CN103174687A - 增压蓄能型节能液压抽油机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增压蓄能型节能液压抽油机，一种增压蓄能型节能液压抽油机，液压泵的出油口与第一单向阀的进油口连接，第一单向阀的出油口与液压驱动单元的进油油腔连接；第一单向阀的出油口与三位四通型电磁阀的进油P口连接，电磁阀的回油T口连接油箱，电磁阀的出油A口连接增压油缸的无杆油腔，电磁阀的出油B口连接蓄能器的油口。增压油缸的有杆油腔连接第二单向阀的出油口，第二单向阀的进油口连接油箱；增压油缸的有杆油腔连接第三单向阀的进油口，第三单向阀的出油口连接蓄能器的油口。本发明的液压泵仅需消耗较少的能耗也能使连接装置上升，从而，大大节省了驱动液压泵的电机的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及采油设备技术领域，尤其是一种增压蓄能型节能液压抽油机。
背景技术
目前各国通常采用传统的游梁式抽油机开采石油。传统的游梁式抽油机节能效果差，传动效率低，无法更好的实现节能；由于体积大，重量大，导致不方便运输，安装，维修和调参；设备整体投入成本高。游梁式抽油机无法很好的实现抽油机在采油过程中，抽油机下降过程中抽油杆等的重力势能的有效回收,不能达到回收能量的作用。
内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高效节能的增压蓄能型节能液压抽油机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种增压蓄能型节能液压抽油机，包括：
电机；
由所述电机驱动的液压泵；
用于与外部的抽油杆连接的连接装置；
驱动连接装置上升和下降的至少一个液压驱动单元；
被触发以设定抽油冲程的位置检测装置；
用于蓄能的蓄能器；
所述液压泵的出油口与第一单向阀的进油口连接，所述第一单向阀的出油口与液压驱动单元的进油油腔连接；所述第一单向阀的出油口与三位四通型电磁阀的进油P口连接，所述电磁阀的回油T口连接油箱，所述电磁阀的出油A口连接增压油缸的无杆油腔，所述电磁阀的出油B口连接蓄能器的油口。
所述增压油缸的有杆油腔连接第二单向阀的出油口，所述第二单向阀的进油口连接油箱；所述增压油缸的有杆油腔连接第三单向阀的进油口，所述第三单向阀的出油口连接蓄能器的油口。
所述电磁阀的a电磁铁得电时电磁阀的进油P口与出油A口导通，回油T口与出油B口截断。
所述电磁阀的b电磁铁得电时，电磁阀的进油P口与出油B口导通，出油A口与回油T口导通。
所述电磁阀的a电磁铁与b电磁铁均不得电时，电磁阀的进油P口与出油A口截断，出油B口与回油T口截断。
所述液压泵、第一单向阀及液压驱动单元形成的油路为工作油路，所述电磁阀、增压油缸、第二单向阀、第三单向阀及蓄能器形成的油路为蓄能油路。
所述位置检测装置获得抽油冲程中的上部信号时所述电磁阀的a电磁铁得电，所述位置检测装置获得抽油冲程中的下部信号时所述电磁阀的b电磁铁得电。
进一步地，所述位置检测装置包括上、下安装的上部开关与下部开关，上部开关被触发时所述位置检测装置获得抽油冲程中的上部信号，下部开关被触发时所述位置检测装置获得抽油冲程中的下部信号。
进一步地，用于工作油路安全保护功能的第一溢流阀安装在第一单向阀的出油口与液压驱动单元的进油油腔之间的油路中；用于蓄能油路安全保护功能的第二溢流阀安装在第三单向阀的出油口与蓄能器的油口之间的油路中。
