецилиндрическо­го поршня существенно изменяется в зависимости от его положения от­носительно верхней кромки сопла. Поэтому эффективную площадь не­цилиндрического поршня принято представлять в виде

^эф =

G- v

cos a),

(3.37)

где Fc — геометрическая площадь сечения отверстия сопла на уровне верхней кромки; G — массовый расход измеряемой среды (газа) через переменный дроссель; р — давление в междроссельной камере; а — угол наклона струи газа при выходе из кольцевого зазора; v — скорость ис­течения газа из кольцевого зазора.

Так же, как и в традиционных поршневых манометрах, измеряемое давление определяется по формуле (3.23)

.   mg      ,,      рв
,

3.4.   Поршневые  автоматизирован­ные задатчики давления3.4.   Поршневые  автоматизирован­ные задатчики давленияПо принципу действия задатчики с нецилиндрическим поршнем име­ют ряд очевидных преимуществ по сравнению с манометрами с цилинд­рическим поршнем. Непрерывный подвод в измерительную систему га-

за — носителя дополнительно энергии и его с рос в окружающую сре­ду позволяют автоматически поддерживать соответствие выходного дав­ления приложенной к нецилиндрическому поршню силе. При этом также автоматически происходит самоцентровка поршня относительно кромки сопла в горизонтальной плоскости, благодаря чему отпадает необходи­мость в применении устройств для вращения поршня вокруг его верти­кальной оси.

С другой стороны, задатчики с нецилиндрическим поршнем в отли­чие от манометров с цилиндрическим поршнем весьма чувствительны к вертикальному перемещению поршня относительно кромки сопла, что приводит к существенному изменению зазора между поршнем и кром­кой сопла, а следовательно, и эффективной площади поршня. В принци­пе, согласно (3.36) постоянство эффективной площади может быть до­стигнуто при условии

Gv
———
 • cos a = const,

но при этом каждому значению задаваемого давления р соответствуют свои массовый расход G и скорость истечения газа v. Указанное может быть реализовано при применении автоматических регуляторов расхода газа, но это приводит к возникновению дополнительных погрешностей, связанных с расчетом необходимой регулировочной характеристики. Помимо отмеченного, задатчики давления с нецилиндрическим пор­шнем уступают манометрам с цилиндрическим поршнем по универсаль­ности, область их применения по принципу действия ограничена задани­ем давления; ограничены также и верхние пределы измерений. В настоя­щее время (см. табл. 9) принцип нецилиндрического поршня нашел при­менение в образцовых задатчиках давления воздуха (газа) классов точ­ности 0,02—0,1 с верхними пределами измерений от ОД до 600 кПа.

6.3. УСТАНОВКИ (КОМПЛЕКСЫ) НАСОСНО-БУСТЕРНЫЕ.

Установка бустерно-насосная компрессорная УНБ 125×40 БК пред- на­значена для нагнетания газожидкостных смесей с высоким газосодер- жанием и жидкостей при выполнении следующих технологических операций:

вскрытии продуктивных пластов при бурении с промывкой пеной и вызов притока;

освоении скважин с использованием попутного газа или инертных газов при применении в комплекте с компрессорно-мембранной установкой для обо­гащения воздуха азотом;

проведении внутрискважинных работ с промывкой пеной, включая капи­тальный ремонт скважин, пенокислотную обработку коллектора, промывку пес­чаных пробок;

перекачке по внутрипромысловой системе трубопроводов продукции сква­жин, включая попутный газ;

цементировании обсадных колонн с применением пеноцемента;

пневмоиспытаниях нефте- и газотрубопроводов и другого нефтепромысло­вого оборудования;

запуске газовых скважин.

Установка включает бустерный насос высокого давления, воздушный ком­прессор, подпорный и дозирующий насосы, мерную емкость и манифольд.

Монтажной базой для размещения оборудования установки слу- жит
шасси автомобиля КрАЗ-65101, при этом двигатель автомобиля используется в
качестве привода бустерного насоса марки МТБ (или       9ТМБ), воздушного

компрессора марки 4ВУ1-5/9, К5 (или АВШ-6/8), а также подпорного НБ320/10 (или 1.1.ПТ32) и дозирующего (1.1.ПТ14) насосов.

Технические данные установки приведены в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Технические параметры

насосно-бустерных, компрессорно-мембранных, азотных

установок (комплексов

i

 

 

 

 

Тип установки (комплекса)

Параметры

УНБ-125×40

УБНКА-9/160 (УБН-160х40 и УКИ-

9/15)

УБНКА-9/250 (УБ14-125-25-Г или УБ9-125-20-К и УКИ-

9/15)

 

 

УБН-

УКМ-

УБ9-125-20-К

УБ14-125-25-Г

 

 

160×40

9/15

 

 

Монтажная база

 

 

Автошасси

 

 

Тип (бустерного)

Трехплун-

Двухпор-

Двухпор-

Трехплун-

насоса высокого

жерный 14ТБ

шневой

 

