钻井柴油机高架油罐自动润滑油装置的研制

钻井柴油机高架油罐自动润滑油装置的研制

高油罐是钻头动力柴油的重要组成部分。通过高油罐的高差，将必要的燃料输送到机械房和发电室。过去高架油罐的油料补充一直是通过机房人员手动启动供油马达,然后目测来观察高架油罐液面高低,来决定何时停止供油马达。要完成油量的判断,需要上下攀爬,存在危险隐患;同时,由于钻井工人劳动强度大,在某些特殊施工多岗交叉作业中,有可能忘记及时向高架油罐内补充燃油,由于油罐油量低造成柴油机停车,从而导致生产及井下事故隐患。例如,2005年胜利油田某公司曾因操作高架油罐不当造成人身死亡事故。同时,由于钻井作业施工的特殊性,油罐区所在的位置属井场防护死角位置,近几年来,一些不法分子通过各种手段盗取井队用柴油,给国家和企业带来了较大的损失和环境污染,为此,通常将所有油罐的观察孔盖全部锁死,导致在夜间向高架油罐注入柴油的时候无法观测燃油的数量,往往造成高架罐内燃油的重复补充,不利于柴油的充分沉淀过滤,大量的污染物进入柴油机供油管路,降低了滤清器和柴油机的使用寿命。针对这一问题,结合一线现场的意见,研制开发了钻井柴油机高架油罐自动供油装置。该装置在油面低于规定的值时,自动开启供油马达向高架油罐供油,当油量达到额定值时,自动关闭马达停止供油。在液位超出正常范围时,系统可以发出声光报警,提醒操作人员注意。该装置降低了机房工作人员的劳动强度,消除了上下攀爬高架油罐的危险隐患,保证了柴油机的正常运转及生产的正常运行。1启、停马达控制原理电路原理如图1所示。采用冗余设计,手动控制和自动控制相互独立,互不影响,虚线框及其附属电路为自动控制部分,这一部分即使出现故障,手动控制部分仍然可以正常工作。手动控制电路由启动按钮、停止按钮、接触器组成,是最普通的启停控制电路。手动控制的启、停与位于电脑版上的自动控制供油马达的启、停按钮分别为并联和串联,互相独立,互不影响。在外部油罐车到达井场需要卸载柴油到柴油储备罐或其他情况需要启动供油马达情况下,可以手动启动供油马达向柴油储备罐或者是柴油高架罐提供燃油。单片机自动识别柴油罐的液位进行控制。自动控制电路具有液位显示和控制功能,显示范围0～99%,显示器位于电脑控制板上,由2片高亮液晶数码管组成,动态实时显示高架油罐油位的高低。液位控制的依据就是来自液位传感器的信号,出现异常情况时报警器发出声光报警信号,此时按下报警复位按钮就可以暂时停止报警。自动部分的控制是通过位于控制板上的2个继电器触点实现的,一个为常开触点,功能与手动启动按钮相同,两者并联;另一个为常闭触点,功能与手动停止按钮相同,两者串联。手动和自动2套系统可独立工作。这样设计的目的是为了尽可能地利用原来控制柜内电器元件,并保证系统工作的可靠性。2扩展功能的实现由于在电路的设计上增加了单片机控制电路,大大地简化了电路设计,同时采用了程序化控制,使许多功能可以根据具体的需要来扩展。例如,在现场安装时,某钻井队要求增加高架油罐供油量计量功能,如果不采用程序控制,就必须要修改控制电路,那么该装置的适应性将大大降低。采用了单片机程序控制以后,只需要在原来程序的基础上作少许的修改,就完全可以实现上述的功能。程序工作流程如图2所示。3高架油罐声光报警和电路设计控制电路使用AVR单片机控制所有系统功能,液位传感器采集到的模拟信号经过模/数变换后送入单片机进行处理。单片机根据油位信号控制相应继电器动作进行自动供油动作并同时显示油位的高低。如果出现意外情况,例如由于供油管道进气而导致供油马达无法向高架油罐内供应燃油所导致高架油罐内液位持续下降,到达报警设定之后则启动相应继电器控制报警器进行声光报警。另外,在进行电路设计时,考虑到钻井现场的实际情况,由于目前大部分钻井队所使用的电源为节能发电机或者是VOLVO系列柴油发电机组所供的400V交流电源,由于现场的电源为小电网电源,在启动较大的电动负载如除砂泵时电网电压将会有较大的波动,而节能发电机为柴油联动机拖动,整个运转频率严重不稳,电压波动较大。如果在系统设计时不加以考虑该系统的供电质量,将大大地降低整套系统的可靠性。因此,在该系统的设计上需用目前最为可靠的开关供电电源作为该系统的电源,从根本上提高了系统的可靠性。控制电路原理框图如图3。4油罐区改造方案只需对油罐区的高架罐供油管线进行少量改造即可,就可保证自动供油,如果不希望进行自动供油,可以不安装单向阀,只需要根据液位显示,人工启动供油马达向高架油罐内注入一定数量的燃油即可。油罐区的改造方案如图4所示。本装置的控制电路部分安装在油罐区防爆配电柜中,通过安装在油罐内的液位传感器感知当前油位,不仅可以动态显示油位,还可以根据油位高低自动启停马达,起到自动供油的作用。考虑到钻井现场的实际情况,将在油罐区原来存在的照明及润滑油泵的开关与控制系统一起安装在防爆控制柜中,减少了油罐区的控制柜数量,方便钻井现场生产的需要。5减少燃油和效率该装置已在胜利油田黄河、渤海钻井公司50多个钻井队安装使用。最早使用该装置的32538钻井队于2006-02安装该设备,现一直运行良好。安装该装置后,机房操作人员可以准确地判断高架罐内燃油的数量避免重复供油,利于柴油的充分沉淀;同时又可以避免不及时补充燃油所造成的柴油机停车等较大事故的发生,提高了滤清器和柴油机供油系统的使用寿命,降低了钻井成本。虽然该设备运行可靠,操作简便,但是为了保证柴油机的正常运转,司机助手或发电工还是要在规定时间对该设备的运转状况进行检查,防止供油马达失效等意外情况,以保证柴油机正常供油。钻机柴油机高架油罐油位显示与自动供油装置的运用,在钻井一线井队受到了一致好评,既节约了人力,又提高了人员和设备的安全性,取得了可观的经济效益和社会效益。6主、副井场爆破