8示功图
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第八章示功图测录与分析示功图是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。
它通过专门的测量仪器——示功器进行测量。
它是研究柴油机气缸内工作过程完善程度的重要依据,也是用来计算柴油机指示功率的依据,同时还可作为柴油机动力计算和强度计算的资料。
通过示功图可研究气缸内的燃烧过程、燃烧放热规律,计算缸内温度,评估扫气过程,计算柴油机指示功率,确定柴油机最大爆发压力和压缩压力等等。
由于它能以图形显示气缸内的工作过程,而且测试仪器简单实用,因此在柴油机测试中,示功图的测取占有非常重要的地位。
通常,在船舶轮机管理中应定期测录运转柴油机的示功图,且对测取的示功图进行计算和分析。
根据其计算和分析结果,结合其它运转参数来判断柴油机的工作性能,并可对其进行适当的调整,保证柴油机在最佳状态下运转,提高其经济性、动力性和可靠性。
第一节示功图的测录测取气缸示功图的仪器统称为示功器。
根据其工作原理的不同,示功器可分为机械式示功器、气电式示功器和电子式示功器。
船上常用的是机械示功器。
随着电子技术的应用,在现代船舶上,电子式示功器的使用也不断增多。
一、机械式示功器机械式示功器是一种使用较早的示功器,目前在船用低速和部分中速柴油机上仍在使用,它是利用机械位移方法测量气缸内压力和活塞位移。
机械示功器按使用的示功弹簧形式不同,可以分为螺旋弹簧式和柱簧式两种。
两者在结构原理上相同,所不同的是前者使用螺旋形弹簧,刚度小,适合于转速为400r/min以下的柴油机使用;后者使用等强度柱形弹簧,刚度大,适合于转速在700~1000r/min的柴油机使用。
以下主要介绍螺旋弹簧式示功器。
1.结构和工作原理机械示功器的结构原理如图8-1-1所示,它由压力感受机构、转筒机构和记录机构三部分组成。
压力感受机构包括小活塞5、活塞杆4及示功弹簧1等,用来感受气缸内压力变化并以示功器小活塞位移输出;转筒机构包括绳索9和转筒8,用来反映柴油机活塞位移;记录机构包括杠杆3和画笔机构2,具有平行放大作用,画笔的自由端装有铜笔尖10。
画8字的龙游功练习此功时,两手在体前、体侧上、下、左、右移动的轨迹,是三个连续的圆,其状如环,故名三环功。
又因练功时躯体扭动形如游龙,所以也叫龙游功。
做法做功前,面含微笑,意念青春。
两脚并拢,踩相靠,两膝内侧贴紧,收下颏。
两手五指并拢,放在体侧。
起势时,上臂夹紧,前臂上抬屈肘,双手合掌与胸前。
双手向左侧伸,右掌在上,左掌在下,右肘抬起,上体向左侧倾,臀右摆。
双手从左向右经脸前划半圆至胸前,左手在上、右手在下(手指向前);与手移动的同时,臀部由右向左摆动,再从左回摆至正中位置,并微屈膝,屈髋,使身体重心有所降低,这时两臂完成第一个向右划的半圆。
两手向左侧下划半圆至胸前正中位置,右手在上,左手在下;同时,臀部向右侧摆,再从右回摆至正中位置,继续屈膝屈筋,使身体重心较前又有所下降,完成第二个向下的半圆。
两手向右下划半圆至胸前正中位置,左手在上,右手在下;同时,臀部向左侧摆,再从左回摆至正中位置,身体重心再下降至半蹲的最低位置,完成向下第三个半圆。
以上完成了由上而下的三个半圆。
下面开始做由下而上的动作。
两手向左上划半圆至胸前,继续保持左手在上的姿势;同时,臀部向右摆,再从右回摆至正中位置,完成向上的第一个半圆,身体重心有所升高。
两手继续向右上划半圆至胸前;右手在上、左手在下;同时,臀向左侧摆,再从左回摆至正中位置,完成向上的第二个半圆,身体重心继续升高。