шневой

жерный 14Т2-

давления

или

9ТМБ

 

9Т-Б

Б

 

двухпоршне-

 

 

 

 

 

вой 9ТМБ

 

 

 

 

Мощность насоса, кВт

108

108

108

125

Тип воздушного

4ВУ1-5/9,

2ВМ4-15/

4ВУ1-5/9

компрессора

К5 или

 

25С оппозит-

 

 

 

АВШ-6/8

 

ный трех-

 

 

 

 

 

ступенчатый с

 

 

 

 

 

приводом от

 

 

 

 

 

двигателя

 

 

 

 

 

шасси

 

 

Тип блока газораздели-

МВа-0,54

тельного

 

 

мембранный

 

 

Тип подпорного насоса

НБ320/10

НБ-

НБ4-

НБ4-320/10

 

или1.1ПТ32

4/160/63

 

160/63

 

Тип дозирующего на-

1.1ПТ14

НБ4-

НБ-160/63

НБ4-320/10

соса (для пены)

 

160/63

 

 

 

Объем емкости, м3

6,0

6,0

6,0

6,0

Режим нагнетаемой

Газоводяная

Воздух, инерт-

Воздух,

Воздух, инертная азотно-

среды

смесь, пена

ная азотно-

инертная

кисдородная смесь, про-

 

 

кислородная

азотно-

мысловые жидкости,

 

 

смесь, промыс-

кислород-

попутные и природные газы,

 

 

ловые идкости,

ная смесь

газоводонефтяная смесь

 

 

попутные и

 

 

 

 

 

природные

 

 

 

 

 

газы, газо-

 

 

 

 

 

водонефтяная

 

 

 

 

 

смесь

 

 

 

При нагнетании

 

 

 

 

 

воздуха:

 

 

 

 

 

наибольшая подача

6,5

15

15

6,1

100

воздуха, мЗ/мин

 

 

 

 

 

наибольшая подача

90/15

6,1

воды (пены),

 

 

 

 

 

дмЗ/мин

 

 

 

 

 

наибольшее давле-

20

40,0

2,5

20,0

25,0

ние, МПа

 

 

 

 

 

Газосодержание. %

До 99,3

До 99,3

До 99,3

Расход воды, м^/ч

До 6,3

До 6,3

До 2,2

Степень аэрации

 

 

 

 

 

(отношение объема

 

 

 

 

 

воздуха к объему воды

 

 

 

 

 

в нормальных

 

 

 

 

 

условиях):

 

 

 

 

 

при нагнетании

20-320

370

пены

 

 

 

 

 

при нагнетании

20-100

100

инертной азотно-

 

 

 

 

 

кислородной смеси

 

 

 

 

 

Подача инертной

9,0

9,0

9,0

9,0

смеси, мЗ/мин

 

 

 

 

 

Наибольшее давление,

VfTTa

До 40

До 1,8

До 20

До 25

lvll±a

Концентрация (об.),

%’.

 

 

 

 

 

Продолжение  табл. 6.3

 

Параметры

Тип установки (комплекса)

УНБ-125×40

УБНКА-9/160 (УБН-160х40 и УКИ-

9/15)

УБНКА-9/250 (УБ14-125-25-Г или УБ9-125-20-К и УКИ-

9/15)

УБН-160х40

УКМ-9/15

УБ9-125-20-К

УБ14-125-25-Г

азота

_

_

87-97

87-97

87

кислорода

Не более

■10

Газосодержание. %

_

До 98,8

До 98,8

_

Расход воды, мЗ/ч

Не более 6,3

Не более 6,3

При нагнетании при-

 

 

 

 

 

родного, факельного и

 

 

 

 

 

попутного газа, не со-

 

 

 

 

 

держащего сероводо-

 

 

 

 

 

род и избыточном

 

 

 

 

 

давлении на приеме до

 

 

 

 

 

6 (до 10) МПа:

 

 

 

 

 

подача газа,

 

35

35

54

100

mvmhh

 

 

 

 

(до 10 МПа)

наибольшее давле

До 63

До 30

До 20

До 25

ние, МПа

 

 

 

 

 

Газосодержание. %

До 99,7

До 99,77

До 99,7

Расход воды, mv ч

Не более 6,3

Не более 6,3

Не более 6,3

При работе установки

 

 

 

 

 

в насосном режиме:

 

 

 

 

 

наибольшее давле

63,0

40,0

 

25,0

ние нагнетания,

 

 

 

 

 

МПа

 

 

 

 

 

наибольшая подача

22,8

21,5

26,0

17,2

(идеальная), дм3/с

 

 

 

 

 

Габаритные размеры,

10 150х2700х

9900х2500х

10 550х2750х

10 150х2700х

9900х2500х

мм

Х3225

Х3700

Х3760

Х3225

Х3700

Масса, кг

17 000

16 000

20 000

16 000

17 500

Изготовитель насосно-бустерных, компрессорно-мембранных, азотных ус­тановок — НПАК "Ранко".

