CN104389827B - 多功能液压动力站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能液压动力站，主要由二个机泵组、电控箱，手动换向阀、单向阀、溢流阀、蓄能器、手动减压调压溢流阀、常闭电磁阀、常开电磁阀、截止阀、高压油输出端、自动控制装置组成。该液压动力站，在具备原有功能的基础上，克服原液压动力站的缺点和不足，增加了为负载提供任意调节油压、控制最佳扭矩、蓄能装置、多功能倒换、空载延时启动、自动控制等功能，操作简便、节省电能50%以上。本发明能为多种石油钻井工具提供液压动力，也可以为需靠高压液压油为介质的其它液压工具的其它行业,提供液压动力‑‑‑达到节能、蓄能、扭矩可控的效果。

Description

多功能液压动力站

技术领域

本发明涉及石油钻井用的采油、采气机械，具体地说是一种为石油钻井工具提供液压动力的设备。

背景技术

液压动力站的主要功能，是为石油钻井工具（如钻杆动力钳、套管动力钳）提供液压动力。钻井工具是为钻杆或套管提供上卸管柱丝扣的装置。

传统液压动力站，整体为油箱上置式结构，其主要由油箱、一个机泵组和机泵组电控箱组成，机泵组置于油箱下部。该机泵组由低压球阀、滤清器、柱塞泵、电机前后连接而成,电机为柱塞泵提供驱动动力。机泵组在电控箱之起动和停止按钮的控制下，将油箱中的液压油通过连接管线输出为负载钻井工具提供驱动动力。

传统液压动力站为负载提供液压动力时，负载扭矩的大小全靠操作人员控制，所以对操作人员的技术能力要求较高，也增加了操作人员的精神压力。即便如此，仍不能避免发生负载扭矩过大或过小的情况，难以保证负载的质量——即钻杆或套管上卸管柱丝扣时的扭矩过大或过小，致使产品不合格率高，乃至损坏——即因扭矩过大而扭坏管柱丝扣的现象；由于电控箱靠启停按钮控制，在工作过程中有60%以上的间隙时间(间歇期间机泵组仍处于空载运行的工况)，致使机泵组总是处于不停地运行状态之中，尤其夏天，液压油温度高、不仅电能浪费严重，且因液压油无阻循环时间长，液压油升温快，安全性差。

发明内容

为克服传统液压动力站存在的缺点和不足，本发明的目的是：提供一种可为负载任意调节油压、控制最佳扭矩、蓄能节能、多功能倒换、空载延时启动、自动控制、节省能耗的新型液压动力站。

本发明是这样实现的：

本发明之多功能液压动力站，有油箱1、1号机泵组和1号机泵组电控箱，1号机泵组置于油箱1下部，该1号机泵组由第一低压球阀2、第一滤清器4、第一柱塞泵6、第一电机8前后连接而成, 第一电机8为第一柱塞泵6提供驱动动力;当第一空气开关QF1和第三空气开关QF3合闸时、第一主令开关QT1和第一手动换向阀18同时置于手动工况，由人工手动操作为负载提供液压动力。

本发明的其特征在于：有2号机泵组；有第一手动换向阀18和第二手动换向阀19、第一单向阀20、第二单向阀22、第三单向阀21和第四单向阀23、蓄能器28、手动减压调压溢流阀29、第一常闭电磁阀31和第二常闭电磁阀32、第一常开电磁阀10和第二常开电磁阀11、第一截止阀25、第二截止阀26和第三截止阀33；有自动控制装置;

所述1号机泵组和2号机泵组，为并联关系，二者结构相同；

1号机泵组与第一手动换向阀18相连，该第一手动换向阀18再分别与两个单向阀连接，其中第一单向阀20连接到高压油输出端34，第二单向阀22分两路连接，一路连接到截止阀25后再连接蓄能器28，另一路又分两路连接：第一路经第二截止阀26到油箱1，第二路经高压滤清器27后，再分两路连接：第一路经第一常闭电磁阀31连接后与第二路经手动减压调压溢流阀29串联第三截止阀33连接后合并连接，最后从高压油输出端34输出;

