第六章钻机气控制系统(第三讲)
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钻井气控制系统66页PPT
钻井气控制系统
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
55、 为 中 华 之 崛起Biblioteka 读书。 ——周 恩来谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
55、 为 中 华 之 崛起Biblioteka 读书。 ——周 恩来谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
钻井气控制系统
图6-9
通风型气胎离合器
通风型气胎离合器是在普通气胎离合器的基础 上发展起来的。其特点是：隔热和通风散热性能 好，气胎本身在工作时不承受扭矩；挂合平稳、 摘开迅速、摩擦片厚、寿命长；易损件少，更换 易损件方便；经济性好。 通常，造成气胎离合器损坏的原因是工作过程 中，；离合器摩擦片的打滑及半打滑而产生大量 的热，使得气胎被烧坏，橡胶老化而损坏。
• 注意：过滤器使用中要定期清洗和更换滤芯，否
则将增加过滤阻力，降低过滤效果，甚至堵塞。
3
空气干燥器
• 空气干燥器的作用是降低空气的湿度，为 系统提供所需要的干燥压缩空气。（注： 若使用有油压缩机，则要在干燥器入口处 安装除油器。）
4 除油器和分水排水器
• 除油器和分水排水器的作用是滤除压缩空 气中的油分和水分，并及时排除。
钻井机械辅助设备系统研究
第六章 钻井气控制系统
第一节 概
述
• 钻机的控制系统是整套钻机 必不可少的组成部分，是钻 机的中枢神经系统。
一、钻井工艺对控制系统的要求
• （1）控制要迅速、柔和、准确及安全可靠； ）控制要迅速、柔和、准确及安全可靠； • （2）操作要灵活方便、省力，维修以及更 2）操作要灵活方便、省力， 换元件容易； 换元件容易； • （3）操作协调，便于记忆。 ）操作协调，便于记忆。
一 气缸
• 定义：气缸是输出往复直线运动或摆动运 动的执行元件。
一般用于短行程或对活塞杆推力、 1· 单作用式气缸一般用于短行程或对活塞杆推力、 动速度要求不高的场合。 运 动速度要求不高的场合。 2.薄膜式气缸 2.薄膜式气缸 薄膜式气缸：利用压缩空气使膜片变形来推动活塞 杆做直线运动的气缸。 杆做直线运动的气缸。 薄膜式气缸由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等组成。 薄膜式气缸由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等组成。 膜片形状有盘形膜片和平膜片两种。 膜片形状有盘形膜片和平膜片两种。 膜片材料有：夹织物橡胶、钢片和磷青铜片。 膜片材料有：夹织物橡胶、钢片和磷青铜片。常用的 为夹织物橡胶，金属膜片只用于行程较小的膜片式气缸。 为夹织物橡胶，金属膜片只用于行程较小的膜片式气缸。 3.回转式气缸 回转式气缸由导气头体、缸体、活塞、活塞杆等组成。 回转式气缸由导气头体、缸体、活塞、活塞杆等组成。 回转式气缸的缸体连同缸盖及导气芯可被携带回转； 回转式气缸的缸体连同缸盖及导气芯可被携带回转； 活塞和活塞杆只能作往复直线运动；导气头体外接管路， 活塞和活塞杆只能作往复直线运动；导气头体外接管路， 固定不动。 固定不动。
钻机的控制系统109页PPT
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
钻机的控制系统
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
第六章 钻机的控制系统
螺杆压缩机的压缩过程
⒉ 发令机构：由发出控制命令的各种手柄、按扭、踏板 等开关组成。可切断或接通电源，达到控制目的。 3、传令机构：由传递信号的各种管线、接头、控制供气 方向和大小的阀件（如各种压力控制阀、流量控制阀、 方向控制阀等）、杠杆以及使压缩空气净化、消声元 件的连接等所需的装置组成，以便使执行机构完成预 定的运动规律的元件。 这是气控制的中间机构，也是 钻机气控制中易出故障的关键部位。 4、 执行机构：是以压缩空气为工作介质产生机械运动， 并将气体的压力能变为机械能的能量转化装置。执行 元件包括刹车气缸、摆动气缸、气动马达以及气动摩 擦离合器等。
b
pb RsT
ms V
饱和绝对湿度:湿空气中水蒸气的分压力达到该湿度下蒸气的饱
和压力时的绝对湿度
式中 Pb:饱和空气中水蒸气的分压力（N/ m2）； Rs:水蒸气的气体常数，Rs=461（N· m/kg· K）； T: 热力学温度（K）,T=273.1+t(C)
湿空气
相对湿度φ :
作业
