钻井气控制系统.ppt
2024版石油钻井八大系统(PPT课件)
石油钻井八大系统(PPT课件)目录CATALOGUE•钻井系统概述•八大系统详解•钻井设备介绍•钻井技术探讨•现场操作与安全管理•未来发展趋势预测01CATALOGUE钻井系统概述钻井定义与分类钻井定义利用机械设备，将地层钻成具有一定深度和直径的圆柱形孔眼的工程作业。
钻井分类根据钻井目的和方式不同，可分为地质勘探井、工业油气井、水文地质井、地热井等。
钻井工艺流程包括井场平整、设备安装调试、钻具组合等。
使用钻头破碎岩石，形成井眼。
在井眼内下入套管，并注入水泥浆封固套管与井壁之间的环形空间。
包括井口装置安装、试油测试等作业，最终完成钻井工程。
钻前准备钻进固井完井提供钻进所需的旋转动力和起升动力，是整个钻井系统的核心。
钻机钻具泥浆系统包括钻头、钻铤、钻杆等，用于传递扭矩、破碎岩石并引导井眼轨迹。
由泥浆泵、泥浆池、泥浆净化设备等组成，用于循环泥浆以冷却钻头、携带岩屑并维持井壁稳定。
030201固控系统动力系统控制系统安全防护系统01020304通过振动筛、除砂器、除泥器等设备对泥浆进行净化处理，保证泥浆性能稳定。
为钻机提供动力，包括柴油机、电动机等。
对钻机各部件进行集中控制，实现自动化或半自动化操作。
包括防喷器、防火器材等，确保钻井作业安全进行。
02CATALOGUE八大系统详解钻头、钻柱、转盘、驱动装置等组成提供钻头的旋转动力，破碎岩石，形成井眼功能旋转速度控制、扭矩控制、防卡钻技术等关键技术旋转系统循环系统组成泥浆泵、泥浆管线、泥浆池、钻头等功能循环钻井液，携带岩屑，冷却钻头，稳定井壁关键技术泥浆性能控制、循环压力控制、防漏防喷技术等柴油机、电动机、发电机、传动装置等组成提供钻井所需的动力，驱动各系统运转功能动力匹配技术、节能技术、排放控制技术等关键技术组成天车、游车、大钩、绞车等功能起升和下放钻具，控制钻压，实现钻进和起下钻作业关键技术起升力控制、防碰防顿技术、自动化控制技术等功能控制各系统的运行，实现钻井过程的自动化和智能化组成司钻控制台、电气控制系统、液压控制系统等关键技术控制系统集成技术、故障诊断技术、远程监控技术等03关键技术传动效率控制技术、减振降噪技术、可靠性设计等01组成变速箱、传动轴、万向节等02功能传递动力和扭矩，实现各系统的协同工作1 2 3井口装置、防喷器、压井管汇等组成控制井口压力，防止井喷和井漏，确保钻井安全功能井控装置设计技术、井控工艺技术、应急处理技术等关键技术组成振动筛、除砂器、除泥器、离心机等功能清除钻井液中的固相颗粒，维护钻井液性能，提高钻井效率关键技术固控设备选型技术、固控工艺流程设计技术、固控效果评价技术等03CATALOGUE钻井设备介绍钻机类型及特点陆地钻机适用于陆地石油钻井，稳定性好，移动方便。
顶驱钻井系统全面介绍PPT课件ppt课件
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（2）整体式水龙头装置
主轴和鹅颈管之间装有一标准冲 管盘根总成，这样就可以使钻柱 旋转。冲管盘根总成由电机罩体 支撑并同齿箱相连，以增加水平 支撑。
锻制合金钢水龙头提环采用销 钉固定在主体上，并与标准钻井 大钩相联。可以使用加长的水龙 头提环，以便在鹅颈管和大钩之 间留出足够空间，方便操作人员 加装电测盘根装置。
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7
顶驱与转盘钻井的比较
泥浆
方钻杆
打 钻
转盘
起 钻
泥浆 钻杆
钻头
遇卡
1 转盘钻井方式
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2 顶 驱 钻 井 方 式
8
TDS驱动方式