所述1号机泵组第一柱塞泵6的输出端，并联连接第一压力变送器12，该第一压力变送器12感应的压力信号，传递到第一数字显示控制仪36的输入端后，由第一数字显示控制仪36输出端输出自动控制信号,再控制第一防爆电控箱14 中主电路的第一交流接触器KM1的启停，实现自动控制1号机泵组的启停；

第一常开电磁阀10、第一溢流阀16与1号机泵组并联在油箱1和第一手动换向阀18之间，实现1号机泵组的空载延时启动和超高压自动溢流;

2号机泵组与第二手动换向阀19连接，该第二手动换向阀19再分别与两个单向阀连接，其中第三单向阀21连接到高压油输出端34，第四单向阀23分两路连接：一路连接到第一截止阀25后再连接蓄能器28;另一路又分两路连接：第一路经第二截止阀26到油箱1，第二路经高压滤清器27后，再分两路连接：第一路经第二常闭电磁阀32连接后与第二路经手动减压调压溢流阀29串联第三截止阀33连接后合并连接，最后从高压油输出端34输出;

所述2号机泵组第二柱塞泵7的输出端，并联连接第二压力变送器13，该第二压力变送器13感应的压力信号，传递到第二数字显示控制仪37的输入端后，由第二数字显示控制仪37输出端输出自动控制信号，再控制第二防爆电控箱15 中主电路的第二交流接触器KM2的启停，实现自动控制2号机泵组的启停；

第二常开电磁阀11、第二溢流阀17与2号机泵组并联在油箱1和第二手动换向阀19之间，实现2号机泵组的空载延时启动和超高压自动溢流;

所述自动控制装置，安装在机泵组的柱塞泵与电机之间，由压力变送器和防爆电控箱组成；该防爆电控箱,由主电路和自动控制电路组成，主电路和自动控制电路呈并联关系；

所述主电路：由第一空气开关QF1、第一交流接触器KM1和第一热继电器FR1串联连接与第二空气开关QF2、第二交流接触器KM2和第二热继电器FR2串联连接共同构成；

所述自动控制电路，由第三空气开关QF3、第一直流继电器KM3、第二直流继电器KM4、第三直流继电器KM5和第四直流继电器KM6、第一主令开关QT1、第二主令开关QT2、第三主令开关QT3和第四主令开关QT4、第一按钮SB1、第二按钮SB2、第三按钮SB3和第四按钮SB4、第一交流继电器KA 1和第二交流继电器KA2、第一延时时间继电器KT1和第二延时时间继电器KT2、第一常开电磁阀10和第二常开电磁阀11、第一常闭电磁阀31 和第二常闭电磁阀32、第一数字显示控制仪36和第二数字显示控制仪37、直流电源38构成;直流继电器的线圈与数字显示控制仪呈串联关系，直流继电器的触点与主电路的控制交流接触器的线圈呈串联关系，延时时间继电器、常开电磁阀、常闭电磁阀与主电路的控制交流接触器的线圈呈并联关系；

所述蓄能器28，由2只以上的蓄能器钢瓶组成，呈并联连接，内置充氮气的胶囊。蓄能器28的蓄能原理是：在主令开关置于自动工况时，蓄能器28发挥蓄能的作用，实现1号机泵组和2号机泵组在工作间隙时停机---避免工作间隙时的空载运行，达到多功能液压动力站的蓄能和节能效果。

在第一截止阀25和油箱1之间的管路上设有第二截止阀26。

在第一手动换向阀18和第一截止阀25之间的管路上设有第二单向阀22；第一手动换向阀18和高压油输出端34之间的管路上设有第一单向阀20；第二手动换向阀19和第一截止阀25之间的管路上设有第四单向阀23，第二手动换向阀19和高压油输出端34之间的管路上设有第三单向阀21。

