修井机发动机气源取力方式改造

0 引言

修井机气泵的功用主要是为修井机气刹系统、操作系统提供足够的气路压力,以保证设备气刹系统、操作系统的安全可靠。工作原理是:发动机通过内部时规组件齿轮驱动气泵曲轴,从而驱动活塞进行打气,打出的气体通过管线导入储气筒。修井机的C15发动机使用的气泵重量为30Kg,气泵安装在发动机前部时规壳上,后部无支撑,靠固定在时规壳上三颗螺丝承载气泵的重量,气泵和时规壳连接处加装密封垫进行密封,时规壳与气泵连接处承受大部分重量,发动机启动后气泵随及工作,通过气管线存在到气瓶,供给修井机钻台操作系统、刹车系统使用。

1 存在问题及改进思路

图1 气泵

（1）在修井机的C15发动机的使用过程中,发动机抖动大,气泵在长时间工作过程中会造成气泵和发动机时规壳之间连接处密封不严,长期使用会导致气泵和发动机时规壳之间连接处漏机油,严重时致使发动机时规壳出现裂纹无法使用,造成设备隐患。根据实际情况统计,时规壳的更换周期为6-8个月,气泵的更换周期为2年,因此造成的维修和配件巨大。如何解决该现象造成的设备隐患,及时降低维修和配件费用成为同行关注的话题。

（2）为了消除设备隐患,提高设备性能,将原车卡特彼勒C15发动机上气泵拆除,改为外置气泵,同时在原发动机安装气泵部位加工安装盲板,起到密封作用,防止润滑油泄漏,加装气泵由发动机通过皮带带动,该气泵自身带有润滑油箱,无需从发动机引入润滑管线,同时气泵采用空气冷却,无需从发动机引入冷却管线。该空压机润滑系统与冷却系统与发动机完全保持独立,不影响发动机运转,即降低了发动机的负载,也便于后期气泵更换、维修,气泵的成本相比原车自带空气压缩机成本低,维护保养简单,同时发动机时规壳不会因空气压缩机抖动造成损坏,增加了时规壳的使用寿命。

2 外置气泵与发动机匹配

2.1 工作原理

气泵是将机械能转换为气体压力能的一类设备,为气动系统提供动力的核心设备,其类型分为往复活塞式[1]、旋转叶片或螺杆式。其中选用的气泵为往复式活塞,由皮带轮带动曲轴,曲轴带动连杆使活塞产生往复运动,引起气缸容积变化,由于气缸内压力的变化,空气通过吸入阀进入气缸,在压缩行程中,随着气缸容积的缩小,产生压缩空气。其特点为价格低廉,维修方便。

2.2 匹配计算

在改造过程中,为尽量节约成本,原则上不改造发动机飞轮、及发动机转速,根据设备气量的实际需求,配置相应气泵。

气泵最小轮直径计算公式:

其中:V为线速度,大小轮线速度相等原理;

ω气泵轮转速,最高转速为1000r/min;

γ气泵轮直径;

W发动机皮带轮转速,一般工作转速2000r/min;

R发动机皮带轮直径,一般0.15m;

所以γ气泵轮选用直径计算可得为0.3m。

图2 外置气泵

3 气泵的安装

（1）拆除原发动机气泵,使用盲板及堵头等工具,密封发动机润滑、冷却管线。

（2）选择发动机皮带轮左右两侧作为外置气泵安装位置,原则选取空间较大的一侧。

（3）将气泵固定支座焊接安装在修井机上,使用螺杆轨道可调节气泵的左右位置,便于调整皮带松紧,保证气泵皮带轮和发动皮带轮在同一平面。

（4）将原发动机气泵管线连接至外置气泵进出口。

（5）调整外置气泵位置,针对气泵旋转部位加装防护装置。

4 结语

（1)利用科学的方法对设备进行改进,可以挖掘设备的潜力,为油田上产量提供设备保障。

（2)结构简单,安全省力,操作方便。

（3)彻底解决的了因振动引起的设备安全隐患。

（4)在实际使用过程中,存在外置气泵长时间工作引起气泵高温现象,下步将安装调压阀装置[2],在气压充足的情况下,停止气泵带负荷工作。