Оборудование для добычи нефти и газа Том 1

мой для подземных работ с инструментом, приведены в табл. 4J5.12.

4.16. КОМПРЕССОРЫ ДЛЯ ГАЗЛИФТНОЙ ДОБЫЧИ НЕФТИ

Для компримирования газа перед подачей его в газопровод наземно­ го оборудования для газлифтной добычи нефти используются как объ­ емные, так и динамические компрессоры.

Наиболее часто для указанных целей применяются газомотокомлрессор и центробежные компрессоры с электроприводом.

Газомоторные компрессоры

Газомотокомпрессоры - агрегаты, в которых компрессор и газовый двигатель размещены на одной станине, а передача мощности от газо­ вого двигателя к компрессору осуществляется посредством общего ко­ ленчатого вала. Такие агрегаты выпускают с горизонтальным односто­ ронним или оплозитным расположением компрессорных цилиндров и вертикальным или V-образным расположением силовых цилиндров.

Основные характеристики силовых двигателей серийно выпускае­ мых газомотокомпрессоров приведены в табл. 4.16.1, а основные моди­ фикации серийных газомотокомпрессоров в табл. 4.16.2.

Двигатель состоит из следующих основных узлов и систем: остова, кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения, сис­ тем подачи топлива, регулирования скорости, зажигания, охлаждения, наддува, смазки и пресс-смазки, пуска.

Остов - совокупность неподвижных деталей, предназначенный для монтажа движущихся частей и создания полостей для осуществления рабочего цикла двигателя. Представляет собой жесткую конструкцию, образованную фундаментной рамой, блоком силовых цилиндров с втулками и крышками цилиндров, коренными подшипниками, крейц­ копфами и продувочными цилиндрами.

Кривошипно-шатунный механизм - общий для двигателя и компрес­ сора, состоит из коленчатого вала с противовесами, шатунов и поршней двигателя, шатунов и крейцкопфов компрессоров. В газомотокомпрессо­ ре 10ГКН предусмотрены также поршни продувочных цилиндров.

Механизм газораспределения, предназначенный для впуска в ци­ линдр топливного газа, состоит из распределительного вала с пусковы­ ми и топливными кулачками для каждого силового цилиндра, привода распределительного вала от коленчатого вала через цепную передачу и газовпускных клапанов распределительного вала, механически связан­ ных с кулачками.

В газомотоком прессоре ДР-12 предусмотрены газораспределитель­ ные валы, на каждый ряд силовых цилиндров по одному валу, располо­ женные на наружной стороне каждого блока.

Система подачи топлива предназначена для подачи топлива в ци­ линдры газового двигателя и регулирования его количества совместно с регулятором скорости, а также поддержания оптимального соотноше­ ния количества топливного газа и воздуха наддува на всем диапазоне нагрузок газомотокомлрессора. Состоит она из клапана соотношения топливный газ - воздух наддува, газорегулирующего клапана с управ­ лением от регулятора скорости, клапанов ручной регулировки и газо­ впускных клапанов.

Система регулирования скорости предназначена для поддержания постоянной частоты вращения коленчатого вала независимо от нагруз­ ки. Эту задачу выполняет центробежный регулятор непрямого действия с изодромной обратной связью буферного типа, который через систему рычагов воздействует на газорегулирующий клапан.

Система зажигания обеспечивает воспламенение в заданный момент рабочего цикла газового двигателя сжатой газовоздушной смеси. Вос­ пламенение осуществляется электрической искрой, проскакивающей между контактами запальной свечи. Газомотокомлрессоры комплекту­ ются как системой зажигания с низковольтными магнето, так и с бес­ контактной тиристорной системой зажигания. Эта система состоит из низковольтных магнето или датчика-генератора и электронного комму­ татора для тиристорной системы, катушек зажигания и искровых све­ чей зажигания.

Для отключения зажигания при неполадках в работе двигателя пре­ дусмотрены специальные автоматические устройства.

Система автоматики предназначена для автоматического контроля, защиты и управления газомотокомпрессором. Эта система взрывобезо­ пасная, пневматическая, состоит из приборов, датчиков и средств управления, аварийно-предупредительных устройств и исполнительных

механизмов. Она обеспечивает автоматический ггуск и загрузку, нор­ мальную и аварийную остановку и разгрузку, автоматическую защиту и сигнализацию по рабочим параметрам, регулирование производитель­ ности газомотокомпрессора воздействием как на регулятор скорости, так и на регуляторы производительности в компрессорных цилиндрах. Кроме того, система автоматически регулирует подачу топливного газа, давления воздуха и уровня масла в системе подачи топлива и смазки газомотокомпрессора.

Система охлаждения обеспечивает охлаждение двигателя, масла и воздуха. Состоит из расширительного бака, водяного насоса, охладите­ ля воды, масла и воздуха. Охлаждение блока силовых цилиндров осу­ ществляется по “горячему” циклу - водой, предварительно нагретой при проходе через охладитель масла.

Для охлаждения цилиндров двигателя применяют мягкую воду (конденсат), очищенную от осадков и накипеобразующих солей.