在高压滤清器27和高压油输出端34之间的管路上,设有手动减压调压溢流阀29、第三截止阀33与第一常闭电磁阀31和第二常闭电磁阀32呈并联关系，在不同的工况下为负载提供不同组合的驱动动力(高压油)。

本发明之液压动力站的工作原理是:当第一手动换向阀18(或第二手动换向阀19)、第一主令开关QT1(或第二主令开关QT2)置于自动工况：一种工况是，第三主令开关QT3(或第四主令开关QT4)置于半自动，第一常闭电磁阀31(或第二常闭电磁阀32)打开，蓄能器28高压液压油经第一常闭电磁阀31(或第二常闭电磁阀32)打开，蓄能器28高压液压油经第一常闭电磁阀31(或第二常闭电磁阀32)直接从高压油输出端34输出;另一种工况是，第三主令开关QT3(或第四主令开关QT4)置于全自动，第一常闭电磁阀31(或第二常闭电磁阀32)关闭，蓄能器28高压液压油经手动减压调压溢流阀29减压调压稳压后，经手动开启第三截止阀33后，再从高压油输出端34输出；实现1号机泵组和2号机泵组半自动和全自动的多种功能倒换。

本发明之液压动力站可实现输出油压大小可调,其方法是：

当第一手动换向阀18置于自动工况，第一防爆电控箱14第一空气开关QF1和第三空气开关QF3合闸，第一空气开关主令开关QT1置于自动工况，第三主令开关QT3置于全自动工况；

当第二手动换向阀19置于自动工况，第二防爆电控箱15的第二空气开关QF2和第三空气开关QF3合闸，第二主令开关QT2置于自动工况，第四主令开关QT4置于全自动工况；

在这两种全自动工况同时或之一时，根据负载调节手动减压调压溢流阀29使输出端具有大小任意调节稳定的油压。

该液压动力站,实现三相电输入端缺相保护功能的方法是：第一空气开关QF1、第二空气开关QF2、第三空气开关QF3合闸时，L1、L2、L3之三相电输入端任意缺一相时，自动控制装置都不能控制1号和2号机泵组工作，1号和2号机泵组处于停机工况。

该液压动力站机泵组实施空载延时启动的方法是：第一空气开关QF1和第三空气开关QF3合闸时，一种工况是第一主令开关QF1处于自动和手动工况时，1号机泵组柱塞泵输出的第一常开电磁阀10需第一延时时间继电器KT1延时结束后才能正常关闭，实现1号机泵组的空载延时启动;另一种工况是，第二空气开关QF2和第三空气开关QF3合闸时，主令开关QT2处于自动和手动工况时，2号机泵组柱塞泵输出的第二常开电磁阀11需第二延时时间继电器KT2延时结束后,才能正常关闭，实现2号机泵组的空载延时启动。

本发明的创新之处在于：

一．增设动力站的蓄能节能设施

增加有2-8只总容量50-200L蓄能器28，蓄能器28由2-8只钢瓶构成，该2-8只蓄能器钢瓶呈并联连接，钢瓶内装有胶囊，胶囊内充装2-6MPa惰性气体氮气，高压液压油进入钢瓶内挤压充满氮气的胶囊，达到蓄存一定容量的高压液压油的目的，实现为负载提供连续的高压液压油；在高压液压油压力不足时，由自动控制系统经1号或2号机泵组向蓄能器28中及时补充高压液压油，因工作时间远小于工作间隙时间，电机处于待机时间较多，最终达到蓄能节能的目的。

二．增设液压油压力自动控制装置

本发明，在对液压油的压力实现控制的传统电路中，增加了由压力变送器12与第一防爆电控箱14和第二压力变送器13与防爆电控箱15构成的自动控制装置。

即：第一压力变送器12能够感应到液压油压力大小的电信号变化，为第一数字显示控制仪36提供输入的自动控制电信号，达到自动控制第一数字显示控制仪36输出端8脚端的启停24V直流电压，24V直流电压再控制第一直流继电器KM3的启停，从而实现第一交流接触器KM1自动控制第一电机M1启停的装置。