1、写出钻井工艺对控制系统的要求。 2、叙述气控制的优点。 3、填空： ①钻机的控制方式主要有 、 、 和 。 ②气压控制主要以 为能源。
、
第二节 钻机的气制系统
一、气控制系统的组成 主要由以下四部分组成： ⒈ 供气机构：是获得压缩空气的装置。主体是空气压缩 机，还有压缩空气处理装置(冷却器、油水分离器、干 燥器、除尘器、浮子放水器、防冻系统等)和贮气罐三 部分组成，它是将原动机（电动机、内燃机等）的机 械能转化为气体的压力能。 储气罐的作用：① 消除压力波动，保证供气的连续性、 稳定性； ② 储存一定数量的压缩空气以备应急时使用； ③ 进一步分离压缩空气中的油分和水分等。
钻井气控制系统.ppt
滴，以便经油水分离 器排出。
按冷却方式分类
水冷式
风冷式
2 空气过滤器
• 空气过滤器的作用是滤除压缩空气中含有的液态
水滴、油滴、固体粉尘颗粒及其他的杂质。 • 空气过滤器的组成：壳体和滤芯。
• 注意：过滤器使用中要定期清洗和更换滤芯，否
则将增加过滤阻力，降低过滤效果，甚至堵塞。
3 空气干燥器
• 空气干燥器的作用是降低空气的湿度，为 系统提供所需要的干燥压缩空气。（注： 若使用有油压缩机，则要在干燥器入口处 安装除油器。）
流量和流动方向，以便使执行机构完成预
1 定运动规律的元件。
储气罐
（4）辅助元件：使压主气缩路 空气净化、消声及元
件间连接等所需要的装置。
图6-1
• 1:导气龙头 • 2： • 3：调压继气器 • 4：转盘手柄调压阀 • 5：旋塞阀
第二节 供气设备
• 供气设备：供气设备是气控系统的动力源， 它提供清洁、干燥且具有一定压力和流量 的压缩空气，以满足不同条件的使用场合 对压缩空气质量的要求。
• （4）与机械控制相比，气控制容易布局和 操纵，调速方便易于实现快速的直线往复 运动、摆动和旋转运动。
三、钻井气控制系统的特点
• （5）元件结构简单，容易实现标准化，系 统化，制造容易。
• （6）对工作环境适应性好，在寒冷的条件 下，仍能保证正常工作，工作安全可靠。
• （7）空气有可压缩性，因而在载荷时，传 递运动不够平稳、均匀。
钳、动力卡瓦等起下钻操作机械的控制。 • （7）对辅助装置，如空气压缩机、发电机
以及钻井液搅拌器的控制。
三、钻井气控制系统的特点
• （1）经济可靠。 • （2）空气的粘度小，管内流动压力损失小，
按冷却方式分类
水冷式
风冷式
2 空气过滤器
• 空气过滤器的作用是滤除压缩空气中含有的液态
水滴、油滴、固体粉尘颗粒及其他的杂质。 • 空气过滤器的组成：壳体和滤芯。
• 注意：过滤器使用中要定期清洗和更换滤芯，否
则将增加过滤阻力，降低过滤效果，甚至堵塞。
3 空气干燥器
• 空气干燥器的作用是降低空气的湿度，为 系统提供所需要的干燥压缩空气。（注： 若使用有油压缩机，则要在干燥器入口处 安装除油器。）
流量和流动方向，以便使执行机构完成预
1 定运动规律的元件。
储气罐
（4）辅助元件：使压主气缩路 空气净化、消声及元
件间连接等所需要的装置。
图6-1
• 1:导气龙头 • 2： • 3：调压继气器 • 4：转盘手柄调压阀 • 5：旋塞阀
第二节 供气设备
• 供气设备：供气设备是气控系统的动力源， 它提供清洁、干燥且具有一定压力和流量 的压缩空气，以满足不同条件的使用场合 对压缩空气质量的要求。
• （4）与机械控制相比，气控制容易布局和 操纵，调速方便易于实现快速的直线往复 运动、摆动和旋转运动。
三、钻井气控制系统的特点
• （5）元件结构简单，容易实现标准化，系 统化，制造容易。
• （6）对工作环境适应性好，在寒冷的条件 下，仍能保证正常工作，工作安全可靠。
• （7）空气有可压缩性，因而在载荷时，传 递运动不够平稳、均匀。
钳、动力卡瓦等起下钻操作机械的控制。 • （7）对辅助装置，如空气压缩机、发电机
以及钻井液搅拌器的控制。
三、钻井气控制系统的特点
• （1）经济可靠。 • （2）空气的粘度小，管内流动压力损失小，
钻机气路控制使用说明书
一、钻机用气设备及参数1、柴油机（启动时用气）进气管线：2″2、辅助电机、整传并车、泥浆泵等的离合器进气接头：M20×1.5（通径1/2″）数量：2 气胎容积：3～5L3、转盘刹车离合器LT500/250T进气接头：M20×1.5（通径1/2″）数量：2 气胎容积：3～5L4、钻台风动绞车（5T）进气压力：0.6～0.9MPa空气消耗量(自由空气)：12.7m3/min 进气管线：1 1/2″5、二层台风动绞车进气压力：0.6～0.9MPa空气消耗量(自由空气)：5m3/min进气管线：1″6、两用水龙头进气压力：0.6～0.9MPa空气消耗量(自由空气)：5m3/min进气管线：1″7、液气大钳气胎离合器φ300×100 数量：2夹紧气缸φ100×720移送气缸φ120×1500工作压力：0.5～1MPa8、锁挡、换挡气缸二、气控系统应完成的功能1、实现各离合器的快速挂合和摘离2、实现转盘的惯性刹车3、控制水龙头的气源的通断和换向4、进行油门的调节5、紧急制动功能（1）要求过卷阀动作后，气控系统能控制液压盘刹刹车，并能通过刹车放气解除制动。
