Привод газораспределительного механизма: типы, устройство и принцип работы

Содержание

Типы ГРМ

В данной статье мы рассмотрим существующие виды газораспределительных механизмов. Эта информация будет очень полезна автолюбителям, особенно тем, кто самостоятельно ремонтируют свои автомобили. Ну, или пытается их ремонтировать.

Каждый ГРМ приводится в действие от коленвала. Передача усилия может осуществляться ремнем, цепью или шестерней. Каждый из этих трех видов ГРМ имеет как свои преимущества, так и недостатки.

Рассмотрим более подробно виды привода ГРМ

 1. Ременной привод имеет малую шумность во время работы, но не обладает достаточной прочностью и может порваться. Последствие такого обрыва – загнутые клапана. Помимо этого слабая натяжка ремня приводит к возможности его перескока, а это чревато смещением фаз, осложненным запуском. Помимо этого сбитые фазы дадут нестабильную работу на холостом ходу, а двигатель не сможет работать с полной мощностью.

 2. Цепной привод тоже может сделать «перескок», но вероятность его сильно снижается из-за особого натяжителя, который у цепного привода более мощный, чем у ременного. Цепь более надежна, но обладает некоторой шумностью, поэтому не все производители автомобилей используют ее.

 3. Шестеренчатый тип ГРМ массово применялся давно, в те времена, когда распредвал размещался в блоке ДВС (нижневальный двигатель). Такие моторы сейчас мало распространены. Из их плюсов можно отметить дешевизну изготовления, простоту конструкции, высокую надежность и практический вечный, не требующий замены механизм. Из минусов – малая мощность, увеличить которую можно только увеличением объема и, соответственно, размером конструкции (например – Додж Вайпер с объемом более восьми литров).

Распределительный вал

Что это и зачем? Распредвал служит для регулировки момента открытия клапанов, которые на впуске подают топливо в цилиндры, а на фазе выпуска отводят из них выхлопные газы. На распределительном валу для этих целей расположены специальным образом эксцентрики. Работа распределительного вала напрямую связана с работой коленчатого вала, и благодаря этому впрыск топливо осуществляется в максимально полезный момент – когда цилиндр расположен в своем нижнем положении (в нижней мертвой точке), т.е. перед началом впускного тракта.

Распредвал (один или несколько – неважно) может располагаться в ГБЦ, тогда мотор называется «верхневальным», а может располагаться в самом блоке цилиндров, тогда мотор называется «нижневальным». Выше про это было написано. Обычно ими оснащают мощные американские пикапы, и некоторые дорогие автомобили с гигантским объемом двигателя, как ни странно. В таких силовых агрегатах клапана приводятся в действие штангами, идущими через весь двигатель. Эти моторы медлительны и очень инерционны, активно расходуют масло. Нижневальные двигатели – тупиковая ветвь развития моторостроения.

Виды газораспределительных механизмов

Выше мы рассмотрели виды приводов ГРМ, а теперь речь пойдет именно о видах самого газораспределительного механизма.

Механизм SOHC

Название буквально обозначает «один верхний распределительный вал». Раньше назывался просто «OHC».

Такой двигатель, как ясно уже из названия, содержит в себе один распределительный вал, расположенный головке блока цилиндров. Такой двигатель может иметь как два, так и четыре клапана в каждом цилиндре. То есть, вопреки различным мнениям, мотор SOHC может быть и шестнадцатиклапанным.

 Какие же сильные и слабые стороны у таких моторов?

- Двигатель функционирует относительно тихо. Тишина именно относительно двухраспредвального мотора. Хотя разница и не большая.

- Простота конструкции. А значит и дешевизна. Это касается также ремонта и обслуживания.

- А вот из минусов (хотя и совсем незначительных) можно отметить слабую вентиляцию мотора, оснащенного двумя клапанами на цилиндр. Из-за это мощность двигателя падает.

- Второй минус есть у всех шестнадцатиклапанных моторов с одним распредвалом. Так как распредвал один, то все 16 клапанов приводятся в действие одним распредвалом, что увеличивает нагрузку на него и делает всю систему относительно хрупкой. Помимо этого из-за низкого угла фазы цилиндры хуже наполняются и вентилируются.

Механизм DOHC

Выглядит такая система практически так же, как и SOHC, а отличается вторым распредвалом, установленным рядом с первым. Один распределительный вал отвечает за приведение в действие впускных клапанов, второй, естественно, выпускных. Система не идеальна, и обладает, конечно же, своими недостатками и достоинствами, подробное их описание выходит за рамки этой статьи. Изобрели DOHC в конце прошлого века, и после этого не меняли. Стоит отметить, что вторым распределительным валом существенно усложняется и удорожается конструкция такого двигателя.

Но за то, такой двигатель расходует меньше топлива за счет лучшего наполнения цилиндров, после которого из них уходят почти все выхлопные газы. Появление такого механизма существенно увеличило КПД двигателя.

Механизм OHV

Выше по тексту уже рассматривался такой тип двигателей (нижневальный). Придумали его в начале прошлого века. Распредвал в нем располагают внизу – в блоке, а для приведения действия клапанов используются коромысла. Из преимуществ такого двигателя можно выделить более простое устройство ГБЦ, что позволяет V-образным нижневальным двигателям уменьшить их размеры. Повторим и минусы: малое число оборотов, большая инерционность, малый крутящий момент и слабая мощность, невозможность использовать четыре клапана на цилиндр (за исключением очень дорогих автомобилей).

Подведем итог

Описанные выше механизмы не являются исчерпывающим списком. Моторы, раскручивающиеся более чем 9 тысяч оборотов, например, не используют пружины под клапанными тарелками, и в таких двигателях один распредвал отвечает за открытие клапана, а второй – за закрытие, что позволяет системе не зависать на оборотах выше 14 тысяч. В основном такая система используется на мотоциклах с мощностью выше 120 л.с.

Видео о том как работает ГРМ и из чего он состоит:

Последствия обрыва ремня ГРМ на Лада Приора:

Замена ремня ГРМ на примере Форд Фокус 2:

Что лучше, цепь или ремень ГРМ

Приводы ГРМ бывают двух видов: цепной или ременный. В этой статье рассмотрим преимущества и недостатки обоих видов приводов, различных нюансов.

Содержание статьи:

  1. Механизм газораспределения ДВС.
  2. Цепной привод газораспределительного механизма.
  3. Ременный привод ГРМ.
  4. Привод ГРМ дизелей.
  5. Вывод: что лучше: цепь или ремень ГРМ.

 

Механизм газораспределения ДВС

Место расположения газораспределяющего механизма располагается в ДВС в головке блока цилиндров (для двигателей с верхним расположением клапанов). Распредвал ГРМ получает вращательное движения от коленвала посредством ременной или зубчато-цепной передачей. Коленвал относится к кривошипно-шатунному механизму (КШМ), расположен в блоке цилиндров. Так как в двигателях для привода распределительного вала используют или цепь, или ремень, то постоянно возникают споры между водителями: что лучше: цепной или ременный привод?

 

Цепной привод газораспределительного механизма

Цепной привод ГРМ — это «классика». Сначала долгое время на ДВС использовались, именно, цепные передачи газораспределительного механизма. Примерно, в 1950 годах началось массовое использование ДВС с верхним расположением распредвала с цепной передачей.

Для создания цепного привода ГРМ используются роликовые или зубчатые цепи. Роликовые цепи могут быть одно или двух рядными. Сейчас даже устанавливают трехрядную цепь ГРМ. Зубчатая цепь насаживается на зубья шестерни и удерживается специальными щеками.

Цепной привод кроме распредвала приводит во вращение еще и масляный насос системы смазки мотора, и балансировочные валы, в зависимости от конструкции двигателя.

Также сейчас начали делать пластинчатые цепи. Ресурс пластинчатых цепей намного меньше, чем роликовых. Такие пластинчатые цепи для Евро4 устанавливаются на двигатели автомобилей УАЗ ПАТРИОТ.

 

Преимущества цепной передачи

  1. Надежность и прочность.
  2. Долговечность.

 

Недостатки цепной передачи

  1. Повышенный уровень шума (особенно ощутимо в автомобилях без шумоизоляции).
  2. Увеличение длины цепи со временем. Не ощутимо для автомобилей с автоматической регулировкой натяжения цепи (например, Шкода Рапид). На машинах без автозатяжки натяжения, приходится со временем подтягивать цепь.
  3. Требуется смазка.
  4. Большой вес цепи.
  5. Используются дополнительные детали для натяжения и уменьшения колебаний цепи: натяжитель и успокоитель.
  6. При слабой натяжки может перескакивать на зуб или два.

Важная информация о том, как увеличить межремонтный период ГУР и как отремонтировать насос гидроусилителя руля своими руками пригодится каждому водителю.

 

Ременный привод ГРМ

Самый популярный способ передачи вращения от коленчатого вала ДВС распределительному валу — это использование зубчатых или гладких ремней из износостойкой резины.

 

Преимущества ременной передачи

  1. Простота конструкции.
  2. Бесшумность в работе.
  3. Не требуется смазка.
  4. Ремень находится за пределами двигателя.
  5. Двигатель с такой передачей по весу легче до 15 кг, чем мотор с цепной передачей.

Благодаря вынесенным шкивам, ремень устанавливается отдельно. Для создания ременного привода ДВС используется зубчатый ремень для сцепления с зубьями шестеренок. Если требуется снять шкив коленвала ДВС, установить его, изучите подробно соответствующий материал. В нем подробно указаны способы снятия и установки. шкива коленчатого вала ДВС.

Ремни бывают разными по геометрии и по составу материала. Наиболее эффективен и надежен поликлиновой ремень, он же ручейковый.

 

Недостатки ременной передачи

  1. Не надежность. Обрыв ремня происходит, как правило, без признаков, внезапно (если только не осматривать ремень постоянно на наличие повреждений).
  2. Короткий срок эксплуатации (в зависимости от производителей, около 60 тыс. км.).
  3. Необходимость часто проводить визуальный осмотр ремня на наличие порезов и трещин.
  4. При замене ремня, менять и ролики (но это и не такой большой минус).
  5. Дешевый ремонт.
  6. При заклинивании ролика ремень быстро обрывается.

Продлить срок службы ремня ГРМ можно за счет установки оригинального ремня. Прослужит такой ремень гораздо дольше. (~120 тыс. км.). Желательно водителям заранее знать, на каких двигателях гнет клапана.

Даже, если за 6 лет ремень не рвался и не менялся, то следует заменить, хоть он на вид хороший. Не изношенный ремень изнашивается от устаревания, появляются трещины поперек ремня.

 

 

Привод дизелей ГРМ

В дизельных двигателях для вращения цепи используется шестерня формы эллипса. Шестеренка такой формы уменьшает колебания и вибрации цепного привода и уменьшается нагрузка в момент вращения. Зубчатый ремень, как и цепь может вращать и дополнительное оборудование (помпа насос, ТНВД насос).