自动控制装置的作用，是让第一电机M1和第二M2在液压油设置的上下限之间工作（根据负载实际情况设计），以及在半自动、全自动之间按负载要求较佳的功能选择。因负载中途停用时，电机停止工作，最终达到节约电能的目的——可节省电能50%以上；同时，液压油的无阻循环时间减少，液压油升温慢，安全性好。

三．增设输出油压大小任意调节的装置

增设一只手动减压调压溢流阀29，安装在高压滤清器27与第三截止阀33之间,其作用是通过手动调节手动减压调压溢流阀29可任意调节输出油压（此油压低于输入端油压）大小稳定的油压，并在调定压力后因负载的变化产生异常压力波动如高于调定油压值时由泄压口自动溢流，保障油压的稳定可靠；实际使用中根据扭矩值大小调节相对应的输出油压，保证每次调整压力后负载的最大扭矩相等。优点是能减轻对操作人员的技能要求和注意力，减少故障率，更好地保证钻井工具的负载质量。

四．增加多种功能的倒换功能

增加第一手动换向阀18和第二手动换向阀19和第一常闭电磁阀31、第二常闭电磁阀32。手动换向阀安装在柱塞泵与蓄能器和高压油输出之间，常闭电磁阀安装在高压滤清器27与高压油输出34之间，主要作用是：手动换向阀置于手动位置，功能与原液压动力站功能基本相同；第一主令开关QT1和第二主令开关QT2置于自动位置，通过控制不同工况，能完成前三项的新增功能，以及半自动和全自动输出功能的全自动倒换。

五．增加动力站油压最高上限设定的自动停机功能

通过在主电源与第一主令开关QT1和第二主令开关QT2之间接入第三直流继电器KM5和第四直流继电器KM6触点，通过第一压力变送器12和第二压力变送器13感应到的油压压力信号传输到第一数字显示控制仪36和第二数字显示控制仪37控制第三直流继电器KM5和第四直流继电器KM6触点的通断，达到动力站的最大油压值时(此值接近溢流阀的值，大于自动控制的上限设定值)自动停机的作用，而不至于油压压力太高启动溢流阀(因溢流阀不一定能可靠溢流造成系统压力过高)，更好保护系统的完整性。

六．增加机泵组空载延时启动功能

当整个动力站工作在手动工况时，机泵组启动时，液压油压力为零，与原液压动力站的工况一样。

在自动工况时：如第一电机M1在自动工况启动时，第一常开电磁阀10处于常开工况，液压油压力为零，第一压力变送器12感应的电信号输入到第一数字显示控制仪36后，第一数字显示控制仪36的输出端8脚获+24V电压输出，使第一直流继电器KM3吸合，第一直流继电器KM3主触电吸合，使第一交流接触器KM1吸合和第一延时时间继电器KT1同时通电，经5-10秒延时后吸合，+24V直流电接通第一常开电磁阀10，第一常开电磁阀10关闭,空载延时启动完成，起到保护机泵组的作用；当电机停止工作时，第一常开电磁阀10断电，又处于常开状态，如此循环工作，达到机泵组空载延时启动的功能，延长机泵组的使用时间，电机启动电流更小。

七、具有代表性

本多功能液压动力站只是具有代表性的一种设计，可根据实际应用设计不同组合的液压动力站，以满足不同的负载要求，做到功能实用性，节约原材料。

八、拓展性

在具有代表性的本多功能液压动力站基础上，还可增加其它功能，如夏天油温高于设定值的自动降温功能、冬天油温低于设定值的自动加温功能、手动换向阀设计成电磁换向阀、高压油输出端34串联常闭电磁阀可以自动控制输出高压油输出端、手动减压调压溢流阀可以增设多组(根据实际应用，不同的输出油压驱动不同的钻井工具)，手动减压调压溢流阀如能做成自动调压溢流阀，便能实现输出油压自动控制功能。最终实现计算机全自动控制一台多功能液压动力站为多套负载提供不同驱动动力的系统。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