（2）辅助电机、电磁刹车掉电后，气控系统能控制液压盘刹刹车，并能通过刹车放气解除制动。
三、系统基本参数1、根据用气设备的耗气量等参数确定系统压力和空压机排气量。
系统压力：1MPa空压机排气量：5.1m3 /min 数量:2台储气罐:2x3m32、气控系统所用阀件本钻机所用的阀件为海门石油机械厂的气动元件，包括两用继气器（气控阀）、踏板调压阀、定位单向调压阀、复位单向调压阀、手轮调压阀、排挡气开关、定位组合调压阀、复位组合调压阀等。
本钻机所用的气控阀件的参数：两用继气器、快速放气阀、导气龙头等的公称通径为15mm，工作压力为0.05～1MPa，温度为-40～60℃；在司钻房内的踏板调压阀、定位单向调压阀、复位单向调压阀、手轮调压阀、排挡气开关、定位组合调压阀、复位组合调压阀等的公称通径为8mm，工作压力为0.05～1MPa，温度为-40～60℃。
钻井气控制系统
按冷却方式分类
水冷式
风冷式
a
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2 空气过滤器
• 空气过滤器的作用是滤除压缩空气中含有的液态
水滴、油滴、固体粉尘颗粒及其他的杂质。 • 空气过滤器的组成：壳体和滤芯。
• 注意：过滤器使用中要定期清洗和更换滤芯，否
则将增加过滤阻力，降低过滤效果，甚至堵塞。
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3 空气干燥器
• 空气干燥器的作用是降低空气的湿度，为 系统提供所需要的干燥压缩空气。（注： 若使用有油压缩机，则要在干燥器入口处 安装除油器。）
和排污阀等附件。此外，储气罐还必须符合锅炉 及压力容器安全规则的要求，如使用前应按标准 进行水压试验等。
a
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第三节 执行元件
• 执行元件的作用是将压缩空气和压力能转 换为机械能，驱动工作部件工作。
• 常用组件：气缸、气动马达和气动摩擦离 合器。
a
22
一 气缸
• 定义：气缸是输出往复直线运动或摆动运 动的执行元件。
• 混合气体中的杂质会对整个系统带来不良 影响，因此，在气动传动系统中，设置除 气、除油、除尘和干燥等气源净化装置。
• 常用净化装置有冷却器、空气过滤器、空 气干燥器、除油器、a分水排水器和油雾器。15
1 冷却器
• 冷却器的作用是将空
气压缩机排除的气体 由140~170℃降至 40~50℃，使压缩空气 中的油雾和水汽迅速 达到饱和，大部分析 出并凝结成水滴和油 滴，以便经油水分离 器排出。
a
4
二、钻井控制系统的作用
• （1）对于整体起升的井架，在起升时缓冲 的控制，放落时推开井架的控制。
• （2）对动力机的启动、调速、并车、停车 的控制。
• （3）对钻井绞车、钻井泵、转盘等启动与 停车的控制。
钻机电控气控制系统使用说明书
钻机电控气控制系统使用说明书一、概述数字化钻机气液控制系统以西门子公司最新的S7-314-2DP PLC 为核心，应用集中控制方式，对司钻操作命令及系统反馈状态进行采集，控制司钻房阀岛、绞车阀岛、并车箱阀岛内各电磁阀的通断，从而控制整个钻机系统的工作。
系统选用西门子TP270 10.4寸触摸屏用于监视控制开关操作及输出状态，并具有在控制开关故障情况下通过触摸屏直接对系统操作的冗余功能。
系统采用山特UPS在线式不间断电源供电，可保证系统在外部供电中断的情况下连续工作2小时以上，保障系统安全。
考虑到油田的防爆、防震、防护诸因素，PLC系统安装在防爆电控箱内，所有输入输出信号均通过航空快拔接插件与防爆电控箱连接，并经接线端子连接至PLC。
整个系统性能稳定、可靠，抗干扰能力强，设计布局合理，操作简单，易于维护、维修。
本系统预留了PROFIBUS总线接口，可作为PROFIBUS主站，控制其他符合PROFIBUS总线协议的设备。
在硬件设备不作大的变动的前提下，可通过软件对系统升级。
二、技术指标1、电源供给：AC220V ±15% 50Hz2、电源输出精度DC24V±150mV3、电源裕度120W+600W4、不间断在线电源工作时间≮2小时5、PLC端口输出电流0.5A6、PLC端口输出电压24V-0.3V7、PLC端口输出短路保护电子式8、TP270触摸屏防护等级（前面板）IP659、TP270触摸屏防护等级（后面板）IP2010、TP270触摸屏前面板尺寸212*156mm11、TP270触摸屏开孔尺寸198*142*45mm12、使用温度：－15℃～65℃13、相对湿度：≮95％（25℃时）14、响应时间≯20mS15、MTBF ≮50000H三、系统结构图四、操作说明１、首次使用，打开司钻房防爆电控箱门，拨动ＰＬＣ电源开关到ON状态，拨动ＰＬＣ模式选择开关到RUN状态。
