氮气车技术规格书

1、项目名称：制氮特种作业车设备本技术文件为上述项目所制作，它包含了天津凯德实业有限公司（THT）的专利和专属技术，将涉及本 公司的商业和技术机密信息，未经本公司许可，请不要复制或透露给第三方。制氮特种作业车设备900/35技术规格书天津凯德实业有限公司2010-11-3Hi -lech1制氮特种作业车设备的总体概述1.1工况设计和使用条件制氮车设备采用膜分离制氮工艺，由空气分离制取氮气提供使用。制氮车设 备适用于天然气、石油开发过程中的钻井、油气井下特种作业、气举排液、输气 管线吹扫、置换等工况使用的要求。制氮车设备依据使用环境确定工况设计条件。适应海拨高度珀500m适应环境温度-30 C+42

2、 C具有防风沙及雨雪的设计条件，能在风沙使用特点及雨雪气候条件下连续工作。最大相对湿度90%1.2设计参数和标准制氮车设备的总体技术参数：额定氮气流量：900Nm3/h （氮气纯度95%，标准状态下）氮气纯度：95%氮气额定压力：35MPa制氮车设备设计依据“性能先进、工作可靠、移运方便、自动控制、运行经 济、满足HSE”要求的原则，整体性能和制造质量达到国际先进水平。按照人 性化的设计原则，方便操作和检查维修，传动部位加装防护罩，危险部位（机械 传动、高温、高压）设置有醒目的警示标识制氮车设备能够在边远地区、无外接电力、外接动力的情况下正常运行，满 足耐盐碱、耐油、耐热、耐潮湿、耐寒要求。设

3、计所遵循的原则：适合使用环境条件满足工艺工况的需要特殊设计满足特殊要求工艺对动力性和对连续工作能力的要求适应工艺的应变能力运行的经济性、可靠性和耐用性制氮车设备的技术标准符合国际通用标准及中国国家标准，遵循的规范及标准如下：API500RP石油设施电力装置场所分类推荐作法ASME第伽部分锅炉和压力容器规程ASME第II部分 压力容器焊接ANSI B16.5管法兰和法兰配件GB150压力容器的设计、制造标准GB151钢制管壳式换热器GB8978-1988废液排放标准GB 7258-2004机动车运行安全技术条件制氮车设备中所有压力容器具备法定管理部门的检测报告和认定证书。1.3制氮车设备的工艺流

4、程制氮车设备的工艺流程简要如下:环境空气经柴油发动机驱动的喷油螺杆空 气压缩机组进行压缩后进入后冷却器对压缩空气进行冷却，再经空气缓冲罐除水 后进入空气后处理系统，其中包括空气过滤器过滤处理、活性炭过滤器吸附除油 和空气温度调节装置。经处理后的干燥、纯净、恒温的压缩空气进入膜系统中进 行氮-氧分离，分离出的富氧空气排入大气，而达到所需纯度的氮气送至氮气增 压机，被压缩至要求的压力提供使用。1.4制氮车设备的构成和安装尺寸每一套制氮车设备由一台特种作业车组成，车上设备包括氮气发生和氮气增压，全部设备安装在一部底盘车上。由一部底盘车安装的制氮车设备，可运输全作业现场使用。安装后的上装设 备及整车外

5、形尺寸符合国家的相关交通法规的规定，作业车具有足够的抗震性及 越野性能，能适应油气田井场作业的要求。制氮车设备在交付时提供国家公告目录，整车是国家产品公告上许可的定型 产品，保证使用者注册登记和落户。符合国家标准GB1589-2004道路车辆外 廓尺寸、轴荷及质量限值规定，达到GB 7258-2004机动车运行安全技术条 件及国家相关质量标准。制氮车设备的注册公告和安装数据如下:公告号和公告名称KTU5310TDZ氮气增压车总长12000mm总宽2480mm总高3980mm整备质量30870Kg制氮车设备的组成（除底盘车外）包括：动力柴油发动机一台、空气压缩机 和氮气增压机各一台、液压动力驱动

6、的冷却单元、空气处理单元、膜分离制氮单 元和控制系统，以上设备全部总成安装在底盘车上。在底盘车下安装有燃油箱、 工具箱等。制氮车设备的主要配套设备包括动力柴油机、空压机、增压机等全部是国外 原厂原装的产品。空气过滤器、制氮膜组件等也是国外原厂原装的产品。设备控 制部件、仪表、阀门等选用国际名牌产品。制氮车设备所配套部件、零件、仪表 等均是全新的、未经使用的正品，配置是先进、完整、可靠的，制氮车设备在技 术上具有国际先进性。2制氮特种作业车设备的详细技术配置以下详细描述制氮特种作业车设备各部分的配置和技术数据。2.1动力柴油发动机配备Caterpillar C18连续负载型、四冲程、涡轮增压电喷