Установка насосно-бустерная УБН-160х40 (рис. 6.5) предназначена для нагнетания промысловых жидкостей, природного и попутного газа, газоводо-нефтяных смесей под давлением до 40 МПа, а также для приема и нагнетания инертной в контакте с углеводородной среде азотно-кислородной смеси в сква­жину или другой объект.

6.3. УСТАНОВКИ (КОМПЛЕКСЫ) НАСОСНО-БУСТЕРНЫЕ.

 

Рис. 6.5. Установка насосно-бустерная УБН-160х40

Установка включает двухпоршневой насос высокого давления, оснащен­ный для нагнетания газов и газожидкостных смесей бустерным устройством, дозировочный насос, смонтированный на месте водоподающего насоса и обвя­занный на приеме с мерной емкостью установки, а на выкиде — с бустерным на­сосом.

Монтажной базой для размещения оборудования установки служит шасси автомобиля КрАЗ-65101, при этом двигатель автомобиля используется в качест­ве привода двухпоршневого насоса марки 9Т с бустерным устройством и дози­ровочного насоса марки НБ4-160/63.

Установка оснащена системой контроля за следующими параметрами: дав­лением на приеме и на выкиде установки; давлением на выкиде дозировочного насоса; числом оборотов дизеля.

Технические данные установки приведены в табл. 6.3.

Установка компрессорно-мембранная УКМ-9/15 предназначена для обеднения воздуха кислородом до взрывобезопасной в контакте с углеводоро­дом средой (газом, нефтью) концентрации и подачи такой инертной смеси под давлением 1,5 МПа на прием насосно-бустерной установки или компрессора высокого давления.

Установка может применяться самостоятельно в случаях, когда имеется необходимость в сжатом воздухе давлением до 2,5 МПа или азотно-кислород-ной смеси с содержанием азота до 97 % при давлении 1,3-1,8 МПа.

Применяется установка при строительстве и эксплуатации нефтяных и га­зовых скважин в следующих технологических операциях:

вызове притока флюида опорожнением при освоении скважин;

опрессовке трубопроводов и оборудования;

испытании эксплуатационных колонн на герметичность понижением уров­ня;

вскрытии продуктивных пластов с использованием газожидкостных смесей (пен и аэрированных жидкостей);

цементировании с использованием аэрации и пеноцементов;

пенокислотной обработке призабойной зоны;

промывке песчаных пробок пеной.

Установка УКМ-9/15 включает воздушный оппозитный трехступенчатый компрессор с приводом от двигателя шасси и газоразделительный мембранный блок, обеспечивающий обогащение воздуха азотом до взрывобезопасной кон­центрации.

Монтажной базой для размещения оборудования установки служит шасси автомобиля КрАЗ-260, двигатель автомобиля используется в качестве привода оппозитного трехступенчатого компрессора марки 2ВМ4-15/25С.

УКМ-9/15 оснащена системой автоматики, обеспечивающей ее защиту от перегрузок по следующим параметрам: превышению давления и температуры по ступеням компрессора; снижению содержания азота (превышению содержа­ния кислорода) по сравнению с установленным пределом; падению давления масла в системе смазки компрессора; превышению температуры охлаждающей компрессор жидкости.

Технические данные установки приведены в табл. 6.3.

Установка самоходная бустерная насосно-компрессорная газовая УБ9-125-20-К предназначена для нагнетания газожидкостных смесей с использова­нием атмосферного воздуха, промыслового (природного, попутного газа с со­держанием сероводорода не более 6 %) газа или азота от внешних источников с давлением не менее 0,5 МПа и жидкостей (при предельном давлении нагнета-

ния до 20 МПа) при выполнении технологических операций строительства, эксплуатации и капитального ремонта скважин.

Установка включает бустерный насос высокого давления, компрессор, под­порный насос, мерную емкость, трубный теплообменник и манифольд.

Монтажной базой для размещения оборудования установки служит шасси автомобиля КрАЗ-250, при этом двигатель автомобиля используется в качестве привода бустерного насоса марки 9Т-Б, воздушного компрессора марки 4ВУ1-5/9, а также подпорного насоса НБ4-160/63.

Технические данные установки приведены в табл. 5.3.

Установка самоходная бустерная насосно-компрессорная газовая УБ14-125-25-Г предназначена для нагнетания газожидкостных смесей с исполь­зованием атмосферного воздуха, промыслового (природного, попутного газа с содержанием сероводорода не более 6 %) газа или азота от внешних источников с давлением 0,5-10 МПа и жидкостей (при предельном давлении нагнетания до 25 МПа) при выполнении технологических операций строительства, эксплуата­ции и капитального ремонта скважин.

Установка включает бустерный насос высокого давления, подпорный на­сос, мерную емкость, успокоитель потока, нагнетательный, приемный и вспомо­гательные трубопроводы, приемный газопровод.

Монтажной базой для размещения оборудования установки служит шасси автомобиля КрАЗ-250, при этом двигатель автомобиля используется в качестве привода бустерного насоса марки 14Т2-Б, а также подпорного насоса НБ-320/10.

