CN103016293A - 调量注入泵 - Google Patents

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本发明涉及一种调量注入泵，具体讲是涉及到一种每联都可实现流量自动化调节的注入泵，其属于油田用设备技术领域，其采用低压回流结构，泵的无效行程是通过控制介质在低压状态下回流到吸入腔实现；泵处于有效行程中时；通过伺服电机和偏心轴、顶杆等控制关闭吸入阀；其精确的控制泵的流量，不仅可以实现单一介质的注入，还可以应用于两种介质甚至是三种介质的比例注入(将现有单一的泵的入口分开两个或三个)，比如在不太方便建联合站注入的地方，不用通高压水，直接通过该泵实现低压水及聚合物的高压注入并混合。

Description

调量注入泵
 
技术领域
   本发明涉及一种调量注入泵，具体讲是涉及到一种每联都可实现流量自动化调节的注入泵，其属于油田用设备技术领域。
背景技术
随着油田进入高含水后期开采，以注三元和注聚合物驱油为代表的三次采油技术成为提高原油采收率、继续延长油田稳产期的重要技术手段。随之而产生了三元注入泵和聚合物注入泵，根据每台泵注入的井数先后又分为单泵单井、一泵多井以及一泵三井工艺。目前一泵三井的注入工艺系统中主要使用的是比例调节泵，但是比例调节泵存在着以下问题：
1、采用随动柱塞结构的比例调节泵，随动柱塞结构中的弹簧寿命低；挡环的震动和噪音大；密封装置泄漏现象严重；
2、采用直线开关控制型的比例调节泵，其密封件使用寿命较低；
3、泵维修不方便。
从而研发一种可靠性高、易损件使用寿命长并且方便维护及维修的调量注入泵势在必行。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的是要提供一种在原有注入泵的基础上，在注入泵的液力端的每个缸上都增加一个流量调节装置，其中包括流量调节装置的执行机构、检测系统和控制系统，从而实现注入泵每联都可以实现流量调节的目的，并且能够克服原有的比例调节泵的缺陷，并能够安全、方便、可靠运转的调量注入泵。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种调量注入泵，其中包括：泵底座、动力端、传动端和液力端；动力端、传动端和液力端安装于泵底座上，传动端与液力端相连接；所述液力端包括3个液压缸，液力端的每个液压缸都包括：液缸体、柱塞、填料、吸入阀和排出阀；液缸体内设有吸入阀和排出阀，柱塞在填料箱内做往复运动，柱塞与填料箱体之间设有填料，填料两端设有导向套；其特征在于：泵流量调节执行机构安装在泵的吸入阀下端，它是由顶杆、导向块、偏心轴、电机座、伺服电机及其控制系统组成；所述顶杆位于吸入阀的下端，顶杆下端设有导向块，顶杆由偏心轴支撑，偏心轴与伺服电机相连接，伺服电机固定在电机座上；在泵转入排出行程时，由于调量注入泵的吸入阀由下端的顶杆顶起，吸入阀处于打开状态，介质通过吸入阀回流到吸入腔，泵处于无效排出行程；当柱塞前行到指定位置时，控制系统发出控制信号，伺服电机驱动偏心轴旋转180°，顶杆落下，吸入阀关闭，泵转入有效排出行程，液体在压力的作用下被排出到泵排出管路中，实现泵流量调节。
所述无效行程是通过控制介质在低压状态下回流到吸入腔实现的，即为低压回流结构。
所述动力端包括泵驱动电机和调速机构。
所述控制系统是由安装在泵传动端的编码器和电控箱组成，控制系统具有两个功能：
a）通过编码器，测出泵的前始点位置；
b）以编码器传过来的信号为基准，通过对设定值的运算，确定编码器的动作触发点为止，发出触发信号控制伺服电机旋转180°，精确控制顶杆升起（或落下）的时机，从而达到调节泵流量的目的。
本发明的工作原理为：
在泵的柱塞直径，行程长度，往复次数都不变的情况下，通过改变泵有效行程长度来调节泵的流量，将泵的行程长度划分成两部分组成：一部分为泵的有效行程长度，泵在有效行程中介质是通过排出阀注入到排出管路中；另一部分为泵的无效行程长度，无效行程是通过控制介质在低压状态下回流到吸入腔，泵此时处于排出行程过程中，介质通过吸入阀回到泵的吸入腔中；其计算公式为：
Q=                                               ×D
Figure 2012105147997100002DEST_PATH_IMAGE004
×S×n×60
其中：Q：泵的流量（m3/h），D：泵柱塞直径 (m)，S：泵行程长度     (m），n：泵往复次数（转/分）。
本发明的优点在于：其采用低压回流结构，泵的无效行程是通过控制介质在低压状态下回流到吸入腔实现；泵处于有效行程中时；通过伺服电机和偏心轴、顶杆等控制关闭吸入阀；其精确的控制泵的流量，不仅可以实现单一介质的注入，还可以应用于两种介质甚至是三种介质的比例注入(将现有单一的泵的入口分开两个或三个)，比如在不太方便建联合站注入的地方，不用通高压水，直接通过该泵实现低压水及聚合物的高压注入并混合。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本液压端的剖面图；
图中： 1、泵底座，2、动力端，3、传动端，4、液力端，5、液缸体，6、柱塞，7、填料，8、吸入阀，9、排出阀，10填料箱，11、导向套，12、顶杆，13、导向块，14、偏心轴，15、电机座，16伺服电机。
具体实施方式
一种调量注入泵，其中包括：泵底座1、动力端2、传动端3和液力端4；动力端2、传动端3和液力端4安装于泵底座1上，传动端2与液力端4相连接；所述液力端4包括3个液压缸，液力端4的每个液压缸都包括：液缸体5、柱塞6、填料7、吸入阀8和排出阀9；液缸体内设有吸入阀8和排出阀9，柱塞6在填料箱10内做往复运动，柱塞6与填料箱10体之间设有填料7，填料7两端设有导向套11；其特征在于：其还包括泵流量调节执行机构，所述泵流量调节执行机构安装在泵的吸入阀8下端，它是由顶杆12、导向块13、偏心轴14、电机座15、伺服电机16及其控制系统组成；所述顶杆12位于吸入阀8的下端，顶杆12下端设有导向块13，顶杆12由偏心轴14支撑，偏心轴14与伺服电机16相连接，伺服电机16固定在电机座15上；在泵转入排出行程时，调量注入泵的吸入阀8由下端的顶杆12顶起，吸入阀8处于打开状态，介质通过吸入阀8回流到吸入腔，泵处于无效排出行程；当柱塞6前行到指定位置时，控制系统发出控制信号，伺服电机16驱动偏心轴12旋转180°，顶杆落下，吸入阀8关闭，泵转入有效排出行程，液体在压力的作用下被排出到泵排出管路中，实现泵流量调节。
所述泵的无效行程是通过控制介质在低压状态下回流到吸入腔实现。
所述动力端2包括泵驱动电机和调速机构。
所述控制系统是由安装在泵传动端3的编码器和电控箱组成，控制系统具有两个功能：
a）通过编码器，测出泵的前始点位置；
b）以编码器传过来的信号为基准，通过对设定值的运算，确定编码器的动作触发点为止，发出触发信号控制伺服电机16旋转180°，精确控制顶杆12升起（或落下）的时机，从而达到调节泵流量的目的。
本发明的工作原理为：
在泵的柱塞6直径，行程长度，往复次数都不变的情况下，通过改变泵有效行程长度来调节泵的流量，将泵的行程长度划分成两部分组成：一部分为泵的有效行程长度，泵在有效行程中介质是通过排出阀注入到排出管路中；另一部分为泵的无效行程长度，无效行程是通过控制介质在低压状态下回流到吸入腔，泵此时处于排出行程过程中，介质通过吸入阀回到泵的吸入腔中；其计算公式为：
Q=×D
Figure 124305DEST_PATH_IMAGE004
×S×n×60
其中：Q：泵的流量（m3/h），D：泵柱塞直径 (m)，S：泵行程长度     (m），n：泵往复次数（转/分）。