1、输出油压大小任意调节：根据负载扭矩的大小，计算出对应的油压，手动调节减压调压溢流阀的输出油压，就能满足负载的最大或最佳扭矩，实现全部负载扭矩相等，极大减少操作人员的技能要求和精神压力。

2、增加节能装置：在工作间歇期间，蓄能器油压达到上限，电机停止工作(一般操作间歇时间远大于操作时间)，预估节约50%以上的电能。由于降低了电机工作时间的同时,也减小了液压油的循环时间，使油温更低，安全性更高。

3、增加蓄能装置：降低输出压力脉动，输出油压稳定，升压缓慢，波动很小，也能保障电机达到设置油压上限值时，电机停止工作(在工作间歇时)。

4、采用双机泵组工作：原电机功率由37KW，调整为双18.5KW电机，采用双机泵组结构，单机泵组工作基本能保证负载要求，特殊高扭矩大排量时可采用双机泵组工作。减小了现场的用电总负荷，利于设备检修(一用一待)，提高设备的完整性。

5、保持原有功能不变：增加油压达到设置上限值停止机泵组工作的保护功能。

6、增加机泵组空载延时启动：减小电机启动电流，提高机泵组的完整性，不易损坏机泵组。

7、具备三相电输入端缺相保护：更好保护电机和自动控制装置的完好。

8、油压上限(最大值)断电保护：溢流阀溢流前可由自动控制装置设置油压上限(最大值)保护，可实现电机溢流阀溢流前自动停止工作的功能和效果，溢流阀基本不会发生溢流现象，系统更安全。

本发明适用于石油行业为多种钻井工具提供液压动力，也可以为其它需要靠高压液压油为介质的其它液压工具提供液压动力，主要目的达到节能、蓄能、扭矩可控的效果。

附图说明

图1是本发明多功能液压动力站的构造和液压原理示意图；

图2是本发明多功能液压动力站的电路结构和电气原理示意图。

具体实施方式

实施例 一种新型液压动力站

本实施例按二个附图的设计完成：

图1显示了本实施例之液压动力站的构造和液压工作原理

如图1所示：1是油箱，2和3是低压球阀，4和5是低压滤清器，6和7是柱塞泵，8是电机M1(防爆)，9是电机M2(防爆)，10、11是常开电磁阀，12和13是电子压力变送器，14和15是防爆电控箱，16和17是溢流阀，18和19是手动换向阀，20、21、22、23是单向阀，，25、26和33是截止阀，27是高压滤清器，28是蓄能器，29是手动减压调压溢流阀，31、32是常闭电磁阀，24、30和35是压力表，34是高压油输出端。

该多功能液压动力站为油箱上置，机泵组置于油箱下部，1号机泵组和2号机泵组呈并联关系；

在1号机泵组的输出端，第一路连接第一压力变送器12，第一防爆电控箱14，第一压力变送器12感应的压力信号，传递到第一数字显示控制仪36的输入端后，由第一数字显示控制仪36输出端控制防爆电控箱14中的交流接触器的启停，实现控制1号机泵组的启停；第二路连第一接常开电磁阀10，连接到油箱1，第三路连接第一溢流阀16，连接到油箱1；第四路连接第一手动换向阀18，该手动换向阀18再分别与两个单向阀连接：其中第一单向阀20连接到高压油输出端34,第二单向阀22分两路连接，一路连接到蓄能器压力表24和第一截止阀25后连接蓄能器28；二路经第二截止阀26回到油箱1，三路径高压滤清器27后，并联连接第一常闭电磁阀31和手动减压调压溢流阀29，连接截止阀33后，再连接高压油输出端34，输出。

