螺桿壓縮機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的改進(jìn)

       本公司的空氣壓縮機(jī)是鉆井使用的重要設(shè)備，其作用是為鉆臺及機(jī)房提供足夠的氣源壓力，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，將造成傳動系統(tǒng)的氣囊摩擦片打滑，燒毀氣囊，甚至造成鉆臺不能正常生產(chǎn)引發(fā)溜鉆、頓鉆事故。
       一、現(xiàn)有的保護(hù)系統(tǒng)
該壓縮機(jī)有比較完善的自我保護(hù)系統(tǒng)：
       1、超壓保護(hù)
       當(dāng)壓縮機(jī)油氣分離罐的壓力超過1.2MPa時(shí)保護(hù)電路動作，控制壓縮機(jī)停機(jī)。
       2、超溫保護(hù)
       當(dāng)壓縮機(jī)的排氣溫度超過113攝氏度時(shí)保護(hù)電路動作，控制壓縮機(jī)停機(jī)。在環(huán)境溫度比較高時(shí)，若處于下套管等壓縮機(jī)負(fù)荷較大的工況時(shí)可能會發(fā)生超溫故障。溫度過高會引起系統(tǒng)的惡性循環(huán)，當(dāng)溫度高于93攝氏度時(shí)，油的分解加速，產(chǎn)生的油泥聚集在油路上，影響冷卻效果，導(dǎo)致排氣溫度越來越高，潤滑油分解得越來越快。
       3、過流保護(hù)
       當(dāng)壓縮機(jī)的主電機(jī)電流超過47A時(shí)，保護(hù)電路動作，壓縮機(jī)停機(jī)。
       二、使用中存在的問題及分析
       2臺固定式螺桿壓縮機(jī)正常使用時(shí)為一用一備，只有當(dāng)下套管或者加重等特殊情況時(shí)才同時(shí)啟用2臺。
       使用中存在以下問題：
       一是運(yùn)轉(zhuǎn)中的壓縮機(jī)出現(xiàn)故障后保護(hù)電路會控制它自動停機(jī)，但是停機(jī)后不能發(fā)出聲光報(bào)警，值班人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)；二是控制兩臺壓縮機(jī)卸載的壓力開關(guān)都是機(jī)械式的，很難調(diào)到一致，倘若兩臺壓縮機(jī)一起并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，總是其中一臺壓縮機(jī)一直加載工作，另一臺壓縮機(jī)基本不加載，這樣容易造成該臺壓縮機(jī)出現(xiàn)超溫保護(hù)。以上兩種情況都會導(dǎo)致氣源壓力下降，造成大頓鉆的嚴(yán)重事故；三是鉆井公司目前基本上都沒有低氣壓報(bào)警裝置，一旦氣壓過低而操作人員又沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的后果；四是機(jī)房至鉆臺的氣管線將近有100米長，雖然機(jī)房里的干燥器工作良好，但是經(jīng)過較長的管線冷卻后會在鉆臺的氣瓶里積存很多的水，而冬季氣路有水可能造成氣路閥件失靈，從而有可能造成剎車失靈的嚴(yán)重后果。所以有必要在鉆臺的氣瓶上加裝一個(gè)自動放水的電磁閥。
       三、改進(jìn)過程
       針對以上問題，我們著手自行研制一套全自動控制裝置。
       該裝置內(nèi)部核心使用單片機(jī)進(jìn)行控制，成本相當(dāng)?shù)土�。同時(shí)在硬件設(shè)計(jì)上：數(shù)字和模擬部分各自使用不同的接地層，在一點(diǎn)集中接地；對極易產(chǎn)生干擾脈沖的功率輸出部分采用了光電耦合器進(jìn)行隔離；信號采集部分采用了抗干擾的電流型傳感器。在軟件設(shè)計(jì)上：對數(shù)據(jù)處理部分采用去極值平均濾波，保證了采集數(shù)據(jù)的可靠性；使用了內(nèi)部的看門狗，一旦程序進(jìn)入死循環(huán)后能自動復(fù)位，從而保證儀器可靠穩(wěn)定地工作。