进一步地，用于工作油路补油以及手动调节连接装置的下降速度的第一单向节流阀安装在第一单向阀的出油口与液压驱动单元的进油油腔之间的油路中；用于手动调节蓄能器的压力释放速度的第二单向节流阀安装在第三单向阀的出油口与蓄能器的油口之间的油路中。
进一步地，用于调节蓄能器的蓄能释放速度的第一节流阀安装在蓄能器的油口与电磁阀的出油B口之间的油路中；用于调节连接装置的下降速度以及调节蓄能器的蓄能速度的第二节流阀安装在第三单向阀的出油口与蓄能器的油口之间的油路中。
进一步地，所述液压驱动单元包括至少一个液压油缸，所述液压油缸包括液压油缸的活塞及液压油缸的活塞杆，液压油缸的活塞杆用于与连接装置连接。
初始时电磁阀的a电磁铁和b电磁铁均处于不得电状态，电机驱动液压泵启动,液压泵输出的液压油经第一单向阀进入液压驱动单元，液压驱动单元驱动连接装置上升。
当所述位置检测装置获得抽油冲程中的上部信号时所述电磁阀的a电磁铁得电，液压驱动单元带动连接装置下降,液压油通过电磁阀的进油P口至出油A口并进入增压油缸的无杆油腔,增压油缸的有杆油腔中的液压油被增压后经过第三单向阀进入蓄能器中。
所述位置检测装置获得抽油冲程中的下部信号时所述电磁阀的b电磁铁得电，电磁阀的进油P口与出油B口导通，出油A口与回油T口导通；蓄能器中所蓄增压的液压油经过电磁阀的出油B口至进油P口并进一步和液压泵提供的液压油共同进入液压驱动单元，液压驱动单元驱动连接装置上升，增压油缸的有杆油腔经第二单向阀从油箱中补油，同时增压油缸的无杆油腔中的液压油经电磁阀的出油A口至回油T口流回油箱。
进一步地，所述液压泵为由控制器控制的液压输出电子比例变化流量单元，位置检测装置为模拟量的磁尺传感器；液压电子比例变化流量单元根据控制器输出的电信号的大小成比例的输出使液压油流量变化无级可调。
本发明的有益效果是：电磁阀的a电磁铁和b电磁铁均处于不得电时,液压泵2控制连接装置停止或上升,电磁阀的a电磁铁得电时抽油机整体增压蓄能，电磁阀的b电磁铁得电时抽油机整体低压释放蓄能,和液压泵共同作用使连接装置上升。控制电磁阀的a电磁铁和b电磁铁周期性得电或失电,从而使得抽油机下降时蓄能,上升时释放能量,周期性运动。借助蓄能器所蓄的能量，液压泵仅需消耗较少的能耗也能使连接装置上升，从而，大大节省了驱动液压泵的电机的能耗。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的实施例一的连接原理图；
图2是本发明的实施例二的连接原理图；
其中:1、电机，2、液压泵，3.1、第一单向阀，3.2、第二单向阀，3.3、第三单向阀，4.1、第一溢流阀，4.2、第二溢流阀，5.1、第一单向节流阀，5.2、第二单向节流阀，6.电磁阀，7、增压油缸，8、蓄能器，9.1、第一节流阀，9.2、第二节流阀，10.液压油缸，101.液压油缸的活塞，102.液压油缸的活塞杆，11.1、上部开关，11.2、下部开关，12.连接装置。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例一：
如图1所示，一种增压蓄能型节能液压抽油机，包括：电机1；由电机1驱动的液压泵2；用于与外部的抽油杆连接的连接装置12；驱动连接装置12上升和下降的至少一个液压驱动单元；被触发以设定抽油冲程的位置检测装置；用于蓄能的蓄能器8。
