防喷器控制装置教材.ppt

防喷器控制装置,一、控制系统组成及布置,二、控制系统功能,三、储能器存储液量的选择,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,五、控制系统的主要部件,六、控制系统现场调试,七、控制系统“待合”工作时的工况,八、控制系统的维修保养,九、控制系统常见故障与处理,控制系统,一、控制系统组成及布置,液压防喷器都配备控制系统。并通过其控制实现防喷器的开关。所需压力由控制系统提供。控制系统的功用就是预先制备与储存足量的压力油并控制压力油的流动方向，使防喷器迅速开关。当压力油使用消耗，油量减少，油压降低到一定程度时，控制系统能自动补充储油量，使液压油始终保持在一定的高压范围内。,控制系统,一、控制系统组成及布置,(一)、控制系统的组成 控制系统由储能器装置（远程控制台）、遥控装置(司钻控制台)及辅助遥控装置、联接管汇组成如图 871 所示。,图8-7-1 防喷器控制系统组成示意图,控制系统,一、控制系统组成及布置,储能器装置又称远程控制台，是制备、储存与控制压力油的液压装置，由油泵、储能器、阀件、管线、油箱等元件组成。操作换向阀控制压力油输入防喷器油腔，直接使井口防喷器实现开关动作。储能器装置安装在井口侧前方30m以远处。遥控装置是控制储能器装置上的换向阀动作的遥控系统，间接使井口防喷器开关动作。遥控装置安装在钻台上司钻岗位附近。又称司钻控制台。辅助遥控装置安置在值班房内，做为应急的遥控装置备用。按遥控防喷器开关换向阀的控制方式不同，即按其先导方式的不同，控制装置分为液压传动遥控、气压传动遥控、电传动遥控，即液控液型、气控液型、电控液型三种类型。目前陆上钻井所用控制装置多属气控液型。,(一)、控制系统的组成,控制系统,二、控制系统功能,气控液型控制系统的工作过程分为液压能源的制备、压力油的压力调节、流动方向控制、气压遥控三部分。1、液压能源的制备（如图8-7-2所示）,图8-7-2 控制系统的液控流程-液压能源的制备,油箱里的液压油经进油阀、滤清器进入电泵或气泵，被电泵或气泵泵入储能器内，储能器预先充入氮气，压力为7MPa，电泵将7MPa以上的压力油输入瓶内，瓶内油量逐渐增多，油压升高，胶囊里的氮气被压缩，直到瓶中的压力达到21MPa，此时胶囊里的氮气体积约占钢瓶容积的1/3。,控制系统,二、控制系统功能,2、压力的调节与流动方向的控制，如图8-7-3所示。,图8-7-3 控制系统的液控流程-压力油的调节与流向的控制,储能器的压力油进入控制管汇后，一路经气动减压阀控制，输到控制环形防喷器的换向阀；另一路经手动减压阀控制，再经旁通阀（二位三通阀）输至控制闸板防喷器与液动阀的换向阀管汇中，操纵换向阀的手柄，实现防喷器的开关。,控制系统,二、控制系统功能,3、气压遥控（如图8-7-4所示）,压缩空气经分水滤气器、油雾器后，经自动复位的气源总阀（二位三通换向阀）输送至各空气换向阀（三位四通换向滑阀或转阀），控制储能器装置上二位气缸动作，从而控制相应的换向阀手柄，间接控制防喷器开关。,图8-7-4 控制装置的气压遥控流程,控制系统,三、储能器存储液量的选择,1、储能器存储液量的选择原则：在选用控制装置时，其储能器应能保证在停泵不补油情况下只靠储能器本身的有效排油量（钢瓶油压由21MPa降至8.4MPa时所排出的油量）的2/3即能满足全部控制对象关闭各一次的需要。当储能器充气压力过低时，储能器有效排油量下降。当无气压时，储能器只能盛油，不能储存压力，就无高压油排出，不能控制防喷器开关。,控制系统,三、储能器存储液量的选择,2、储能器存储液量的计算 氮气与压力油同时存在于储能器中，两者具有相同的压力。在使用压力油时，油被氮气压出，氮气因膨胀压力降低，油压即为降低后的氮气压力。防喷器在操作时对油压大小有一定的要求，过低不行，即油压有低限 8.4MPa。储能器在压力达到低限前所能供应出的油量即为供油量。为了使供油量满足要求，需核算储能器的液压容积。令PN-氮气压力；P1-油压高限；P2-油压低限；V-储能器容积；V1-压力为P1时的氮气容积；V2-压力为P2时的氮气容积；V3-压力为P2时的储能器中剩余油量；,控制系统,三、储能器存储液量的选择,按理想气体，等温过程计算。无油时，气充满瓶中。VPN=V2P2，V2=VPN/P2，VPN=V1P1，V1=VPN/P1 当压力由P1降为P2，流出的油量即为供油量。