水泥生产流程中振动筛的应用
振动筛在水泥生产中的应用,以下水泥生产流程。
1.生产方法
硅酸盐类水泥的生产工艺在水泥生产中很具有代表性,它是以石灰石和粘土为主要原料,经破碎、配料、磨细制成生料,然后喂入水泥窑中煅烧成熟料,再将熟料加适量石膏(有时还掺加混合材料或外加剂)磨细而成。
水泥生产随生料制备方法不同,可分为干法(包括半干法)与湿法(包括半湿法)两种。
1.1 干法生产:将原料同时烘干并粉磨,或先烘干经粉磨成生料粉后,再喂入干法窑内煅烧成熟料的方法。但也有将生料粉加入适量水制成生料球,送入立波尔窑内煅烧成熟料的方法,即称之为半干法,仍属干法生产之一种。
1.2 湿法生产;将原料加水粉磨成生料浆后,喂入湿法窑煅烧成熟料的方法。也有将湿法制备的生料浆脱水后,制成生料块入窑煅烧成熟料的方法,即称为半湿法,仍属湿法生产之一种。
干法生产的主要优点是热耗低(如带有预热器的干法窑熟料热耗仅为3140~3768焦/千克),缺点是生料成分不易均匀,车间扬尘大,电耗较高。湿法生产具有操作简单,生料成分容易控制,产品质量好,料浆输送方便,车间扬尘少等优点,缺点是热耗高(熟料热耗通常为5234~6490焦/千克)。
2.生产工序
水泥的生产,一般可分生料磨制、煅烧和粉磨等三个工序。
2.1 生料磨制
生料磨制分干法和湿法两种。
干法一般采用闭路操作系统,即原料经磨机磨细后,进入选粉机分选,粗粉回流入磨再行粉磨的操作,并且多数采用物料在磨机内同时烘干并粉磨的工艺,所用设备有管磨、中卸磨及辊式磨等。
湿法磨制;通常采用管磨、棒球磨等一次通过磨机不再回流的开路系统,但也有采用带分级机或弧形筛的闭路系统的。
2.2 煅烧
煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类,立窑适用于生产规模较小的工厂,大、中型厂宜采用回转窑。
1)立窑:窑筒体立置不转动的称之为立窑。它分为普通立窑和机械化立窑。
普通立窑是人工加料和人工卸料或机械加料,人工卸料。
机械立窑是机械加料和机械卸料。机械立窑是连续操作的,它的产量、质量及劳动生产率都比普通立窑高。近年来,国外大多数立窑已被回转窑所取代,但在当前中国水泥工业中,立窑仍占有重要地位。 根据建材技术政策要求,小型水泥厂应用机械化立窑,逐步取代普通立窑。
2)回转窑:窑筒体卧置(略带斜度),并能作回转运动的称为回转窑。又分为煅烧生料粉的干法窑和煅烧料浆(含水量通常为35%左右)的湿法窑。
(1) 干法窑;干法窑又可分为中空式窑、余热锅炉窑、悬浮预热器窑和悬浮分解炉窑。70年代前后,发展了一种可大幅度提高回转窑产量的煅烧工艺──窑外分解技术。其特点是采用了预分解窑,它是以悬浮预热器窑为基础,在预热器与窑之间增设了分解炉。在分解炉中加入占总燃料用量50~60%的燃料,使燃料燃烧过程与生料的预热和碳酸盐分解过程,从窑内传热效率较低的地带移到分解炉中进行,生料在悬浮状态或沸腾状态下与热气流进行热交换,从而提高传热效率,使生料在入窑前的碳酸钙分解率达80%以上,达到减轻窑的热负荷,延长窑衬使用寿命和窑的运转周期,在保持窑的发热能力的情况下,大幅度提高产量的目的。
(2) 湿法窑;用于湿法生产中的水泥窑称湿法窑,湿法生产是将生料制成含水为32%~40%的料浆。由于制备成具有流动性的泥浆,所以各原料之间混合好,生料成分均匀,使烧成的熟料质量高,这是湿法生产的主要优点。