液压泵2的出油口与第一单向阀3.1的进油口连接，第一单向阀3.1的出油口与液压驱动单元的进油油腔连接；第一单向阀3.1的出油口与三位四通型电磁阀6的进油P口连接，电磁阀6的回油T口连接油箱，电磁阀6的出油A口连接增压油缸7的无杆油腔，电磁阀6的出油B口连接蓄能器8的开口。
增压油缸7的有杆油腔连接第二单向阀3.2的出油口，第二单向阀3.2的进油口连接油箱；增压油缸7的有杆油腔连接第三单向阀3.3的进油口，第三单向阀3.3的出油口连接蓄能器8的开口。
电磁阀6的a电磁铁得电时电磁阀6的进油P口与出油A口导通，回油T口与出油B口截断。电磁阀6的b电磁铁得电时，电磁阀6的进油P口与出油B口导通，出油A口与回油T口导通。电磁阀6的a电磁铁与b电磁铁均不得电时，电磁阀6的进油P口与出油A口截断，出油B口与回油T口截断。
液压泵2、第一单向阀3.1及液压驱动单元形成的油路为工作油路，所述电磁阀6、增压油缸7、第二单向阀3.2、第三单向阀3.3及蓄能器8形成的油路为蓄能油路。
液压驱动单元采用至少一个液压油缸10，液压油缸10包括液压油缸10的活塞101及液压油缸10的活塞杆102，液压油缸10的活塞杆102用于与连接装置12连接。液压油缸10优选安装在油缸支架上，液压油缸10的活塞杆102通过连接装置12与井下泵的抽油杆连接在一起，以带动抽油杆上下往复运动。优选地，液压油缸10的活塞杆102与井下泵的抽油杆布置在一条直线上，从而两者始终没有偏心地共线，保证了井下泵的抽油杆可以长时间工作，延长了抽油系统使用寿命。液压驱动单元可以采用多个液压拉力油缸或者多个液压推力油缸或者液压油缸与滑轮组合的驱动形式。液压驱动单元也可以采用液压马达,液压马达和绞车作用提升井下泵的抽油杆。
位置检测装置安装在液压油缸的油缸支架上，可检测液压油缸10的活塞杆102的位置。位置检测装置优选为位移传感器，可以采用开关量传感器，比如分别设置在油缸支架的上、下部的两个接近开关：上部开关11.1、下部开关11.2。如图1所示，上部开关11.1和下部开关11.2可以为常闭型，也可以为常开型，上部开关11.1和下部开关11.2之间的距离即抽油冲程。位置检测装置也可以采用模拟量传感器，从而可以在最大冲程范围内的任意位置调节冲程。
本实施例一中：位置检测装置包括上、下安装的上部开关11.1与下部开关11.2，上部开关11.1被触发时位置检测装置获得抽油冲程中的上部信号，下部开关11.2被触发时位置检测装置获得抽油冲程中的下部信号。
位置检测装置获得抽油冲程中的上部信号时电磁阀6的a电磁铁得电，位置检测装置获得抽油冲程中的下部信号时电磁阀6的b电磁铁得电。
用于工作油路安全保护功能的第一溢流阀4.1安装在第一单向阀3.1的出油口与液压驱动单元的进油油腔之间的油路中；用于蓄能油路安全保护功能的第二溢流阀4.2安装在第三单向阀3.3的出油口与蓄能器8的开口之间的油路中。
用于工作油路补油以及手动调节连接装置12的下降速度的第一单向节流阀5.1安装在第一单向阀3.1的出油口与液压驱动单元的进油油腔之间的油路中；用于手动调节蓄能器8的压力释放速度的第二单向节流阀5.2安装在第三单向阀3.3的出油口与蓄能器8的开口之间的油路中。
用于调节蓄能器8的蓄能释放速度的第一节流阀9.1安装在蓄能器8的开口与电磁阀6的出油B口之间的油路中；用于调节连接装置12的下降速度以及调节蓄能器8的蓄能速度的第二节流阀9.2安装在第三单向阀3.3的出油口与蓄能器8的开口之间的油路中。