Вывод: что лучше, цепь или ремень ГРМ

Что лучше: цепь или ремень ГРМ на видео

Если однорядная роликовая или пластинчатая цепь — то лучше ремень. Такие цепи обладают малым сроком эксплуатации, даже рвутся после 50 тысяч км.

Трех рядная цепь — очень надежная, может проходить до 400 тысяч км пробега.

Автор публикации

15 Комментарии: 25Публикации: 324Регистрация: 04-03-2016

Эволюция ГРМ: шестерни, цепь и ремень

Любите спорить на автомобильную тему и рассуждать, что лучше — ремень или цепь? Ничто так не придает спорщику значимости, как знание истории развития механизмов! Мы расскажем вам о том, как появились и ушли в небытие разные приводы ГРМ.

Два слова о ГРМ

Клапанный механизм газораспределения, сокращенно ГРМ, — это то, без чего четырехтактный двигатель существовать в принципе не может. Он открывает впускные клапана, впуская воздух или горючую смесь в цилиндры на такте впуска, открывает выпускные на такте выпуска и надежно запирает горящую в цилиндре смесь во время рабочего хода. От того, насколько хорошо он обеспечивает "дыхание" мотора — подачу воздуха и выпуск отработавших газов — зависит и мощность, и экологичность мотора.

Клапаны открывают и закрывают своими кулачками распределительные валы, а крутящий момент на них передается с коленвала, в чем, собственно, и состоит задача привода ГРМ. Сегодня для этого используют цепь или ремень. Но так было не всегда…

Старый добрый нижний распредвал

В начале ХХ века проблем с приводами распредвала не было — его раскручивали обычные шестерни, а к клапанам от него шли штанги толкателей. Клапаны располагались тогда сбоку, в "кармане" камеры сгорания, прямо над распределительным валом, и открывались-закрывались штангами. Потом клапаны стали ставить один напротив другого, чтобы уменьшить объем и площадь поверхности этого "кармана" — в результате неоптимальной формы камеры сгорания моторы имели повышенную склонность к детонации и плохой термический КПД: много тепла уходило в стенки головки блока цилиндров. И наконец, клапаны перенесли в область прямо над поршнем, и камера сгорания стала совсем небольшой и почти правильной формы.

Расположение клапанов сверху камеры сгорания и привод клапанов более длинными толкателями (так называемая схема OHV), предложенные еще в начале ХХ века Дэвидом Бьюиком, оказались самыми удобными. Такая схема вытеснила варианты моторов с боковыми клапанами в гоночных конструкциях уже к 1920 году. Например, именно она применяется в знаменитых двигателях Chrysler Hemi и моторах Corvette и в наше время. А моторы с боковыми клапанами могут помнить водители ГАЗ-52 или ГАЗ-М-20 "Победа", где данная схема применялась в двигателях.


И ведь так удобно все это было! Конструкция очень проста. Распредвал, оставаясь внизу, находится в блоке цилиндров, где прекрасно смазывается разбрызгиванием масла! Даже штанги и кулачки рокеров с регулировочными шайбами можно оставить снаружи при необходимости. Но прогресс не стоял на месте.

Почему отказались от штанг?

Проблема — в лишнем весе. В 30-е годы скорость вращения гоночных моторов на земле и авиационных моторов на самолетах достигла величин, при которых появилась необходимость облегчить механизм газораспределения. Ведь каждый грамм массы клапана вынуждает увеличивать и силу пружин, которые его закрывают, и прочность толкателей, через которые распредвал жмет на клапан, в результате потери на привод ГРМ быстро возрастают при увеличении оборотов мотора.

Выход был найден в переносе распределительного вала наверх, в головку блока цилиндров, что позволило отказаться от простой, но тяжелой системы с толкателями и значительно уменьшить инерционные потери. Поднялись рабочие обороты мотора, а значит, увеличилась и мощность. Например, Роберт Пежо создал в 1912 году гоночный двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр и двумя верхними распредвалами. С переносом распределительных валов наверх, в головку блока, возникала и проблема их привода.



Первым решением было ввести промежуточные шестерни. Существовал, скажем, вариант с приводом дополнительным валом с коническими шестернями, как, например, на всем танкистам знакомом двигателе В2 и его производных. Такая схема применялась и на уже упомянутом моторе Peugeot, авиамоторах Curtiss К12 образца 1916 года и Hispano-Suiza 1915 года.

Еще одним вариантом стала установка нескольких цилиндрических шестерен, например в двигателях болидов Формулы-1 периода 60-х годов. Удивительно, но "многошестеренная" технология находила применение и совсем недавно. Например, на нескольких модификациях дизельных 2.5-литровых моторов Volkswagen, ставившихся на Transporter T5 и Touareg — AXD, AXE и BLJ.



Почему пришла цепь?

У шестеренчатого привода было много "врожденных" проблем, главная из которых — шумность. Помимо того, шестерни требовали точной установки валов, расчета зазоров и взаимной твердости материалов, а также — муфт гашения крутильных колебаний. В общем, конструкция при кажущейся простоте была мудреной, а шестерни — отнюдь не "вечными". Нужно было что-то другое.

Когда впервые применили цепь для привода ГРМ, точно неизвестно. Но одной из первых массовых конструкций был двигатель мотоцикла AJS 350 с цепным приводом в 1927 году. Конструкция оказалась удачной: цепь не только была тише и проще в устройстве, чем система валов, но и снижала передачу вредных крутильных колебаний за счет работы своей системы натяжения.



Как ни странно, цепь не нашла применения в авиационных моторах, и в автомобильных появилась значительно позже. Сначала она появилась в приводе нижнего распредвала вместо громоздких шестерен, но постепенно стала набирать популярность и в приводах с верхними распредвалами, однако особенно стала актуальна, когда появились моторы с двумя распредвалами. Например, цепью приводился ГРМ в двигателе Ferrari 166 1948 года и в поздних версиях мотора Ferrari 250, хотя ранние варианты его имели привод коническими шестернями.

В массовых моторах нужды в цепном приводе долго не возникало — до 80-х годов. Маломощные двигатели выпускались с нижним распредвалом, и это не только "Волги", но и Skoda Felicia, Ford Escort 1.3 и множество американских машин — на V-образных моторах штанги-толкатели стояли до последнего. А вот на высокофорсированных моторах европейских производителей цепи появились уже в 50-е годы и до конца 80-х оставались преобладающим типом привода ГРМ.

Как появился ремень?

Примерно тогда же у цепи появился опасный конкурент. Именно в 60-е развитие технологий позволило создать достаточно надежные зубчатые ремни. Хотя вообще-то ременная передача — одна из старейших, она использовалась для привода механизмов еще в античности. Развитие станочного парка с групповым приводом механизмов от паровой машины или водяного колеса обеспечило развитие технологий производства ремней. Из кожаных они стали текстильными и металлокордными, с применением нейлона и других синтетических материалов.



Первый случай использования ремня в приводе ГРМ относят к 1954 году, когда в гонках SCCA победил Devin Sports Car конструкции Билла Девина. Его мотор, согласно описанию, имел верхний распредвал и привод зубчатым ремнем. Первой же серийной машиной с ремнем в приводе ГРМ считается модель Glas 1004 1962 года небольшой немецкой компании, позднее поглощенной BMW.

В 1966 году, Opel/Vauxhall начал производство массовых моторов серии Slant Four с ремнем в приводе ГРМ. В том же году, несколько позже, появились моторы Pontiac OHC Six и Fiat Twincam, тоже с ремнем. Технология стала по-настоящему массовой.

Причем мотор от Fiat чуть было не попал на наши" Жигули"! Рассматривался вариант его установки вместо нижневального мотора Fiat-124 на будущий ВАЗ 2101. Но, как известно, старый мотор просто переделали под верхние клапаны, а в качестве привода поставили цепь.

Как видно, сначала ремень использовался исключительно на недорогих моторах. Ведь его основными преимуществами была низкая цена и малая шумность привода, что актуально для небольших машин, не обремененных шумоизоляцией. Но его нужно было регулярно менять и следить, чтобы на него не попадали агрессивные жидкости и масло, причем интервал замены уже тогда был немаленьким и составлял 50 тысяч километров.

И все же славу не слишком надежного способа привода ГРМ он получить успел. Ведь достаточно было погнуться одной шпильке или выйти из строя одному ролику, как его ресурс снижался в разы.



Серьезно снижало ресурс и замасливание — тут не всегда помогал даже герметичный кожух, ведь моторы тех лет имели весьма примитивную систему вентиляции картерных газов и масло все равно попадало на ремень.

Впрочем, все нюансы применения некачественных ремней ГРМ у нас знакомы владельцам переднеприводных ВАЗ. Мотор 2108 разрабатывался как раз в 80-е, на пике увлечения ремнями. Тогда их стали ставить даже на большие моторы вроде ниссановского RB26, и надежность лучших образцов была на уровне. С тех пор споры о том, что лучше — цепь или ремень, не утихают ни на минуту. Будьте уверены, прямо сейчас, пока вы читаете эти строки, на каком-нибудь форуме или в курилке два апологета разных приводов спорят до полного изнеможения.

В следующей публикации я подробно разберу все плюсы и минусы цепных и ременных приводов. Оставайтесь на связи!


Читайте также:


Цепной ГРМ: как он устроен и как менять цепь

Нет в двигателе элементов более или менее ответственных, но все же есть механизм, неправильная сборка которого может обнаружиться только после окончания монтажа и попытки пуска двигателя. Да, именно попытки – и зачастую неудачной. «Перепрыгни» мастер на один зуб или ошибись хоть в одной метке – и привет, разборка! Хорошо, если привод ГРМ ременной – а если это цепь, которая заключена в корпус и прикрыта крышкой… Но обо всем по порядку.

Зачем нужен привод ГРМ?

Для тех, кто пришел сюда просвещаться, традиционно дадим краткий экскурс в устройство и предназначение газораспределительного механизма. Если говорить вкратце, то его роль – обеспечение связи между открытием/закрытием клапанов и перемещением поршня (а вместе с ним и коленчатого вала), для чего необходимо соединить коленчатый вал с валом распределительным. В смысле передаточного числа соединение это жесткое: оно всегда составляет 2 к 1 – то есть на два оборота коленвала приходится один оборот распредвала.

Вообще, привод ГРМ обеспечивает соблюдение фаз газораспределения. Страшно звучит? На деле все не так уж пугающе, достаточно начать с азов. Двигатели, которые мы рассматриваем – четырехтактные, то есть при их работе постоянно выполняются четыре такта: пуск – сжатие – рабочий ход – выпуск. Фазами же называют моменты открытия клапанов, выраженные в угле поворота коленвала. Да-да, так и пишут: угол открытия впускного клапана – 12 градусов перед ВМТ (верхней мертвой точки, где поршень останавливается перед тем, как пойти вниз). Значит, клапан начнет свое открытие благодаря кулачку распредвала, когда поршень немного не дойдет до ВМТ. Немного – это те самые 12 градусов поворота коленчатого вала. Еще 12 градусов по часовой стрелке – и поршень в ВМТ. Ну а фазы – это график открытия клапанов.