湿法窑可分为湿法长窑和带料浆蒸发机的湿法短窑,长窑使用广泛,短窑目前已很少采用。为了降低湿法长窑热耗,窑内装设有各种型式的热交换器,如链条、料浆过滤预热器、金属或陶瓷热交换器。
2.3 粉磨
水泥熟料的细磨通常采用圈流粉磨工艺(即闭路操作系统)。为了防止生产中的粉尘飞扬,水泥厂均装有收尘设备。电收尘器、袋式收尘器和旋风收尘器等是水泥厂常用的收尘设备。
近年来,由于在原料预均化、生料粉的均化输送和收尘等方面采用了新技术和新设备,尤其是窑外分解技术的出现,一种干法生产新工艺随之产生。采用这种新工艺使干法生产的熟料质量不亚于湿法生产,电耗也有所降低,已成为各国水泥工业发展的趋势。
3. 筛分设备在水泥生产工艺流程中的应用
在整个生产工艺流程中,根据各生产企业的不同,针对设备的选择也不尽相同。在这里向大家介绍几种用于水泥生产工艺流程中的振动筛分设备。
3.1水泥熟料振动筛:顾名思义,就是对水泥熟料进行筛选的振动筛,由于在水泥生产中,将熟料先经细碎机破碎至5mm以下再用磨机粉碎,可以大大提高水泥磨的30%左右的产量,并且节电约18%,因此这种新工艺被很多水泥生产企业所采用。为了保证入磨熟料的粒度达到5mm以下,需要将5mm以上的熟料颗粒选出并重新细碎,所以必须在细碎机和水泥磨间配备熟料振动筛,这种筛机也可用于生料的分级和筛选。
3.2水泥振动筛:作为各种水泥包装机前级配套设备的水泥振动筛也是水泥生产环节中必不可少的设备,由于水泥行业对产成品的粒度等级要求很高,因此在产品包装之前还要经过最终的检查过程,水泥振动筛就是用于筛除水泥等粉状物料中的结块、异物,以保证产品的质量。
4.生产工艺流程举例
原料和燃料进厂后,由化验室采样分析检验,同时按质量进行搭配均化,存放于原料堆棚。粘土、煤、硫铁矿粉由烘干机烘干水分至工艺指标值后,通过提升机提升到相应原料贮库中。 石灰石、萤石、石膏经过两级破碎后,由提升机送入各自贮库。化验室根据石灰石、粘土、无烟煤、萤石、硫铁矿粉的质量情况,计算工艺配方,通过生料微机配料系统进行全黑生料的配料,由生料磨机进行粉磨。每小时采样化验一次生料的氧化钙、三氧 化二铁和细度的百分含量,及时进行调整,使各项数据符合工艺配方要求。磨出的黑生料经过斗式提升机提入生料库,化验室依据出磨生料质量情况,通过多库搭配和机械倒库方法进行生料的均化,经提升机提入两个生料均化库,生料经两个均化库进行搭配,将料提至成球盘料仓,由设在立窑面上的预加水成球控制装置进行料、水的配比,通过成球盘进行生料的成球。所成之球由立窑布料器将生料球布于窑内不同位置进行煅烧,烧出的熟料经卸料管、鳞板机送至熟料破碎机进行破碎,由化验室每小时采样一次进行熟料的化学、物理分析。根据熟料质量情况由提升机放入相应的熟料库,同时根据生产经营要求及建材市场情况,化验室将熟料、石膏、矿渣通过熟料微机配料系统进行水泥配比,由水泥磨机分别进行425号、525号普通硅酸盐水泥的粉磨,每小时采样一次进行分析检验。磨出的水泥经斗式提升机提入3个水泥库,化验室依据出磨水泥质量情况,通过多库搭配和机械倒库方法进行水泥的均化。经提升机送入2个水泥均化库,再经两个水泥均化库搭配,由微机控制包装机进行水泥的包装,包装出来的袋装水泥存放于成品仓库,再经化验采样检验合格后签发水泥出厂通知单。
5.筛分设备