电机1可以采用普通电机，也可以采用变频电机。液压泵2优选为变量柱塞泵，通过调节可以变化泵的摆角则达到调整流量输出的大小。蓄能器8优选为性能稳定的皮囊式蓄能器，其包括缸筒、用于隔开气体和液压油的皮囊。蓄能器8也可采用性能稳定的活塞式蓄能器,其包括缸筒、用于隔开气体和液压油的活塞。蓄能器8也可采用性能稳定的隔膜式蓄能器,其包括缸筒、用于隔开气体和液压油的隔膜。与蓄能器8连接的第二溢流阀4.2防止蓄能器的压力升高，起到蓄能器安全保护作用。
增压油缸7优选为弹簧复位油缸，增压油缸7也可以采用普通油缸和用压力油补油复位形式，增压油缸7也可以采用重力作用复位等形式。
在运动过程中通过调节液压泵2的排量和调节第一节流阀9.1来调节抽油杆上升的速度；通过了调节第二节流阀9.2来调节抽油杆下降的速度。
第一单向阀3.1的作用为对液压泵2提供的液压油实现单向导通功能。第二单向阀3.2的作用为对增压油缸7的有杆油腔的补油实现单向导通功能。第三单向阀3.3单向导通对蓄能器8蓄能，第三单向阀3.3反向截止释放蓄能器8的能量。
为了防止工作油路压力过高，配置了第一溢流阀4.1作安全保护用；为防止蓄能器8压力过高，配置了第二溢流阀4.2作安全保护用。为工作油路提供补油和手动调节连接装置12或抽油杆下降速度增加了第一单向节流阀5.1;为了蓄能器提供压力释放调节增加了第二单向节流阀5.2。
电磁阀6控制液压油缸10的活塞杆102的上升和下降，通过调节电磁阀6开口量控制液压油缸10的压力下降蓄能速度和压力释放速度。电磁阀6根据位移检测装置的信号控制液压驱动单元上升和下降。增压油缸7用于对液压油缸10的活塞杆102的下降势能进行增压。液压驱动单元用于提升或下降抽油杆。
本的液压抽油机与井下泵的抽油杆连接来带动抽油杆上下往复运动抽油，其一个工作循环如下：
初始时，电磁阀6的a电磁铁和b电磁铁均处于不得电状态,蓄能油路封闭，电机1驱动液压泵2启动,液压泵2从零排量调节到一定排量时，液压泵2输出的液压油经第一单向阀3.1进入液压油缸10的进油油腔，液压油缸10的活塞101上升，液压油缸10通过连接装置12提升抽油杆使抽油杆上升；当液压油缸10的活塞杆102上升到顶部触发上部开关11.1后,电磁阀6的a电磁铁得电,液压油缸10泄油失压，由重力势能带动液压油缸10的活塞杆102下降,液压油通过电磁阀6的进油P口至出油A口并进入增压油缸7的无杆油腔,由于增压油缸7的无杆油腔与有杆油腔的面积不同,以及第二单向阀3.2的截止和电磁阀6中回油T口与出油B口的截止，有杆油腔中的液压油被增压后经过第三单向阀3.3进入蓄能器8中蓄能。
当液压油缸10的活塞杆102继续下降触发下部开关11.2后,电磁阀6的b电磁铁得电,电磁阀6的进油P口与出油B口导通，出油A口与回油T口导通；蓄能器8中所蓄增压的液压油，由于第三单向阀3.3的单向截止作用，蓄能器8所蓄增压的液压油经过电磁阀6的出油B口至进油P口并进一步进入工作油路与液压泵2提供的液压油共同作用后进入液压油缸10推动液压油缸10的活塞101上升，液压油缸10通过连接装置12使得抽油杆上升。此时增压油缸7由于复位力的作用，增压油缸7的有杆油腔经过第二单向阀3.2从油箱吸油补油，同时增压油缸7的无杆油腔的液压油经过电磁阀6的出油A口至回油T口流回油箱。