7、柴油发动机一台作为制氮特种作业设备的动力，该发动机提供空气压缩机、氮气增压机、冷却风 扇的液压动力等全部的动力需要。2.1.1柴油发动机的技术参数电喷柴油发动机C18 DITTA技术参数如下:额定功率700bhp/1800rpm气缸排列形式V列式气缸数量12冲程数量4气缸内径137 mm冲程152 mm排量27 L压缩比15.6： 1特性双涡轮增压转向逆时针（飞轮端）燃烧系统电子喷射传动方式直联驱动冷却方式ATAAC水冷尺寸L1972/W1483/H1496mm重量约 2261KG耗油量147L/H （满载）2.1.2柴油机的配置和控制Caterpillar的标准配置：空气涡轮增压器燃油系统：

8、充油泵和输油泵，旋转全流燃油过滤器机油过滤器电马达启动、电子喷射燃烧系统排气口带有排气消音器和火花抑制器加装预润滑泵24V直流电吸油泵供油引擎托架、飞轮、飞轮壳 散热冷却系统：机油冷却器、节温器、水冷却器 排气系统：十式，凸缘连接排气口 油压、水温、速度数据可远传 柴油机仪表系统：安装仪表盘，显示发动机油压表、燃油压力表、引擎 水温表、发动机油温表、转速表等就地仪表。柴油机自带充电发电机及启动蓄电池 柴油机报警连锁信号及保护：配备发动机油压过低、发动机油温过高、 发动机水温过高、缺水、发动机转速高自动保护装置和远程紧急停车装 置。2.2空气压缩机选配Sullair公司的油润滑双级螺杆风冷空气压

9、缩机。2.2.1空气压缩机的技术参数型号1150/350排气量32.5m3/min排气压力2.41 MPa额定转速1800rpm轴功率452BHP冷却方式风冷外形尺寸1960X1345X1575mm重量2095kg2.2.2空压机配置重载型双级螺杆，5年或者10000小时免费质保带清洁指示器的重载吸气空气过滤器（双级）SULLA旧油气分离器自动调温型温控阀气动式进气阀，0至100 %容量控制空载预热开关低温启动装置空压机采用寿力公司原厂的全天候润滑油（AWF），按照寿力公司原厂的指 标数据，该润滑油适应在-29C49C环境温度条件下使用。2.2.3空压机仪表和保护保护停机开关：当压缩机温度过高

10、或油压过低、操作压力过高、过低均能测 知并自动停机。空气压缩机的仪表包括：空气压力表排气温度表A油气分离器保养指示表油位计油过滤器保养指示表油压表2.2.4空压机的动力连接传动传动方式：柴油机直连驱动。空压机和柴油发动机的连接采用SULLA旧的原装联轴器与柴油发动机直 联，弹性元件为高强度橡胶。2.3氮气增压机选配美国Knox western公司TP220平衡对置式、多级气缸压缩机，由Caterpillar C18柴油电喷发动机的后轴输出做为增压机的动力驱动。2.3.1增压机设计数据最大最小设计点进气压力MPa2.41.61.8进气温度C67-40排气压力MPa-35产品气温度C最高环境温度+

11、15C设计工况下排量m3/min-15海拔高度m2500-1000环境温度C+42-3020气体介质氮气冲程3.0英寸压缩级数3级压缩活塞杆直径1.125英寸拐数2设计转速1800RPM功率220HP冷却方式风冷传动方式柴油机直联驱动2.3.2增压机描述平衡对置式、多级气缸气体压缩机。面对辅助端（主油泵）、转向为逆时针重型、水平平衡/对置，防尘、防潮箱体各级压缩气缸、缸体吸气洗涤罐各级排气缓冲罐、吸气安全阀、排气安全阀平衡锻钢曲轴、锻钢连杆、精密三金属主轴承润滑油泵进行轴承、十字头的压力润滑，配有溢流阀 润滑油过滤器配进、出口的压力表曲轴箱呼吸器油位视窗强制润滑注油器进行气缸和填料的润滑 润滑