Технические данные установки приведены в табл. 6.3.

Установки (комплексы) бустерно-насосные компрессорные азотные УБНКА-9/160 и УБНКА-9/250 предназначены для обеднения воздуха кисло­родом до взрывобезопасной концентрации в условиях азотно-кислородной сме­си и нагнетания этой смеси в скважину или другой объект в ходе выполнения технологических операций.

Область применения установок типа УБНКА — строительство и эксплуа­тация нефтяных и газовых скважин. Круг выполняемых при этом технологиче­ских операций определяется технической возможностью использования в рабо­те конструктивно связанных между собой их основных составляющих элемен­тов — двух самоходных агрегатов (установок): компрессорно-мембранной уста­новки УКМ-9/15 производительностью 9 м3/мин при давлении до 1,5 МПа; бустерно-насосной установки УБН-160×40 для УБНКА-9/160 и УБ14-125-25-Г (или УБ9-125-20-К) для УБНКА-9/250.

Технические данные установки приведены в табл. 6.3.

6.4. САМОХОДНЫЕ КОМПРЕССОРНЫЕ СТАНЦИИ

Компрессорные станции предназначены для сжатия атмосферного воздуха и нагнетания сжатого воздуха в процессе бурения скважин и вскрытия продук­тивных нефтяных, газовых и газоконденсатных пластов с использованием газо­образных агентов (воздуха, аэрированных буровых растворов и пен), освоения и капитального ремонта скважин, испытания и очистки нефте- и газопроводов, а также (при необходимости применения сжатого воздуха в случаях, указан­ных в технической характеристике) при проведении инженерно-строительных, ремонтных, дорожных и других работ.

Самоходная компрессорная станция СД-9/101М (рис. 6.6). Все обору­дование станции смонтировано на общей раме, установленной на шасси ав-

10000

6.4. САМОХОДНЫЕ КОМПРЕССОРНЫЕ СТАНЦИИВид А

г    з    -t    s     6    7     S3     to  и     iz    13   п

6.4. САМОХОДНЫЕ КОМПРЕССОРНЫЕ СТАНЦИИ

Рис. 6.6. Самоходная компрессорная станция СД-9/101М:

/ — шасси автомобиля КрАЗ-250; 2 — капот; 3 — глушители; 4 — система охлаждения дизеля; 5 -пульт управления; 6 — установка двигателя; 7 — аккумуляторный ящик; 8 — система подогрева; 9 воздухопровод; 10 — компрессор; // — система охлаждения компрессора; 12 — система продувок; 13 — блок охлаждения; 14 — рама станины

томобиля КрАЗ, и защищено от воздействия атмосферных осадков съемным ка­потом.

Сжатие воздуха на станции осуществляется поршневым оппозитным двух­рядным четырехцилиндровым четырехступенчатым компрессором с двумя неза­висимыми системами смазки: механизма движения и цилиндров.

Привод компрессора осуществляется с помощью 12-цилиндрового V-образ-ного дизельного двигателя через фрикционную муфту и эластичную муфту с резинокордной оболочкой.

Компрессор и дизельный двигатель оснащены всеми системами, необходи­мыми для нормальной работы станции.

Автоматические системы станции обеспечивают контроль за ее работой, аварийную защиту, сигнализацию и освещение пульта управления и подкапот­ного пространства.

Предпусковой подогрев дизельного двигателя и компрессора при темпера­туре окружающей среды ниже +5 °С производится подогревателем и выхлоп­ными газами двигателя автомобиля.

Системы охлаждения дизельного двигателя и компрессора раздельные, замкнутые, жидкостные, блок охлаждения охлаждает масло дизельного двига­теля и охлаждающую жидкость систем охлаждения дизельного двигателя и

компрессора.

Для удобства осмотра и обслуживания станции в капоте по бокам и спере­ди установлены двери.

В комплект станции входит трубопровод длиной 25 м для подсоединения к скважине. В транспортном положении трубопровод крепится под рамой стан­ции.

Станция оборудована знаками безопасности дорожного движения. Клима­тическое исполнение станции — VI.

Техническая характеристика

Сжимаемый газ…………………………………………       Воздух

Производительность, приведенная к начальным условиям, мЗ/с (м3/мин)0,15 (9) Давление воздуха, МПа (кгс/см2):

начальное………………………………………………       Атмосферное

конечное, не более………………………………….       9,91 (101)

Температура воздуха, К (°С):

начальная (в пределах)……………………………       233 (-40)^318 (45)

на выходе из станции, не более………………..       353 (80)

Номинальная мощность приводного дизеля, л.с             300

Полная масса станции в заправленном состоянии, кг               20 000

Наибольшая скорость передвижения по промышленным дорогам, км/ч….68

Самоходная компрессорная станция СД-9/220 (рис. 6.7). Все оборудо­вание станции смонтировано на общей раме, установленной на шасси автомоби­ля КрАЗ, и защищено от воздействия атмосферных осадков съемным капотом.