供油量=V2-V1=VPN（P1-P2）/P1P2 供油量占储能器容积的百分数为 100PN（P1-P2）/P1P2%,2、储能器存储液量的计算,控制系统,三、储能器存储液量的选择,储能器中余油 V3=V-V2=V（P2-PN）/P2 占瓶容积的百分数为 100（P2-PN）/P2%瓶内油量为 V-V1=V（P1-PN）/P1 瓶内油量占瓶容积的百分数为 100（P1-PN）/P1%,2、储能器存储液量的计算,控制系统,三、储能器存储液量的选择,例：PN=7MPa，P1=21MPa，P2=8.3MPa，储能器用单瓶容积为40L的瓶子16个，胶囊体积按瓶容积的10%计 则 V=400.916=576L 供油量=（21-8.3）7576/(2218.3)=294L 供油量占容积的百分数100(21-8.3)7/(218.3)%=51%瓶中余油V3=（8.3-7）576/8.3=90.2L 余油占瓶容积的百分数100(8.3-7)/8.3%=15.7%瓶内油量=576（21-7）/21=384L 瓶内油量占瓶容积100（21-7）/21%=67%,2、储能器存储液量的计算,控制系统,三、储能器存储液量的选择,根据同样的计算，可以算得压力高限不同时的供油量，见表8-7-1 表8-7-1 不同压力下的供油量 压力单位：MPa,2、储能器存储液量的计算,控制系统,三、储能器存储液量的选择,3、储能器存储液量的测算方法 例：井口防喷器组合为SRRA，储能器单瓶体积40L，有效排油量（218.4 MPa）17L。液动平板阀开启一次耗油3L，环形防喷器关闭一次耗油74L;双闸板关闭一次耗油13.3L2；测算需储能器的瓶数为多少。控制对象各关闭一次（液动阀开启一次）所需总油量应为：74L+13.3L2+3L=103.6L 根据储能器存储液量的选择原则：在停泵不补油情况下，只靠储能器本身有效排油量的2/3即能满足井口全部控制对象各关闭一次的需要。因此，控制装置的总有效排油量应为：103.6L1.5=155.4L 已知单瓶实际有效排油量为17L，那么控制装置储能器的钢瓶数应为：155.4L/17L9.14 于是钢瓶数应为10个。,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,（一）、例FKQ4005A型控制系统结构 1、FKQ4005A型控制装置代号含义 防喷器控制系统 遥控方式：气控 400储能器公称总容积（400升）5控制对象数量（5个）第一次改型 这种控制装置可以控制一台环形防喷器；一台双闸板防喷器，一个液动阀，一个备用控制线路，共计控制5个对象。,3、储能器存储液量的测算方法,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,2、远程控制台（如图8-7-5所示）,图8-7-5 FKQ4005A远程控制台组成示意图,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,远程控制台的储能器由10个立式钢瓶组成，单瓶公称容积40L，因此，储能器公称总容积为400L。井口防喷器开关所需压力油由储能器提供。储能器钢瓶里装有充氮胶囊,钢瓶下部装有截止阀,单瓶检修时不影响整套系统工作。储能器储存的压力油由电泵或气泵供应与补充。电泵、气泵的进油管路上都装有进油阀与滤清器，输出管路装有单向阀。电泵储能器管路上装有储能器安全阀,以保护储能器,安全阀调定开启压力23.1MPa.防喷器手动减压阀管路上装有管汇安全阀以保护高压管路.管汇安全阀调定开启压力31.5MPa。,2、远程控制台,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,电 泵：电泵一台，电源由井场提供并由压力继电器实现自动控制，压力继电器上限压力调定为21MPa，下限压力调定为18.9MPa。当储能器压力升到21MPa时，压力继电器自动切断电源，电泵停止工作；当储能器油压降到18.9MPa时，压力继电器自动接通电源，电泵启动。储能器液压力油始终在21-18.9MPa范围内。,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,气 泵：气泵两台做为备用、辅助泵使用。气源由井场钻机气控系统制备，压力的压缩空气经分水滤气器、油雾器、压力继气器、气泵进气阀进入气泵，压力继气器接通气源，气泵运转；当储能器油压升到21MPa时，压力继气器切断气源，气泵停止工作。,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,储能器的压力油经截止阀，一路经精滤器、手动减压阀输到控制环形防喷器的换向阀；另一路经精滤器、手动减压阀、单向阀输到控制闸板防喷器的换向阀管汇。