12、系统包括分配器、指示器、无流量停机开关润滑系统采用不锈钢配管和镀镉碳钢接头2.3.3增压机的动力连接传动增压机与柴油机间以TORFLEX型高弹性联轴器连接，抗冲击能力强，自 动补偿轴向位移。联轴器选用Vulkan的产品。2.4冷却单元冷却单元包含了动力柴油发动机、空气压缩机、氮气增压机的各介质在工作 中所需要的冷却换热，冷却单元由冷却器部分、风扇及传动部分、液压驱动部分 组成。冷却单元的液压泵的动力来自于CAT C18柴油发动机。2.4.1冷却器部分专门设计的翅片式高效组合冷却器，由不同冷却介质的多个冷却器组合叠加 而成，包括柴油机润滑油、冷却水、中冷、空压机润滑油和压缩空气的冷却、增 压机润

13、滑油和各级间工艺气冷却。冷却器由专业制造商生产，组合式冷却器叠加安放于特种作业车的两侧。2.4.2风扇部分冷却器配选两只风扇，水平安装在特种作业车的顶部，采用冷却风由车的侧 及后面吸入，向顶部吹风并排出的最高效换热方式，风扇设计有导风罩和防护， 风扇的动力由液压马达带动。2.4.3冷却风扇的动力和传动由柴油发动机驱动液压泵，由液压泵带动两只液压马达驱动风扇。液压动力和传动部分包括了液压泵、液压油箱、液压油管线和调压装置、液 压马达、液压油的冷却，其中液压油的冷却也设计在组合冷却器内。2.5空气处理单元空气处理部分对空气压缩机提供的压缩空气进行处理，使处理后的空气达到 以下指标：含油量 0.00

14、3ppm固体颗粒0.01pm空气温度35 C-50 C空气处理单元包括五级空气过滤器，以去除空气中的油份含量和固体杂质， 满足制氮膜对空气的要求。同时通过换热器对空气进行温度调节。其中第一、二、 四级为精细过滤器。第三级是活性炭吸附过滤器，主要吸附空气中的气态油。第 五级为碳合成精油过滤器。空气处理单元中的一、二级过滤器的底部安装有电子自动排放阀和手动排放 阀，用来排出过滤器中过滤出的微量液体。后三级过滤器的底部安装手动排放阀。 压缩空气处理系统的各排放点的排放管线汇总后集中排放。在液体排放管路上加 有伴热和保温。为反映滤芯工作状态（污染阻塞情况），在过滤器上装有压差传感器，以提 示操作者注意

15、保养更换滤芯。为保证对膜具有一定的激活能力以提高产氮气率在 第二级过滤器后有能控制温度的换热器。空气处理单元的详细配置如下：2.5.1空气缓冲罐容积：0.3m3工作压力：2.5MPa空气缓冲罐对压缩空气起到缓冲、冷却和除液的作用。空气缓冲罐由具有压 力容器生产资质的厂家生产，带有检测报告。空气缓冲罐能稳定膜入口压力，调节压缩机运行工况。空气缓冲罐内置筛网 除沫器，其原理相当于油/气分离器，可以进一步将空气冷却并除掉一部分油水， 下连自动/手动排液阀，排液阀及排液管线加有保温伴热带，防止冬天结冰堵塞 管线。2.5.2第一级空气过滤器选用美国Zander公司产品，其作用为去除残留液态和大的颗粒物。

16、规格型号：G14/25ZR工作压力：2.5 MPa处理气量：45m3/min过滤精度：微粒1pm，油0.3ppm2.5.3第二级空气过滤器选用美国Zander公司生产的精细过滤器，其过滤精度大于一级。规格型号：G14/25XR过滤精度：微粒0.01pm，油0.01ppm工作压力：2.5 MPa处理气量：45m3/min2.5.4第三级过滤器第三级过滤器采用活性碳吸附过滤器，其作用为吸附空气当中的微量的气、 雾态油份。活性碳吸附过滤器的外壳由具有压力容器生产资质的厂家生产，带有 检测报告。内部安装碳吸附剂构成活性碳床层。处理气量：45m3/min工作压力：2.4MPa2.5.5第四级空气过滤器同

17、第二级空气过滤器。2.5.6第五级空气过滤器选用Zander公司产品，为碳合成精细过滤器。其作用为去除含的气雾态油 份。规格型号：G14/25ACR过滤精度：0.01pm颗粒，0.001ppm油分工作压力：2.5 MPa处理气量：45m3/min通过以上五级空气过滤器净化处理后，保证压缩空气中颗粒小于0.01pm，最大油含量小于0.003ppm。2.5.7空气换热器空气换热器利用空气压缩机的柴油发动机冷却水和压缩空气换热的方式以 在无能耗下方便可靠使用。温度控制范围：35-50r，通过控制柴油发动机冷却 水的旁通流量。空气换热器由不锈钢材料制成，具有温度监测和超温报警、保护 功能。安装有温度传