由于水泥生产对物料粒度要求比较严格,物料的粉碎程度直接影响到生产成本的缩小。在水泥生产中,将熟料先经细碎机破碎至5毫米以下再入磨机粉碎,可取得提高水泥磨台时产量约30%,节电约18%的可观经济效益。这一新工艺已被许多厂家采纳应用。在生产中为保证入磨熟料的粒度,并将5毫米以上的熟料颗粒选出重新细碎,必须在细碎机和水泥磨间配备熟料筛。
根据这种工艺上的要求,水泥熟料采用粗、细两层筛网,具有筛分效率高,排渣快,寿命长、能耗低,体积小,重量轻等特点,更因其使用可靠,安装、维修简便,清理筛面杂物及更换筛网、减振弹簧均十分方便而受到用户的欢迎,这种振动筛不仅可以用于熟料的筛分也可用于生料及其它物料的筛分。
另外与熟料振动筛类似的还有一种水泥振动筛,它主要是作为各种水泥包装机的前级配套设备,用于水泥产品包装前筛除水泥等粉状物料中的结块、异物,也可用于颗粒状物料的分选作业。从结构上来讲,采用张紧筛网,使得筛网钢丝所受的疲劳应力小,筛面不出现凹陷现象。由于水泥生产过程中粉尘很大,因此这类振动筛通常采用全封闭式,以减少作业环境的污染。
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由公司和哈尔滨工业大学机电工程学院联合研制开发的新型花生联合收获机成功问世!该机以轮式行走为创新点,采用与花生种植模式相结合的宽轮距行走系统,轮胎压痕在花生垄沟内,对土壤压实轻,便于残果回收。以通用四轮拖拉机底盘作为行走系统,结构简单,机具转移机动灵活。
采用链条夹持输送和辊式差相半喂入摘果,有效降低了功率消耗和破碎率,提高了摘净率,独特设计的风机、振动筛,漏空链条筛组成的组合式清选提升系统使果实更加清洁,含杂率更低。
该机具有自主知识产权,已获得7项国家专利,该机的研制成功,在一定程度上解决了困扰我国花生联合收获的难题,适应我国大部分地区的土壤和种植模式,目前主要有4HB-2A和4HB-4A两种型号。
主要技术指标:
动力:17KW(单缸机) 20.5KW(多缸机)
生产效率:1.5-2.5亩/小时
摘净率:98%
损失率:1.5%
破碎率:0.5%
清洁度:95%
适应行距:机播起垄双行(80×25)cm
整机重量:1500kg
结构尺寸:3970×1800×2070mm
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第一阶段改造过程
1991年9月~1995年7月为济钢第一炼铁厂喷煤系统改造的第一阶段,由于工艺、设备、安装、施工、人员素质等因素,喷煤设备经常处于停停开开状态,生产很不正常。主要表现在制粉设备上,如:收粉系统的螺旋机吊挂磨损螺旋叶法兰的断裂制粉系统球磨机衬板、螺旋断裂,球磨机筒体漏粉等设备缺陷问题影响了制粉生产。
对经常发生故障的设备进行了改造和改进:(1)对喷煤主管的连接互用改造,解决了1#炉和2#炉、3#炉和4#炉喷吹互用问题 (2)对制粉系统的螺旋输送机吊挂连接方式的改进,螺旋轴的法兰连接改销轴链形式,解决了由于螺旋吊挂磨损后,轴同心度不好造成连接法兰断裂现象,使螺旋机这一关键设备的作业率大大提高(3)原煤场φ2m圆盘给料机安装固定原煤筛过滤掉原煤中的部分杂物,减少了圆盘杂物堵塞现象,相应提高了球磨机的台时产量(4)对喷煤主管路拐弯处采用耐磨铸钢件的改进,提高了喷煤管道的使用寿命,一直没有更换,使用情况良好,提高了喷吹的作业率(5)对喷吹系统下煤阀和送煤阀由旋塞阀改为气动球阀,提高了阀门的密封性和灵活度(6)增设了空压机输气管低压报警装置,提示喷吹操作人员及时采取应急措施,避免了喷吹管道堵塞现象。以上改造使喷煤工艺设备逐步得到了完善,发挥了设备的效能,提高了喷煤设备的作业率,年创效益约150万元。