两手向左侧上划半圆至脸前,左手在上,右手在下,同时臀部向右侧摆,再回摆,完成向上的第三个半圆,身体重心升高成直立。
两手转动成右手在上,左手在下向左上方伸出,两脚应尽量提踵,臀部夹紧。
至此,全部动作完成一遍,照此可做四遍。
此功以收势结束。
示功图口诀及处理方式示功图口诀功图虽只四条线,横程竖载不简单;理论功图正四方,实际功图向右偏;右上尖,左下圆,固定凡尔未座严;右上圆,左下尖,游动凡尔空中悬;气体影响卸载缓,供液不足刀把弯;自喷杆断油管漏,一条黄瓜横下边;泵遇砂卡狼牙棒,油稠蜡重肥而圆;横线外凸泵筒弯,上挂下碰戴耳环;上右下左黄瓜悬,定是柱塞卡筒间;苦学攻克识图关,管好油井定不难。
示功图口诀1、四边平行泵正常,左右斜率最重要,高产稳产有保障;井筒提产有潜力。
2、充满不好象菜刀,供液原因及时找,调整制度不能忘;调层压裂是方向。
3、油杆断脱黄瓜状,电流变化失平衡,井口无液载荷降,验泵对扣再检泵;。
4、砂卡出现锯齿样,砂阻卡死不一样,油层井筒把砂防;防砂方案要得当。
5、图形斜直杆拉伸,活塞卡死不做功,解卡无效速上修;原因查明措施订。
6、双阀漏失象鸭蛋,漏失原因多方面,碰泵洗井是手段;漏失严重要换泵。
7、上阀漏失抛物线,增载缓慢卸载快,漏失严重不出油;及时检泵莫耽误。
8、下阀漏失泵效减,卸载缓慢增载快,曲线上翘两边圆;洗井无效就检泵。
9、油井结蜡图肥胖,上下行程波峰大,峰点对乘有规律;热洗加药快清蜡。
10、油稠图形变肥胖,磨阻增大呈凸圆,冲程速度中间快;电流正常不管它。
12、油管漏失图形窄,容易隐藏不好辨,憋压计量问题现;细查漏点换油管。
13、碰泵左下出圆圈,及时调整防冲踞,上提高度图中显;调后测图再核实。
14 上阀失灵图偏下,此图复杂难度大,多方分析细排查;措施一般要检泵。
15、下阀失灵图偏上,负荷提住不下降,液面变化查现象;措施洗井再检泵。
16、图形增胖曲线平,管堵闸门没改通,措施解堵查流程;热洗管线找原因。
17、图形右上少一块,行程未完突卸载,活塞脱出工作筒;计算下放问题无。
18、上死点处长犄角,光杆驴头有碰挂,井下碰挂要分清;管串数据重调配。
19、增载正常卸载快,左右曲线不对称,上行程处泵已漏;及时下放或换泵。
20、上下左右不平行,泵已磨损间隙松,疲劳磨损超周期;据情适时要换泵。
抽油杆断脱,自喷供液不足供液不足供液能力极差连抽带喷2活塞砂阻1 34 5 6XIN1XIN2固定凡尔漏 油管脱固定阀失效,游动阀打不开双凡尔失灵,自喷,脱塞 杆断脱柱塞拔出工作筒78 9121011XIN3泵套错乱双凡尔失灵,自喷,脱塞 上顶下碰稠油供液不足气体影响1314151617 18XIN4泵套上段松框拔出 游动凡尔漏失 上碰泵油井出砂油稠,碰泵油管漏192423 22 2120XIN5泵挂深,冲次快,泵正常衬套上部磨坏 防冲距过大,柱塞脱出工作筒游动凡尔漏失 25油管漏失严重3029气体影响,游动凡尔不严282726固定凡尔漏游动凡尔关闭迟滞盘根盒过紧31固定阀被堵死油管、抽油杆结蜡36游动凡尔漏失35343332XIN6XIN737供液能力不足42油井结蜡41双凡尔漏失40双凡尔失灵39气体影响38管式泵柱塞部分脱出工作筒XIN8气锁 43固定凡尔卡死在凡尔座上44 油井结蜡45出砂48固定凡尔不严47防冲距过大,上碰挂46XIN9气体影响49出砂使双凡尔失灵50蜡卡52油井见水53撞击固定凡尔54固定凡尔漏失51。
六、解释抽油机井理论示功图A-驴头位于下死点 D点卸载终止点 C-驴头位于上死点AB-增载线 CD-卸载线B-吸入凡尔打开,游动凡尔关闭点增载终止点λ+λ-冲程损失(抽油杆伸长及油管缩短之和)D-固定凡尔关闭,游动凡尔打开点BC-活塞冲程上行程线也是最大负荷线AD- 下行程线也是最小负荷线 B1C-光杆冲程OA-抽油杆在液体中重量 AB1-活塞以上液柱重量ABCD-抽油泵所做的功七、实测示功图的解释(1)图1为其它因素影响不大,深井泵工作正常时测得的示功图。