Сжатие воздуха осуществляется поршневым оппозитным двухрядным пя-тицилиндровым пятиступенчатым компрессором с двумя независимыми систе­мами смазки механизма движения и цилиндров.

Привод компрессора осуществляется с помощью 12-цилиндрового V-образ-ного дизельного двигателя через фрикционную муфту и эластичную муфту с резинокордной оболочкой.

Компрессор и дизельный двигатель оснащены всеми системами, необходи­мыми для нормальной работы станции.

Автоматические системы станции обеспечивают контроль за ее работой, аварийную защиту, сигнализацию и освещение пульта управления и подкапот­ного пространства.

Предпусковой подогрев дизельного двигателя и компрессора при темпера­туре окружающей среды плюс 5 °С производится подогревателем и выхлопны­ми газами двигателя автомобиля.

Системы охлаждения дизельного двигателя и компрессора раздельные, замкнутые, жидкостные. Блок охлаждения охлаждает масло дизельного двига­теля и охлаждающую жидкость систем охлаждения дизельного двигателя и компрессора.

Для удобства осмотра и обслуживания в капоте по боковым сторонам и спереди установлены двери.

В комплект станции входит трубопровод длиной 25 м для подсоединения к скважине. В транспортном положении трубопровод крепится под рамой стан­ции. Станция оборудована знаками безопасности дорожного движения.

Климатическое исполнение станции рядовое и экспортное — VI, тропиче­ское — Т.

15      12   3  8 „ , .3        10 13 В         11   И     4     7

6.4. САМОХОДНЫЕ КОМПРЕССОРНЫЕ СТАНЦИИ10000

Рис. 6.7. Самоходная компрессорная станция СД-9/220:

/ — шасси автомобиля; 2 — капот; 3 — пульт управления; 4 — блок охлаждения; 5 — глушители; 6 компрессор; 7 — рама станции; 8 — аккумуляторный ящик; 9 — установка двигателя; 10 — систе­ма подогрева; / / — система продувок; 12 — система охлаждения дизеля; 13 — воздухопровод; 14 —система охлаждения компрессора

Техническая характеристика

Сжимаемый газ…………………………………………       Воздух

Производительность, приведенная к начальным условиям, мЗ/с (м3/мин)0,15 (9) Давление воздуха, МПа (кгс/см2):

начальное………………………………………………       Атмосферное

конечное, не более………………………………….       9,91 (101)

Температура воздуха, К (°С):

начальная (в пределах)……………………………       233 (-40)ч-318 (45)

на выходе из станции, не более………………..       353 (80)

Номинальная мощность приводного дизеля, л.с             300

Полная масса станции в заправленном состоянии, кг               21 000

Наибольшая скорость передвижения по промышленным дорогам, км/ч….40

Изготовитель — ОАО "Компрессорный завод" (г. Краснодар).

Кроме того, этот завод выпускает передвижные компрессорные станции СД-19/8 и компрессорные станции без шасси на салазках (переносные) (табл. 6.4).

Азотная компрессорная станция на базе компрессора СД-9/101М (рис. 6.8). Предназначена для взрывобезопасного освоения газовых, газоконденсат-ных и нефтяных скважин, очистки забоев скважин от скопления

Технические параметры компрессорных станций

Таблица 6.4

 

 

Произ-

Давле-

Мощ-

Габаритные размеры,

 

 

Модель

водитель-

ние,

ность

 

мм

 

Мас-

Шасси

станции

ность,

q     .

кгс/см2

привода,

дли-

ши-

высо-

са, кг

 

 

м°/мин

 

л.с.

на

рина

та

 

 

 

 

 

Для сжатия

воздуха

 

 

 

сд

9

101

300

10 000

2500

3600

20 000

Автомо-

9/101М

 

 

 

 

 

 

 

биль КрАЗ

СД-9/220

9

221

300

10 000

3070

3600

21 000

 

СД-19/8

19

8

300

10 000

2500

3600

19 600

 

НД-9/101

9

101

300

6000

2800

2900

12 000

Без шасси

 

 

 

 

 

 

 

 

на салазках

НД-9/220

9

221

300

6000

3370

2900

13 000

 

НД-19/8

19

8

300

6000

2800

2900

11 800

 

 

 

Для

получения и

сжатия

азота

 

 

 

СДА-

5

101

300

10 700

2500

3600

23 000

Автомо-

5,0/101

 

 

 

 

 

 

 

биль КрАЗ

СДА-

5

221

300

10 700

3070

3600

24 000

и

5,0/220

 

 

 

 

 

 

 

 

НДА-

5

101

300

7000

2800

2900

15 000

Без шасси

5,0/101

 

 

 

 

 

 

 

на салазках

НДА-

5

221

300

7000

3370

2900

16 000

и

5,0/220

 

 

 

 

 

 

 

 

жидкости и песка. Может быть использована для подачи инертной газовой сме­си при испытании и ремонте трубопроводов, резервуаров и оборудования, экс­плуатирующихся во взрывоопасных средах. Изготавливается путем дооснаще-ния воздушного компрессора СД-9/101М специальным газоразделительным блоком, обеспечивающим получение азота из атмосферного воздуха.