扳动换向阀手柄，使之处于开位或关位就可控制井口防喷器、液动阀的开关，动作完毕后，换向阀手柄应处于中位。换向阀手柄连接有二位气缸，可在遥控装置上操纵气控阀件，遥控换向阀手柄，实现井口防喷器开关。闸板防喷器与环形防喷器供油管路上的手动减压阀，其二次油压调定为10.5MPa。当闸板防喷器的闸板遇阻，10.5MPa的油压推不动闸板时,可气压遥控或手动控制油路旁通阀,使之处于开位,接通储能器的高压油控制闸板动作。,2、远程控制台,2、远程控制台,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,储能器装置上装有气源压力表、储能器压力表、环形防喷器供油压力表、闸板防喷器供油压力表。油箱容积850L。液压油选32HM(0以下32HV低温)抗磨液压油。电泵进油管路上设计有外接油口并备有软管附件，可将油桶中的油抽入油箱。该装置有制备36.5MPa高压油的能力。制备高压油的操作要领是：将电泵与气泵输油管线汇合处的截止阀关闭，开启旁通阀，打开气泵进气管路上的旁通截止阀，开启气泵进气阀，气泵运转，就可得到高达36.5MPa的压力油。油路恢复常态的操作要领是：关闭气泵进气阀，关闭气泵进气管路上的旁通截止阀，打开泄压阀，当闸板防喷器供油压力表显示10.5MPa时即关闭泄压阀，关闭旁通阀，打开气泵与电泵输油管线处的截止阀。,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,3、司钻控制台（如图8-7-6 FKQ4005A控制系统工作原理所示）,图8-7-6 FKQ4005A控制系统工作原理,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,3、司钻控制台（如图8-7-6 FKQ4005A控制系统工作原理所示）,司钻控制台（遥控装置）由气控阀件组成，用气压遥控储能器装置上的5个换向阀及油路旁通阀。压缩空气经分水滤气器、油雾器、气源总阀进入各空气换向阀。控制防喷器开关时，司钻一手扳动气源总阀手柄，另一手扳动相应空气换向阀手柄，使压缩空气输往储能器装置上的二位气缸，推动换向阀手柄动作。操作者在遥控装置上同时操作气源总阀与换向阀才能对储能器装置实现遥控动作，这样就避免了由于偶然碰撞、扳动空气换向阀手柄而引起井口防喷器误动作事故。,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,4、气管束 气管束用以连接远程控制台与司钻控制台之间的气路。气管束由护套及多根管芯组成，两端装有连接法兰，长度50米,外径46毫米,弯曲半径大于200毫米,气管规格6*1。分别与远程控制台和司钻控制台相连。其间用橡胶密封垫密封。5、液压管线 一般情况下，远程控制台与井口防喷器组之间的距离为30m，需要用一组液压管线将它们连接起来。连接方式有硬管线连接和软管线连接。要求内径最小为1英寸，额定工作压力与储能器额定工作压力相同。,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,(二)、FKQ4005A控制系统的工作特点 1、采取两种不同动力的液压泵即电泵和气泵。在不允许用电的情况下，可用气泵打压。在需要超压控制时，能提供大于21MPa的控制压力。最大可达36.5MPa。2、采用多个园柱形瓶式储能器，一旦个别储能器胶囊损坏,不致影响整个系统的正常工作.3、泵及储能器的工作压力高（21MPa），常用控制压力只需10.5MPa，相应提供了能量的贮备。4、采用气控液型控制方式，远程控制台和司钻控制台操作互不约束。,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,(三)、FKQ4005A控制系统主要技术参数 远程控制台：(1).控制对象数量为5个。(2).控制压力：a.闸板防喷器和液动放喷阀 正常情况下为10.5MPa；特殊情况下为。b.环形防喷器控制压力为10.5MPa内，最大不超过15 MPa。(3).电动三缸泵升压时间 压力由0升至21MPa，11分钟内；,控制系统,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,(4).溢流阀开启压力 储能器溢流阀开启压力：23.1MPa 管汇溢流阀开启压力：31.5MPa(5).压力继电器：18.9-21MPa(6).