Если на двигателе предусмотрены фазовращатели (например, система VANOS от BMW), то углы этих фаз могут изменяться. Но углы открытия клапанов существуют не в отрыве от системы: в зависимости от них работает система впрыска топлива и система зажигания (если мотор бензиновый). Получается, если при установке привода ГРМ мастер ошибся, то клапан начнет открытие не за 12 градусов, а, например, за 14, но вот впрыск и зажигание сработают в надежде на то, что все верно. Не вовремя открытые и закрытые клапаны станут следствием неустойчивой работы двигателя, а если «перескок» окажется значительным, то и до встречи клапана с поршнем недалеко.

Какие бывают приводы

Существует несколько способов соединения коленчатого вала с распределительным: ременной, цепной, шестеренный и комбинированный (это как раз наш случай). В целом из их описания все уже понятно – по крайней мере, с первыми тремя. В последнем случае зачастую совмещают шестеренный и цепной типы.

У каждого типа привода есть свои достоинства и недостатки. Ремень прост в обслуживании и относительно недорог, цепь более надежна в сравнении с ремнем, но требует смазки, шестерни почти идеальны, но их вес и монтаж при сборке – сущий ад. Комбинируют же разные типы, если необходимо достичь требуемого результата за меньшие средства.

Что может выйти из строя?

Разумеется, у разных типов привода ГРМ возможные неисправности и поломки тоже различаются. Рассмотрим их все по порядку – и начнем с ремня. Самая первая и основная проблема здесь – это износ самого ремня, выраженный в его потрепанности и растяжении. Также возможны срезы зубьев ремня. Ну а вторым «слабым звеном», конечно же, являются ролики – натяжителя и промежуточные. Они так же, как и ремень, изнашиваются, а потому зачастую требуют замены вместе с ремнем. Заодно при замене ремня проверяют и износ зубьев на зубчатых шкивах привода распределительных валов.

Если привод ГРМ осуществляется цепью, то основных вариантов неполадок два: либо вытянулась цепь, либо износились зубья звездочек, либо произошло и то и другое. Наиболее распространенный вариант – первый. В случае замены цепи вместе с ней заменяют башмак натяжителя и успокоитель. Эти две детали необходимы для выравнивания работы цепи. Ведь ремень упругий сам по себе и натягивается за счет собственной эластичности. Цепь таких свойств лишена – а потому, чтобы во время работы и перепадов оборотов звенья цепи не закусило, устанавливается успокоитель, который представляет из себя металлическую пластину с пластиковой рабочей частью, о которую (разумеется, не без смазки) «трется» цепь. Ну а для постоянного натяга цепи установлен натяжитель и башмак, похожий на успокоитель, но закрепленный только с одной стороны (чтобы иметь возможность его перемещения).

Цепь металлическая, а потому требует постоянной смазки. Из-за этого она располагается в корпусе и накрыта металлической крышкой. В некоторых случаях (как в нашем) для улучшения ее смазки дополнительно устанавливают распылитель масла, направленный непосредственно на цепь.

Если говорить о ремонтопригодности – то есть о простоте замены цепи, то здесь все зависит от производителя. Например, в Mercedes «любят» заменять цепь без снятия крышки – более того, они указывают это как основной способ замены. Способ этот известен с момента появления цепи и заключается в следующем: с помощью специального приспособления цепь размыкают – вытягивают из одного звена ось. Получается два конца, к одному из которых подсоединяют звено новой цепи, после чего проворачивают коленвал и «прогоняют» новую цепь по кругу, одновременно с этим вытягивая цепь старую. Потом остается только соединить звенья новой цепи осью. Вроде бы ничего сложного – но только в теории. На деле вероятность «перескока на зуб» при таком методе самая высокая.

Регламентированные сроки службы цепи также полностью зависят от производителя: кто-то говорит, что через 150 тысяч километров ее пора менять, а кто-то (Honda, к примеру) заявляет ее ресурс «на весь срок службы двигателя». Бывает, что для улучшения характеристик привод разделяют на две цепи (любят такое в Hyundai). В таком случае замену придется выполнять исключительно со снятием передней крышки.

Шестеренный привод ГРМ – самый древний. Из очевидных преимуществ стоит упомянуть то, что он лишен таких болезней, как у ремня или цепи. В шестернях ничего не растягивается и не расслаивается, зубья не перепрыгивают, натяжитель не нужен… Правда, в этом случае необходимо пристально следить за качеством моторного масла – но это не самое главное. Основная сложность шестеренного привода в том, что если его по каким-то причинам пришлось разобрать, то собрать его обратно с сохранением всех меток будет довольно проблематично. Более того, есть такие двигатели (к примеру, 2,5 TDI от Volkswagen), у которых собрать привод ГРМ или проверить правильность фаз газораспределения без набора специальных приспособлений невозможно! У них просто нет соответствующих меток на шестернях. Так что если у вас двигатель именно этого концерна, и привод у него шестеренный, то прежде чем обращаться за помощью мастера, убедитесь, что у последнего имеется набор спецприспособлений – в противном случае вы просто застрянете на станции.

Комбинированный привод: выше уже было указано, что зачастую это шестерни плюс цепь. У нашего «пациента» схема именно такая. Здесь от шестерни коленчатого вала приводятся: шестерня привода распредвала, масляный насос, правый и левый балансирные валы, топливный насос высокого давления, вакуумный насос и насос системы гидроусилителя рулевого управления. Однако, чтобы не громоздить еще больше, конструкторы решили, что распределительные валы лучше подсоединить через цепь – тогда не придется устанавливать дополнительно промежуточные шестерни и усложнять жизнь ремонтникам. Ко всему прочему, при необходимости цепь можно заменить тем дедовским способом, который любят в Mercedes-Benz. К счастью, в Mitsubishi решили не тревожить воображения мастеров и тщательно пометили относительное расположение шестерен друг относительно друга (это будет хорошо видно ниже).

Чем хорош описанный тип привода? Тем, что для передачи вращения такому количеству оборудования пришлось бы иметь цепь длиной в несколько метров или ставить несколько цепей (некоторые, правда, так и делают), а это – значительное удорожание в случае ремонта. Кроме того, шестерни все же надежней, и выйти из строя могут только конкретные элементы, например, масляный насос или вакуумный насос, а сами же приводные шестерни – только в исключительных случаях. Что касается проблем с цепью, заменить ее не представит особого труда.

Что проверяют во время капитального ремонта?

С ремнем все предельно ясно: благодаря относительной простоте и дешевизне, дело ограничивается заменой всех деталей – ремня и роликов. В случае, если привод ГРМ цепной, для начала измеряют длину цепи – иногда в заводских руководствах предоставляют данные диаметра обмотанной вокруг звездочки цепи. Сами звездочки проверяют на наличие сколов и износа зубьев: этих параметров достаточно, чтобы понять, требует ли замены цепь.

Если ГРМ приводят шестерни, то при ремонте мастера измеряют зазор в их зацеплении. На валы ставят две шестерни, одну из них блокируют, на один зуб второй устанавливают индикатор и, перемещая ее, замеряют зазор. Если износ чрезмерный – шестерни идут под замену, причем обе. Также проводится визуальная проверка зубьев на износ и сколы: если все в порядке, то шестерня возвращается на свое место. Комбинированный тип привода ГРМ в описании не нуждается – он сочетает в себе диагностику включенных в него типов.

Работа с приводом ГРМ Mitsubishi Pajero Wagon

Всю биографию и характеристики двигателя и модели данного экземпляра мы рассказали в предыдущей статье – напомню лишь, что ему 550 тысяч километров от роду, и «кормили» его исключительно хорошим маслом. Разобрав мотор и разделавшись с ГБЦ, мы приступили к приводу ГРМ.

При разборке механизма обошлось без каких-то особенно интересных процедур, заслуживающих описания, так как таких ответственных моментов, как с головкой блока, вроде выкручивания болтов в определенной последовательности, здесь практически нет. Самое главное при разборке – просто ничего не потерять. Но чистоты информации ради все же уточню, что демонтировать пришлось термостат, водяной насос (помпу), шкив коленчатого вала, компрессор системы кондиционирования и генератор. Остальное, как указывалось выше, приводится шестернями.

Закончив с вышеперечисленным, мы выкрутили болты крепления и сняли вакуумный насос, а следом за ним и насос гидроусилителя рулевого управления. После этого, изрядно потрудившись, сняли ТНВД. На заметку: вот тут-то часто длина болтов крепления неодинакова, и чтобы избавить себя от ненужной двойной, а то и тройной работы, все болты необходимо помечать. Сняв все лишнее, мы выкрутили болты крепления крышки механизма привода ГРМ и предельно осторожно (так как все установлено на герметике) отделили крышку от блока цилиндров.

Добравшись до сути, мы по очереди демонтировали все элементы привода – снятая ГБЦ делает это возможным и куда менее сложным этапом. Цепь даже не стали осматривать и измерять – пробег не оставлял ей шансов, и она сразу отправилась под замену. Все остальное после снятия ушло на мойку и последующий осмотр.

А осмотр этот выявил поразительные способности всех элементов к износоустойчивости – ни сколов зубьев, ни предельных зазоров в зацеплениях.

Состояние зубьев и корпуса масляного насоса говорит о том, что мы с мастером будем долго вспоминать используемое масло. Повторюсь: хоть насос и выглядит как новый, на самом деле его просто помыли!

Между крышкой привода ГРМ и блоком цилиндров установлена специальная пластина, причем довольно массивная. Не вдаваясь в ее изоляционно-укрепляющие функции, ее просто отдали на очистку и мойку.

А вот еще одну добрую весть принесла проверка диаметров опорных шеек балансирных валов – здесь все тоже оказалось в порядке. Неудивительно, что не сходящая с лица улыбка хозяина этого «боливара» озаряла сервисную зону в течение всей дефектовки.

Сборка по сравнению с разборкой оставила более яркие впечатления. Прежде всего наносим герметик на поверхность той самой промежуточной пластины, ставим ее на блок цилиндров и затягиваем болты ее крепления.

Главный здесь, по сути, коленвал, потому и шестерню ставим на его хвостовик в первую очередь. Надеваем вручную, на шпонку, потом лишь немного ручкой молотка стучим по ней, чтобы усадить окончательно.

Затем совмещаем метки и устанавливаем шестерню привода распредвала. На ней стоит звездочка, на которую будет надета цепь привода распределительных валов.

На оси этой шестерни монтируем масляный распылитель, который дополнительно смазывает цепь.

После нее – шестерня промежуточная, от которой будут вращаться шестерни насоса гидроусилителя и вакуумного насоса.

Подготовив и установив первый балансирный вал, устанавливаем промежуточную шестерню между шестерней распределительных валов и шестерней балансирного вала. Расположение балансира предельно важно, потому необходимо внимательно устанавливать шестерню, четко совмещая нанесенные метки. Здесь, повторюсь, отдельное спасибо стоит сказать производителю – они ясно видны и заметно облегчают работу.

После этого примеряем цепь. На ней тоже есть метки – выкрашенные звенья. Метки эти совмещаются с метками на звездочках. Далее наступает очередь масляного насоса – его разбирали для проверки.