液压驱动 液压马达外形尺寸很小，液压顶驱的 本体尺寸能够满足小型井架的需要， 该类顶驱的工作高度一般在5m以下。 液压顶驱多数用于小型钻机上。
电驱动
AC-SCR-DC AC变频
◊ 使用两台300马力交流电机（总计700马力）和10.5：1齿轮传动 比可在0到114转/分钟钻柱转速范围内提供32500英尺•磅钮矩；保 持700马力输出功率，可在228转/分钟最大钻杆转速下产生15100 英尺•磅钮矩。
变速箱总成
双级减速的单速斜齿齿轮传动可以提供由 电机到主驱动轴的10.5：1传动比。本体和 齿轮箱盖体将传动齿轮、主止推轴承和径 向轴承罩在其中。齿轮箱盖体盖住上调节 轴承并支撑交流电机和电机罩。大齿轮联 接在主驱动轴的承载台肩上通过与主体和 盖体一体的加压系统给齿轮和轴承提供润 滑。本体和传动装置部分形成一个密闭的 润滑油室，润滑齿轮和轴承。油泵装在传 动箱内，由液压泵驱动向齿轮供给润滑油。
TDS-11SA型顶部驱动钻井装置是为快速轻便而设计 的，结构非常紧凑，采用斜齿轮传动，降低了噪音， 并可获得225 r/min的最高工作转速。该顶部驱动钻井 装置由2台交流变频电机驱动 。
气控液型控制系统(1)
气控液型控制系统介绍
FKQ3204的特点 FKQ3204控制系统的工作过程 FKQ3204型主要部件的结构及工作原理
气控液型控制系统工作图
气控液型控制系统介绍
FKQ3204的特点 FKQ3204控制系统的工作过程 FKQ3204型主要部件的结构及工作原理
远程控制台（蓄能器装置）中的主要部件
电泵使用时的注意事项
电泵电源应有专线连接，接在井场电源开关的前方 电泵的补油工作应降压启动（降到 17.5 或 16 MPa) 压力继电器调定：上限21MPa 下限 17.5MPa 电源电压为380V 马达的旋向为逆向旋转 盘根压帽不能太紧，一般情况允许盘根处漏5--10滴/min
远程控制台（蓄能器装置）中的主要部件
电泵 气泵 储能器 三位四换向阀 旁通阀
减压阀 安全阀（溢流阀） 压力继电器（自动液电开关） 压力继气器（自动液气开关） 压力传感器
减压阀的位置图
减压阀的作用
1、满足环形防喷器对不同液控压力的要求。 2、强行起下钻时稳压。 3、高压储备，低压使用，提高了储备能力。
减压阀的结构、工作原理
减压阀 安全阀（溢流阀） 压力继电器（自动液电开关） 压力继气器（自动液气开关） 压力传感器
三位四通换向阀的位置图
三位四通换向阀的作用
控制油流方向， 使控制对象开关。
三位四通换向阀的结构、工作原理
结构图P56
用手或气使手柄 带动阀芯转一定 角度，连通不同 的孔道，使油流 方向发生变化， 从而使控制对象 实现开关。
电泵 气泵 力继电器（自动液电开关） 压力继气器（自动液气开关） 压力传感器
气 泵 位 置、 外 观 图
气泵使用时的注意事项
气泵的耗气量大，当钻机气控系统气源不充裕时，不宜 使气泵长期自动运转。通常关闭气泵进气阀，停泵备用。
井控培训知识ppt课件
造成的危害
人员伤害和经济损失 打乱正常生产生活秩序 油气资源受到严重破坏
造成环境污染
1983年 2月,伊朗瑙鲁滋油田和伊拉克一油井井喷， 对野生动物的打击是惨重的，受到毁灭性打击的动 物是以海藻为食的儒艮。据世界野生动物基金报道， 波斯湾的儒艮到1983年7月几乎全部死亡。 1979年6月3日，墨西哥石油公司的伊斯托克1号平 台，突然发生井喷，井喷造成10毫米厚的原油涌向 墨西哥和美国海岸。黑油带长480公里，宽40公里， 覆盖1.9万平方公里的海面，使这一带的海洋环境受 到严重污染。
三、井喷的原因
7、井控设备的安装及试压不符合（石油与天然气钻井 井控技术规定）的要求。
