游梁式液壓抽油機(jī)是利用液壓技術(shù)將石油從地下抽至地面上的采油設(shè)備,該新型游梁式液壓抽油機(jī)采用了特殊液壓缸組成的節(jié)能液壓馬達(dá)系統(tǒng)。
圖4-5所示為抽油機(jī)的節(jié)能液壓系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)的執(zhí)行器是動力液壓缸2和平衡液壓缸16。動力缸2是系統(tǒng)的主缸,其功用是通過活塞桿伸縮驅(qū)動游梁It下擺動,從而帶動有桿泵吸、排采油;動力缸2內(nèi)下端設(shè)有與其連成一體的緩沖缸3,其功用是在動力缸2換向時,將換向運(yùn)動部件及系統(tǒng)的動能轉(zhuǎn)換成液體壓力能并擠入蓄能器11,其有效面積小于主缸的有效面積,其動力取自游梁及其配重W的動能,行程取決于動能大小;平衡缸16是為抽油機(jī)機(jī)架的平衡而設(shè)置的執(zhí)行器,通過改變主缸2的支點(diǎn),使機(jī)架工作于最佳平衡狀態(tài),以減輕主缸功率和整機(jī)功耗。平衡缸將換向時系統(tǒng)的動能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動力矩,它與動力缸為并聯(lián)油路且順序動作。伺服閥14與二位四通液動換向閥15用于控制動力缸2、平衡缸16的運(yùn)動方向。單向閥4和5構(gòu)成補(bǔ)油閥組,單向閥6和7構(gòu)成壓油閥組,分別用于向緩沖缸的負(fù)壓腔補(bǔ)油和向蓄能器壓油。三位三通液動換向閥1 3用于蓄能器儲存液壓馬達(dá)壓力油的雙向釋放控制。
圖4-5液壓抽油機(jī)節(jié)能液壓系統(tǒng)原理圖
1-游粱;2-動力液壓缸;3一緩沖液壓缸,4、5、6、7、8、9、1O-單向閥;l1一蓄能器12-調(diào)速閥;13-三位三通液動換向閩;14-伺服閥;15二位四通液動換向閥;16平衡液壓缸;17恒功率變量液壓泵;18-油箱;a、b-活塞
當(dāng)游梁1上升時,液壓泵17的壓力油一部分經(jīng)過伺服閥14進(jìn)入動力缸2的無桿腔,使活塞a推動游梁1向上運(yùn)動;此時,壓力油在端面B上產(chǎn)生向下的作用力,網(wǎng)緩沖缸3的活塞桿與機(jī)架底座鉸接,則B產(chǎn)生位移,使活塞b與端面B之間容腔C里的液壓油被壓出,經(jīng)單向閥6擠入蓄能器11,這樣,因緩沖缸3的位移而減少的游梁的位能被轉(zhuǎn)換成C腔的壓力能,再轉(zhuǎn)換成蓄能器11中氣體彈性勢能。同時,D腔形成負(fù)壓,經(jīng)補(bǔ)油單向閥5補(bǔ)油,為下次緩沖作準(zhǔn)備。當(dāng)游梁1上升到一定位置時,缸2無桿腔的壓力油經(jīng)閥9的節(jié)流進(jìn)入三位三通液動換向閥13的下控制腔使該閥切換至下位,蓄能器11中氣體彈性勢能推出的液壓油經(jīng)調(diào)速閥12、換向閥13、單向閥8與主油路中的壓力油匯合,一起推動動力缸2的活塞做功。因而,游梁1起步時損失的位移量在動力缸活塞桿上行過程中得到補(bǔ)償。動力缸2有桿腔的液壓馬達(dá)油經(jīng)伺服閥14流回油箱。平衡缸16此時以差動形式連接,帶動配重W,跟隨動力缸2活塞的上行而向左移動。
當(dāng)動力缸2的活塞桿運(yùn)行到終端碰到端蓋亦即游梁l上升到最大擺角時,伺服控制閥14及二位四通液動換向閥15接收到A腔傳遞的換向控制信號,立即響應(yīng)換向。伺服控制閥14切換至右位,泵17的壓力油經(jīng)閥14進(jìn)入動力缸2的有桿腔(無桿腔經(jīng)閥14向油箱排油),活塞桿帶動游梁1向下擺動。與活塞桿上行時一樣,緩沖缸3的D腔內(nèi)液壓油受壓經(jīng)單向閥7進(jìn)入蓄能器11轉(zhuǎn)換成氣體的彈性勢能;而C腔的容積增大形成負(fù)壓,通過單向閥4補(bǔ)油,與此同時,二位四通液動換向閥15切換至左位,泵1 7的液壓馬達(dá)壓力油經(jīng)閥15進(jìn)入平衡缸16的有桿腔,其活塞桿拖動W右移,并隨動力缸2一起運(yùn)動,使機(jī)架處于最佳平衡狀態(tài),有桿腔液壓油經(jīng)單向節(jié)流閥10使三位三通液動換向閥切換至t-位,蓄能器11經(jīng)節(jié)流閥12、單向閥8與主油路連通,氣體勢能推進(jìn)的液壓油便進(jìn)入主油路,與泵17排出的液壓馬達(dá)油合流,一起推動游梁下行作功。
(3)技術(shù)特點(diǎn)
1)取代了傳統(tǒng)的用流量控制閥控制工作流量或在動力缸端部增設(shè)緩沖裝置等措施吸收動能和沖擊的方式,節(jié)能液壓系統(tǒng)采用液壓馬達(dá)動力缸與緩沖缸一體的結(jié)構(gòu),借助蓄能器吸收、儲存和釋放整個系統(tǒng)的動能,使換向時的不利因素轉(zhuǎn)換為有利因素,減少了驅(qū)動功率,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。
2)主缸通過四通伺服閥控制換向,平衡缸通過四通液動閥實(shí)現(xiàn)換向;通過液動換向閥實(shí)現(xiàn)蓄能器儲存的壓力能的雙向釋放;緩沖缸的高壓腔和負(fù)壓腔通過兩側(cè)的雙單向閥完成壓油和補(bǔ)油。
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