Второй балансирный вал проходит через корпус масляного насоса. Зачем было так делать – вопрос интересный, но ответа на него мы не получим. Ну что ж, так, значит так – ставим шестерню привода балансира и насоса, совмещая метки. Вал занимает место в корпусе насоса, и вся эта сборка ставится мастером в блок цилиндров.

Основным параметром насоса является зазор в зацеплении зубьев ведущей и ведомой шестерни – и здесь, как мы помним, проблем не было, и насос собрали. Правда, затем конструкторская мысль почему-то пошла по непонятному для нас пути.

Стоит заметить, что перед «капиталкой» был куплен полный набор прокладок и уплотнителей, в том числе и на масляный насос. Установка же этой сборки отняла немало времени и нервов, так как совместить метки шестерни насоса и коленчатого вала оказалось очень затруднительно.

Закончив с этим хлопотным делом, мы поставили на место новенькие башмак натяжителя и успокоитель цепи, затем окончательно поставили цепь и зафиксировали ее пластиковым хомутом.

Не без определенных мучений поставили шестерню привода топливного насоса высокого давления – и на этом всё! Все, что могло быть поставлено под крышку — смонтировано!

Теперь пришла очередь крышки. Полюбовавшись чистотой ее поверхности, мы тщательно высушили ее и обезжирили, подготовив к установке. Предварительно на ее привалочную поверхность нанесли специальный герметик. Покрывать им поверхность нужно так, чтобы сам герметик не попал в отверстия – в таком случае есть вероятность ошибиться с моментом затяжки болтов крепления. Еще хуже, если герметик попадет в масляные каналы: он их незамедлительно забьет, и можно «заработать» масляное голодание.

После нанесения герметика крышку поставили на блок цилиндров и равномерно затянули болты крепления крышки – не забыв, что здесь длина болтов может быть разной. Выполнив эту операцию, можно удовлетворенно вздохнуть и сказать, что с ГРМ мы разделались. Остались внешние элементы: новая помпа, насос гидроусилителя и вакуумный насос – но это, как говорится, уже совсем другая история.

После установки головки блока и распределительных валов нужно обязательно проверить, чтобы метки совпадали.

Для этого мы провернули коленвал на два полных оборота и, увидев окрашенные звенья цепи напротив меток на звездочках распредвалов, окончательно выдохнули с облегчением. Эта проверка, кстати, применима ко всем типам приводов: после полной сборки надо провернуть коленвал на два полных оборота, и упаси вас, если метки «поплывут» – значит, сборка была нарушена, и придется все разобрать и собрать по новой. В нашем случае все ожидаемо оказалось в порядке – осталось лишь поставить на место новые термостат и генератор (их профилактически заменили), а также все снятое навесное оборудование.

На этом работа по переборке газораспределительного механизма была закончена. В следующей части мы расскажем вам о том, каких работ потребовал блок – хотя там, надо признать, все оказалось еще лучше.

Опрос

Приходилось ли вам ремонтировать ГРМ на своем автомобиле?

Всего голосов:

Принцип работы системы газораспределения двигателя внутреннего сгорания (ГРМ)

Система ГРМ служит для обеспечения своевременного открытия или закрытия клапанов головки блока цилиндров.

При открытии впускного клапана в камеру сгорания двигателя поступает топливно-воздушная смесь, которая воспламеняется при сжатии поршня. При открытии выпускного клапана из камеры сгорания выходят отработанные газы.

 

Вовремя открывать необходимые клапана и предназначен весь газораспределительный механизм. В механизм ГРМ можно отнести: распредвал, клапана (впускные, выпускные), приводной ремень или цепь, натяжители, направляюшие, успокоители, шестерни и т.д.

Распределительный вал (он же распредвал) представляет собой металлический вал с кулачками разной формы, который при вращение нажимает кулачками на клапана,  тем самым открывая или закрывая их.

Распредвал приводится в действие от вращения коленчатого вала (коленвала) посредством привода. Распределительный вал вращается со скоростью в два раза меньшей, чем коленчатый вал.

 В современных двигателях используются ременные или цепные приводные механизмы. Все они обеспечивают передачу крутящего момента от коленвала к распределительному валу. Каждый из перечисленных приводов ГРМ имеют свои положительные и отрицательные качества.

Ременный привод менее долговечный, но более дешев в обслуживании и установки. В среднем срок службы оригинального ремня или качественного не оригинального ремня около 80 000 км. пробега. И как правило не возникает особых трудностей заменить “уставший” ремень на новый.

Цепной привод ГРМ гораздо долговечнее, в среднем срок службы цепи около 200 000 км. (у разных производителей данные рознятся, некоторые говорят от 300 тыс.км, а некоторые рекомендует менять уже на пробеге в 150 тыс.км). Не редки случаи, когда цепные системы газораспределения “переживают” другие детали двигателя, такие как поршня, вкладыши, гильзы. И при разборе “стукнувшего” мотора можно увидеть цепи и шестерни в отличном состоянии и при пробеге за 250 тыс. км. Но в связи с более высоким весом цепи по сравнению с ремнем, требуются дополнительные устройства натяжения (успокоительные, натяжители, балансиры, башмаки, направляющие и т.д.) и смазки. Как следствие замена цепи представляет собой достаточно дорогостоящее занятие

Как определить, что пора поменять привод ГРМ?

У ремня все просто! Желательно осматривать (при возможности) ремень  на наличие трещин в процессе эксплуатации и менять его согласно нормативным срокам замены! При замене ремня ГРМ желательно сразу поменять ролики и водяную помпу на новые.

В интернет-магазине запчастей на иномарки Arparts.ru вы найдете широкий ассортимент комплектов для замены ремней ГРМ с роликами и помпами!

С цепью все немного сложнее

Ремкомплекты цепей ГРМ представленные в интернет-магазине автозапчастей ARparts.ru

Цепной и ременной привод ГРМ

Привод ГРМ – решение, которое приводит в действие распределительный вал двигателя. Распредвал ДВС конструктивно расположен в головке блока цилиндров (ГБЦ). Привод газораспределительного механизма может быть реализован посредством ременной или цепной зубчатой передачи. Указанная передача осуществляет вращение шестерни распредвала путем соединения с соответствующей шестерней коленчатого вала (коленвала) двигателя. Коленвал ДВС является частью кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и располагается в блоке цилиндров (БЦ). Соединение двух шестерен осуществляется при помощи цепи или ремня ГРМ.

Каждый из указанных вариантов передачи имеет как определенный список преимуществ, так и недостатков. В конструкции ГРМ ремень или цепь встречаются одинаково часто. К преимуществам цепного привода относят:

  • повышенную прочность и надежность;
  • долгий срок службы цепи до замены;

В списке недостатков находится большой вес цепи, потребность в смазке, повышенный шум при работе двигателя, а также необходимость установки дополнительных элементов для эффективного натяжения цепи и устранения повышенных колебаний в процессе работы привода. Указанными деталями являются так называемые «натяжитель» и «успокоитель» цепи.  

Натяжение осуществляется при помощи натяжных роликов. Натяжитель работает благодаря специальной пружине, а также используется давление масла в системе смазки ДВС. Для реализации цепного привода распредвала применяют однорядную или двухрядную роликовую цепь. Также в конструкции привода ГРМ может использоваться зубчатая цепь. Такая цепь контактирует с зубьями шестерни (звездочки) благодаря тому, что имеет специальные щеки. Цепная передача может вращать не только распределительный вал, но и выступать приводом балансирного вала или масляного насоса смазочной системы двигателя.

Среди плюсов ременного привода газораспределительного механизма отмечены:

  • простота установки и замены;
  • снижение шума при работе ГРМ;
  • отсутствие потребности в дополнительной смазке;

Ремень ГРМ вынесен отдельно, устанавливается на открытые шкивы. В устройстве ременного привода распредвала активно применяется зубчатый ремень для вращения распредвала. Внутренняя поверхность такого ремня имеет «зубья», которые осуществляют зацепление с зубьями на шестернях (шкивах).

Дизельные агрегаты могут иметь эллиптическую шестерню привода зубчатого ремня. Использование такого решения снижает нагрузку в момент вращения, а также уменьшает крутильные колебания в процессе работы распредвала. Кроме распределительного вала зубчатый ремень может приводить в действие маслонасос, помпу (насос системы охлаждения для прокачки охлаждающей жидкости), ТНВД и другое навесное оборудование.

Главным недостатком ремня сравнительно с цепным приводом является ресурс его эксплуатации. Показатель пробега до замены ремня ГРМ составляет от 60-90 тыс.км. Использование неоригинальных ремней предусматривает рекомендованную замену каждые 50 тыс. пройденных километров или 3 года зависимо от того, что наступит раньше. Ремень ГРМ представляет собой резинотехническое изделие и требует постоянного контроля его состояния.

Читайте также

Приводные механизмы резервуара - AAPG Wiki

Исследование ловушек нефти и газа
серии Трактат по нефтяной геологии
Деталь Прогнозирование возникновения нефтегазовых ловушек
Глава Прогнозирование качества и производительности системы коллектора
Автор Дэн Дж. Хартманн, Эдвард А. Бомонт
Ссылка Веб-страница
Магазин Магазин AAPG

Приводной механизм резервуара подает энергию, которая перемещает углеводород, находящийся в резервуаре резервуара, к стволу скважины, когда жидкость удаляется рядом с стволом скважины.Существует пять распространенных приводных механизмов:

  • Водяной привод
  • Расширение газа
  • Растворный газ
  • Привод породы или уплотнения
  • Гравитационный дренаж

Обычно преобладает один тип, но типы приводов могут встречаться в сочетании. В зависимости от приводного механизма для данного коллектора можно ожидать характерную эффективность извлечения.

Гидравлический привод

Рис. 1 Типичные кривые падения для ствола скважины, осушающего систему коллектора с сильным водяным приводом (A) и частичным водяным приводом (B).

Мощный водяной привод обеспечивает очень хорошую поддержку давлением из водоносного горизонта (100% замена пустот) с минимальным падением давления в стволе скважины. Вода из водоносного горизонта немного расширяется, вытесняя нефть или газ из пласта в направлении ствола скважины, когда давление вокруг ствола скважины падает. Этот механизм существует только в том случае, если водоносный горизонт имеет такое же или лучшее качество, чем резервуар, и имеет гораздо больший объем, чем резервуар (примерно в 10 раз), или связан с поверхностным питанием. Сильный водяной привод более эффективен в нефтяных пластах, чем в газовых.На полулогарифмическом графике спада добычи кривая имеет тенденцию быть пологой.

На месторождениях, где водоносный горизонт меньше и / или имеет более низкое качество, существует ограниченное расширение воды в пласт при отборе нефти или газа. Это частичный водный привод.

На рисунке 1 изображены типичные кривые падения для ствола скважины, дренирующего систему коллектора с сильной мощностью

Приводные механизмы и восстановление - AAPG Wiki

Справочное руководство по геологии разработки
серии Методы в разведке
Деталь Методы разработки месторождений
Глава Приводные механизмы и восстановление
Автор Стивен Р.Пороги
Магазин Магазин AAPG
Рисунок 1 Динамика пластового давления по приводному механизму. Рис. 2 Динамика газонефтяного состава при помощи приводного механизма.