在液压油缸10的活塞杆102上升和下降过程中,电磁阀6的a电磁铁和b电磁铁均处于不得电时,液压泵2控制液压油缸10的活塞杆102停止或上升,液压泵2零输出则液压油缸10停止,液压泵2输出小流量则液压油缸10的活塞杆102慢速上升。当上升到上部开关11.1被触发时,抽油杆下降，电磁阀6的a电磁铁得电抽油机整体增压蓄能，当下降到下部开关11.2被触发时,电磁阀6的b电磁铁得电抽油机整体低压释放蓄能,和液压泵2共同作用使抽油杆上升；从而反复的触发上部开关11.1和下部开关11.2，同时控制电磁阀6的a电磁铁和b电磁铁周期性得电或失电,从而使得抽油机下降时蓄能,上升时释放能量,周期性运动。借助蓄能器蓄能的能量，液压泵仅需消耗较少的能耗也能使连接装置上升，从而，大大节省了驱动液压泵的电机的能耗。
实施例二：与实施例一的区别在于：液压泵2为由控制器控制的液压输出电子比例变化流量单元，位置检测装置为模拟量的磁尺传感器；液压电子比例变化流量单元根据控制器输出的电信号的大小成比例的输出使液压油流量变化无级可调。
实施例二中，电子比例变化流量单元可以采用电子比例变量泵,可以通过电信号的大小成比例的控制泵的摆角的变化,从而改变泵的排量,使得泵输出的流量变化范围可以从零到最大流量范围内无级可调,从而可以控制整个抽油机上升速度无级可调。电子比例变化流量单元也可以采用泵和电磁比例阀组合,提供从零到最大流量范围内无级可调的变化流量。下降过程中,增加比例阀比例控制蓄能器的能量释放速度和蓄能速度,比例阀为比例换向阀或者比例流量阀。液压油缸的位置检测装置为模拟量的磁尺传感器,可以成比例的输出电信号，准确的判断液压油缸的位移量，从而可以利用比例泵和比例阀来准确的控制抽油机的位置、速度及加速度。
另外，根据油井的分布情况，该液压抽油机也可以多个动力单元共用一个油箱单元,则可以同时驱动多口油井工作。液压驱动单元可以是一个或多个液压油缸的组合。位置检测装置也可以采用其它类型的传感器，比如线性位移检测装置，同样实现被触发以设定抽油冲程的目的。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种增压蓄能型节能液压抽油机，其特征在于：包括：
电机（1）；
由所述电机（1）驱动的液压泵（2）；
用于与外部的抽油杆连接的连接装置（12）；
驱动连接装置（12）上升和下降的至少一个液压驱动单元；
被触发以设定抽油冲程的位置检测装置；
用于蓄能的蓄能器（8）；
所述液压泵（2）的出油口与第一单向阀（3.1）的进油口连接，所述第一单向阀（3.1）的出油口与液压驱动单元的进油油腔连接；所述第一单向阀（3.1）的出油口与三位四通型电磁阀（6）的进油P口连接，所述电磁阀（6）的回油T口连接油箱，所述电磁阀（6）的出油A口连接增压油缸（7）的无杆油腔，所述电磁阀（6）的出油B口连接蓄能器（8）的开口；
所述增压油缸（7）的有杆油腔连接第二单向阀（3.2）的出油口，所述第二单向阀（3.2）的进油口连接油箱；所述增压油缸（7）的有杆油腔连接第三单向阀（3.3）的进油口，所述第三单向阀（3.3）的出油口连接蓄能器（8）的开口；
所述电磁阀（6）的a电磁铁得电时电磁阀（6）的进油P口与出油A口导通，回油T口与出油B口截断；
所述电磁阀（6）的b电磁铁得电时，电磁阀（6）的进油P口与出油B口导通，出油A口与回油T口导通；
所述电磁阀（6）的a电磁铁与b电磁铁均不得电时，电磁阀（6）的进油P口与出油A口截断，出油B口与回油T口截断。
2.根据权利要求1所述的增压蓄能型节能液压抽油机，其特征在于：所述液压泵（2）、第一单向阀（3.1）及液压驱动单元形成的油路为工作油路，所述电磁阀（6）、增压油缸（7）、第二单向阀（3.2）、第三单向阀（3.3）及蓄能器形成的油路为蓄能油路。