ＰＬＣ上相关开关如下图所示。
钻机气控制系统
辅助元件包括管道、接头、过滤 器和消音器等，用于连接和控制 气体的流动，减少噪音和振动， 提高系统的可靠性和安全性。
02
钻机气控制系统的工作原理
气源及过滤系统
气源
气源是气控制系统的动力源，通 常使用压缩空气作为气源。
过滤系统
过滤系统用于去除压缩空气中的 水分、尘埃和其他杂质，保证气 动元件的正常工作。
钻机气控制系统
• 引言 • 钻机气控制系统的工作原理 • 钻机气控制系统的应用 • 钻机气控制系统的维护与保养 • 钻机气控制系统的故障排除 • 钻机气控制系统的发展趋势与未来展
望
01
引言
目的和背景
钻机气控制系统是石油和天然气钻井 过程中的重要组成部分，其目的是确 保钻机的安全、高效运行。
随着石油和天然气需求的不断增长， 钻井作业的复杂性和难度也在逐渐增 加，因此需要更加先进和可靠的气控 制系统来应对这些挑战。
定期检查与清洁
要点一
定期检查
对钻机气控制系统的各个元件进行定期检查，确保其正常 工作。
要点二
清洁保养
定期清洁气控制系统元件，去除灰尘和污垢，保持系统清 洁。
更换磨损元件
磨损元件识别
及时发现并更换磨损严重的元件，如气缸、密封圈等。
预防性维护
根据元件磨损情况，提前更换易损元件，预防故障发生 。
系统调试与校准
修复或更换控制阀。
执行机构故障排除
总结词
检查执行机构的电机是否正常工作，执行机构的传动 部分是否正常工作，执行机构的位置反馈是否正常。
详细描述
首先检查执行机构的电机是否正常工作，如有问题需更 换电机。其次，检查执行机构的传动部分是否正常工作 ，如有问题需修复或更换传动部分。最后，检查执行机 构的位置反馈是否正常，如有问题需调整位置反馈系统 。
钻井气控系统使用操作要求
2）油水分离器：利用离心旋转或环形回转等方式，分离压缩空气中凝聚的水份、油份等杂质，是压缩空气的初处理装置。
3）干燥器：用来进一步吸收和排出压缩空气中的水份及油份。干燥方法主要有离心分离法、吸附法和冷冻法几种。离心分离法系迫使压缩空气强烈旋转，在离心力的作用下析出空气中的水滴、油滴和尘埃。吸附法系采用吸附剂的吸附能力，吸附压缩空气中的水份。冷冻法是利用制冷设备使空气冷执行机构是将输出的气体气压转换为机械能的转换设备。气控制的各种执行机构由各种气动设备和元件组成，如离合器、刹车气缸、风动马达等。其作用是在压缩空气的推动下，使机构产生运动，从而达到执行控制的目的。
三、气源设备
气源设备是为钻机气控系统提供干燥、清洁的压缩空气的装置。为了保证各控制元件、执行元件及输气管道不卡堵、不锈蚀和在冬季不发生冻结现象，对钻机气控系统用的压缩空气必须有一定的清洁度和干燥度。
8.在储气罐和油水分离器底部应有放水阀，每2h放水一次，保证气体干燥无杂质。
9.对气动元件维修前，应阅读元件的使用说明书，了解元件的工作原理及内部结构。
4.要定期检修各气控系统。当钻完一口井或经过一定的工作时间（最长不超过三个月）后，应对整个气控系统进行一次维护保养。
5.冬季气温低，容易因管线冻结而使气路失灵，因此，需采取确保供气质量措施以防冻结。
6.防碰天车装置必须每班进行检查，更换防碰天车绳后应对防碰天车装置进行调整。
7.使用高低速，转盘，钻井泵离合器时，应注意气压表的压力指示，防止由于气压低造成打滑而烧坏离合器。
气控系统主要由以下四部分组成：
1.供气机构
将某种动力机（如电动机、内燃机）的机械能转换为气体的气压能的转换设备属供气机构，主要由空压机、储气罐及空气处理装置等组成，用以提供压缩空气。
3）干燥器：用来进一步吸收和排出压缩空气中的水份及油份。干燥方法主要有离心分离法、吸附法和冷冻法几种。离心分离法系迫使压缩空气强烈旋转，在离心力的作用下析出空气中的水滴、油滴和尘埃。吸附法系采用吸附剂的吸附能力，吸附压缩空气中的水份。冷冻法是利用制冷设备使空气冷执行机构是将输出的气体气压转换为机械能的转换设备。气控制的各种执行机构由各种气动设备和元件组成，如离合器、刹车气缸、风动马达等。其作用是在压缩空气的推动下，使机构产生运动，从而达到执行控制的目的。
三、气源设备
气源设备是为钻机气控系统提供干燥、清洁的压缩空气的装置。为了保证各控制元件、执行元件及输气管道不卡堵、不锈蚀和在冬季不发生冻结现象，对钻机气控系统用的压缩空气必须有一定的清洁度和干燥度。
8.在储气罐和油水分离器底部应有放水阀，每2h放水一次，保证气体干燥无杂质。
9.对气动元件维修前，应阅读元件的使用说明书，了解元件的工作原理及内部结构。
4.要定期检修各气控系统。当钻完一口井或经过一定的工作时间（最长不超过三个月）后，应对整个气控系统进行一次维护保养。