Станция прошла межведомственные приемные испытания в 1997 г. Госгор-технадзором РФ согласован ее серийный выпуск.

Техническая характеристика

11       12      13    И

6.4. САМОХОДНЫЕ КОМПРЕССОРНЫЕ СТАНЦИИ10000

Рис. 6.8. Азотная компрессорная станция на базе компрессора СД-9/101М:

/ — шасси автомобиля КрАЗ; 2 — капот; 3 — глушители; 4 — система охлаждения дизеля; 5 — пульт управления; 6 — установка двигателя; 7 — аккумуляторный ящик; 8 — система подогрева; 9 — воз­духопровод; 10 — компрессор; // — система охлаждения компрессора; 12 — система продувок; 13 — блок охлаждения; 14 — рама станины; 16 — блоки выработки азота

Производительность по азоту, нм3/мин         5,0

Давление азота на выходе, МПа…..       До 10,0

Концентрация кислорода в азоте, % (об.)               Не более 10

Точка росы азота, °С…………………..     Минус 50

Шасси…………………………………………     КрАЗ-65101

Привод компрессора…………………..     Дизель 2Д12БС2

Габаритные размеры, м……………….     10×2,5×3,7

Срок службы, годы……………………..     8

Атмосферный воздух сжимается в первых двух ступенях компрессора и без какой-либо специальной подготовки подается в газоразделительный блок, происходит его осушка и обеднение по кислороду. Азот выводится из блока в высокоатмосферные ступени компрессора для дальнейшего сжатия, а отработанный воздух с повышенным содержанием кислорода и влаги периодически выбрасывается через специальный трубопровод в атмос-феру.

В пульте контроля газоразделительного блока предусмотрен датчик кон­троля концентрации кислорода. На лицевой панели находятся показывающий прибор и сигнальные лампы, с помощью которых контролируется содержание кислорода в вырабатываемом азоте. При превышении допустимой концентра­ции кислорода происходит автоматическая остановка компрессора станции.

Азотные компрессорные станции выпускаются в передвижном и стацио­нарном вариантах. На базе газоразделительных блоков с использованием дру­гих компрессоров изготавливаются азотные установки разной производительно­сти, чистоты и давления подачи азота.

Изготовитель — Научно-производственное предприятие "Атомконверс".

12.2. Поверка испытательных установок для газосчетчиков

Установки с колокольными мерниками, предназначенные для повер­ки газосчетчиков, после изготовления, ремонта и установленного срока эксплуатации подлежат обязательной государственной поверке.

Метрологическая часть поверки установок сводится к оценке по­грешностей указателей расхода и показаний газового мерника.

В основе поверки указателей расхода газомерных установок лежат те же принципы, что и в основе поверки указателей расхода испытатель­ных установок для жидкостных счетчиков.

Поверка образцового газового мерника заключается в проверке его герметичности и установлении правильности нанесения отметок на шка­ле колокола. При проверке мерника на герметичность нагнетают воздух под колокол до тех пор, пока он не займет верхнего положения. Закреп­ляют цепь противовеса с тем, чтобы при наличии утечки колокол оста­вался неподвижным. При этом о герметичности мерника судят по пока­заниям микроманометра, подсоединенного к выходному газопроводу установки (см. рис. 122). Если в течение 2 мин положение мениска ма­нометрической жидкости, заполняющей трубку дифманометра, не из­менится, мерник считается герметичным.

Правильность нанесения отметок на шкале колокола проверяют, из­меряя количество воздуха, выходящего из-под колокола, образцовыми газовыми мерниками 1-го разряда, номинальный объем которых опреде­лен весовым методом с погрешностью не более 0,03 %.

При выборе объема и количества образцовых мерников следует ис­ходить из допустимой продолжительности поверки всей шкалы мерника, которая не должна быть более 1 ч. В процессе поверки поддерживают ра­венство и постоянство температур воздуха и воды в пределах ±0,2° С.

Образцовый газовый мерник 1-го разряда показан на рис. 125. Кол­бу 2 мерника через кран 7, соединенный гибким шлангом со специаль-

12.2. Поверка испытательных установок для газосчетчиков

Рис. 125. Образцовый газовый мерник 1-го раз­ряда

ным хранилищем, предвари­тельно заполняют водой. Полный залив колбы конт­ролируют при помощи нип­пельного крана 1, установ­ленного на шарообразной крышке мерника. Затем мерник при помощи’резино­вой трубки, накидываемой на ниппель крана 1, соеди­няют с пространством под поверяемым колоколом. Ес­ли после этого открыть кран 4, то вода из колбы будет вытекать, и колба будет за­полняться воздухом, посту­пающим из-под колокола. Вода из колбы будет выте­кать до тех пор, пока ее уро­вень не установится на отметке 0, нанесенной на толстостенной стеклян­ной трубке 6. Обычно эта отметка наносится на 40 мм
ниже уровня слив­ной трубы, что соответствует давлению воздуха под колоколом, равно­му 40 мм вод. ст. Таким образом, количество воздуха, поступившего в мерник, равно объему вытекшей из мерника воды. Если объем мерни­ка известен (его определяют в процессе аттестации самого мерника и подгоняют под номинальное значение при помощи регулирующего ци­линдра 5), можно подсчитать погрешности отметок шкалы колокола. Для полного опорожнения мерника служит кран 5.