18、感器和超温报警保护停机开关。2.5.8管线空气处理单元的管线（在进入膜组件前）均选用不锈钢等防腐材料安装。2.6膜分离制氮单元制氮膜选用美国Medal （麦道MD）高压膜组件，膜组的配备满足制氮量的 技术要求。MD膜组是目前分离效率最高的氮气膜之一，同时也是最早应用的氮气膜产 品，在石油天然气及其它氮气应用领域使用的最为广泛。MD膜组独到的、专利 的非固化结构设计，即纤维分离膜芯和金属承压外壳以弹性支撑安装，可拆换。 此结构更适宜在野外车载移动式结构和大温差变化条件下使用，其耐振、抗颠簸、 抗温差变化，不会出现开裂损伤。2.6.1膜组选配的技术参数满足在氮气纯度95%输出时的产氮气量900 N

19、m3/h的需要。(标准状况:101.32 KPa(A)，20C)。氮气纯度9599%可调型号Medal 4000系列高压膜组设计生产气量：*00m3/h （标准状态、95%纯度下）设计空气进口压力2.4 MPa氮气输出压力（增压前）1.8-2.0 MPa2.6.2膜分离制氮单元的配置制氮膜采用框架结构安装，配备了膜组的保温，由自限式电伴热带和保温材料构成，满足在野外低温条件下停机状态的保护需要。膜系统主进气管线上配备有自动切断阀，膜的进出气端均配置阀门，可以分 组有选择的使用膜，适应不同排量和变负荷运行的要求。 超压保护装置和原料空气切断阀，在发生报警时自动切断空气保护膜组，并 采用声、光报警

20、。膜的产气端有回流保护功能的单向阀，防止气体回流和过压。2.7控制系统部分控制系统采用中央集中监控的控制模式，制氮车设备上配备有操作控制柜（中央控制盘）。控制系统硬件由中央控制盘（PLC控制系统，带触摸屏）组成。中央控制盘具有先进的人机界面，具有数据显示和操作控制功能。设备的运行和监控通过中央控制盘来实现，它包括对动力柴油发动机、空气 压缩机、氮气增压机、空气处理单元、膜分离制氮单元等各部分的监控和操作， 全面真实地反映各单元及整套设备运行的参数和状态。同时各单元安装有相应的 就地监视仪表，仪表布置便于操作人员观察。中央控制盘和PLC的选型：图形监控操作器（触摸屏）SIEMENS OP270

21、STN 10”_CD。工业现场设计；铝合金前面板，IP65防护等级。 PLC 的选型是 SIEMENS S7-200。所有参数名称以中文显示或以中英文对照显示，还能显示整套设备的工艺流 程图，主要参数趋势图，报警记录等功能。中央控制盘触摸屏具有以下仪表和数据显示：发动机的运行参数。 空压机组：出口温度、压力、紧急停机及报警。膜分离系统：氮气流量、氧含量参数监视和设定、膜组件出、入口压力、 膜组入口温度等参数监视，膜分离系统强制停机及报警等功能。增压机组：进口温度、压力紧急停机及报警等功能等数据。触摸屏可以将生产过程直观的以彩色工艺流程画面显示出来，并且可以显示重要工艺参数的趋势图等；全套设备可

22、实现自动、手动的控制模式转换，并设计有一个独立的紧急停车 开关，可实现人工手动停机。2.7.1就地仪表的配备设备单元名称规格及精度供应商数量备注空压机部分进气阀调压表0-150PSISullair1美国排气温度表0-150oCSullair1美国压力表0-400barSullair1美国TIANJIN HI-TECH ENTERPRISE CO., LTD空气处理和膜部分压力变送器Pg251进口压力表0-4.0MPaWEKA2进口温度表0-1000CWEKA1进口压力开关Pg25SMC1日本油检测器A-4000Johnson1美国压力表0-30PSIGWeiss1美国取样流量计0-2.5SCF

23、HDwyer1美国在线氧传感器KE-251日本蜗街流量计0-1200NM3h1进口增压机部分进气压力表0-4MPaWEKA1进口一级排气压力表0-10MPaWEKA1进口二级排气压力表0-25MPaWEKA1进口三级排气压力表0-60MPaWEKA1进口柴油机部分柴油机水温度表60-1200CCaterpillar1美国柴油机油温度表60-1200CCaterpillar1美国柴油压力表0-600KPaCaterpillar1美国机油压力表0-600KPaCaterpillar1美国2.7.2空气处理单元的控制空气过滤器的压差监控：压差传感器对空气过滤器的工作状态监测和报警保护。通过温度开关监