Компрессорные цилиндры, турбокомпрессор и система охлаждения ох­ ладителей наддувочного воздуха и масла охлаждаются проточной водой.

Система наддува предназначена для подачи воздуха с избыточным давлением в цилиндры двигателя, продувки их от выхлопных газов, создания газовоздушной смеси повышенной плотности. Состоит она из турбокомпрессора, который приводится в действие газовой турбиной, работающей на выхлопных газах двигателя. В компрессоре 10ГКН пре­ дусмотрены продувочные насосы, в которых обеспечивается дожатие воздуха перед подачей его в цилиндр двигателя. Кроме того, в состав этой системы входят воздухоочиститель, ресивер и охладители надду­ вочного воздуха.

Система смазки - смешанная, предназначенная для подачи масла в трущиеся детали, осуществляется как под давлением (циркуляционная система смазки от маслонасоса и система пресс-смазки от лубрикатора), так и разбрызгиванием. Состоит из маслонасоса, лубрикатора, фильтров грубой и тонкой очистки масла и охладителя масла. Основные характе­ ристики циркуляционной системы смазки серийных газомотокомпрессоров приведены в табл. 4.16.2.

Пресс-смазка цилиндров двигателя, компрессора и сальников што­ ков компрессорных цилиндров осуществляется с помощью лубрикато­ ров плунжерного типа.

Смазка кривошипно-шатунного механизма осуществляется разбрыз­ гиванием масла, находящегося в картере газомотокомпрессора и от циркуляционной системы смазки под давлением.

Система пуска. Пуск газомотокомпрессоров при любом положении коленчатого вала осуществляется сжатым воздухом из пусковых балло­

нов или с помощью пускового стартера винтового типа, приводимого во вращение компримируемым газом. Система пуска сжатым воздухом состоит из пусковых баллонов, главного пускового клапана, распреде­ лительных клапанов и пусковых клапанов.

Конструкция газомотокомпрессора

На рис. 4.16.1 показан разрез газомотокомпрессора МК-8, который относится к агрегатам с вертикальным однорядным расположением силовых цилиндров и горизонтальным односторонним расположением компрессорных цилиндров. Основная часть его - чугунная рама короб­ чатого сечения, прикрепленная к фундаменту болтами, проходящими через отверстия в опорных лапах. Для выверки ее горизонтальности предусмотрены установочные болты, ввинченные в опорные лапы. Пе­ редний торец рамы закрыт литой крышкой, на которой навешен маслонасос, а задний торец закрыт кожухом, состоящим из двух половин. В месте выхода коленчатого вала расположено сальниковое уплотнение. На раме крепится чугунный литой блок цилиндров, разделенный попе­ речными перегородками на отсеки по числу цилиндров, в которых рас­ полагаются чугунные втулки с продувочными и выпускными окнами. Втулка отлита заодно с рубашкой, образующей полость для охлаждаю­ щей воды. На верхней части блока с одной стороны расположен лоток распределительного вала, полости под лотком образуют ресивер надду­ вочного воздуха, с противоположной стороны предусмотрены патрубки для отвода выпускных газов. Сверху блок герметизируется крышкой, которая нажимным колпаком прижимается к втулке цилиндра. В крыш­ ке размещены газовыпускной и пусковой клапаны, две искровые зажи­ гательные свечи и индикаторный кран.

Цилиндры крепятся к направляющим крейцкопфа, выполненным из чугунных отливок, присоединенным к отсекам в боковой поверхности фундаментной рамы, а на фундаменте закрепленным болтами.

Цельнокованый коленчатый вал укладывается на коренные под­ шипники, установленные в фундаментной раме. На валу крепятся литой чугунный маховик и демпфер, служащий для гашения колебаний ко­ ленчатого вала.

На шейке коленчатого вала предусмотрены стальные штамповочные шатуны двигателя и компрессора. Мотылевая (нижняя) разъемная го­ ловка шатуна крепится на валу двумя болтами с корончатыми гайками и шплинтуется. К верхней головке шатуна двигателя с помощью пальца крепится составной поршень двигателя тронкового типа, а к верхней головке шатуна компрессора - крейцкопф, к которому на резьбе при­ соединен шток с поршнем компрессора.

нагрузки. Это осуществляется с помощью регулятора, воздействующе­ го через систему рычагов на газорегулирующий клапан.

На газомотокомпрессоре установлен центробежный регулятор ско­ рости с обратной связью буферного типа. Частота вращения коленчато­ го вала изменяется с изменением усилия сжатия пружины, что осуще­ ствляется вручную или дистанционно со щита управления. Конструк­ тивно регулятор выполнен как агрегат с самостоятельной замкнутой масляной системой.