Естественная энергия коллектора может быть использована для перемещения нефти и газа к стволу скважины. Используемые таким образом эти источники энергии называются приводными механизмами . Раннее определение и характеристика приводного механизма (механизмов), присутствующего в пласте, может позволить более высокую конечную добычу углеводородов.Приводные механизмы определяются на основе анализа исторических данных о добыче, в первую очередь данных о пластовом давлении и коэффициентах добычи жидкости.

Три основных механизма привода нефтяного пласта: привод растворенного газа, привод газовой шапки и привод воды. [1] Динамика пластового давления и динамика газонефтяного отношения этих трех приводных механизмов показаны на рисунках 1 и 2 соответственно. Комбинация , или , смешанный привод возникает, когда два или более основных приводных механизма присутствуют в одном резервуаре.Комбинированный привод может также возникать, когда одному или нескольким основным приводным механизмам помогает гравитационный дренаж . В таблице 1 показаны источники энергии и предельные диапазоны рекуперации основных приводных механизмов.

Таблица 1 Максимальные диапазоны восстановления по приводному механизму
Приводной механизм Источник энергии Извлечение (% OOIP оригинальной нефти на месте)
Привод растворного газа Расширение выделяющегося растворенного газа 5–30
Привод газовой крышки Газовая шапка и расширение выделяющегося растворенного газа 20–40
Гидравлический привод Расширение водоносного горизонта 35–75
Самотечный дренаж Гравитация 5–30 (инкрементально)

Содержание

  • 1 Привод растворного газа
  • 2 Производственные тенденции
    • 2.1 Восстановление

Первичные приводные механизмы - PetroWiki

Маскат определяет первичную добычу как период добычи, «начинающийся с первоначального открытия месторождения и продолжающийся до тех пор, пока исходные источники энергии для вытеснения нефти больше не смогут поддерживать прибыльные темпы добычи». [1] Первичная добыча также иногда называется истощением давления, потому что она обязательно включает снижение пластового давления.В статье представлен обзор типов пластовой энергии и добывающих механизмов (приводных механизмов).

Определение первичного восстановления

Первичное восстановление следует четко отличать от вторичного восстановления. Маскат определяет вторичную добычу как «закачку (флюидов) после того, как пласт достиг состояния практически полного истощения своего первоначального содержания энергии, доступного для вытеснения (флюида), или когда дебиты достигли пределов прибыльной эксплуатации." [1] Одним из наиболее популярных методов вторичной добычи является заводнение. Поскольку первичная добыча неизменно приводит к истощению давления, вторичная добыча требует« повторного сжатия »или увеличения пластового давления.

Первичная регенерация включает методы поддержания давления. Маскат определяет поддержание давления как «операцию закачки (жидкости) в пласт в течение его истории первичной добычи». [1] Основной эффект поддержания давления заключается в смягчении падения давления в пласте и сохранении его энергии.В конечном итоге цель поддержания давления - повысить нефтеотдачу. Наиболее распространенными закачиваемыми жидкостями для поддержания давления являются вода и сепаратор или остаточный газ. «Частичное» и «полное» поддержание давления описывают общую эффективность данной операции поддержания давления для замедления скорости падения давления. Поддержание частичного давления относится к закачке жидкости, в то время как общее состояние падения давления все еще существует. Полное или полное поддержание давления относится к закачке жидкости, в то время как пластовое давление остается практически постоянным.

Согласно определению Маската поддержания давления, методы вторичного восстановления, такие как заводнение, не являются строго операциями по поддержанию давления, поскольку они начинаются после истощения давления. Однако если закачка воды происходит до окончания спада давления, что не является редкостью, это считается методом поддержания давления. Если вода закачивается до окончания первичной добычи, пласт классифицируется как искусственный привод воды. С тех пор как Маскат впервые предложил свое определение, другие вольно использовали термин «поддержание давления», чтобы включить любую стратегию закачки жидкости на любой стадии добычи из пласта.

Виды пластовой энергии

В следующем списке перечислены основные виды энергии, доступные для добычи нефти.

  • Расширение пластовых флюидов (нефти, воды и газа)
  • Расширение пласта-коллектора
  • Расширение водоносного горизонта, если таковой существует
  • Гравитационная энергия, которая заставляет нефть и газ разделяться в резервуаре.

Вода в резервуаре - это вода, которая изначально присутствует в резервуаре на момент открытия.Нефть в коллекторе относится к нефтяной фазе, которая изначально присутствует при открытии месторождения или может образоваться в результате конденсации испарившейся нефти при сбросе давления. Точно так же газ в коллекторе относится к газовой фазе, которая изначально присутствует при открытии или может образоваться впоследствии в результате выделения растворенного газа при сбросе давления.

Поскольку механизмы высвобождения энергии обеспечиваются бурением и эксплуатацией скважин, пластовое давление снижается, флюиды расширяются, возникает приток и добываются флюиды.Чистый объем расширения породы и флюидов внутри коллектора приводит к равному объему вытесненных флюидов. Водоносные резервуары, которые иногда примыкают к нефтяным резервуарам, называются водоносными горизонтами. Расширение воды из водоносного горизонта приводит к перетоку воды из водоносного горизонта в нефтяной резервуар. Чистый переток воды в нефтяной резервуар, в свою очередь, приводит к вытеснению равного объема жидкости из нефтяного резервуара. Сегрегация под действием силы тяжести не приводит напрямую к вытеснению жидкости, но заставляет нефть оседать на дно, а газ мигрировать в верхнюю часть коллектора.Благодаря добыче только из нижних частей коллектора, этот процесс дает опытному оператору возможность выборочно извлекать нефть и, возможно, извлекать больше нефти, чем было бы извлечено в противном случае.

При ранжировании видов энергии в порядке наименьшего значения для добычи нефти энергия сжатой воды и породы, изначально находящейся в коллекторе, вероятно, наименее важна из-за относительно низкой сжимаемости воды и породы. Не менее важна энергия сжатого масла, хотя влияние сжатого масла немного больше, чем влияние сжатой воды и горных пород, о чем свидетельствует немного большая сжимаемость нефти (10 –5 на фунт / кв. Дюйм), чем воды ( 3 × 10 –6 на фунт / кв. Дюйм) и горной породы (6 × 10 –6 на фунт / кв. Дюйм).Из энергий сжатых жидкостей влияние сжатого газа, несомненно, является наиболее важным из-за большей сжимаемости газа. Воздействие сжатого газа важно, даже если изначально свободного газа не так много, как в случае изначально недонасыщенного нефтяного коллектора. В этих случаях газ будет появляться естественным образом во время истощения давления из-за выделения растворенного газа из нефти, когда давление упадет ниже давления насыщения.

Гравитационные силы могут быть основным фактором при добыче нефти, если пласт имеет достаточный вертикальный рельеф и вертикальную проницаемость. Эффективность гравитационных сил будет ограничена скоростью, с которой жидкости выводятся из резервуара. Если скорость отвода значительно превышает скорость сегрегации жидкости, то влияние гравитационных сил будет минимальным.

Энергия сжатой воды водоносных горизонтов также может быть важным фактором, даже если вода имеет низкую сжимаемость, потому что размер большинства водоносных горизонтов, как правило, намного больше, чем размер нефтяного коллектора.Большинство нефтяных месторождений имеют площадь менее 10 квадратных миль (6 400 акров), тогда как водоносные горизонты часто имеют площадь более 1000 квадратных миль. [1]

Энергии, обсуждаемые до сих пор, представляют «внутренние» энергии коллектора (то есть энергии, изначально присутствующие в пласте и прилегающих к нему геологических единицах во время открытия). Помимо этих энергий, могут быть важные «внешние» энергии (то есть энергии, которые происходят извне пласта). Внешние энергии подразумевают практику закачки флюидов в пласт для увеличения естественной энергии пласта.Эта практика называется поддержанием давления. Двумя наиболее распространенными жидкостями для закачки являются сжатая вода и газ. Результирующее действие закачиваемых флюидов, оказавшихся в пласте, во многом такое же, как и изначально присутствующих флюидов. Общая цель закачки флюидов - добавить энергию в пласт для извлечения большего количества нефти или газа, чем было бы извлечено в противном случае. Если закачивается газ, ясно, что намерение состоит в том, чтобы извлечь больше нефти, чем было бы извлечено в противном случае. Кроме того, экономическая привлекательность этой практики основана на ожидании того, что дополнительный доход, полученный от увеличения добычи нефти, более чем компенсирует дополнительные расходы и потерянные или отложенные доходы от закачки газа.Наиболее распространенным источником газа для закачки газа является газ, добываемый из пласта.

Производственные механизмы

Общие рабочие характеристики углеводородных пластов в значительной степени зависят от типов энергии, доступной для перемещения углеводородных флюидов в ствол скважины. Преобладающие формы энергии порождают различные производственные механизмы. Эти производственные механизмы используются для классификации нефтяных коллекторов.

В этом разделе определены и очерчены эти производящие механизмы, хотя по некоторым из этих определений нет четко установленного консенсуса.Нефтяной пласт редко можно охарактеризовать на протяжении всего срока его эксплуатации до истощения давления с помощью какого-либо единственного механизма добычи. Нефтяной пласт обычно подвержен нескольким механизмам добычи в течение своего срока службы; тем не менее, практика описания нефтяного коллектора по его преобладающему продуктивному механизму полезна.

В общих чертах, все промышленно продуктивные нефтяные пласты делятся на резервуары с расширительным приводом, уплотнительным приводом или резервуары с водяным приводом. Коллектор, приводимый в движение расширением или уплотнением, представляет собой преимущественно герметичный коллектор, в котором расширение флюидов и породы, изначально находившееся внутри коллектора, вызывает вытеснение нефти из коллектора. На рис. 1 показана система классификации производственного механизма.

  • Рис. 1 - Классификация коллекторских механизмов.

В отличие от этого резервуар с приводом от воды представляет собой негерметичный нефтяной резервуар, сообщающийся с водоносными резервуарами, и в котором имеется заметное движение воды из водоносного резервуара в нефтяной резервуар. Если скорость проникновения воды в пласт равна объемной скорости отбора жидкости из пласта, то пласт более описательно называют резервуаром с полным приводом воды.Коллектор с полным приводом воды часто испытывает, но не обязательно, очень небольшое падение давления. Коллекторы с полным приводом могут потребовать значительного снижения давления, прежде чем скорость подачи воды сможет уравновесить дебит.

Если скорость проникновения воды в пласт значительна, но существенно меньше объемной скорости забора жидкости из пласта, то пласт называют пластом с частичным приводом воды. Во всех случаях, когда гидропривод является основным механизмом добычи, пластовое давление будет зависеть от дебита добычи.Если дебит пласта будет слишком большим, чем скорость притока воды, гидравлический привод потеряет свою эффективность и давление пласта упадет.