第二阶段改造过程
?1995年7~12月为济钢第一炼铁厂喷煤系统改造扩建的第二阶段,采用半停产形式进行。改造扩建内容:(1)增设一套14t/h球磨机制粉系统和两组喷吹系统(2)喷吹装置同时将原来两套10t/h球磨制粉系统的布袋除尘器由环隙脉冲式小布袋改为菱形反吹式大布袋,过滤面积由198m2增加到1256m2,由原一、二级旋风除尘改为一、二级陶瓷多管,由原二级风机收粉工艺改为一级风机收粉工艺(3)喷吹系统的给煤装置由混合器形式改为硫化器形式(4)原除尘系统锁气器使用的叶轮给料器改为锥式锁气器(5)烟气炉由炉容13.63m32个烧咀扩到炉容40m39个烧咀(6)压缩空气由喷煤3台19m3/min的空压机和1台20m3/min空压机供气改为由制氧厂供气为主、喷煤4台空压机供气为辅济钢的供气方式。
第三阶段改造过程
1996年1月~1998年6月为济钢第一炼铁厂喷煤系统改造的第三阶段。为缓解喷煤生产的被动局面,逐步适应高炉连续喷煤生产的大煤量需要,使喷煤生产进入良性循环,主要进行了以下改造:(1)球磨机筒体衬板一排楔子固定的改进,减少了筒体螺栓的断裂和漏粉,提高了球磨机制粉作业率(2)喷吹Dg125下煤阀采用Dg50球阀的改进,提高了下煤阀密封性和使用寿命,降低了材料费用(3)喷吹罐卸压收粉系统的改造,消除了煤粉卸压外溢现象,改善了作业环境和周围环境(4)布袋除尘器小螺旋增设电机电流表,加强了小螺旋工作状态的监控(5)喷吹罐实现自动倒罐、自动装煤、自动充压技术,大大减轻了操作人员的工作强度,提高了喷煤的稳定性和均匀性(6)球磨机大小齿轮采用稀油站喷油润滑,减少了大小齿轮的磨损和震动,提高了大小齿轮的寿命(7)布袋除尘器脉动阀的改造,提高了布袋反吹效率,也相应提高了布袋除尘器的作业率(8)布袋除尘器反吹阀结构的改进,提高了反吹阀的密封程度,减少了反吹风的消耗,增强了布袋反吹能力(9)排粉风机轴承箱采用负压技术,减少了轴承箱轴头漏油现象(10)球磨机采用低温启动法,避免了主轴承瓦皮的形成,保护了轴瓦(11)喷吹罐自动装煤前卸压放散延时程序的改进,解决了因喷吹罐内余压装煤造成的环境污染问题(12)喷吹系统采用氮气充压、硫化技术,解决了因压缩空气量不足影响一座高炉喷煤的矛盾,也为今后烟煤和无烟煤混合喷吹创造了条件。
第四阶段改造过程
1998年7~12月为济钢第一炼铁厂喷煤系统改造第四阶段。为实现济钢第一炼铁厂喷吹制粉向济钢第二炼铁厂供应煤粉的需要,决定对制粉系统的部分工艺设备进行改造,其改造项目分别为:(1)?400mm螺旋机改造为FU350链式机(2)收粉系统翻板阀和排料阀采用气动远距离操作的改造(3)煤粉固定筛改为复合型振动筛的改造(4)链式机链条运动信号器的安装(5)链式机电机电流表的安装(6)0#喷吹罐组的安装(供济钢第一炼铁厂使用)(7)0#喷吹管道与制粉系统的连接改造。
通过上述项目的改造,提高了制粉系统的可靠性和作业率,提高了煤粉布料的准确性和可靠性,改善了作业环境,减少了煤粉中的杂质,减轻了炉前分配器的堵塞,为喷煤生产的稳定运行奠定了良好的物质基础。 济钢第一炼铁厂通过几年的不断创新改造,提高了喷煤系统工艺设备的可靠性和作业率。到1998年底完成了由生产被动到主动的转折,满足了6座高炉喷煤的需要,喷煤系统生产发生了质的飞跃,如表所示。