8、空井时间过长，无人观察井口。 9、钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不 当。 10、相邻注水井不停注或未减压。 11、地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料。 12、发现溢流后处理措施不当。比如，有的井发现溢流 后不是及时正确地关井，而是继续循环观察，致使气侵段 钻井液或气柱迅速上移，再想关井，为时已晚。
造成的危害
人员伤害和经济损失 打乱正常生产生活秩序 油气资源受到严重破坏
造成环境污染 酿成火灾
1984年9月1日，位于印度尼西亚西爪哇的 帕西加里笛的PSJ-A探井井喷，几秒中后着 火，钻机在10分钟内烧毁，当时的火焰高达 130米，在方圆300米内的噪音为100分贝。 美国Delta钻井公司承钻的SCB1井发生井喷 和引起着火，随之井喷失控，部分钻杆从防 喷器中喷出。
3、溢流：井侵发生后，地层流体进入井内，使返出的钻井液比泵入井 内的多，停泵后钻井液有自动外溢现象称为溢流。
钻井课件ppt
欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术是指在钻井过程中，通过控制钻井液压力，使地层压力 高于钻井液柱压力，从而在钻头处形成负压，有利于提高钻速和保护油 气层的钻井技术。
欠平衡钻井设备
欠平衡钻井设备包括旋转控制头、液气分离器和注氮装置等，用于控制 钻井液压力和分离气体。
03
欠平衡钻井技术的应用
环境保护
在钻井过程中，采取有效措施减少对环境的污染和破坏，如控制 噪音、减少废水和废气的排放等。
资源利用
合理利用资源，提高钻井效率，降低能耗和资源消耗。
可持续发展
遵循可持续发展的原则，确保钻井工程的长期效益和社会责任。
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工程设计
总结词
工程设计是根据地质设计和其他相关资 料，制定出具体的钻井工程方案和施工 计划。
VS
详细描述
工程设计是钻井工程的关键环节，它涉及 到钻井设备选择、钻井工艺确定、钻井液 体系选择、钻头类型选择、钻井参数优化 等多个方面。在工程设计中，需要充分考 虑地质条件、工程要求、安全环保等因素 ，制定出科学、合理、可行的钻井工程方 案和施工计划。
钻井液设计
总结词
钻井液设计是根据地质设计和工程设计的要求，选择合适的钻井液体系和配方，以满足 钻井工程的需要。
详细描述
钻井液是钻井工程中的重要组成部分，它具有携带岩屑、平衡地层压力、冷却钻头等作 用。在钻井液设计中，需要根据地质条件和工程要求，选择合适的钻井液体系和配方， 以满足钻井工程的需要。同时，还需要对钻井液的性能进行监测和控制，以确保钻井工
钻井课件
contents
目录
• 钻井基础知识 • 钻井工艺流程 • 钻井设备与工具 • 钻井工程设计 • 钻井工程实践 • 钻井工程管理与安全
气控系统
气控系统⏹气动技术是利用压缩空气传递动力和控制信号，通过各种气动元件，与机械、液压、电气等综合构成控制回路，从而实现各种生产控制自动化。
⏹优点是价廉，无污染，安全，快速。
二、气控制系统的组成气动系统主要有以下四部分组成：1．气源装置⏹是获得压缩空气的装置。
它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能。
主要包括空气压缩机、空气净化处理装置和储气罐。
2．控制元件⏹是用来控制和调节压缩空气的压力、流量和流动方向的元件。
主要有单向阀、安全阀、减压阀、换向阀等。
3．执行元件⏹是以压缩空气为工作介质产生机械运动，将气体的压力能转化为机械能的元件。
主要有作直线运动的气缸，作回转运动的马达以及气动摩擦离合器等。
4．辅助元件⏹包括管线、接头以及维护装置。