12.1. Принцип действия и основные конструктивные элементы испытательных установок для счетчиков количества газов

Принципиальная схема испытательной установки для поверки газо­счетчиков показана на рис. 121. Установка состоит из колокольного га­зового мерника 2-го разряда, компрессора, регулировочного устройства, указателя расхода, а также ряда устройств и элементов (отмеченных на схеме), необходимых как для нормальной работы установки, так и для полной и качественной поверки счетчиков.

Газовый мерник (рис. 122) предназначен для вытеснения строго определенных объемных порций газа, подаваемых на поверяемый счет­чик, при определенном давлении и расходе. Мерник состоит из измери-

12.1. Принцип действия и основные конструктивные элементы испытательных установок для счетчиков количества газов

Рис. 121. Схема установки для поверки газосчетчиков:

1 — колокол мерника; 2 — клапан автоматического останова; 3 — микро­манометр; 4 — переключатель микроманометра; 5 — регулировочный кран; б — поверяемый газосчетчик; 7 — указатель расхода; 8 — обходной кран; 9 — проходной кран; 10 — кран для приема воздуха из помешения; 11 — кран для подсоединения манометра; 12,- приемный кран; 13 — пробка; \4 — компрессор;  15 — кран для слива воды из мерника

тельного колокола 2, рейки со шкалой 3, указателя 4, резервуара с водой 5, зажимного устройства 6 и приспособления для поддержания постоянного давления под колоколом при его погружении в резервуар. Измерительный колокол представляет собой полый цилиндр с верхним сферическим днищем. Колокол подвешен на цепи или тросе 1 и частично уравновешен противовесом 8 с дополнительными грузами 7. При работе установки колокол под действием собственного веса погружается в во­ду, находящуюся в резервуаре 5. При этом из пространства под колоко­лом вытесняется объем воздуха, пропорциональный площади внутренне­го (пустотелого) сечения колокола и его перемещению по вертикали. Вертикальное перемещение колокола обеспечивается направляющими штангами и роликами. Кроме того, применение направляющих штанг и роликов обеспечивает постоянный зазор между стенками колокола и ре­зервуара с водой, а также между рейкой со шкалой, укрепленной на ко­локоле, и указателем, укрепленным на резервуаре. Равномерность шка­лы мерника обусловливается соответствующими технологическими до­пусками на конусность и овальность сечения колокола, которые не дол­жны превышать 0,1 %.

Точность отсчета положения колокола по шкале рейки, характери­зующая точность определения объема воздуха, вытесненного из-под ко­локола, должна лежать в пределах ±0,5 мм.

12.1. Принцип действия и основные конструктивные элементы испытательных установок для счетчиков количества газов

Для увеличения точности от­счета указатель, обычно представ­ляющий собой ножевую стрелку, может быть снабжен нониусом или оптическим визирным при­способлением.

Рабочий объем колокола вы­бирают равным объемному коли­честву воздуха, протекающему через поверяемый счетчик при наибольшем поверочном расходе заЗ мин.

Газосчетчики поверяют, как правило, при рабочих (эксплуа­тационных)’ давлениях газа. На большинстве промышленных га­зопроводов рабочее избыточное давление составляет 40—80 мм" вод. ст. Это давление и принято за нормальное при поверке газо­счетчиков.

Давление под колоколом со­
здается его весом и регулируется
сменой грузов противовеса. Если
не принять никаких специальных
мер, то при погружении колокола
в воду вес его за счет изменения
выталкивающей „архимедовой"
силы также будет изменяться, а
следовательно, будет меняться и
Рис 122. Газовый мерник испытательной давление газа под колоколом,
установки                          Для       обеспечения      постоянст-

ва давления под колоколом при работе установки мерники сняб-

жаются весовыми, рычажными или объемными устройствами, автома­тически поддерживающими постоянным вес колокола при его погруже­нии в воду.

Весовое устройство, показанное на рис. 122, основано на изменении длины цепи со стороны колокола и со стороны подвески противовеса. При опускании колокола длина цепи противовеса уменьшается, а длина цепи колокола растет. Вызванное этими изменениями длины различных участков цепи перераспределение их вебов компенсирует потерю в весе колокола.

Если ДС — вес воды, вытесненной при опускании колокола на еди­ницу длины (например, на 1 м), то естественно, что для компенсации изменения давления под колоколом вес единицы длины цепи должен быть равен g-ЛО/2.