济钢第一炼铁厂年喷煤量、煤比、成本指标
年份1991年1992年1993年1994年1995年1996年1997年1998年1999年
年喷煤量,t2798377247786109543168466182702214250
平均煤比,kg331494232668990104
成本(1),元/t 82.4548.6441.76
注:本成本指标表示的是除人员和原煤外购成本以外的喷吹1t煤粉的单位成本。
由于喷吹工艺设备的技术创新,仅喷煤单位成本降低所创效益分别为:1998年与1997年相比创效益617.73万元1999年与1998年相比创效益147.4万元。
济钢第一炼铁厂通过工艺设备技术改造创新,不但生产指标和工艺指标得到了改善,同时也大大改善了喷煤车间的作业环境,并通过了清洁车间的验收,受到了外单位冶金企业同行的较高评价。 (1)喷吹系统增设一级硫化装置,提高浓相输送能力,减少压缩空气消耗,降低喷吹成本。
(2)喷吹系统实现由微机控制代替由人工根据气源压力变化调节补充流量,稳定输煤量的操作。
(3)制粉系统利用回风技术,实现含有一定热量含氧浓度较低的废气进入制粉系统半闭路循环,探索烟煤和无烟煤的混喷技术,提高制粉台时产量,减少煤气消耗,提高喷煤置换比,降低制粉成本。
(4)制粉系统进一步探索根据制粉负压实现自动调节下煤量的自动控制,最大限度提高制粉台时产量。
(5)烟气加热炉根据炉顶温度、炉膛温度和送风温度实现自动循优烧炉,以便最合理、最经济地使用煤气资源。
(6)球磨机采用新型耐磨抗变形的衬板,减少球磨机筒体断螺栓、掉衬板现象,进一步提高球磨机作业率,减少漏粉现象。
(7)炉前采用结构合理、耐磨的新型煤粉分配器,减少停喷率。
(8)原煤供应系统实现原煤振动过筛、预热和卸料器气动控制,改善原煤质量,提高球磨机台时产量,节约电耗。
(9)采用高效粗粉分离器,以提高合格煤粉的回收率。
一、除掉振动电机的偏心距块减震器基本原理及操作方法,振动电机是根据一般马达的震动基本原理。轴上配有轴力块,电动机高速运转造成震动力。因为震动电机构造的独特性和办公环境,其使用期限比一般电动机短许多,因而震动电机的拆装和维护保养比一般电动机要经常。
二、震动电机改进对策震动电机检修时,轴两边轴力块的拆装几乎是不可缺少的。因为轴力块的独特构造,它与轴相互配合(比较大的震动电机中的偏心距块一般用传动链条联接),一般小偷没法拆装,这促使许多厂商迫不得已应用初始方式例如撬、砸、撇,由于她们没有独特的专用工具。那样既不方便又费时间,轴力块和传动轴的毁坏经常发生,尤其是针对比较大的震动电机。因此,震动筛决策在没有危害轴力块构造的情形下,在震动机YZDP系列产品震动电机(比较大)的偏心距块上钻2个加工工艺孔。
三、震动电机的操作方法震动电机拆装时,用普通的地脚螺栓将加工工艺孔顶端扭紧,轴力块会渐渐地与传动轴分离出来,做到拆装的目地。留意拆装时一定要松掉轴力块顶端的卡紧地脚螺栓。卸外轴力块时,若里外轴力块重叠(颤振力大时),生产加工孔重合,用锤头轻拍轴力块顶端,使其旋转一定视角,里外轴力块分开,随后用螺丝将轴力块顶出。拆装内轴力块时,在偏心块与电动机旋盖中间加垫片,避免地脚螺栓毁坏震动电机旋盖。
至于哪些辅机经常出问题,这个要看各个厂的设备特点而言,不能一概论之。