压力继气器：21MPa(7).电机功率：15KW(8).储能器容积：40 现场使用的控制系统工作原理与结构组成及操作要领基本相同，操作者使用具体设备时，可按设备说明书的提示，熟悉结构，正确操作。,(三)、FKQ4005A控制系统主要技术参数,控制系统,五、控制系统的主要部件,1、储能器(1).功用 储能器用于储存足量的高压油，为井口防喷器、液动阀动作提供可靠油源。(2).结构 如图8-7-7所示。,图8-7-7 储能器钢瓶,控制系统,五、控制系统的主要部件,(3).主要技术规范 单瓶公称容积：胶囊充氮压力:70.7MPa 钢瓶设计压力：32MPa 储能器额定工作压力：21 MPa 单瓶理论充油量(油压由7MPa升至21MPa):27升 单瓶理论有效排油量(油压由21MPa降至8.4MPa):20升 单瓶实际有效排油量(油压由21MPa降至8.4MPa):约17升,1、储能器,1、储能器,(4).现场使用注意事项 1).钢瓶胶囊中只能预充氮气，不应充压缩空气，绝对不能充氧气 2).往胶囊充氮气时应使用充氮工具并应在充氮前首先泄掉钢瓶里的压力油，即必须在无油压条件下充氮。3).每月对胶囊的氮气压力检测一次。检测时使用充氮工具，检测前应首先泄掉钢瓶里的压力油。4).现场无充氮工具时可采取往储能器里充油升压的方法检测氮气预压力。方法是打开泄压阀使储能器压力油流回油箱，关闭泄压阀，启动电泵往储能器里充油。油压未达到氮气预压力时压力进不了钢瓶,蓄能器压力表升压很快,当压力超过氮气预压力时压力油进入钢瓶,蓄能器压力表升压变慢。就是说压力表快速升压转入缓慢升压的压力转折点即是胶囊预充氮气的预压力。,控制系统,五、控制系统的主要部件,1、储能器,5).充氮工具如图8-7-8所示。,图8-7-8 充氮工具示意图,控制系统,五、控制系统的主要部件,2、电 泵(1).功 用 电泵用来提高液压油的压力，往储能器里输入与补充压力油。电泵在控制装置中做为主泵使用。(2).结构与工作原理 电泵为三柱塞、单作用、卧式、往复油泵，由三相异步防爆电机驱动。结构与井场钻井泵类似，其工作原理也相同。电泵结构如图8-7-9所示。,控制系统,五、控制系统的主要部件,2、电 泵,图8-7-9 电泵,控制系统,五、控制系统的主要部件,2、电 泵,电机通过节距为19mm（3/4“）的双排滚子链条驱动电机动力端的曲轴，曲轴的旋转运动经连杆、十字头转变为拉杆与柱塞的水平往复运动。柱塞向后运动后，吸油阀芯进油；柱塞向前运动时，排油阀芯排油。电泵无缸套，柱塞即活塞。,控制系统,五、控制系统的主要部件,2、电 泵,柱塞与拉杆采用钢丝挡圈与联接螺帽的连接方式。如图8-7-10所示。,图8-7-10 柱塞密封装置，柱塞与拉杆的连接示意图,注：电泵的排量固定，不可调节。,控制系统,五、控制系统的主要部件,2、电 泵,(3).主要技术规范FKQ4005A控制装置配备QB21-50型电泵，其主要技术规范如下：额定工作压力 21MPa 实际排量 32L/min 每转排量 62.745ml/r电机功率 15KW,控制系统,五、控制系统的主要部件,2、电 泵,(4).现场使用注意事项 1).电源不应与井场电源混淆，应专线供电，以免在紧急情况下井场电源被切断而影响电泵正常工作。2).电源电压应保持380V，电压过低将影响电泵的正常补油工作 3).电泵往储能器里补充压力油时,储能器油压应降至18.9MPa以下，以保护电泵与电机。4).控制装置投入工作时电泵的启停应由压力继电器控制，即电控箱旋钮应旋至自动位。压力继电器上限压力调定为21MPa；下限压力调定为18.9MPa。,控制系统,五、控制系统的主要部件,2、电 泵,(4).现场使用注意事项,5).电机接线时应保证曲轴按逆时针方向旋转，即链条箱护罩上标志的红色箭头旋向。其目的是使十字头得到较好的飞溅润滑。6).曲轴箱、链条箱注入机油并经常检查油标高度，机油不足时应及时补充。半年换油一次。7).柱塞密封装置中密封圈应松紧适度。密封圈不应压得过紧，以有油微溢为宜。通常调节压紧螺帽，使该处每分钟滴油58滴。8).拉杆与柱塞应正确连接.当钢丝挡圈折断须在现场拆换时,应保证拉杆与柱塞端部相互顶紧勿留间隙.否则将导致新换钢丝挡圈过早疲劳破坏.,控制系统,五、控制系统的主要部件,3、气 泵,(1).功用 气泵用以向储能器输入与补充压力油，但在控制装置中做为备用辅助泵。当电泵发生故障、停电或不许用电时启用气泵；当控制装置需要制备21MPa以上的高压油时启用气泵。(2).结构与工作原理 气泵上部为气动马达，下部为抽油泵。