5.冬季气温低，容易因管线冻结而使气路失灵，因此，需采取确保供气质量措施以防冻结。
6.防碰天车装置必须每班进行检查，更换防碰天车绳后应对防碰天车装置进行调整。
7.使用高低速，转盘，钻井泵离合器时，应注意气压表的压力指示，防止由于气压低造成打滑而烧坏离合器。
气控系统主要由以下四部分组成：
1.供气机构
将某种动力机（如电动机、内燃机）的机械能转换为气体的气压能的转换设备属供气机构，主要由空压机、储气罐及空气处理装置等组成，用以提供压缩空气。
钻机的气控制系统
2020/5/27
石油钻采机械——任连城
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钻机的控制系统
进入干燥器的空气首先进入热交换器冷却， 经初步冷却的空气中析出的水份和油份经 分离器排出。然后，空气再进入致冷器， 进一步冷却到2～5℃，使空气中含有的水 份、油份等由于温度的降低而进一步大量 地析出，经分水排水器排出。冷却后的空 气再进入热交换器加热输出。
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石油钻采机械——任连城
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钻机的控制系统
工作原理：
排气时，将操纵机构松开(图 a)，上阀座在顶杆套弹簧作用下 向上移动复位，关闭气室A与气 室B的通路，同时打开气室B的放 气通路，将气室B的进气通路内 的气源放掉。
调压阀的工作性能与调压弹簧 有很大关系，要选择恰当，刚性 过大或过小都会影响调压阀的灵 敏性。
2020/5/27
石油钻采机械——任连城
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钻机的控制系统
直动式、先导式调压阀
单向压力顺序阀
过滤调压阀
安全阀
2020/5/27
石油钻采机械——任连城
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钻机的控制系统
直动式调压阀 1—调节手柄； 2、3—调压弹簧； 4—溢流阀口；5—膜片； 6—反馈导管；7—阀杆； 8—进气阀；9—复位弹簧； 10—溢流口；
安全阀也分为直动式和先导式。 结构上分为：活塞式、球阀式、膜片式等。
2020/5/27
石油钻采机械——任连城
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钻机的控制系统
2020/5/27
球阀式
膜片式
石油钻采机械——任连城
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钻机的控制系统
工作原理：当系统中压力在规定范围内时，作用在球阀上的压力小于弹
簧力，球阀处于关闭状态；系统压力升高，作用在球阀上的压力大于弹簧力 时，球阀左移，气体从溢流口放出，直到系统压力降至规定压力以下，球阀 在弹簧力的作用下右移并重新关闭。
钻井机械2起讲义升系统
在滚筒上排列到第二层不少于4圈。 ②绞车1档，柴油机转速控制在800-1000r/min
内，缓慢起升井架，当井架大腿离开安装支架 0.5m左右时刹车，检查，停止时间不少于 5min。 ③检查起升大绳绳头的绳卡，死、活绳头的绳卡 有无松动。井架大腿或拉盘有无变形。
职培中心
第二章 钻机的起升系统
④检查钢丝绳在滚筒上的排列是否整齐。 ⑤检查井架上有无遗留物。 ⑥检查刹车是否灵活、高度是否合适。 ⑦检查刹车及各项点固定有无松动。 ⑧检查完将井架缓慢放回支架。
产品名称代号：TC-天车 YC-游车 DG-大钩
职培中心
第二章 钻机的起升系统
3、游动系统基本参数
职培中心
第二章 钻机的起升系统
二、天车 主要由
天车架、滑 轮组和辅助 滑轮等组成。
职培中心
第二章 钻机的起升系统
天车和游车组成提升系统 的滑轮系。作为定滑轮的天 车改变力的方向，作为动滑 轮的游车起省力作用，减轻 绞车的负荷，从而使提升系 统获得很大的机械效能。
常用的游车有TC—135、YC—130、YC—350、 MC—400、YC—450、YC—315等。
职培中心
第二章 钻机的起升系统
职培中心
第二章 钻机的起升系统
游车的使用与维护保养
在游车工作前，应检查各滑轮是否旋转灵活及各连接
部件是否紧固。在工作时，因为每个滑轮转动圈数不一，
滑轮应定期“掉头”使用，以使滑轮的磨损情况趋于平衡。
地面上拖运。
职培中心
第二章 钻机的起升系统
四、大钩 主要由钩身、
筒体、吊环座、 内外弹簧、钩杆、 吊环、安全锁紧 装置和转动锁紧 装置等组成。
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第二章 钻机的起升系统