发电机用氢,一般有两种方式:一是外购氢瓶;二是本厂有制氢站,采用电解水的方式制氢。后一种方式在大型电厂比较常见。 氢气的作用是冷却发电机转子。
1、旋转系统主要设备是装在钻台井口上的转盘,转动时,通过方钻杆带动钻柱和钻头旋转钻进。当采用井下动力钻具带动钻头旋转时,转盘用来承受反扭矩。
2、提升系统由绞车、井架、天车、游动滑车、大钩、钢丝绳等组成的一套起重设备。绞车主要用于起下钻具、下套管和钻进时控制钻压。井架用于安放天车和悬挂游动滑车、大钩等提升设备与工具,以及起下、存放管柱。天车与游动滑车是一套复滑轮装置,用以减少绞车钢丝绳上的张力,大、中型钻机复滑轮的钢丝绳数一般为8~12股。
3、泥浆循环系统由泥浆泵、高压泥浆管线、水龙带、水龙头、钻柱以及泥浆固控设备等组成。
4、固控设备用以清除井中返出的泥浆中的无用固相颗粒。常用的设备有振动筛、除砂器、除泥器、除气器和离心分离机等。70年代末期,开始使用自动配制泥浆系统,与井控装置联用,可对井筒随时进行可靠控制,自动保持泥浆比重恒定。在出现井喷预兆时,能自动调节泥浆比重及其他性能。
5、动力与传动系统
包括动力机及传动机组。动力机主要用柴油机、电动机或燃气轮机。传动机组有链条、皮带、齿轮等机械传动、液压传动和电传动几种,把动力传递给绞车、转盘、泥浆泵等工作机。
6、控制系统
使各机组按照钻井工艺需要,协调地进行工作。包括对动力机、绞车、转盘、泥浆泵等的启动、停车、调速、并车、换向等进行控制,方式有机械、气压、液压、电控制等,并向电子计算机控制方向发展。
7、井控设备是用于油气钻井中保证安全钻进的重要设备,包括防喷器、阻流管汇、压井管汇、泥浆-气体分离器等。防喷器用以防止井内泥浆和油、气、水的喷出,防喷器有闸板防喷器、旋转防喷器和万能防喷器等类型,安装在钻台下的井口处,分别用于封闭钻柱与套管之间的环隙或全部井口。此外,还有钻柱内防喷器,用于封闭钻柱内部空间。近代钻井设备都配备数套不同类型的防喷器,组成井口防喷器组,用以控制不同的钻井情况。
钻井设备主要指的是钻机。现代石油钻机是一套联合的工作机组,由动力机、传动箱、绞车、天车、游动滑车、大钩、水龙头、转盘、钻井泵以及钻井液净化设备等组成,还有井架、底座等结构,以及电力、液压和空气动力等辅助设备。当前,我国乃至世界广泛使用的是旋转钻井法,其相应的钻井设备称为转盘旋转钻机,见图4-1。
一、钻机的组成
根据钻井工艺各工序的不同要求,一套钻机必须具备下列系统和设备。
(一)起升系统
起升系统主要包括主绞车、辅助绞车(或猫头)、辅助刹车(水刹车、电磁刹车等)、游动系统(包括钢丝绳、天车、游动滑车和大钩)以及悬挂游动系统的井架等。另外还有起下钻具操作使用的工具及设备(吊环、吊卡、卡瓦、大钳、立根移运机构等)。绞车是该系统的核心部件。
图4-1 典型旋转钻井设备
①—转盘;②—防喷器组(二)旋转系统
钻机的旋转系统主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤、配合接头、钻头等组成,转盘驱动方钻杆、钻杆、钻头破碎岩石,钻出井眼,所以转盘是该系统的核心设备。另外,丛式井或定向井还需配备井下动力钻具,这就构成了旋转钻进系统。
(三)循环系统
钻井液循环系统设备主要由钻井泵、振动筛、除砂器、除泥器、离心机、钻井液罐、钻井液枪、钻井液搅拌器、混合漏斗等组成,钻井泵是该系统的核心设备。
(四)动力系统