气动马达由钻机气控系统制备的压缩空气驱动。抽油泵为单柱塞、立式、往复油泵。气泵结构如图8-7-11所示。,控制系统,五、控制系统的主要部件,3、气 泵,图8-7-11 气泵,控制系统,五、控制系统的主要部件,3、气 泵,压缩空气经换向机构进入气缸上腔推动活塞下行，此时气缸下腔与大气相通。随着活塞的继续下行，往复杆与梭块亦被迫下行。当活塞抵达下死点时，梭块刚过换向机构的中点，于是在顶销弹簧推动下梭块与滑块被迅速推向下方，换向机构实现换向。压缩空气经换向机构进入气缸下腔推动活塞上行，此时气缸上腔与大气相通。随活塞的继续上行，往复杆与梭块亦被迫上行。当活塞抵达上死点时，梭块刚过换向机构中点，顶销将梭块与滑块迅速推向上方，换向机构又实现换向。如此，往复变换气流，活塞与活塞杆即连续上下往复运动。带动油泵活塞杆上下往复运动，油泵随即吸油，排油。油缸的工作特点是：间歇吸油，连续排油。,控制系统,五、控制系统的主要部件,3、气 泵,(3).现场使用注意事项。,1).气泵耗气量较大，FK5-480所配置的气泵其最大耗气量高达3.1m3/min。当钻机气控系统气源并不充裕时，不宜使气泵长期自动运转工作。,2).气泵的油缸上方装有密封盘根，当漏油时可调节盘根压帽，盘根压帽不宜压得过紧，不漏即可，否则将加速盘根与活塞杆的磨损。,控制系统,五、控制系统的主要部件,3、气 泵,(3).现场使用注意事项。,3).换气机构中的滑块易卡死，应保持压缩空气的洁净与低含水量。在设备使用频繁时，气路上的分水滤气器应半月清洗一次，每天打开底部放水阀放掉杯内积水。如图8-7-12。,图8-7-12 分水滤气器,控制系统,五、控制系统的主要部件,3、气 泵,(3).现场使用注意事项。,4).气路上装有油雾器。压缩空气进入气缸前流经油雾器时，有少量润滑油化为 雾状混入气流中，藉以润滑气缸与活塞组件。油雾器的结构如图8-7-13所示。,图8-7-13 油雾器,控制系统,五、控制系统的主要部件,3、气 泵,油雾器使用时注意事项：油杯中储存10号机油；油杯中盛油不可过满，2/3杯即可，最多3/4杯。盛满油时，油雾器将失效。控制系统投入工作时，每天检查油杯油面一次，酌情加油。加油时不必停气，可以带压操作，即将油杯上螺塞旋下直接往杯中注油，油杯中存油不会溅出。手调顶部针型阀以控制油雾器喷油量。通常，逆时旋拧针型阀半圈即可。,控制系统,五、控制系统的主要部件,4、控制系统（远程控制台）换向阀,(1).功 用 储能器装置上的换向阀用来控制压力油流入防喷器的关井油腔或开井油腔，使井口防喷器迅速关井或开井。(2).结构与工作原理 该换向阀属于三位四通转阀。手柄联接二位气缸，既可手动换向又可在钻台遥控气动换向。三位四通换向阀的结构如图8-7-14所示。,控制系统,五、控制系统的主要部件,4、控制系统（远程控制台）换向阀,图8-7-14 三位四通换向阀,控制系统,五、控制系统的主要部件,4、控制系统（远程控制台）换向阀,图8-7-14 三位四通换向阀,该阀装有止推轴承，手柄操作轻便灵活。阀盖上部装有由弹簧、钢球、定位板组成的定位机构，手柄转动到位后即被锁住实现定位。阀体装有3个阀座，阀座下面装有碟形弹簧使阀座与阀盘紧贴密封。压力油作用在阀座底部起油压助封作用。,第七节 控制系统,井控设备,五、控制系统的主要部件,4、控制系统（远程控制台）换向阀,图8-7-14 三位四通换向阀,当三位四通换向阀手柄处于中位时，阀体上的、四孔口被阀盘封盖堵死，互不相通。当手柄处于关位时，阀盘使与；与连通，压力油由经再沿管路进入防喷器的关井油腔，防喷器关井动作，与此同时防喷器开井油腔里的存油则沿管路由经流回油箱。手柄处于开位时，阀盘使与；与相通，防喷器实现开井动作。,控制系统,五、控制系统的主要部件,4、控制系统（远程控制台）换向阀,图8-7-14 三位四通换向阀,三位四通换向阀的工作原：理如图8-7-15所示。,图8-7-15 三位四通换向阀工作原理,控制系统,五、控制系统的主要部件,4、控制系统（远程控制台）换向阀,图8-7-14 三位四通换向阀,在三位四通换向阀手柄由关位或开位扳向中位过程中，阀盘孔口将相对阀座孔口转移，当阀盘孔口一部分已移离阀座孔口；而另一部分却仍与阀座孔口相通时，与阀座油口相连管路里的压力油就绕经阀盘孔口溢流回油箱，结果导致管路里的油压迅速降低。这就是闸板防喷器在关井，手动锁紧后，只需将三位四通换向阀手柄扳到中位就可使液控管路压力油卸压的缘故。闸板防喷器在拆换闸板而旋动侧门时，为保护铰链处密封圈，使液控管路压力油卸压，也是采取将换向阀手柄扳到中位的办法。