Гидравлические приводы также классифицируются как приводы с забортной или придонной водой, в зависимости от характера и места проникновения воды в резервуар. На рис. 2 показано схематическое изображение забойного резервуара. Поскольку в резервуарах с гидроприводом увеличивается содержание воды и уменьшается содержание углеводородов, их называют необъемными резервуарами.В более общем смысле, необъемные коллекторы представляют собой коллекторы, в которых объем углеводородных пор (PV) изменяется во время истощения давления. И наоборот, объемные резервуары - это резервуары, в которых PV углеводородов не изменяется во время истощения давления. Поскольку резервуары с приводом от воды включают приток воды в резервуар, их также называют резервуарами с притоком воды.

  • Рис. 2 - Распределение воды и нефти и положение контакта вода / нефть (WOC) в резервуаре с гидроприводом (a) до добычи и (b) во время истощения.

Снижение давления приводит к увеличению внутреннего напряжения в породе коллектора. Это изменение вызывает изменения в расположении зерен и другие явления, которые в конечном итоге приводят к уменьшению объема пор породы. Сужение порового объема коллектора способствует вытеснению флюидов из коллектора. Термины «сокращение объема поры» и «расширение породы» используются в этой главе как синонимы для описания этого явления, хотя обычно имеет место очень незначительное расширение зерен.Если это явление является основным продуктивным механизмом, резервуар представляет собой резервуар с уплотнением. Коллекторы с приводом от уплотнения встречаются редко, потому что сжимаемость PV обычно меньше сжимаемости масла.

Коллекторы с приводом от расширения дополнительно классифицируются как коллекторы с приводом от расширения нефти или газа в зависимости от того, является ли расширение нефти или газа преобладающим механизмом добычи. Коллекторы с сухим и влажным газом представляют собой коллекторы с газорасширительным приводом, поскольку они не содержат свободной нефти в пластовых условиях.Более описательно, газовый резервуар - это резервуар, в котором расширение свободного газа является преобладающим механизмом добычи. Расширяющийся свободный газ может происходить как исходный свободный газ или как растворенный газ. С другой стороны, нефтеносный резервуар - это резервуар, в котором расширение свободной нефти является преобладающим механизмом добычи. [1] Согласно этим определениям, резервуары черной нефти и летучей нефти, скорее всего, не являются резервуарами с нефтяным двигателем, а являются резервуарами с газовым двигателем, потому что расширение газа в конечном итоге намного больше, чем расширение нефти.Нефть в коллекторах с насыщенной, черной и летучей нефтью не расширяется, а сжимается во время истощения давления из-за выделения растворенного газа. Поскольку подавляющее большинство резервуаров с расширительным приводом представляют собой газовые резервуары, термин нефтесодержащий резервуар используется редко. Добывающий механизм нефтедобычи доминирует в нефтяных коллекторах только при их недонасыщенности.

Резервуары с газовым приводом подразделяются на резервуары с приводным газом или резервуары с расширительным газом.Резервуар привода расширения газовой шапки - это резервуар газовой шапки, в котором расширяющаяся газовая шапка отвечает за большую часть расширения газа. Газовая шапка - это зона свободного газа, которая перекрывает нефтяную зону. Зона свободного газа может существовать ранее или образовываться в процессе истощения. Ранее существовавшие газовые шапки называются первичными газовыми шапками. Газовые шапки, которые изначально отсутствуют, но которые появляются в процессе истощения, называются вторичными или развитыми газовыми шапками. Вторичные газовые шапки могут образовываться в результате восходящей миграции либо высвобожденного растворенного газа, либо повторно закачанного газа. Рис. 3 показывает схематическое изображение резервуара с приводом от расширения газовой шапки.

  • Рис. 3 - Распределение воды, нефти и газа и положение газонефтяного контакта (GOC) в коллекторе с разделительной газовой шапкой: (a) до добычи и (b) во время истощения.

Газовые колпачки также классифицируются по эффективности вытеснения. В наиболее благоприятном случае расширяющийся газ вытесняет масло поршневым образом. На другом пределе расширяющийся газ полностью диффузно вытесняет нефть.Первые - это сегрегационные приводные или газовые крышки самотечного дренажа; последние представляют собой газовые крышки, не связанные с сегрегацией. Граница между зоной газовой шапки и нефтяной зоной - это газонефтяной контакт (GOC). Газовые шапки привода разделения демонстрируют GOC, который постепенно движется вниз во время истощения. Напротив, газовые крышки, приводящие к несегрегации, демонстрируют GOC, который кажется стационарным. Эффективность вытеснения газовой шапки зависит от дебита и вертикальной проницаемости. Газовые крышки, приводящие к разделению, как правило, имеют высокую вертикальную проницаемость, в то время как газовые крышки, приводящие к разделению, имеют низкую вертикальную проницаемость.Эти два типа газовых крышек представляют собой предельные случаи. На самом деле между этими пределами существует континуум характера. Точный характер газовой шапки зависит от реальных условий.

Коллекторы с газовым приводом, которые не являются коллекторами газовой шапки, но в которых преобладает расширение растворенного газа, называются резервуарами с приводом растворенного газа или коллекторами с приводом растворенного газа. На рис. 4 показано схематическое изображение резервуара для подачи растворенного газа. Коллекторы с газовым приводом, которые не являются ни газовой шапкой, ни коллектором растворенного газа, называются газовыми коллекторами.Например, резервуары с сухим газом являются резервуарами с газовым приводом, потому что они не квалифицируются как резервуары с растворенным газом или резервуары с газовой шапкой. Практика обратной закачки сухого газа и добычи влажного газа из газоконденсатных пластов называется циклическим или циклическим режимом газа.

  • Рис. 4 - Распределение воды, нефти и газа в резервуаре с газовым приводом: (а) до добычи и (б) во время истощения.

Дальность восстановления

В таблице 1 приведен примерный диапазон первичного извлечения для различных механизмов добычи.Диапазоны отражают ранг пластовых энергий. Коллекторы черной нефти, которые добываются исключительно с помощью механизма подачи растворенного газа, обычно извлекают от 10 до 25% OOIP за счет снижения давления. Американский институт нефти сообщает о среднем показателе первичной нефтеотдачи 20,9% для 307 залежей с растворенным газом. [2] Напротив, первичная добыча нефти из пластов черной нефти обычно составляет от 15 до 50% или выше от OOIP. Гидравлические резервуары с черной нефтью дали одни из самых высоких показателей извлечения из когда-либо зарегистрированных.Первичная добыча нефти из газовой шапки и залежей мазута широко варьируется в зависимости от наличия значительного гравитационного дренажа. Первичная добыча нефти из негравитационного дренажа, газовой шапки, залежей мазута составляет от 15 до 40% от OOIP. Напротив, первичная добыча нефти из гравитационного дренажа, газовой шапки, залежей мазута составляет от 15 до 80% от OOIP. Первичный нефтеотдача от гравитационного дренажа, залежи мазута - одни из самых высоких среди всех залежей мазута. Поддержание давления путем обратной закачки газа обычно практикуется в коллекторах черной нефти для повышения нефтеотдачи.Коллекторы черной нефти, подвергаемые обратной закачке газа без гравитационного дренирования, обычно извлекают от 15 до 45% OOIP. Если газ повторно закачивают в пласт с активным гравитационным дренажем, первичная нефтеотдача обычно составляет от 15 до 80%.

Список литературы

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Маскат, М. 1949. Физические принципы добычи нефти. Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co.Inc.
  2. ↑ Bull. D-14, Статистический анализ добычи и эффективности извлечения сырой нефти, второе издание. 1984. Даллас, Техас: API.

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Материальный баланс в нефтяных пластах

Характеристики масляной жидкости

Резервуары подачи растворного газа

Резервуары привода газовых крышек

Резервуары водяные

Модели притока воды

Материальный баланс в водоемах

Резервуары привода уплотнения

Свойства масляной жидкости

PEH: Масло_ резервуар, первичный_привод_ механизмы

Системы центрального газоснабжения, СУГ, газораспределение

Системы централизованного газоснабжения (ЦГС) основаны на доставке большого объема газа и хранении газа на месте в баллонах, многоцилиндровых пакетах (связках), криогенных резервуарах с испарителями или в специальных контейнерах.

Распределение газа осуществляется по трубопроводу от центральной точки до места конечной подачи. Газ идет от источника через коллектор высокого давления с регулятором давления, в котором давление на входе из основной части снижается до уровня, приемлемого для труб и других компонентов газораспределительной системы. В конце трубопровода будут установлены точки выхода для установки параметров газа, например давление и расход по запросу. Когда системы CGS будут установлены на промышленных предприятиях, эффективность работы, экономия средств, а также аспекты безопасности вырастут на в связи с увеличением потребления газа.

Основные преимущества:

  • Надежная система подачи газа с непрерывной подачей газа (без перебоев в подаче газа)
  • Более точная настройка параметров газа
  • Более высокий уровень безопасности благодаря хранению и установке газа под высоким давлением в указанном и безопасном месте
  • Больше места на рабочем месте
  • Обычно более низкие затраты на газ из-за больших объемов поставки

Основные области использования промышленных СКУ:

  • Автомобилестроение и транспорт
  • Производство и изготовление металла, стекла, пластика и бумаги
  • Процессы газовой, дуговой, плазменной и лазерной сварки и резки
  • Химическая и нефтехимическая промышленность
  • Металлургия
  • НПЗ для нефти и газа
  • Оффшор и верфи
  • Энергия и мощность
  • Экология и окружающая среда
  • Производство и упаковка продуктов питания и напитков
  • Ремесленники и мастерские
  • Строительные работы на объекте