动力系统为钻机提供动力。不同的钻机配备的动力设备不一样。机械钻机主要以柴油机为动力设备,电动钻机主要以电动机为动力设备。目前国内外主要以柴油机和柴油发电机作为钻机动力源。
(五)传动系统
传动系统的主要任务是把动力设备的机械能传递和分配给绞车、钻井泵和转盘等工作机。传动系统在传递和分配动力的同时具有减速、并车、倒车等特种功能。石油钻机的传动方式有机械传动(包括万向轴、减速箱、离合器、链传动和三角带传动等)、机械—涡轮传动(液力传动)、电传动、液压传动。
(六)控制系统
为了使钻机各个系统协调工作,钻机上配有气控制、液压控制、机械控制和电控制等各种控制设备,以及集中控制台和显示仪表等。
(七)底座系统
钻机底座是钻机组成重要部分,包括钻台底座、机房底座和钻井泵底座等。车装钻机的底座就是汽车或拖拉机的底盘。钻机底座主要用来安装钻井设备,以及方便钻井设备的移运等。
(八)辅助系统
成套钻机除具有上述的主要设备外,还必须配备供气设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备、辅助发电设备及起重设备,在寒冷地区钻井时还应配备保温设备,以保证钻机能安全、可靠运行。
二、钻机类型
(一)按钻井深度划分
(1)浅井钻机:指钻井深度不大于2500m的钻机,主要有用于钻地质调查井的钻机、岩心钻机、水井钻机、地震及炮眼钻机等;
(2)中深井钻机:指钻井深度在2500~4500m之间的钻机;
(3)深井钻机:指钻井深度在4500~6000m之间的钻机;
(4)超深井钻机:指钻井深度超过6000~9000m之间的钻机;
(5)特超深井钻机:指的是钻井深度超过9000m的钻机。
上述的中深井钻机、深井钻机、超深井钻机主要用于钻生产井、注水井及勘探井等深井。
(二)按驱动设备类型划分
(1)机械驱动钻机:包括柴油机直接驱动或柴油机—液力驱动的钻机,以及采用三角胶带、链条、齿轮等主传动副进行统一、分组或单独驱动的钻机。
(2)电驱动钻机:包括交流电驱动钻机、直流电驱动钻机等。目前主要采用AC-AC交流电驱动,AC-SCR-DC可控硅整流直流电驱动及AC-DC-AC交流变频电驱动。
(3)液压钻机:通过液压动力和传动方式驱动的钻机。
三、钻机标准
石油钻机标准主要包括钻机参数标准、钻机最大井深标准、钻机等级标准及钻机型号标准。
(一)钻机参数标准
(1)名义钻深范围:钻机在规定的钻井用绳下,使用规定的钻柱时钻机的经济钻井深度范围。
(2)最大钩载:钻机在规定的最多绳数下进行作业时,大钩上所允许的最大载荷。
(3)钻井绳数:用于正常钻进、起下钻柱时的游动系统(属上述起升系统)有效绳数。
(4)游动系统最多绳数:钻机配备的天车、游车轮系所能提供的最多有效绳数。
(二)钻机等级标准
我国对石油钻机等级规定了九个级别,即ZJ10/585,ZJ15/900,ZJ20/1350,ZJ40/2250,ZJ50/3150,ZJ70/4500,ZJ90/6750,ZJ120/9000。
其中“ZJ”为钻机汉语拼音字头;10、15、20、40、50、70、90、120为最大钻井深度(单位为m)的1/100;585、900、1350、2250、3150、4500、5850、6750、9000为钻机最大钩载(单位为kN)。
(三)石油钻机型号标准
下面举例说明钻机型号标准:
ZJ15/900DBZ-2,表示交流变频自走式车载钻机,最大钻深1500m,最大钩载900kN,第三代产品;