值得注意的是：换向阀手柄由关位或开位扳到中位时，来自储能器管路的压力油也将有一部分溢流回油箱，从而增加储能器液能的损耗。,控制系统,五、控制系统的主要部件,4、控制系统（远程控制台）换向阀,图8-7-14 三位四通换向阀,(3).现场使用注意事项 1).操作时手柄应扳动到位。2).不能在手柄上加装其它锁紧装置。3).手柄下方连接的二位气缸其摆动轴处有黄油嘴，活塞杆 盘根处有机油杯。设备投入使用时应每周压注黄油与机油一次。,控制系统,五、控制系统的主要部件,5、旁通阀,图8-7-14 三位四通换向阀,(1).功用 储能器装置上的旁通阀用来将储能器与闸板防喷器供油管路连通或切断。当闸板防喷器使用 10.5MPa 的正常油压无法推动闸板封井时，须打开旁通阀利用储能器里的高压油实现封井作业。(2).结构与工作原理,旁通阀为二位四通转阀，其结构、工作原理与前述三位四通换向阀类似（如图8-7-16）。,控制系统,五、控制系统的主要部件,5、旁通阀,图8-7-16 旁通阀,控制系统,五、控制系统的主要部件,6、减压阀,(1).功 用 减压阀用来将储能器的高压油降低为防喷器所需的合理油压。当利用环形防喷器封井起下钻作业时，减压阀起调节油压的作用，保证顺利通过接头并维持关井所需液控油压稳定。(2).结构与工作原理 手动减压阀的结构如图8-7-17所示。,控制系统,五、控制系统的主要部件,6、减压阀,图8-7-17 手动减压阀,控制系统,五、控制系统的主要部件,6、减压阀,(2).结构与工作原理,减压阀有3个油口，入口与储能器油路相接；出口与三位四通换向阀口连接；溢流口与回油管路相连。高压油从入口流入称为一次油，减压后的压力油从出口输出称为二次油。顺时针旋转手轮，压缩弹簧，迫使阀杆与阀板下移，入口打开，一次油从入口进入阀腔。阀腔里的油压作用在阀板与阀杆上其合力等于油压作用在阀杆横截面上的上举力。上举力推动阀板与阀杆向上移动，压缩上部弹簧，直到阀板将入口关闭为止，此时油压上举力与弹簧下推力相平衡，阀腔中油压随即稳定。减压阀出口输出的二次油其油压与弹簧力相对应。防喷器开关动作用油时，随着二次油的消耗油压降低，弹簧将阀板推下，减压阀入口打开，一次油进入阀腔，阀腔内油压回升，阀板又向上移动，入口关闭，二次油压又趋稳定。在这期间溢流流口始终关闭。,控制系统,五、控制系统的主要部件,6、减压阀,(2).结构与工作原理,逆时针旋转手轮，二次油压力将降低。此时弹簧力减弱，阀板上移，溢流口打开，阀腔压力油流回油箱，阀腔油压降低，阀板又向下移动将溢流口关闭，阀腔油压复又稳定，但二次油压业已降低。在这期间，一次油入口始终关闭。二次油压力的调节范围为014MPA。有些控制装置，如FK400-5，在控制环形防喷器的三位四通换向阀供油管路上将手动减压阀换装以气动减压阀，其目的是便于司钻在钻台上遥控与调节储能器装置上的气动减压阀，以控制环形防喷器的关井油压。,控制系统,五、控制系统的主要部件,6、减压阀,(2).结构与工作原理,图8-7-18 气动减压阀,气动减压阀的结构、工作原理与手动减压阀基本相同。所不同的只是手轮、弹簧由橡胶隔膜压缩空气代替而已。,气动减压阀的结构如图8-7-18所示。,控制系统,五、控制系统的主要部件,6、减压阀,(3).现场使用注意事项,1).调节手动减压阀时，顺时针旋转手轮二次油压调高，逆进针旋转手轮二次油压调低。2).调节气动减压阀时,顺时针旋转空气调压阀手轮二次油压调高；逆时针旋转空气调压阀手轮二次油压调低。3).带有气动减压阀的控制装置在投入工作时将三通旋塞 扳向上方，气动减压阀由遥控装置遥控。4).减压阀调节时有滞后现象，二次油压不随手柄或气压的调节立即连续变化，而呈阶梯性跳跃。二次油压最大跳跃值可1.5MPa允许。调压操作时应尽量轻缓，切勿操之过急。调试完毕上紧锁紧手柄。,控制系统,五、控制系统的主要部件,7、安全阀,(1).功 用 安全阀用来防止液控油压过高，对设备进行安全保护。储能器装置上装设2个安全阀，即储能器安全阀与管汇安全阀。(2).结构与工作原理 安全阀属于溢流阀，其结构如图8-7-19所示。,控制系统,五、控制系统的主要部件,7、安全阀,(2).结构与工作原理,安全阀进口与所保护的管路相接，出口则与油箱管路相接。平时安全阀“常闭”，即进口与出口不通。一旦管路油压过高，钢球上移，进口与出口相通，压力油立即溢流回油箱,使管路油压不再升高.管路油压恢复正常时,钢球被弹簧压下,进口与出口切断。,安全阀属于溢流阀，其结构如图8-7-19所示,安全阀开启溢流的油压值由上部调压丝杆调节。