内，缓慢起升井架，当井架大腿离开安装支架 0.5m左右时刹车，检查，停止时间不少于 5min。 ③检查起升大绳绳头的绳卡，死、活绳头的绳卡 有无松动。井架大腿或拉盘有无变形。
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第二章 钻机的起升系统
④检查钢丝绳在滚筒上的排列是否整齐。 ⑤检查井架上有无遗留物。 ⑥检查刹车是否灵活、高度是否合适。 ⑦检查刹车及各项点固定有无松动。 ⑧检查完将井架缓慢放回支架。
产品名称代号：TC-天车 YC-游车 DG-大钩
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3、游动系统基本参数
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第二章 钻机的起升系统
二、天车 主要由
天车架、滑 轮组和辅助 滑轮等组成。
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第二章 钻机的起升系统
天车和游车组成提升系统 的滑轮系。作为定滑轮的天 车改变力的方向，作为动滑 轮的游车起省力作用，减轻 绞车的负荷，从而使提升系 统获得很大的机械效能。
常用的游车有TC—135、YC—130、YC—350、 MC—400、YC—450、YC—315等。
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第二章 钻机的起升系统
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第二章 钻机的起升系统
游车的使用与维护保养
在游车工作前，应检查各滑轮是否旋转灵活及各连接
部件是否紧固。在工作时，因为每个滑轮转动圈数不一，
滑轮应定期“掉头”使用，以使滑轮的磨损情况趋于平衡。
地面上拖运。
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四、大钩 主要由钩身、
筒体、吊环座、 内外弹簧、钩杆、 吊环、安全锁紧 装置和转动锁紧 装置等组成。
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钻井机械电子教案
图6-19
②常闭接法(用于 换档微动装置)： 孔D接进气孔；孔C 接送气孔，孔B通大 气孔。 未按下按钮时，孔 D、孔C互不相通，孔 C→孔B(通大气)。 按下按钮时，孔 D→孔C，压缩空气通 过。
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（4）两用继气器：当直接由发令元件向控制机构送气时， 管线长、进气慢、挂档时间长，而气摩擦离合器在进气慢、 压力低的情况下，容易打滑发烧。所以在一些经常摘、挂的 气离合器中，常用间接进气，即在管路中加上一个继气器 (如图6-20所示)，利用控制气推开继气器的阀门，使干线 (较粗的气管)中的压缩空气通过继气器很快进入离合器中。
图6-12
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向右转动手柄凸轮时， 弹簧(3)伸长，最终将使下 钢珠与下座脱离，执行机 构和胶皮隔膜上部的压缩 空气，通过已打开的空心 管子从A孔中放空，此为放 气过程。 通过调节其尾部的调节 螺钉，可以调节其出口压 力。
图6-12
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◆双向调压阀： 双向调压阀的进气、调 压、放气与单向调压阀一 样。不同在于“双向”与 “单向”之别。对那些需 要相互制约的控制，如F －200钻机绞车滚筒轴的 高低速离合器等都采用这 种双向调压阀。
钻井机械电子教案 （2）三位五通转阀(三 通气开关) 作用：三通气开关是 控制两个相互有联锁关 系的气离合器的，也就 是说这两个气离合器不 允许同时进气。如图617所示。三通气开关的 结构、原理和二通气开 关基本相同。所不同的 是它有两个通大气孔A1 和A2，两个通执行机构 的送气孔E1和E2。
图6-17
钻井机械电子教案 调压阀的结构图如图6-11所示， 工作原理如图6-12所示。
图6-11
图6-12
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在这时，I、E、A各孔互 不相通，不进气，也不放 气。对应手柄的凸轮的各 个位置都有一个对应的供 气量，可在出口E的气路上 接一压力表观察之，这 就是调压过程。实际上， 是一降压过程，即根据实 际需要将压力调得比总供 气管线的压力低一些。