Claims (5)

1.调量注入泵，其中包括：泵底座、动力端、传动端和液力端；动力端、传动端和液力端安装于泵底座上，传动端与液力端相连接；所述液力端包括3个液压缸，液力端的每个液压缸都包括：液缸体、柱塞、填料、吸入阀和排出阀；液缸体内设有吸入阀和排出阀，柱塞在填料箱内做往复运动，柱塞与填料箱体之间设有填料，填料两端设有导向套；其特征在于：泵流量调节执行机构安装在泵的吸入阀下端，它是由顶杆、导向块、偏心轴、电机座、伺服电机及其控制系统组成；所述顶杆位于吸入阀的下端，顶杆下端设有导向块，顶杆由偏心轴支撑，偏心轴与伺服电机相连接，伺服电机固定在电机座上；在泵转入排出行程时，由于调量注入泵的吸入阀由下端的顶杆顶起，吸入阀处于打开状态，介质通过吸入阀回流到吸入腔，泵处于无效排出行程；当柱塞前行到指定位置时，控制系统发出控制信号，伺服电机驱动偏心轴旋转180°，顶杆落下，吸入阀关闭，泵转入有效排出行程，液体在压力的作用下被排出到泵排出管路中，实现泵流量调节。
2.根据权利要求1所述的调量注入泵，其特征在于：所述无效行程是通过控制介质在低压状态下回流到吸入腔实现的，即为低压回流结构。
3.根据权利要求1所述的调量注入泵，其特征在于：所述动力端包括泵驱动电机和调速机构。
4.根据权利要求1所述的调量注入泵，其特征在于：所述控制系统是由安装在泵传动端的编码器和电控箱组成，控制系统具有两个功能：
a）通过编码器，测出泵的前始点位置；
b）以编码器传过来的信号为基准，通过对设定值的运算，确定编码器的动作触发点为止，发出触发信号控制伺服电机旋转180°，精确控制顶杆升起（或落下）的时机，从而达到调节泵流量的目的。
5.如权利要求1所述的调量注入泵，其特征在于：其工作原理为：在泵的柱塞直径，行程长度，往复次数都不变的情况下，通过改变泵有效行程长度来调节泵的流量，将泵的行程长度划分成两部分组成：一部分为泵的有效行程长度，泵在有效行程中介质是通过排出阀注入到排出管路中；另一部分为泵的无效行程长度，无效行程是通过控制介质在低压状态下回流到吸入腔，泵此时处于排出行程过程中，介质通过吸入阀回到泵的吸入腔中；其计算公式为：
Q= 
Figure 2012105147997100001DEST_PATH_IMAGE002
×D
Figure 2012105147997100001DEST_PATH_IMAGE004
×S×n×60
其中：Q：泵的流量（m3/h），D：泵柱塞直径 (m)，S：泵行程长度     (m），n：泵往复次数（转/分）。
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