,图8-7-19 安全阀,控制系统,五、控制系统的主要部件,8、压力继电器,(1).功 用 压力继电器用于自动控制电泵的启动与停止以维持储能器的油压在适用范围内(18.921MPa)。储能器的油压达到上限值21MPa时，压力继电器自动切断电泵电源，电泵停止运转，储能器油压不再上升。储能器油压降至下限值18.9MPa时，压力继电器自动接通电泵电源，电泵启动补油。,控制系统,五、控制系统的主要部件,8、压力继电器,(2).压力继电器的使用与调节 如图8-7-20所示,图8-7-20 电接点压力表与电控箱示意图,控制系统,五、控制系统的主要部件,8、压力继电器,(2).压力继电器的使用与调节,FKQ4005A控制装置采用电接点压力表型压力继电器。电接点压力表的电接点连接在电泵电机的控制电路中。电接点压力表共有3个指针，即液压针、上限针、下限针。指针心轴上装有可旋动的拨片，用小螺丝刀将拨片按下，拨动上限针至21MPa刻度位置，然后再将下限针拨至18.9MPa刻度位置。将电控箱上旋钮转至自动位置。这样，电泵就处于自动控制工况。当储能器油压达到21MPa时，电接点压力表的液压针顺旋至21MPa刻度位置，液压针与上限针重叠，电机主电路断开，电泵停止运转。当储能器油压降至18.9MPa时，液压针逆旋至18.9MPa刻度位置，液压针与下限针重叠，电机主电路接通，电泵启动运转。,控制系统,五、控制系统的主要部件,8、压力继电器,(2).压力继电器的使用与调节,若将电控箱上旋钮转至手动位置，电机主电路立即接通，电泵启动运转。此时电机主电路不受电接点压力表控制电路的干预，电泵连续运转不会自动停止。如欲使电泵停止运转，必须将电控箱上旋钮转至停位，使主电路断开。,控制系统,五、控制系统的主要部件,9、液气开关,(1).功用 液气开关用来自动控制气泵的启停，使储能器保持21MPa油压。(2).结构与工作原理液气开关的结构 如图8-7-21所示。,图8-7-21 液气开关,控制系统,五、控制系统的主要部件,9、液气开关,(2).结构与工作原理,液压接头连接储能器油路，气接头下部连接气泵进气阀，气接头侧孔则连接气源。储能器油压作用在柱塞上，当油压作用力大于所调定的弹簧力时柱塞下移，柱塞端部密封圈即将气接头封闭切断气源，气泵停止。当油压作用力减弱时柱塞上移，气接头打开气泵气源，气泵启动。,控制系统,五、控制系统的主要部件,10、单向阀,(1).功用 单向阀用来控制压力油单向流动，防止倒流。电泵、气泵的输出管路上都装有单向阀。压力油可以通过单向阀流向储能器，但在停泵时，压力油却不能回流到泵里。这样使泵免遭高压油的冲击。(2).结构 单向阀的结构如图8-7-22所示。单向阀在现场无需调节与维修。,图8-7-22 单向阀,控制系统,五、控制系统的主要部件,11、气动压力变送器(1).功 用 气动压力变送器用来将储能器装置上的高压油压值转化为相应的低压气压值，然后低压气经管线输送到遥控装置上的气压表，以气压表指示油压值。这样既使司钻可以随时掌握储能器装置上的有关油压情况，同时又避免了将高压油引上钻台。遥控装置上气压表的表盘已更换为相应高压油压表的表盘。,因此，示压值与储能器装置上所对应的油压表的油压值是相同的。,控制系统,五、控制系统的主要部件,11、气动压力变送器,(2).结构与工作原理如图8-7-23所示。,图8-7-23 QBY-32型压力变送器结构示意图,控制系统,五、控制系统的主要部件,11、气动压力变送器,(2).结构与工作原理,变送器输入液压油并输入压力为0.14MPa的压缩空气（一次气），输出0.020.1MPa的压缩空气（二次气），二次气压与输入液压成相应比例关系。主杠杆为立式，由支点膜片支撑可绕支点轻微摆动。主杠杆上方承受调零弹簧作用力与波纹管作用力，主杠杆下方则承受弹簧管作用力。,控制系统,五、控制系统的主要部件,11、气动压力变送器,(2).结构与工作原理,变送器的喷嘴孔径为1mm，恒节流孔导管孔径为0.25mm，流通孔道都很小，因此对输入的压缩空气要求较为严格，所输入气流应洁净，无水、无油、无尘。压力变送器都附带有空气过滤减压阀，一方面用以调定输入气压（一次气）0.14MPa；一方面使输入气流加以净化。空气过滤减压阀的结构如图8-7-24所示。,控制系统,五、控制系统的主要部件,11、气动压力变送器,(2).结构与工作原理,图8-7-24 空气过滤减压阀,控制系统,五、控制系统的主要部件,11、气动压力变送器,(3).气动压力变送器的使用调节,气动压力变送器所输入的一次气压值由空气过滤减压阀调定。