ZJ40/2250L,表示链条为主驱动原型模块式机械钻机,最大钻深4000m,最大钩载2250kN;
ZJ50/3150DB-1,表示模块式交流变频电驱动钻机,最大钻深5000m,最大钩载3150kN,第二代产品;
ZJ70/4500DZ:表示模块式DC-SCR-DC驱动的可控硅整流电驱动钻机,最大钻深7000m,最大钩载4500kN。
四、钻井绞车
钻井绞车不仅是起升系统设备,而且也是整个钻机的核心部件,是钻机三大工作机之一。
(一)钻井绞车应具备的功能
根据钻井工艺的特点,所配备的绞车应具有以下功能:
(1)具有足够大的功率。有提升最重钻柱和解卡能力,在最低转速下钢丝绳能产生足够大的拉力,保证游动系统安全可靠。
(2)各提升部件具有足够的强度和刚度。滚筒、滚筒轴、轴承以及各机构、易损件具有足够长的寿命。
(3)绞车滚筒具有足够的尺寸和容绳量,保证缠绳状态良好以延长钢丝绳寿命。
(4)能适应起重量的变化,具有足够的起升挡数,以提高功率利用率,节约起升时间。
(5)具有灵敏而可靠的刹车机构及强有力的辅助刹车,能准确调节钻压、均匀送进钻具,在下钻过程中能随意控制下放速度以及能在较省力的状态下将最重钻柱载荷刹住。
(6)具有一个或两个猫头——紧扣猫头和卸扣猫头,以满足用大钳紧扣和卸扣及其他辅助起重的需要,有时还应配有死猫头。
(7)具有稳定的支架和底座;整个绞车不应超重、超宽、超长、超高,以免给运输带来困难;传动部分应有严密的保护罩,易损件要拆卸、更换方便。
(8)采用集中控制,使控制手柄、刹把、指重表等集中在司钻控制台上,便于司钻的操作。
(二)绞车的结构类型
绞车种类繁多,有多种分类方法,如按轴数分,有单轴、双轴、三轴及多轴绞车;按滚筒数目分,有单滚筒和双滚筒绞车;按提升速度分,有二速、三速、四速、六速、八速绞车。常用的是三轴绞车。
五、钻井泵
钻井泵是钻井液循环系统中的关键设备,现场习惯称为泥浆泵,一般用于在高压下向井底输送高黏度、高密度和含砂量较高的钻井液(同时也是井底动力钻具的动力液),以便冷却钻头和携带岩屑等。
(一)钻井泵的分类
钻井泵的种类较多,石油矿场上常用的是三缸单作用卧式往复泵,这种泵活塞在液缸中往复一次吸入或排出液体。
我国用于石油和天然气钻井的国产钻井泵已逐步系列标准化,如3NB××1000,3NB××1300,3NB××1600等。其中NB表示“钻井泵”、NB前面的数字表示泵的液缸数,无数字则为双缸泵;NB的下标表示设计序号,后面的数据表示泵的额定输入功率(单位为hp)。
(二)钻井泵的基本参数
钻井泵工作能力的大小可以用其基本参数来表示,分别是流量、压头、功率、效率、冲次和泵压。
1.流量
流量是指在单位时间内泵通过排出管输出的液体量。流量通常以体积单位表示,又称为体积流量,其单位为L/s或m3/s。钻井泵中的流量又分为平均流量和瞬时流量,现场上所说的流量一般是指平均流量。石油矿场上又习惯把流量称作排量。
2.压头
压头指的是单位质量的液体经泵压所增加的能量,也称为扬程。
3.功率和效率
功率是指泵在单位时间内所做的功。一般把在单位时间内发动机传到泵轴上的能量称作输入功率或主轴功率。把在单位时间内液体经过泵后增加的能量称作泵的有效功率。功率的单位为“kW”。泵的效率是指有效功率与输入功率之比。
4.冲次
泵的冲次是指在单位时间内活塞的往复次数,单位为“次/min”。
5.泵压
泵压是指泵排出口处的液体压力,单位为“MPa”。