       該儀器控制核心采用了宏晶科技的STC12C 5112A D單片機(jī)，該單片機(jī)價(jià)格低廉（10元/片），抗干擾能力極強(qiáng)（輕松應(yīng)對2kV/4kV快速脈沖干擾），高速（1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比普通8051單片機(jī)快12倍），片內(nèi)功能齊全（含有芯片內(nèi)EEPROM , 10位ADC轉(zhuǎn)換器，硬件看門狗，高速SPI通信端口），I/O驅(qū)動能力強(qiáng)（每個(gè)I/O口驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA）。簡化了硬件設(shè)計(jì)，提高了穩(wěn)定性。
       該儀器的鍵盤/顯示部分采用了南京沁恒電子的CH 452L芯片，該芯片內(nèi)置時(shí)鐘振蕩電路，可以動態(tài)驅(qū)動8位數(shù)碼管或者64位LED，具有BCD譯碼、閃爍、移位、段位尋址、光柱譯碼等功能；同時(shí)還可以進(jìn)行64鍵的鍵盤掃描；CH452通過可以級聯(lián)的4線串行接口或者2線串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)，并且可以對單片機(jī)提供上電復(fù)位信號。
       該儀器預(yù)留了CC1100無線數(shù)據(jù)傳輸接口，通過該接口可以將氣壓及報(bào)警信息以無線的方式進(jìn)行遠(yuǎn)傳至SCR房及司鉆臺，保證操作人員對各種信息的及時(shí)處理。
       其功能和特點(diǎn)：
       第一，操作靈活方便，通過鍵盤可以設(shè)定壓縮機(jī)的“報(bào)警壓力”、“并網(wǎng)壓力”、“加載壓力”和“卸載壓力”等參數(shù)，并通過數(shù)碼管顯示氣壓值。完全省去了螺桿壓縮機(jī)自帶的壓力開關(guān)。
       第二，當(dāng)工作中的壓縮機(jī)出現(xiàn)故障自動停車時(shí)，數(shù)碼管立即顯示故障信息，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，此時(shí)倘若第二臺壓縮機(jī)沒有啟動，則立即自動啟動第二臺壓縮機(jī)。
       第三，當(dāng)一臺壓縮機(jī)工作氣壓低于設(shè)定的并網(wǎng)壓力時(shí)，倘若此時(shí)自動并網(wǎng)功能是使能的，那么第二臺壓縮機(jī)會自行啟動；當(dāng)用氣量減少，一臺壓縮機(jī)能夠保證用氣量時(shí)，第二臺壓縮機(jī)在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)不加載，系統(tǒng)會控制第二臺壓縮機(jī)自動停機(jī)。
       第四，當(dāng)氣壓低于設(shè)定的報(bào)警壓力時(shí)，能夠發(fā)出聲光報(bào)警信號，如果裝有CC1100模塊，報(bào)警信號還會傳到SCR房或司鉆臺，系統(tǒng)能夠自動檢測傳感器是否出現(xiàn)故障，并且能夠通過軟件校正壓力傳感器的零位值。
       第五，含有“空氣干燥器電腦控制儀”的全部功能，控制干燥器的各種參數(shù)通過鍵盤輸入設(shè)定，非常易于操作。
       第六，此裝置另外還設(shè)計(jì)安裝了“氣瓶冬季自動排放水”功能，可以根據(jù)不同的氣溫條件，用鍵盤輸入放水電磁閥開關(guān)時(shí)間、間隔時(shí)間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)氣瓶自動排水。
       第七，對兩臺壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和干燥器的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，以及壓縮機(jī)的加載時(shí)間能自動累加并存儲，直觀顯示，便于設(shè)備按時(shí)保養(yǎng)。
       第八，能夠?qū)崟r(shí)顯示1#和2#壓縮機(jī)的主電機(jī)電流值，從而加強(qiáng)對電機(jī)早期故障的判斷處理。
       四、效益分析
       使用該裝置后避免了因供氣不足可能導(dǎo)致的溜鉆、頓鉆等操作事故的發(fā)生，保證安全生產(chǎn)。
       冬季生產(chǎn)時(shí)，因?yàn)樵撗b置能自動排放氣瓶積水，減少了氣路管線故障，保證了鉆臺的正常生產(chǎn)，減少了因鉆具不能活動出現(xiàn)的粘卡事故。
       該裝置設(shè)計(jì)、制作僅發(fā)生購買電器元件費(fèi)用930元。