钻井机械电子教案 6.4.3 方向控制阀 方向控制阀的作用：控制压缩空气的流动方向或气流的通断，从 而实现执行元件的换向。 方向控制阀一般采用阀芯切换进、出气通道，达到气路换向的目 的。 方向控制阀的种类与液压方向阀类似，种类很多。按操纵方式分 为手动和气控两种。常用的有手动两通阀、单向阀、三通旋塞阀、 气控二位三通阀(两用继气器)等。 1.单向阀 作用：只允许气流向一个方向流动。 单向阀包括：单向阀、梭阀和快速排气阀。 （1）单向阀：气流正向通过，反向则不通。
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钻井机械电子教案 减压阀结构如图6-9所 示，其进气压力由调节元 件调定。压缩空气经导阀 和内阀的间隙进入执行机 构，当执行机构内的气压 上升至某一数值时，使导 阀上表面承受气体压力大 于上顶的弹簧力，因而导 阀向下移动，于是阀门关 闭了进气间隙。进气口停 止进气，出气口的工作气 压就保持恒压。 调节尾部的螺钉可以改 变减压后的气体压力。
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调压继气器 的结构如图614所示，它有 供气孔I、送气 孔E、控制孔C、 排气孔A。
图6-14
6.4.2 流量控制阀
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流量控制阀的作用：通过改变阀的通气面积来控制执行 元件进气或排气的流量，以调节执行机构的运动速度。 流量控制阀也称为调速阀。 由于气体的可压缩性，气动系统中的流量只能采用节 流的方式进行控制。任何一个流量阀都有节流部分，大 多为可调的。空气流经小孔或缝隙也必然产生显著的压 力降。 流量控制阀主要包括：节流阀、单向节流阀、排气节 流阀和行程节流阀。
（3）二位三通按钮阀 作用：只要按下按钮，就可从气路中分配压缩空气至需要 供气处，或将某控制机构的压缩空气放入大气。它用于防碰 天车气路中气路和刹车气缸放气。其结构如图6-18所示。
图6-18
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图6-19
如图6-19 梭示，按 扭阀它有常开和常闭 两种接法。 ①常开接法(用于防 碰天车气路系统)： 孔B接进气孔，孔C 接送气孔，孔D通大气 孔。 未按下按钮时：孔 B→孔C，压缩空气通 过。 按下按钮时：孔C→ 孔D(通大气)，孔B不 通。
c)
图 快速排气阀
快速排气阀 图17-6
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快速放气阀
快速排气阀主要装气胎、气盘、气缸等执行元 件的进口管线上，用于迅速排放出它们的压缩空 气，提高传动系统的起、停灵敏度，延长摩擦元 件的寿命。该阀是利用导阀和阀心在进放压缩空 气的作用下进行工作。快速排气阀安装在靠近气 胎离合器的位置，可以减少离合器的打滑现象。 快速排气阀在工作进气时，导阀和阀心由压 缩空气推向放气外壳一端，导阀和外壳贴合密封， 将进气和放气通道截断，使压缩空气进入执行元 件。排气时（即进气中断），在执行元件内压缩 空气的作用下，导阀和阀心被推向进气外壳一端， 此时导阀和阀心将进气通路堵死，放气通路打开， 执行元件内压缩空气迅速排入大气中。
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第六章 钻机气控制系统
天津石油职业技术学院
徐建功 2013年7月
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6.4 控制元件
气控制元件的作用：调节压缩空气的压力、流量、方向以及 发送信号，以保证气动执行元件按规定的程序正常动作。 气动系统的控制元件就是各种气控制阀。气动系统对气阀的 要求是：灵敏性高，反应快，耐用性好，寿命长；制造维修容 易。 气控制元件按其功能分为：压力控制阀、流量控制阀、方向 控制阀。
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图6-16
当手柄转动时，转轴 也转动，转轴带动滑阀 转动，当手柄处于不同 位置时，滑阀也有不同 位置，因而可以得到不 同工作状态。当进气孔 I和E孔相通时，通大气 孔A被堵住，这时所控 制的离合器处于进气状 态。当E孔和大气孔A相 通时，进气孔I被堵住， 这时离合器处于放气状 态。
图6-13
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图6-13