CONCOA :: Precision Gas Controls

Категория

Продукт и описание

Инструкции / ADI

Предисловие

Проектирование криогенной системы
Проектирование системы смешения газов
Разработка решения для доставки газа NFPA-51
Руководство по выбору регулятора
Блендеры
657 Серия BlendMaster 1750
ADI3186
Oxygen BlendMaster серии 655
ADI1909 ADI9905
652 Серия BlendMaster 1000
ADI1909 ADI3186
AutoBlend серии 650
ADI3214
Анализатор непрерывного действия CO2 серии 9600
НЕТ
Анализатор нескольких газов серии 9300
НЕТ
Распределительные системы
IntelliSwitch Systems ™
IntelliSwtich II серии 642 ADI9515 ADI9514
ADI9515 (испанский) ADI9514 (испанский)
ADI9515 (французский) ADI9514 (французский)
640 Series IntelliSwtich
ADI9501 ADI9503
Переключатели перепада давления
AutoSwitch 637 серии GL
ADI3208
AutoSwitch серии 636 HF
ADI3206
AutoSwitch серии 635 HF
ADI3206
AutoSwitch серии 634 HF
ADI3059
632 Перепад давления серии
ADI3223
Коллекторы
Дуплекс 633 серии HF
ADI3059
631 Серия Simplex HF
ADI3059
Криогенный коллектор серии 630
ADI3231
629 Серия MicroManifold
ADI3228 ADI3221
628 Серия Maniflex HF
ADI3172
Регуляторы серии 6700
ADI1608
Системные мониторы
Advantium 16 Системный монитор
ADI9531
Altos 2 Сигнализация давления в цилиндре
ADI0025 ADI9025
Распределительные принадлежности
Коллекторный нагреватель и напольные стойки
Трубные шланги и гибкие шланги для прицепов
Гибкие шланги высокого давления и шланги жидкостного цилиндра
Искробезопасный барьер
Предохранительные клапаны
Гидравлические пламегасители
Оборудование точек использования
Ограничители обратного выброса кислорода / топлива
Отпуск на станцию ​​
Станционные клапаны и полудюймовые клапаны
Регуляторы трубопроводов
Регулятор трубопроводов серии 6590 (расходомер) ADI1608
Регулятор трубопроводов серии 6590 ADI1608
Регулятор трубопроводов серии 6790 ADI1608
Регулятор трубопроводов серии 6690 ADI1608
Регулятор трубопроводов серии 5690 ADI1608
Регулятор трубопроводов серии 9940 ADI1608
Расходомеры
Расходомер серии 1600 и расходомер серии 700
Принадлежности для регуляторов трубопроводов
Выпускные клапаны станции и адаптеры потока
Разрядники Flashback
Регуляторы
Регуляторы цилиндров
Регуляторы цилиндров серии 6700 ADI1608
Регуляторы цилиндров серии 6600 ADI1608
Регуляторы цилиндров серии 6500 ADI1608
Регуляторы цилиндров серии 5600 ADI1608
Регуляторы цилиндров серии 5500 ADI1608
Регуляторы цилиндров серии 56H ADI1608
Регуляторы цилиндров серии 8400/9400 ADI1608
Регуляторы цилиндров серии 6800 ADI1608
Регуляторы цилиндров серии 6520 ADI1608
Регуляторы расхода
Регуляторы расхода серии 9400 ADI1608
Регуляторы расхода серии 6500 ADI1608
Регуляторы расхода серии 5500 ADI1608
Регуляторы жидкостного баллона
Регуляторы жидкостного баллона серии 6530 ADI1608
Регуляторы специального назначения
Регуляторы специального назначения серии 8000 ADI1608 ADI3094C
Регуляторы специального назначения серии 1400 ADI1608
Регуляторы специального назначения серии 1100 ADI1608
Регуляторы специального назначения серии 6200
Регуляторы специального назначения серии 2500 ADI3008
Аксессуары для регуляторов
Защита и ключи / калибры
Горелки
Ручки и насадки
Общая информация НЕТ
Ручка горелки серии 800 и принадлежности для резки ADI1647 ADE872
Ручка резака серии 750 и приспособления для резки ADI1647 ADE872
Наконечники для нагрева и сварки
Сварочные насадки Style 70 ADI3870
Сварочные насадки Style 80 ADI3870
Сварочные насадки, стиль 9 ADI3870
Сварочные насадки Style 756 ADI3870
Сварочные насадки Style 759 ADI3870
Сварочные насадки Style 757 ADI3870
Сварочные насадки Style 760 ADI3870
Сварочные насадки Style 860 ADI3870
Пропиленовые нагревательные головки ADI3870
Гусиная шея ADI3870
Принадлежности
Расширения НЕТ
Смесители и шланги НЕТ
Резаки
Резаки серии 9700 ADE872
Резаки серии 9500 ADE872
Резаки серии 9000 ADE872
Резак серии 3000 ADE872
Резак для машинной резки серии 4700 ADE872 ADI1580
Принадлежности для резака
Регулируемые угловые головки горелки ADI1227
Держатели дуплексных наконечников ADI1762
Приставка для резки круга ADI1931
Приставка для направляющих роликов НЕТ
Ограничители обратного зажигания, установленные на горелке См. Стр.18 в ADE872 для подробностей
Газовый Mizer ADI1098
Режущие головки
Режущие кромки типа 124 ADI3870
Режущие кромки Style 138 ADI3870
Режущие головки типа 144 ADI3870
Режущие головки типа 164 ADI3870
Режущие кромки Style 45 ADI3870
Режущие кромки Style 119 ADI3870
Режущие головки типа 183 ADI3870
Режущие насадки, стиль 185 ADI3870
Режущие насадки Style 195 ADI3870
Режущие насадки Style 196 ADI3870
Насадки для природного газа и пропана
Режущие наконечники, стиль 275 ADI3870
Наконечники для стрижки Style 375 ADI3870
Режущие насадки Style 219 ADI3870
Режущие насадки Style 319 ADI3870
Режущие насадки типа CHT ADI3870
Режущие насадки типа 297 ADI3870
Режущие насадки типа 287 ADI3870
Режущие кромки типа 244 ADI3870
Пропиленовые наконечники
Режущие головки типа A-SP ADI3870
Режущие головки типа 245 ADI3870
Наконечники для стрижки Style 345 ADI3870
Режущие наконечники типа A-RW ADI3870
Режущие головки типа A-B45 ADI3870
Режущие головки типа A-G1 ADI3870
Режущие наконечники типа A-GW30 ADI3870
CONCOA Master серии I, II и III ADI1275 ADE872 ADI1647 ADI1849 ADI1608
Super CONCOA Master серии ADI1275 ADE872 ADI1647 ADI1849 ADI1608
SuperMaster серии ADI1275 ADE872 ADI1647 ADI1849 ADI1608
Комплекты CONCOA ADI1275 ADE872 ADI1647 ADI1849 ADI1608
Приложение
Размер трубы - дюймы
Давление ацетилена и кислорода vs.Температура
Максимальная скорость отбора CFH Пропановый баллон 100 фунтов
Таблицы преобразования и коэффициенты
Отношение кислорода к расходу топлива наконечника нагревателя
Кривые расхода серии 1400
Кривые расхода серии 5500
Кривые расхода серии 5600
Кривые расхода серии 6500
Кривые расхода серии 6600
Кривые расхода серии 6700
Кривые расхода серии 6800
Кривые расхода серии 8400
Кривые расхода серии 9900

Нефть, масла и смазочные материалы (ГСМ) Область знаний о системах хранения и распределения | WBDG

Автор: Джозеф К.Dean, P.E., и Steve Geusic, P.E., по вопросам политики и надзора за коррозией (DASD) [Materiel Readiness]

Обновлено : 20.11.2019

ВВЕДЕНИЕ

Хотя слово «коррозия» чаще всего ассоциируется с «ржавчиной» и окислением других металлов, 10 U.S.C. В § 2228 коррозия определяется как «ухудшение материала или его свойств из-за реакции этого материала с его химической средой». Он включает в себя порчу всех материалов, которая может быть вызвана воздействием солнца, влаги (плесень и грибок), ветра и других факторов окружающей среды.

Объекты, подверженные коррозии, включают, но не ограничиваются этим, нефтяные резервуары (надземные и подземные резервуары для хранения (AST) и (UST)), трубопроводы POL и связанные с ними конструкции, такие как клапаны, насосы и крепежные детали. Коррозия трубопроводов POL и резервуаров для хранения может происходить снаружи из-за атмосферных воздействий и коррозии почвы, а также внутренней коррозии. В результате эффекты коррозии часто остаются незамеченными или незамеченными до тех пор, пока они не будут проверены различными методами неразрушающего контроля.

Понимание науки о коррозии в том, что касается трубопроводов, резервуаров для хранения и связанных с ними конструкций, поможет проектировщику и руководителю службы поддержки, восстановления и модернизации (SRM) принимать решения, позволяющие создавать объекты, которые будут экономичными и долговечными в течение всего жизненного цикла.

ОПИСАНИЕ

Возможно, одним из наиболее важных аспектов управления топливными объектами является понимание ролей, обязанностей, источников финансирования и полномочий, связанных с каждым местом и типом системы (например,г. трубопровод, арматура, резервуар, пантографы, система катодной защиты (КЗ) и др.). Планирование и реализация эффективной программы предотвращения коррозии топливных объектов и контроля над программой КТК поможет эффективно обслуживать объекты и обеспечить поддержку миссии. Эта страница знаний содержит аналитические сведения о CPC и информацию, относящуюся к системам хранения и распределения POL. В нем не рассматриваются вопросы, связанные с разделением ответственности между Управлением материально-технического обеспечения обороны и военными службами. Для конкретных указаний по этой теме см. DoDM 4140.25, том 8, Министерство обороны США Управление сырьевыми товарами энергии: Операции инфраструктуры сырьевых энергоресурсов . Финансирование поддержки, восстановления и обслуживания (SRM) систем хранения и распределения POL часто противоречит другим требованиям. Использование средств из нескольких источников, таких как DLA, помогает устранить общие недостатки. Однако объекты, не капитализированные DLA, такие как баки генераторов и трубопроводы, могут привести к неконтролируемому коррозионному износу, что увеличивает риск утечек топлива, отказов баков и сбоев в работе.См. DoDM 4140.25, Инструкции по уровню обслуживания и ресурсы WBDG для получения дополнительных сведений о том, как управлять этими проблемами.

Надежность систем хранения и распределения POL оказывает огромное влияние на нашу повседневную жизнь и эффективность миссии. Целостность системы является функцией правильных проектных решений и мероприятий по обеспечению хранения и распределения жидкого топлива, которое используется для самолетов, кораблей и наземных транспортных средств. Меры по обеспечению устойчивости включают проверки резервуаров и трубопроводов, испытания CP, техническое обслуживание и ремонт.В областях с высоким содержанием хлоридов, например в морских районах, коррозия систем POL из углеродистой стали более агрессивна. Разрушение покрытия приведет к появлению небольших участков коррозии и будет иметь тенденцию к увеличению. Установки в этих местах тратят значительные ресурсы на борьбу с коррозией, чтобы снизить скорость коррозионного повреждения. См. Веб-страницу Классификации экологической опасности (ESC) и Инструментарий коррозии, чтобы помочь в определении правильного подхода к CPC.

WBDG включает обширную библиотеку унифицированных критериев производственных мощностей (UFC) и унифицированных технических требований (UFGS), которые включают выбор материала, покрытия, CP и комбинацию факторов, связанных с CPC, которые необходимо учитывать при проектировании и обслуживании средства для снижения затрат жизненного цикла, связанных с коррозией. Дизайнер и специалист по эксплуатации должны понимать и использовать это руководство. Как и в большинстве документов о критериях, описываются передовой опыт и обязательные требования к проектированию, строительству и обеспечению.Поскольку риски для систем хранения и распределения ГСМ очень высоки, эти критерии необходимо тщательно использовать для обеспечения хорошего жизненного цикла и операционных результатов.