Рычажное устройство (рис. 123) основано на добавочном утяжеле­нии колокола моментом от веса гирьки, укрепленной на переменном плече а улитки.

При расчете рычажного устройства определяют профиль улитки, т. е. определяют зависимость г = f(tp), где г — текущий радиус улитки, — угол поворота улитки, закрепленной на ролике противовеса.

12.1. Принцип действия и основные конструктивные элементы испытательных установок для счетчиков количества газов

12.1. Принцип действия и основные конструктивные элементы испытательных установок для счетчиков количества газов

 

Рис. 123. Рычажное компен­сирующее устройство

Рис. 124. Объемное ком­пенсирующее устройство

При опускании колокола на величину Дй момент веса колокола на плече R ролика противовеса за счет выталкивающей силы изменится на

AM=AhFKyR.                         (12.1)

где FK — площадь кольцевого сечения колокола, у — объемный вес во-ДЬ1, заполняющей мерник.

Для компенсации изменения веса колокола необходимо, чтобы

 (12.2)

где gT — масса гирьки рычажного устройства.

Из формул (12.1) и (12.2), приняв во внимание, что Ыг = R<p, полу­чим расчетную зависимость для определения необходимого профиля улитки

1
г = ф& — -.                              (12.3)

Объемное компенсирующее устройство (рис. 124) состоит из цилин­дрического сосуда с донышком, прикрепленным к колоколу, и сифон­ной трубки, один конец которой опущен в цилиндрический сосуд, а дру-

гой в резервуар мерника. При опускании колокола вытесняемая им жидкость по сифонной трубке переливается в цилиндрический сосуд. Для компенсации изменения давления под колоколом сечение цилин­дрического сосуда Fc (с учетом сечения сифонной трубки) должно быть таким, чтобы вес воды, переливающейся в сосуд из резервуара мерника, был равен весу воды, вытесненной колоколом, т. е.

AhFKl=(Ah+Ahy)Fc%                                  (12.4)

где Ah у — возрастание уровня жидкости в резервуаре при опускании колокола на величину Ah.

Приняв во внимание, что Ahy = AhFK/Fp, rp<eFp — площадь свобод­ной поверхности жидкости в резервуаре мерника, на основании форму­лы (12.4) получим искомую площадь сосуда

12.1. Принцип действия и основные конструктивные элементы испытательных установок для счетчиков количества газовСифонное устройство в отличие от весового и рычажного не только компенсирует потерю веса колокола, но и поддерживает постоянство уровня воды в резервуаре мерника.

Колебания давления воздуха под колоколом могут быть вызваны также и трением при движении роликов по направляющим штангам и перемещении цепи противовеса по подпятникам. Для уменьшения трения ролики свободно насаживаются на оси, которые крепятся к стенкам ко­локола с помощью упругих пластин. Между направляющими штангами и роликами должен быть небольшой зазор, а штанги смазываться вазели­ном. Подпятники для цепи или троса противовеса имеют шариковые под­шипники с хорошей смазкой. Звенья цепи или трос выбирают достаточ­но гибкими.

Выполнение всех указанных конструктивных и технологических тре­бований обеспечивает постоянство давления под колоколом при работе установки ±5 мм вод. ст. Для измерения и контроля давления применя­ют стеклянные микроманометры с наклонной трубкой.

Существенно на работу газового мерника влияет нестабильность тем­пературы окружающего воздуха во времени и непостоянство температу­ры по высоте колокола. Изменение температуры влечет за собой изме­нение объема вытекающего из-под колокола воздуха. Вследствие этого при работе установки не допускаются колебания температуры воды, за­полняющей резервуар мерника, и температуры окружающего воздуха более чем на ±0,1° С во время проведения опыта и по высоте колокола. Кроме того, температуры воды и воздуха не должны отличаться более чем на 0,5° С. Столь высокие требования к температурному режиму ра­боты мерника обусловливают необходкмость тщательного термостати-рования лабораторных помещений для поверки газосчетчиков с по­мощью колокольных испытательных установок.

Конструкция и методы расчета устройств для регулирования расхода (регулировочных насадок с указателями расхода) на газомерных испы-

тательных установках не отличаются от регулировочных устройств ис­пытательных установок для счетчиков жидкостей.

Для автоматического прекращения подачи воздуха из-под колокола в поверяемый счетчик применяют пружинные клапаны, срабатывающие от контактных устройств, сблокированных с перемещающимся коло­колом.

Для поверки газосчетчиков большой производительности (более 40 м3^) находят применение автоматизированные газомерные установ­ки с двумя колоколообразными мерниками, работающими в непрерыв­ном режиме. Пока один колокол опускается и вытесняет воздух, другой, поднимаясь, заполняется воздухом от непрерывно действующей возду­ходувки.

В последние годы существенное развитие в отечественной и зарубеж­ной практике получают газомерные трубопоршневые установки, уста­новки с жидкостным вытеснением газа и другие.