24、控膜的工作温度。膜的工作温度异常的自动报警保护。2.7.3氮气纯度的控制采用PLC （可编程序控制器）和智能仪表以PID （比例积分）控制方式进行 产气纯度的自动控制。纯度自动控制使系统具备实时自检功能，当氮气纯度超出 设定的产气纯度范围时，能使不合格的气体自动排向大气。纯度自动控制由氮气纯度（氧气含量）的监测、控制系统的计算检测和纯度 调节阀组成。PID调节和纯度控制阀自动调节产品气纯度，在起动后的10分钟内达到设定的纯度。氮气纯度在95%99%之间连续的自动调节控制。纯度控制阀根据电信号自动调节其开度而达到设定纯度，自动补偿压力波动 调节纯度，稳定在设定值5%范围内。氧含量超标报警与排放的

25、自动切换功能。电化学式的在线氧传感器，0-20mA电信号输出。品牌：KE25 （产地：日本）具有高的测量精度和反应速度。 可测定的氧气含量范围0.1 %至25% ；氧气测量精度士0.2%，氧含量在 线测量并在线实时在控制面板上显示。氧传感器的使用年限为五年。2.7.4氮气流量的监测在氮气输送管线上安装有流量计和压力、温度补偿，在控制面板直读显示氮 气在标准状态下的瞬时流量和累计流量。在用气量变化的条件下，可通过关闭部分膜件或调整控制系统设定值来匹配 产能。2.7.5制氮膜的控制和保护通过压力传感器可以在控制面板显示膜组进气、膜组产气的压力，同时就地 安装膜组入口压力表、产品氮气压力表。操作压力

26、异常时自动报警保护。原料空气油雾含量在线显示，使空气处于良好状态，保证膜组件稳定、安全 工作。通过温度传感器可以在控制面板显示膜组进气温度，同时就地安装膜组入口 温度仪表，操作温度异常时自动报警保护。2.7.6增压机的控制一级吸气压力低报警保护各级排气压力高报警保护各级排气温度高报警保护低润滑油压力报警保护振动超高报警保护2.8底盘车的选型和安装2.8.1底盘车制氮特种作业车设备选用的底盘车是北奔重卡3129 /8*4/1500+4750+1450/长驾底盘车，生产地：中国包头。该车完全符合 GB1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值、GB7258-2004机动车 运行安全技术条件

27、要求。设备固定在底盘车上形成特种作业车形式，整车组装出厂时持有公告目录， 符合国家车辆上路行驶标准。底盘车的技术数据如下:驱动型式8x4轴距(mm)1500+4750+1450轮胎12.00-20颜色原厂标准色发动机型号WP10.290增压中冷潍坊柴油机股份有限公司额定功率(Kw/rpm)213/2200最大扭矩(Nm/rpm)1160/1100-1500排放标准国III燃油箱容积(L)300升(油箱盖带锁)仪表电子式车速里程表、电子式发动机转速表、组合仪表、水温表照明前照大灯、转向灯、前雾灯、夜间行车灯、示宽灯、倒车 灯、后雾灯、示高灯、制动灯、照明灯、牌照灯。驾驶室平头两门长驾驶室、单层卧

28、铺、可倾翻65、主驾座椅为高 靠背减震座椅+扶手、副驾为高靠背座椅、可调方向盘。选装件ABS系统、空调。2.8.2车箱及设备的安装设备与载车底盘之间的连接采用副大梁连接，车箱有整体防护外箱，所有车 上设备置于车箱内部。各部件间连接牢固，整车重心分布合理，对称布置整体重心尽量接近中心线，严格按照各桥的载荷分部安装。车箱内各部件之间的固定连接充分考虑震动对设备的影响，对容易出现震动 的连接部位采用可靠性高的软连接方式连接，确保设备在行驶过程中和连续作业 中不会造成泄漏、渗漏，并有较长的使用寿命。车箱内整体安装合理、紧凑，便于操作。安装有24伏直流防爆照明灯具，便于野外夜间操作和设备维修。车箱周边安有示高、示宽灯，便于夜间行车安全。车箱两侧设计有工作走廊，车辆行驶中收起，工作时打开便于设备操作及维 护。车箱顶部设计为可打开式，便于设备维修吊装，箱体通风散热条件好。在底盘车上有安装高压硬管线的管线架。在底盘车下带有供给设备工作的外置式柴油箱，加油孔（带滤网、带锁）位 置合理，便于操作。可按用户要求