水井钻机在高原地区施工出现的问题与解决方法 - 嘉匠机械

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水井钻机在高原地区施工出现的问题与解决措施

在西部大开发,一路一带战略的推动下很多支持西部建设的朋友买了水井钻机到青海、西藏等高原地区去钻井,这时候大家都多或多都会发现,水井钻机到了高海拔地区居然也有高原反应,钻井机和空压机出现的故障常呈现出一定的特殊性与规律性,今天我们抽丝剥茧,慢慢为大家把其中的原因找出来,再施以正确的应对方案,让水井钻机在高原山区施工也能如履平地。

水井钻机在高原地区施工场景

首先我们先看一下水井钻机在高原地区容易出现的几个问题:

一、钻井机及空压机的发动机容易“开锅”

水的沸点随大气气压的降低而降低,海拔4500米,实测水的沸点为87℃,也就是在87度时就会呈现“开锅”现象,而发动机的正常工作温度在80~90℃左右。

二、水井钻机在高原地区启动困难

1.高海拔地区空气稀薄,气压降低,使得压缩终点压力温度更底,发动机着火延迟增长,造成启动困难;

2.蓄电池的最佳工作温度在20℃~40℃范围,随着环境温度的降低,蓄电池的输出能力也相应下降。当温度低于30℃时,每降低1℃电池容量就降低1%~1.5%,在0℃时,蓄电池容量通常只有最大值的60%左右,这直接导致蓄电池电压显著下降,难以提供足够的功率达到额定启动转速;

3.低温条件下,柴油粘度增加,表面张力加大,导致喷油的雾化质量变差,延长了着火滞后期;

4.低温时,润滑机油粘度加大,各摩擦件之间的阻力加大,使发动机机启动转速下降。

三、发动机动力下降,油耗增加

随着海拔升高,气压下降,空气密度减小,空气中的含氧量也随之减少,对以柴油机为动力的水井钻机影响十分突出。海拔每升高1000米,大气压力下降约11.5%,空气密度减少约9%,内燃机的功率、扭矩下降8%~13%,油耗上升6%~9%,热强度增加2%~5%,从而使发动机的动力性、经济性大幅下降。

四、高原环境对液压系统的影响

液压系统离不开橡胶管件和密封件。高原地区日照时间长、紫外线照射强烈,且常年气温偏低,昼夜温差变化大。这些环境因素对液压系统的橡胶管件、橡胶密封件等损伤严重,加速了橡胶管件的龟裂、破损和橡胶密封件的变质、老化,降低了橡胶管件的抗压强度和橡胶密封件的密封性能,影响了水井钻机的作业效率。

五、高原环境对传动系统的影响

水井钻机传动系统不仅有机械传动,而且有液压传动。由于受高原环境的影响,传动系统与动力装置的匹配性能趋于恶化,不能充分利用和发挥发动机的最大功率,传动效率下降,使部分功率因内损而转化为热能,造成整机作业温度超过规定值,影响钻井机械的正常工作。

五、其它问题

高原低温、强紫外线辐射对各类机械用材料、电气元件造成影响、橡胶密封材料容易老化、脆裂、磨损,可靠性下降;金属材料存在低温冷脆问题;传感器所测信号失真。这些均会影响到水井钻机的正常工作。

岩芯钻机在高原施工图片

然后我们看一下水井钻机在高原山区工作应采取的措施:

1.长期在高原作业的水井钻机蓄电池寿命会比平原的更短,更换蓄电池的频率应适当加快;

2.对在高原山区施工作业的水井钻机,首先必须核对发动机的性能参数,看是否能满足在此情况下的使用要求;

3.为了适应高原山区空气稀薄的特点,水井钻机的动力最好选用带增压器的风冷柴油机。对未装增压器的发动机,应适当地减少供油量。在海拔2500m以上的地区施工时,还应适当地增大供油提前角,以克服积炭和胶化过快的缺点;

4.保持散热器清洁,应定期清洗中冷器,使进气温度降低、密度增加,可大幅度提高发动机的功率并改善热负荷,最高燃烧温度、循环平均温度、排气温度、缸盖温度都会显著下降;

5.为了减少积炭和胶化造成的不良影响,应缩短对燃烧室、活塞顶、气门顶等处的除炭清洗周期,可缩短为平常的30%-50%;

6.对于水冷发动机,要加强冷却水的密封性,减少冷却水的蒸发和外溢。冷却系统的清洗周期也应比平常缩短一半,以及时清除积垢;

7.勤检进气系统,高原地区空气压力低,堵塞的进气通道使得进气量更小,将导致水井钻机发动机功率严重下降;

8.规范操作。正确预热:先低速运行3~5分钟,待机油温度上升、流动性能好转,涡轮增压器得到充分润滑后,再提高转速并带负荷作业,不应低温负荷作业;发动机熄火前,要逐渐减少负荷,并怠速运转3~5分钟,待冷却液温度降至60℃以下,再停机,以防止发生结焦和轴承损坏。此外,柴油机不可长时间怠速运转,这样会增加油耗、加剧机件磨损,增压器也会因润滑压力过低而润滑不良,导致早期损坏。因此,怠速运转的时间一般不应超过10分钟;

9.水井钻机进入高原施工,因为发动机会不可避免的产生功率下降问题,应适当调低主泵功率,防止憋车现象;

10.要对制动、转向等控制机构加强维护和保养,特别要注意气动制动系统的压力。制动液必须采用矿油类,以免蒸发过快而影响制动力的传递。



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