压缩空气⏹干空气、湿空气、饱和湿空气⏹绝对湿度⏹相对湿度⏹含湿量⏹露点⏹流量⏹压力空压机⏹活塞式简单、大容量、高压、寿命长震动大、脉动大、噪声大⏹叶片式简单、噪声小效率低⏹螺杆式脉动小、流量大、效率高、寿命长中低压、价高气源系统及空气净化处理装置的组成1.空压机⏹石油修井机常用的空压机主要有活塞式和螺杆式。
⏹活塞式空压机的优点是结构简单，使用寿命长，并且容易实现大容量和高压输出。
缺点是震动大，噪声大，且因为排气断续进行，输出压力有脉冲，需要储气罐。
⏹螺杆式空压机采用一对互相啮合的螺旋转子，其中一根转子具有凸面齿形，另一根转子具有凹面齿形，两根转子之间及壳体三者围成的空间，在转子回转过程中沿轴向移动，其容积逐渐减小。
这样，从进口吸入的空气逐渐被压缩，并从出口排出。
螺杆式空压机机组压缩机机头、进气系统、排气系统、冷却与润滑系统、气量调节系统、仪表板等组成。
螺杆式空压机的优点是排气压力脉动小，输出流量大，结构中无易损件，寿命长，效率高。
缺点是制造精度高。
2. 贮气罐贮气罐的作用之一是用来贮存足够的压缩空气，调节空压机输出气量与耗气量之间的不平衡状况，保证连续稳定的气流输出。
钻机气控制系统
图6-10
调压阀是基本控制元件，如将控制手柄改为手轮、脚踏板等，可构成手轮调压阀、脚踏 板调压阀、以及高低压气瓶中的减压阀。如图6-10。
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第六章 钻机 气控制系统
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6.1 概述
钻机的控制系统是整套钻机必不可少的组成部分，它是钻机的中枢神经系统。
6.1.1 钻井工艺对控制系统的要求 控制要迅速、柔和、准确及安全可靠； 操作要灵活方便、省力，维修以及更换元件容易； 操作协调，便于记忆。
①传动柔和，具有弹性、抗冲击、吸收振动； ②操作省力、方便、迅速、易于实现远距离集中控制
； ③结构简单、寿命长；
④反应快； ⑤能准确地控制所传递的扭矩；
⑥能补偿安装误差。
图6-2
通风型气胎离合器
通风型气胎离合器是在普通气胎离合器的基础 上发展起来的。其特点是：隔热和通风散热性 能好，气胎本身在工作时不承受扭矩；挂合平 稳、摘开迅速、摩擦片厚、寿命长；易损件少， 更换易损件方便；经济性好。
2.空气过滤器
作用是滤除压缩空气中所含的液态 水滴、油滴、固体粉尘颗粒及其它 杂质。
空气过滤器按滤芯材料不同可分为：纸质、织物、陶瓷、泡沫 塑料和金属等形式。常用的是纸质式和金属式。 3.空气干燥器
作用是降低压缩空气的湿度，为系统提供所需要的干燥压缩空 气。
空气干燥器分：冷冻式、无热再生式、加热再生式。 4.除油器和分水排水器
6.4.1 压力控制阀
压力控制阀：利用压缩空气作用在阀芯的力和弹簧力平衡的原理， 控制压缩空气的压力，进而控制执行元件动作顺序。 压力阀主要有：减压阀、溢流阀、顺序阀、调压继电器。
1.减压阀（调压阀）
作用：将出口压力调节在比进口压力低的调定值上，并能使输出压 力保持稳定。 减压阀又称调压阀，分为直动式和先导式两种。 减压阀用在压缩空气配制装置内，不管供气孔进入的压缩空气的气 压多大、流量如何，经过减压阀后，都能给出稳定的和减小了的气 压供给气控系统。在上、下储气罐之间装上减压阀，可以使输出气 罐压力保持稳定，不产生(或较少产生)压力波动，从而保证了各个控 制阀件性能恒定。
《顶驱钻井系统》课件
油田服务
顶驱钻井系统适用于油田服务领域，能够提 高油田开采效率和降低成本。
04
顶驱钻井系统的操作与维护
操作流程
启动前的检查
检查顶驱钻井系统的各部件是否正常 ，油位、润滑情况等。
启动操作