Коррозия крышки клапана (Гуам) и пример коррозии над землей

Проблемы дизайна и надежности

В параграфе 3-5, Технические требования, UFC 1-200-01 (2018) Строительный кодекс Министерства обороны США (Общие строительные требования) , требует использования UFGS в соответствии с UFC 1-300-02.UFC 1-300-02 Стандарт формата UFGS (апрель 2017 г.), параграф 1-4.1 Руководство по содержанию , требует, чтобы дизайнеры «предоставляли заключенные в скобки или индивидуальные варианты, а также примечания для дизайнера в разделах UFGS при выборе материала. , компонент или система для предотвращения коррозии, рентабельность жизненного цикла или долговечность зависят от местоположения, применения, условий или атмосферной и химической среды.В примечаниях дайте указания по идентификации и выбору этих переменных.«UFC 1-300-02 также заявляет, что« ISO [ Международная организация по стандартизации ] 9223 и факторы Классификации воздействия на окружающую среду (ESC), [должны использоваться], чтобы помочь указать, когда использовать материалы, покрытия и другие элементы дизайна в данное местоположение проекта или атмосферная среда. Кроме того, укажите, какой элемент использовать, на основе других относительных критериев, таких как коррозионная активность почвы, воздействие ультрафиолета, солнечное излучение, биологические или другие факторы, вызывающие ухудшение материала или его свойств из-за реакции этого материала с его химической средой.«В идеале, все компоненты систем хранения и распределения ГСМ должны учитывать уязвимость и долговечность коррозии.

Значение

ESC объясняется на веб-странице ESC и может быть рассчитано для конкретного рассматриваемого местоположения с помощью инструмента оценки категории коррозионной активности ISO (ICCET). Таблица в Приложении D также предназначена для быстрого просмотра расчетов зоны ESC для конкретной установки, хотя проектировщику следует использовать Инструмент ICCET для наиболее точной классификации «C».Если зона ESC находится между C3 и C5, требуется дополнительный уровень защиты от коррозии для обеспечения более длительного срока службы и рентабельности объекта. Это включает в себя выбор более стойких к коррозии покрытий, выбор материалов и деталей конструкции, соответствующих этой зоне ESC.

Коррозия объектов POL может происходить снаружи из-за атмосферных воздействий и условий погружения, таких как коррозия почвы. Внешняя коррозия, такая как точечная коррозия и поверхностная эрозия, может возникнуть из-за внешней среды.Внутренняя коррозия может возникать в результате различных источников, включая конденсацию, выделение сероводорода (h3S), воду, выпадающую из топлива и находящуюся на дне резервуара в течение длительного времени, а также биологическую активность. Такие виды топлива, как биодизельное топливо, дизельное топливо с низким содержанием серы и топливо с высоким содержанием этанола, могут вызывать коррозию.

Бак для хранения топлива - комбинированное воздействие коррозии

Коррозия может повредить такие компоненты, как трубы, трубопроводы, клапаны, крепежные детали и резервуары.Выявление коррозионных сил и применение стратегий проектирования, строительства и поддержки POL CPC включают:

  • Обозначение соответствующей зоны ESC для надземных сооружений
  • Идентификация коррозионной активности окружающей среды, присутствующей в почвах:
    • Удельное сопротивление
    • Влажность
    • Кислотность
    • Хлориды, сульфиды и бактерии
    • Различия в составе почв
    • Блуждающие токи
  • Идентификация внутренней среды и химического состава резервуаров, труб и трубопроводов, клапанов и насосов
    • Вентилируемая среда
    • Тип топлива, свойства и присадки
    • Фильтрация и предотвращение / удаление загрязнений и шлама / отложений
    • Содержание серы - снижение содержания серы приводит к снижению общей смазывающей способности и проводимости топлива.Более низкий уровень смазывающей способности может вызвать преждевременный износ, повреждение и коррозию металлических деталей
  • Выбор подходящих материалов, включая совместимость с топливным продуктом
  • Предотвращение коррозии разнородных металлов
  • Обеспечение хорошей и надежной геометрической формы проекта завершенного или отремонтированного объекта
  • Места и детали заземления и подключения
  • Использование защитных покрытий, футеровок, изоляторов и ингибиторов коррозии
  • Визуальный и неразрушающий контроль систем хранения и распределения ГСМ в соответствии с признанными стандартами
  • Эксплуатация и проверка / техническое обслуживание систем обнаружения утечек
  • Рассмотрение альтернативных материалов для компонентов вблизи соленой воды и в зонах с высокой экологической опасностью.Выберите подходящие материалы и покрытия для сводов и ям и рассмотрите возможность изоляции на проходах кабелепровода
  • Предотвращение попадания воды и проникновения влаги
  • Консультации с экспертами в предметной области и заинтересованными сторонами, если необходимо
  • Уделять пристальное внимание методам строительства, которые могут увеличить риски коррозии:
    • Доработки на местах и ​​замена материалов
    • Неправильное хранение материалов
    • Повреждение покрытий
    • Порезы и коррозия кромок
    • Устранение щелей
    • Обработка шероховатых и острых поверхностей
    • Обеспечение правильного выбора покрытия, подготовки поверхности и нанесения
    • Неправильная сварка
    • Неправильный выбор крепежа и отсутствие защиты от коррозии крепежа после установки.Учтите, что застежки всегда проблематичны; это может быть вызвано самим крепежным элементом или областью вокруг крепежа, где были повреждены покрытия или где происходит гальваническая коррозия.
    • Неправильная установка прокладок и других элементов, которые могут привести к утечкам и проникновению в конструкцию (например, трубопровод, клапаны, люк доступа, элемент CP и т. Д.).
  • Примечание: UFC 3-190-06 Защитные покрытия и краски и различные UFGS предоставляют подробную информацию о требованиях к покрытиям и руководство для различных компонентов и систем (см. Раздел Соответствующие нормы и стандарты) в конце этой страницы знаний для дополнительных идеи и ресурсы).

Катодная защита (CP)

UFC 3-460-01 Дизайн: Объекты нефтяного топлива требует CP для подземных стальных резервуаров и днищ резервуаров надземных вертикальных резервуаров. CP также требуется для всех подземных и подводных трубопроводов из углеродистой и нержавеющей стали, связанных с подземными резервуарами для хранения. Правильно установленные и обслуживаемые системы CP могут снизить затраты жизненного цикла за счет неограниченного продления жизненного цикла коммунального предприятия. Эти системы также могут снизить потенциальную ответственность за преждевременный отказ коммунальных предприятий, например, утечки реактивного топлива, а также обеспечить затраты на предотвращение, связанные с утечками, такие как штрафы, очистка окружающей среды, восстановление и удаление загрязненной почвы, а также требования к мониторингу.В соответствии с параграфом 2-1 UFC 3-570-01, Катодная защита , «Системы нефти, масла и смазки (ГСМ), прибрежные сооружения и инженерные сети признаны наиболее важными объектами с точки зрения комбинации риска от коррозии, необходимости непрерывной прямой поддержки базовых операций и рентабельности жизненного цикла использования соответствующих систем контроля коррозии ». В параграфе 2–2 указано, что CP является обязательным «независимо от коррозионной активности почвы или воды», а системы CP и защитные покрытия должны быть предусмотрены для заглубленных или затопленных металлических конструкций, включая «трубопроводы для нефти, масла и смазочных материалов (ГСМ)» и «подземные ГСМ. / резервуары для хранения газа, трубопроводы и вспомогательное оборудование.«Системы CP не подходят для конструкций, которые не заглублены или не затоплены.

Покрытия

и CP чаще всего следует использовать в сочетании друг с другом, чтобы обеспечить безопасное распространение и хранение ГСМ. Оба требования требуются законом для UST и некоторых линий POL. Для получения дополнительной информации о CP см. Курсы повышения квалификации DoD (требуется учетная запись) и Область знаний о катодной защите. См. Также оценку CP, проектирование, установку и обслуживание (см. UFC 3-570-01 Катодная защита и UFC 3-570-06 O&M: Системы катодной защиты ).

Слева: Система катодной защиты (Quantico MB) - Справа: Система катодной защиты наложенным током для подземного резервуара хранения

Общие системы и конструкции, требующие защитных покрытий и CP независимо от коррозии почвы или воды, включают:

  • Трубопроводы ГСМ - надземные и подземные
  • Компоненты системы POL - клапаны, гайки и болты, счетчики, насосы и т. Д.
  • Подземные и надземные резервуары для хранения (UST и AST)

Для распределительных трубопроводов POL основными параметрами, влияющими на внутреннюю коррозию трубопровода, являются:

  • Процентное содержание воды в топливе и составе (pH, щелочность, растворенный кислород)
  • Железная шкала
  • Условия потока
  • Биологическая активность
  • Дезинфицирующие средства
  • Ингибиторы коррозии

Гуам Трубопроводы для ГСМ

Управляющие SRM производственного объекта должны иметь собственный опыт работы с CP для выполнения повседневного планового технического обслуживания и осмотра.DLA финансирует ежегодную проверку и тестирование систем защиты прав потребителей, связанных с объектами POL, капитализированными DLA. CP - это специализированная область электротехники, поэтому штатным электрикам должны быть предоставлены ресурсы для получения и поддержания своих знаний в области CP.

Основные критерии

Хотя это и не полный список, ниже приведены некоторые конкретные моменты UFC и UFGS. Полный список ресурсов см. В разделе «Соответствующие нормы, стандарты и рекомендации» в конце этой страницы.

  • UFC 3-190-06 Защитные покрытия и краски и MIL HDBK-1110, которые содержат руководство по нанесению и составу защитных покрытий на военные конструкции, закрепленные на месте, механизмы отверждения, проблемы окружающей среды и безопасности, подготовку поверхности, выбор для различные подложки и структуры, применение, осмотр и анализ отказов.

  • UFC 3-460-01 Проект: объекты нефтяного топлива, с изменением 3 рассматривает вопросы проектирования коррозии, включая воздействие этанола, опасности, связанные с коррозией, вопросы сертификации и размер резервуара, CP, коррозию подземных систем подводных трубопроводов и коррозию. ресурсы, руководства и ссылки.Минимальное электрическое сопротивление почвы должно составлять 50 000 Ом – см. Материал основания должен быть нейтральным или щелочным с pH более 7, концентрацией хлоридов менее 300 ppm и концентрацией сульфатов менее 150 ppm, как указано в стандарте DoD Standard Design AW 78-24-27.

  • UFC 3-460-03 O&M: Maintenance of Petroleum Systems предоставляет руководство по инспекциям, связанным с коррозией, для конкретных местоположений системы, воздействиям точечной коррозии и систем CP.

  • UFC 3-501-01 Электротехника предоставляет руководящие критерии для электрических систем, объясняет разграничение между различными UFC, связанными с электричеством, и ссылается на UFC 3-570-01 для требований CP. UFC 3-501-01 следует использовать для анализа конструкции, расчета и требований к чертежам.

  • UFC 3-570-01 Катодная защита предоставляет политику и требования к проектированию для систем CP, которые включают приложения, связанные с топливом, и соответствующие квалификационные требования для профессионалов, предоставляющих консультации по проектированию и проектированию.UFC предоставляет минимальные требования к дизайну и должен использоваться при разработке планов, спецификаций, расчетов и запроса предложений на проектирование / строительство (RFP).

  • UFC 3-570-06 O&M: Системы катодной защиты предоставляет руководство по проверке, эксплуатации и техническому обслуживанию систем CP и должен использоваться полевым персоналом для выполнения плановых проверок и профилактического обслуживания, а также для поиска и устранения неисправностей.

  • UFGS 02 65 00 Удаление подземных резервуаров для хранения