用小螺丝刀伸入空气过滤减压阀顶部小孔内，旋拧调压杆同时观察一次气压表，当表压显示0.14MPa时即停止旋拧。顺时针旋拧一次气压升高，逆时针旋拧一次气压降低。调压时操作应轻缓，一次气压应准确。,控制系统,五、控制系统的主要部件,11、气动压力变送器,(3).气动压力变送器的使用调节,气动压力变送器投入工作时，储能器装置上油压表与遥控装置上气压表所显示的油压值应基本相等，压差不应超过1MPa。当压差过大时，可用小螺丝刀伸入变送器侧孔，旋拧调零弹簧螺钉。顺时针旋拧螺钉时，螺母后退，调零弹簧松弛，弹力减弱，挡板与喷嘴间隙减小，遥控装置示压表显示值升高。同理，逆时针旋拧螺钉时，遥控装置示压表显示值降低。这种调节常称为有压调等。当输入液压油的压力为零时，储能器装置与遥控装置两表指针都应回零，若遥控装置示表指针未回零，亦可调节其调零螺钉使表针回零。这种调节常 称为无压调零。如图8-7-25为气动压力变送器工作示意图。,控制系统,五、控制系统的主要部件,11、气动压力变送器,(3).气动压力变送器的使用调节,图8-7-25 气动压力变送器工作示意图,控制系统,五、控制系统的主要部件,11、气动压力变送器,(4).常见故障与处理,远程控制台油压表的示压值为零但司钻控制台示压表显示值却很高。这可能是喷嘴粘附污物堵塞所致。处理的方法是用酒精棉球擦试喷嘴并将喷嘴吹通，揩干。,与远程控制台两表示压值相差悬殊，司钻控制台示压表显示压力过低。这可能是输入的一次气压低于0.14MPa或是放大器的恒节流孔导管堵塞所致。处理的办法 是调准一次气压0.14MPa或是将装设恒节流孔导管的螺杆取出，使用0.2200的不锈钢丝将恒节流孔导管通孔顶通。,控制系统,五、控制系统的主要部件,13司钻控制台（控装置）气源总阀,(1)功 用 气源总阀用以接通或切断司钻控制台（遥控装置）气源。(2)结构与工作原理 气源总阀有两种类型，一种为二位三通，型空气换向转阀，这种空气换向阀属于标准气控元件，在钻机气控系统中极为常见，因此这里不再赘述。另一种则为二位三通，弹簧复位、常断式空气换向滑阀。空气换向滑阀的结构如图8-7-27所示。,控制系统,五、控制系统的主要部件,13司钻控制台（控装置）气源总阀,(2)结构与工作原理,图8-7-27 气源总阀,控制系统,五、控制系统的主要部件,13司钻控制台（控装置）气源总阀,(2)结构与工作原理,换向滑阀的手柄平时垂直于遥控装置面板，此时进气路与出气路被胶垫切断，同时出气路余气经顶杆孔道排入大气。如将手柄按下，使之旋动45，此时凸轮碰头推下顶杆，将胶垫压开，进气路与出气路接通，同时出气路与大气通路被切断。当松开手柄时，在扭簧作用下手柄复位，进气路与出气路又被切断，司钻操作时必须始终用一支手，下按气源总阀手柄，直到操作完毕才能松手。,控制系统,五、控制系统的主要部件,14、遥控装置（司钻控制台）空气换向阀,(1).功 用 遥控装置空气换向阀用来向储能器装置上三位四通换向阀的二位气缸送气，以遥控储能器装置换向阀手柄，实现井口防喷器开关动作。(2).结构与工作原理 该阀也有两种类型。一种是三位四通、型空气换向转阀，这里不再赘述。另一种则为三位四通、弹簧复位、空气换向滑阀。这种滑阀的结构如图8-7-28所示。,控制系统,五、控制系统的主要部件,14、遥控装置（司钻控制台）空气换向阀,(2).结构与工作原理,图8-7-28 三位四通空气换向滑阀,控制系统,五、控制系统的主要部件,14、遥控装置（司钻控制台）空气换向阀,(2).结构与工作原理,在弹簧作用下，平时滑阀手柄处于中位，此时进气口与出气口、不通；出气口、则通过口与大气相通。如将手柄推向关位，与相通；与相通，储能器装置上二位气缸动作，将储能器装置上换向阀手柄推向关位，井口防喷器关井动作。如将手柄推向开位，与相通，与相通，储能器装置上换向阀手柄 被推向开位，井口防喷器开井动作。,控制系统,五、控制系统的主要部件,14、遥控装置（司钻控制台）空气换向阀,(2).结构与工作原理,为使司钻随时了解井口防喷器的开关情况。避免误操作，气路上附设有二位气缸构成的防喷器开关位置显示器，其原理如图8-7-29所示。,图8-7-29 防喷器开关位置显示器工作原理,一、控制系统组成及布置,二、控制系统功能,三、储能器存储液量的选择,四、典型控制系统结构及工作原理、工作特点,五、控制系统的主要部件,六、控制系统现场调试,七、控制系统“待合”工作时的工况,八、控制系统的维修保养,九、控制系统常见故障与处理,防喷器控制装置,控制系统,六、控制系统现场调试,控制装置在运往井场前业已检修调好。