按照规定的启动程序启动顶驱钻井系 统，并观察各仪表显示是否正常。
钻杆和钻铤等钻具起到连接和传递动力的作用， 对于保持钻头的稳定性和提高钻井效率具有重要 作用。
控制系统
01
控制系统是顶驱钻井系统的控制中心，它负责控制整个系统的运行和 监控各部件的工作状态。
02
控制系统通常由各种传感器、控制器和执行器等组成，能够实时监测 顶驱钻井系统的运行状态，并根据需要进行调整和控制。
维修保养记录
每次维护和保养都要做好记录，以便及时发现和 处理设备故障。
常见故障与排除方法
旋转系统故障
检查旋转系统的轴承、齿轮等部件是否正常，更 换损坏的部件。
冷却系统故障
检查冷却系统是否正常，清洗散热器，更换损坏 的冷却风扇。
ABCD
推进力不足
检查液压系统是否正常，清洗或更换滤芯，检查 油缸密封件是否老化或损坏。
03
控制系统的稳定性和可靠性对于保证顶驱钻井系统的正常运行和提高 钻井效率具有重要意义。
04
控制系统的设计和制造需要充分考虑其抗干扰能力和可维护性，以确 保其能够适应各种复杂的环境和条件。
安全防护系统
安全防护系统是顶驱钻井系统的重要组成部分， 它负责保障钻井作业的安全性和环境保护。
安全防护系统的稳定性和可靠性对于保证顶驱钻 井系统的正常运行和提高钻井效率具有重要意义 。
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按冷却方式分类
水冷式
风冷式
2 空气过滤器
• 空气过滤器的作用是滤除压缩空气中含有的液态
水滴、油滴、固体粉尘颗粒及其他的杂质。 • 空气过滤器的组成：壳体和滤芯。
• 注意：过滤器使用中要定期清洗和更换滤芯，否
则将增加过滤阻力，降低过滤效果，甚至堵塞。
3 空气干燥器
• 空气干燥器的作用是降低空气的湿度，为 系统提供所需要的干燥压缩空气。（注： 若使用有油压缩机，则要在干燥器入口处 安装除油器。）
流量和流动方向，以便使执行机构完成预
1 定运动规律的元件。
储气罐
（4）辅助元件：使压主气缩路 空气净化、消声及元
件间连接等所需要的装置。
图6-1
• 1:导气龙头 • 2： • 3：调压继气器 • 4：转盘手柄调压阀 • 5：旋塞阀
第二节 供气设备
• 供气设备：供气设备是气控系统的动力源， 它提供清洁、干燥且具有一定压力和流量 的压缩空气，以满足不同条件的使用场合 对压缩空气质量的要求。
• （4）与机械控制相比，气控制容易布局和 操纵，调速方便易于实现快速的直线往复 运动、摆动和旋转运动。
三、钻井气控制系统的特点
• （5）元件结构简单，容易实现标准化，系 统化，制造容易。
• （6）对工作环境适应性好，在寒冷的条件 下，仍能保证正常工作，工作安全可靠。
• （7）空气有可压缩性，因而在载荷时，传 递运动不够平稳、均匀。
钳、动力卡瓦等起下钻操作机械的控制。 • （7）对辅助装置，如空气压缩机、发电机
以及钻井液搅拌器的控制。
三、钻井气控制系统的特点
• （1）经济可靠。 • （2）空气的粘度小，管内流动压力损失小，
系统简单，适用于远距离输送和集中供气。
• （3）压缩空气在管路内流速快，可直接用 气压信号实现系统的自动控制，完成各种 复杂的动作。
1· 单作用式气缸一般用于短行程或对活塞杆推力、运
动速度要求不高的场合。 2.薄膜式气缸
薄膜式气缸：利用压缩空气使膜片变形来推动活塞
杆做直线运动的气缸。 薄膜式气缸由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等组成。 膜片形状有盘形膜片和平膜片两种。 膜片材料有：夹织物橡胶、钢片和磷青铜片。常用的
为夹织物橡胶，金属膜片只用于行程较小的膜片式气缸。
和排污阀等附件。此外，储气罐还必须符合锅炉 及压力容器安全规则的要求，如使用前应按标准 进行水压试验等。