图6-13是双向调压阀的工 作原理图，主体部分与单向调压 阀完全相同，左右两个顶杆阀由 两个相位不同的凸轮 (凸轮与中 间主凸轮固结在一起，并由同一 手柄驱动) 通过机械杠杆控制。 显然，当左开关打开进气时，E1 孔和I孔相通，则右开关关闭， E2孔和A2孔相通，同理，当右开 关进气时，I孔和E2孔相通，则 左开关关闭，E1孔和A1孔相通。 图示的位置为左开关(左顶杆阀) 进气，右开关(右顶杆阀)放气状 态。
图6-16
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利用手柄不同的操 作位置，可以得到三 个不同的工作状态： 一是I进气，E1通气， E2与大气相通；二是I 进气，E2通气，E1与 大气孔相通；三是E1、 E2气孔被堵住均不能 进气，且E1与A1相通， E2与A2相通，均处于 放气状态。
图6-17
图6-16
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图6-9
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调压阀：减压和稳压
调整手柄 调压弹簧 下弹簧座 膜片
阀芯 阀套 阻尼孔 阀口 复位弹簧 减压阀是气动系统中必不可少的一种调压元件,减压阀是出口压力控制 阀芯的运动. 调压阀
图17-15
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图6-10
调压阀是基本 控制元件，如将 控制手柄改为手 轮、脚踏板等， 可构成手轮调压 阀、脚踏板调压 阀、以及高低压 气瓶中的减压阀。 如图6-10。
钻井机械电子教案 二通气开关的结构如 图6-16所示，它由主体、 滑阀、盖、转轴、手柄 等主要零件组成。 在主体上有通进气管 线的孔I，有与执行机 构管线相连的孔E，还 有与大气相通的孔A。 盖与本体用圆柱头螺钉 连结，盖内装有转轴、 滑阀、弹簧等零件，转 轴的四方端头与手柄套 相配合。
图6-16
图6-20
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两用继气器的 结构如图6-21所 示，它有两种接 法：常闭接法和 常开接法。当用 做间接进气时采 用常闭接法；当 用做压风机自动 控制时，采用常 开接法。
图6-21
钻井机械电子教案 ①常闭接法： 孔I接通进气干线，孔Ⅱ接通大气。当控制气进入继气器后， 推动阀芯压缩弹簧产生移动，使阀门和外阀密封，而内阀和阀门 脱开，造成孔I和孔E连通，所以干线气进入控制机构。当控制气 放空后，则在弹簧的作用下阀门的位置又恢复到原来的状态，控 制机构的压缩空气经由孔Ⅱ又放入大气。 ②常开接法： 孔Ⅱ接通供气干线，孔I连通大气。在平常状态(没有控制气 时)，干线气通控制机构；当控制气作用以后，控制机构中的压 缩空气经由孔I放入大气。它和压力调节阀组成机动压风机的自 动控制系统。
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梭阀（或门）相当于两个单向阀的组合
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梭阀在手动—自动换向回路中的应用
回路
或门在手动----自动换向 图17-4 或门在手动 —自动换向回路中的应用 回路中的应用 图17-4
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2.换向阀 作用：通过改变气流通道来改变气流方向，以改变执行元件的运 动方向。 （1）二位三通转阀（二通气开关） 作用：用于控制离合器的进气或放气，从而决定执行机构的工作 与否。
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图6-15
节流阀： 节流阀的结构如 图6-15所示。它由 阀体、针形阀等组 成。 调节针形阀的位 置，即可控制气体 流量。此阀用于钻 机总离合器的进气 管路上和其它气路 中，使离合器挂合 较为柔和。
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节流阀：通过改变阀的通流面积来调节流量
节流阀的工作原理
节流阀的图形 符号
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2.溢流阀 作用：当系统压力超过调定值时，使部分压缩空气从排气口溢出， 并在溢流过程中保持系统中的压力基本稳定，从而起过载保护作用 (又称安全阀)。 溢流阀分直动式和先导式两种。按其结构可分为：活塞式、膜片 式和球阀式。 3.顺序阀 作用：顺序阀依靠气路中的压力的作用来控制执行机构按顺序动 作。 4.调压继气器 作用：来自主气路的定压压缩空气通过调压继气器后，可以输出 相应的压力可变的压缩空气至执行元件。 调压继气器的控制气是由调压阀供给压力可变的压缩空气。