3.根据权利要求1所述的增压蓄能型节能液压抽油机，其特征在于：所述位置检测装置获得抽油冲程中的上部信号时所述电磁阀（6）的a电磁铁得电，所述位置检测装置获得抽油冲程中的下部信号时所述电磁阀（6）的b电磁铁得电。
4.根据权利要求3所述的增压蓄能型节能液压抽油机，其特征在于：所述位置检测装置包括上、下安装的上部开关（11.1）与下部开关（11.2），上部开关（11.1）被触发时所述位置检测装置获得抽油冲程中的上部信号，下部开关（11.2）被触发时所述位置检测装置获得抽油冲程中的下部信号。
5.根据权利要求2所述的增压蓄能型节能液压抽油机，其特征在于：用于工作油路安全保护功能的第一溢流阀（4.1）安装在第一单向阀（3.1）的出油口与液压驱动单元的进油油腔之间的油路中；
用于蓄能油路安全保护功能的第二溢流阀（4.2）安装在第三单向阀（3.3）的出油口与蓄能器（8）的开口之间的油路中。
6.根据权利要求2所述的增压蓄能型节能液压抽油机，其特征在于：用于工作油路补油以及手动调节连接装置（12）的下降速度的第一单向节流阀（5.1）安装在第一单向阀（3.1）的出油口与液压驱动单元的进油油腔之间的油路中；
用于手动调节蓄能器（8）的压力释放速度的第二单向节流阀（5.2）安装在第三单向阀（3.3）的出油口与蓄能器（8）的开口之间的油路中。
7.根据权利要求2所述的增压蓄能型节能液压抽油机，其特征在于：用于调节蓄能器（8）的蓄能释放速度的第一节流阀（9.1）安装在蓄能器（8）的开口与电磁阀（6）的出油B口之间的油路中；
用于调节连接装置（12）的下降速度以及调节蓄能器（8）的蓄能速度的第二节流阀（9.2）安装在第三单向阀（3.3）的出油口与蓄能器（8）的开口之间的油路中。
8.根据权利要求1所述的增压蓄能型节能液压抽油机，其特征在于：所述液压驱动单元包括至少一个液压油缸（10），所述液压油缸（10）包括液压油缸（10）的活塞（101）及液压油缸（10）的活塞杆（102），液压油缸（10）的活塞杆（102）用于与连接装置（12）连接。
9.根据权利要求1所述的增压蓄能型节能液压抽油机，其特征在于：初始时电磁阀（6）的a电磁铁和b电磁铁均处于不得电状态，电机（1）驱动液压泵（2）启动,液压泵（2）输出的液压油经第一单向阀（3.1）进入液压驱动单元，液压驱动单元驱动连接装置（12）上升；
当所述位置检测装置获得抽油冲程中的上部信号时所述电磁阀（6）的a电磁铁得电，液压驱动单元带动连接装置（12）下降,液压油通过电磁阀（6）的进油P口至出油A口并进入增压油缸（7）的无杆油腔,增压油缸（7）的有杆油腔中的液压油被增压后经过第三单向阀（3.3）进入蓄能器（8）中；
所述位置检测装置获得抽油冲程中的下部信号时所述电磁阀（6）的b电磁铁得电，电磁阀（6）的进油P口与出油B口导通，出油A口与回油T口导通；蓄能器（8）中所蓄增压的液压油经过电磁阀（6）的出油B口至进油P口并进一步和液压泵（2）提供的液压油共同进入液压驱动单元，液压驱动单元驱动连接装置（12）上升，增压油缸（7）的有杆油腔经第二单向阀（3.2）从油箱中补油，同时增压油缸（7）的无杆油腔中的液压油经电磁阀（6）的出油A口至回油T口流回油箱。
10.根据权利要求1所述的增压蓄能型节能液压抽油机，其特征在于：所述液压泵（2）为由控制器控制的液压输出电子比例变化流量单元，位置检测装置为模拟量的磁尺传感器；液压电子比例变化流量单元根据控制器输出的电信号的大小成比例的输出使液压油流量变化无级可调。
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