这类图形共同特点是和理论示功图的差异不大,均为一近似的平行四边形。
(2)图2为供液不足的典型示功图。
理论根据:活塞下行时,由于泵内没有完全充满,游动凡尔打不开,当活塞下行撞击到液面游动凡尔才打开,光杆突然卸载。
该图的增载线和卸载线相互平行。
(3)图3为供液极差的典型示功图。
理论根据:活塞行至接近下死点时,才能接触到液面,使光杆卸载,但由于活塞刚接触到液面,上冲程又开始,液体来不及进入活塞以上,所以泵效极低。
(4)图4为气体影响的典型示功图。
理论根据:在活塞上行时,泵内压力降低,溶解气从石油中分离出来,由于气体膨胀,给活塞一个推动力,使增载过程变缓。
当活塞下行时,活塞压缩泵内气体,使泵内压力逐渐增大,直到被压缩的气体压力大于活塞以上液柱压力时,游动凡尔才能打开。
因此,光杆卸载较正常卸载缓慢。
卸载线成为一条弯曲的弧线。
(5)图5为“气锁”的典型示功图。
所谓“气锁”是指大量气体进入泵内后,引起游动凡尔、固定凡尔均失效,活塞只是上下往复压缩气体,泵不排液。
(6)图6为游动凡尔漏失的典型示功图。
当光杆开始上行时,由于游动凡尔漏失泵筒内压力升高,给活塞一个向上的顶托力,使光杆负荷不能迅速增加到最大理论值,使增载迟缓,增载线是一条斜率较小的曲线。
卸载线变陡,两上角变圆。
(7)图7为游动凡尔失灵,油井不出油的典型示功图。
图形呈窄条状,整个图形靠近下负荷线。
(8)图8为固定凡尔漏失的典型示功图。
油井产液量计量原理目前,我厂已经在40多口抽油井、自喷井以及注水井上推广应用了微功耗无线变送器油水井井口自动计量装置,应用范围涉及6个采油队。
这套系统最基本的求产原理、示功图以及泵功图的定性分析有必要向各采油队技术人员做如下介绍,希望能对各位分析油井的生产状况起到作用。
(一)游梁式抽油机井功图法求产原理抽油井示功图的纵坐标为光杆(露出地面,通过悬绳器与驴头连接的第一根光滑的抽油杆)在抽油过程中受力的载荷坐标,横坐标为抽油杆上、下行程时的位移坐标。
抽油机驴头所悬拄的悬绳器承受光杆和井下全部抽油杆柱,并带动最下部有杆泵的柱塞作上、下运动,即一个周期。
相应地可画出一个载荷与位移的函数关系曲线,即示功图。
抽油井生产情况千变万化,井下泵况相当复杂,只有通过自动量油技术或动力仪、诊断仪测得反映有杆泵工作状况的示功图,只有掌握了诊断技术,才能分析和管理好抽油井。
采油二厂管辖的油田抽油机井目前已经有30多口井采用了“功图法”自动计量,相比较采用分离器求产,由于受各种因素影响求产波动较大,而且求产时间较长,不利于快速、准确、及时掌握油井生产动态,直接关系到油田的稳产,流量计或分离器的检修,也大量增加油气操作成本;以往在油田产量紧张时,大多是技术人员通过繁重的油水井大调查工作来摸清所辖井的生产情况,费时费力,其中个别油井因工程技术人员水平差异而无法进行定论,不但增加了井下作业工作量,也存在一定程度的误诊,漏诊,给油田生产造成极大不便。
通过示功图求产可以解决常期困绕油田的各类机采井求产、诊断和综合评判中存在的问题,在一定程度上不仅解决油井的求产困难,而且减轻采油工作者劳动强度。
自动计量系统油井产量提供了一个快速、准确测算方法,使决策部门能够对我厂所辖油井实现宏观上的控制和决策。
1.理论示功图特征分析在实际的示功图分析工作中,为便于分析常常要拿理论示功图与实测示功图进行对比,从中分析该油井的工作状况。
下面就先来了解一下理论示功图的绘制和解释。