第三节 执行元件
• 执行元件的作用是将压缩空气和压力能转 换为机械能，驱动工作部件工作。
• 常用组件：气缸、气动马达和气动摩擦离 合器。
一 气缸
• 定义：气缸是输出往复直线运动或摆动运 动的执行元件。
• 混合气体中的杂质会对整个系统带来不良 影响，因此，在气动传动系统中，设置除 气、除油、除尘和干燥等气源净化装置。
• 常用净化装置有冷却器、空气过滤器、空 气干燥器、除油器、分水排水器和油雾器。
1 冷却器
• 冷却器的作用是将空
气压缩机排除的气体 由140~170℃降至 40~50℃，使压缩空气 中的油雾和水汽迅速 达到饱和，大部分析 出并凝结成水滴和油
容积式压缩机
活塞式
膜片式
螺杆式
速度式压缩机
• 速度式压缩机是通过改变气体的速度，提高气体 动能，然后将动能转化为压力能，来提高气体压 力。
速度式压缩机
离心式
轴流式
混流式
二 空气净化装备
• 在气动传动中使用的低压压缩机多采用油 润滑，由于它排出的压缩气体温度一般在 140~170℃之间，使压缩空气中的水分和 部分润滑油气化，在与吸入的灰尘混合， 形成了水、油和灰尘的混合气体。
二、钻井控制系统的作用
• （1）对于整体起升的井架，在起升时缓冲 的控制，放落时推开井架的控制。
• （2）对动力机的启动、调速、并车、停车 的控制。
• （3）对钻井绞车、钻井泵、转盘等启动与 停车的控制。
• （4）对钻井绞车滚筒和转盘的转速及旋转 方向的控制。
二、钻井控制系统的作用
• （5）对钻井绞车滚筒制动与放松的控制。 • （6）对绞车猫头摘挂的控制。对动力大
3.回转式气缸
回转式气缸由导气头体、缸体、活塞、活塞杆等组成。 回转式气缸的缸体连同缸盖及导气芯可被携带回转； 活塞和活塞杆只能作往复直线运动；导气头体外接管路， 固定不动。
• 供气设备的组成： • ①气压发生装置（如空气压缩机） • ②储气罐 • ③压缩空气的净化装置
空气压缩机
• 定义：空气压缩机是将机械能转换为气体压力 能的装置。（简称空压机，俗称气泵）
• 空气压缩机分类：
按工作原理分
容积式 速度式
容积式压缩机
• 容积式压缩机是通过运动部件的位移，周期性 的改变密封的工作容积来提高气体压力。在气 压传动中一般多采用容积式空气压缩机。
钻井机械辅助设备系统研究
第六章 钻井气控制系统
第一节 概 述
• 钻机的控制系统是整套钻机 必不可少的组成部分，是钻 机的中枢神经系统。
一、钻井工艺对控制系统的要求
• （1）控制要迅速、柔和、准确及安全可靠； • （2）操作要灵活方便、省力，维修以及更
换元件容易； • （3）操作协调，便于记忆。
三 储油罐
• 储油罐的作用是储存空气压机排除的压缩空气，
减小压力波动；调节压缩机的输出气量与用户耗 气量之间的不平衡状况，保证连续、稳定的流量 输出；进一步沉淀分离压缩空气中的水分、油分 金和其他杂质颗粒。
• 分类：立式和卧式（立式结构应用较为普通） • 使用要求：储气罐使用时应附有安全阀、压力表
4 除油器和分水排水器
• 除油器和分水排水器的作用是滤除压缩空 气中的油分和水分，并及时排除。
5 油雾器
• 油雾器的作用是将润滑油雾化后喷入压缩空气管
道的空气流中，随空气进入系统中润滑相对运动 零件的表面。
• 分类：油雾型和微雾型 • 使用要求：油雾器要有良好的密封性、耐压性和
滴油量调节性能。使用时，应合理地调节起雾流 量等参数，以达到最佳润滑效果。
• （8）工作压力不能太高，传递效率低，不 易获得较大的力或力矩。
• （9）排气是噪音设备：是获得压缩空气的装置。 （2）执行元件：是以压缩机为工压作缩机介质产生
机械运动，并将气体的压力能变成机械能 至转的能量转换装置。
盘
（3）控制元件：用来控制压缩空气的压力、