Регулятор состоит из следующих узлов, механизмов и устройств:

1) измерителя частоты вращения - для определения отклонения час­ тоты вращения коленчатого вала от заданной;

2)сервопривода регулятора - исполнительного органа, с помощью которого изменяется положение рычагов газорегулирующего клапана;

3)узла изодромной обратной связи буферного типа - для стабилиза­ ции системы регулирования с помощью временного сигнала давления, возникающего на компенсирующем пояске золотника при перемеще­ нии штока сервопривода в новое положение;

4)гидравлической системы, в которую входят: шестеренчатый на­ сос, питающий систему; аккумуляторы, поддерживающие постоянное давление в системе; система каналов для подвода масла к нужным точ­ кам регулятора;

5)механизма задания, преобразующего входной сигнал давления воздуха в пропорциональное ему перемещение верхней опоры пружи­ ны. Механизм допускает ручное управление с помощью маховичка на лицевой панели.

Схема регулятора показана на рис. 4.16.2. Принцип действия его при изменении нагрузки следующий.

Если нагрузка на газомотокомпрессор увеличивается, частота вра­ щения начинает снижаться, грузы 31 сходятся и золотник 5 спускается вниз, открывая канал л, через который масло под давлением проникает

вполость Б буферного поршня, заставляя двигаться его вправо. Масло таким образом подается в серводвигатель. Когда силовой поршень 36 серводвигателя движется в направлении увеличения подачи топлива, а буферный поршень 37 отжимается в направлении движения масла, пра­ вая буферная пружина сжимается, а левая разжимается. При этом дав­ ление масла в полости Б будет выше, чем в серводвигателе, на величи­ ну пропорциональную жесткости буферной пружины.

На компенсационный поясок золотника действует давление масла полостей Б и серводвигателя. Более высокое давление масла в полости Б, возникающее мгновенно при движении в сторону увеличения подачи топлива, создает силу, действующую по направлению вверх на компен-

Рис. 4.16.2. Схема регулятора скорости:

1 - масляный насос; 2 - нагнетательный клапан; 3 - аккумулятор масла; 4 - букса; 5 - золотник; 6 - шестерня; 7 - тарелка пружины; 8 - золотник; 9 - втулка золотниковая; J0 - скоба; 11 - сильфон; 12 - гайка; 13 ~ винт; 14 - маховичок; 15 - гайка регули­ ровки скорости; 16 - подвижная скоба; 17 - болт регулировки скорости; 18 - рычаг; 19 - пружина; 20 - опора шарикоподшипниковая; 21 - гайка; 22 - гайка выключате­

к буферу и сервоприводу; /.j - буфера; g - игольчатою клапана; т - сливной от золот­ ника; п - от золотника к буферу; р - сливной; и - управляющего масла; w - воздуха

сационный поясок. Эта сила совместно с усилием грузов 31 преодоле­ вает усилие пружины 29, в результате чего золотник 5 движется вверх, закрывая канал п, хотя частота вращения вала еще ниже нормальной.

Масло, протекающее через компенсирующий игольчатый клапан 32, уравновешивает давление на каждой стороне буферного поршня, а так­ же над и под компенсационным пояском. Когда давление масла вырав­ нивается, буферные пружины возвращают поршень 37 к центру. Часто­ та вращения вала двигателя возрастает до тех пор, пока центробежная сила грузов не уравновесится усилием пружины 29.

По окончании этих операций регулятор будет снова работать при заданной частоте вращения, но с увеличенной нагрузкой на газомотокомпрессор и большей подачей топлива.

Если нагрузка на газомотокомпрессор уменьшается, скорость начи­ нает возрастать, и грузы 31 под действием центробежной силы расхо­ дятся, золотник 5 поднимается. Нижний поясок золотника открывает канал п, после чего масло идет на слив. При этом силовая пружина от­ жимает силовой поршень в направлении уменьшения подачи топлива.

Масло, вытесненное из цилиндра серводвигателя, смещает буферный поршень 37 влево. Передвигаясь в цилиндр, поршень сжимает левую пру­ жину и освобождает правую. Давление масла со стороны сервопривода выше, чем в полости Б, на величину пропорциональную жесткости буфер­ ной пружины. Разность давлений создает силу, которая действует на ком­ пенсационный поясок золотника 5. Эта сила в сочетании с силой пружины уравновешивает силу грузов, и золотник движется вниз, перекрывая канал п, хотя частота вращения еще выше нормальной. Когда канал закроется, силовой поршень 36 остановится в положении, соответствующем умень­ шенной подаче топлива в газомотокомпрессоре при меньшей нагрузке. Частота вращения вала двигателя продолжает уменьшаться до заданной. Масло, протекающее через компенсирующий игольчатый клапан 32, снова уравновесит давление на каждой стороне буферного поршня, позволяя буферным пружинам вернуть поршень в его центральное положение. В то же время давление над и под компенсационным пояском выравнивается, и сила, удерживающая золотник 5 и грузы 3/ в центре, постепенно уменьша­ ется. Когда давление масла выравнивается, частота вращения вала двига­ теля уменьшается и центробежная сила грузов 31 также уменьшается до тех пор, пока не уравновесится усилием пружины.

Система топливоподачи (рис. 4.16.3) обеспечивает подачу топливного газа в цилиндры двигателя и регулирование его количества в зависимо­ сти от нагрузки двигателя. Кроме того, эта система поддерживает опти­ мальное соотношение количества топливного газа, поступающего по ли­ ниям Б, и воздуха на всем диапазоне нагрузок газомотокомпрессора.