在2号机泵组的输出端，第一路连接第二压力变送器13，第二防爆电控箱15，第二压力变送器13感应的压力信号，传递到第二数字显示控制仪37的输入端后，由第二数字显示控制仪37输出端控制第二防爆电控箱15中的交流接触器的启停，实现控制2号机泵组的启停；第二路连接第二常开电磁阀11，连接到油箱1；第三路连接第二溢流阀17，连接到油箱1；第四路连接第二手动换向阀19，该手动换向阀19，再分别与两个单向阀连接：其中第三单向阀21连接到高油压输出端34,第四单向阀23分三路连接：一路连接到蓄能器压力表24和第一截止阀25后连接蓄能器28；二路经第二截止阀26回到油箱1，三路经高压滤清器27后，并联连接第二常闭电磁阀32和手动减压调压溢流阀29，连接第三截止阀33后，再连接高压油输出端34，输出。

图1中显示的传统液压动力站功能的结构是：油箱1中的液压油通过1号机泵组，经第一手动换向阀18置于手动位置，连接第一单向阀20直接通过高压油输出端34为负载提供液压动力，实现传统液压动力站功能。

图1中显示的液压动力站新增加功能的结构是：第一手动换向阀18或第二手动换向阀19置于自动位置时，液压油通过第一手动换向阀18或第二手动换向阀19，经第二单向阀22或第四单向阀23，经第一截止阀25到蓄能器28中（作为蓄能高压液压油），再经高压滤清器27(过滤)后，分2种工况输出：一种工况是，高压液压油在半自动工况下，由自动控制装置的半自动工况控制第一常闭电磁阀31或第二常闭电磁阀32接通后，输出高压液压油；另一种工况是，高压液压油在全自动工况下，经手动减压调压溢流阀29后，手动开启第三截止阀33，输出高压液压油，这两种不同的输出方式为负载提供可控的输出液压动力，达到为负载蓄能和提供最佳扭矩的效果。

第一种工况，功能与传统液压动力站相同，增加油压上限值停机保护功能。

当第一手动换向阀18或第二手动换向阀19置于手动位置时，第一防爆电控箱14或第二防爆电控箱15的第一主令开关QT1或第二主令开关QT2置于手动工况，可采取单机泵组工作。如输出油压和排量不能满足负载要求，采取单机泵组工作，增加液压系统的油压和排量，达到控制装置油压上限设置而停泵(此油压上限设置比第一溢流阀16和第二溢流阀17的调整值约低)。当输出油压下降至设定油压的下限值后，重新启动电机。实质是增加系统油压的保护功能，基本杜绝溢流阀溢流现象，增加系统安全性。

第二种工况：1号或2号机泵组半自动工况，当第一手动换向阀18或第二手动换向阀19处于自动位置时，第一主令开关QT1或第二主令开关QT2置于自动，第三主令开关QT3或第四主令开关QT4置于半自动，液压油经第一手动换向阀18或第二手动换向阀19、第二单向阀22或第四单向阀23后，一路油蓄存在蓄能器28中，一路油经第一常闭电磁阀31接通后，直接为负载提供由低至高的油压，直到油压达到设定的最佳扭矩油压值时停泵，达到一次负载扭矩的操作，下次需再次操作时，油压停泵时泄压至设定的油压下限值时，电机再启动，循环工作。

第三种工况，1号或2号机泵组全自动工况，当第一手动换向阀18或第二手动换向阀19处于自动位置时，第一主令开关QT1或第二主令开关QT2置于自动，主令开关QT3或QT4置于全自动，液压油经第一手动换向阀18或第二手动换向阀19，液压油经第二单向阀22或第四单向阀23后，蓄存在蓄能器28中，电机的启停完全由自动控制中的上下限设定值控制，此时第一常闭电磁阀31断电处于闭合工况，蓄能器28蓄存的高压油经手动减压调压溢流阀29，经手动调整后油压的大小可调且稳定，由负载的技术要求确定油压的大小，所以调整后的油压就是负载的最佳扭矩油压，此最佳油压能长时间不间断的为负载提供动力，使多功能液压动力站具有输出油压大小可调稳定的功能，减轻操作人员工作压力，保证钻井工具的负载质量。

通过上述三种工况的描述，第一手动换向阀18和第二手动换向阀19和第一常闭电磁阀31和第二常闭电磁阀32，手动减压调压溢流阀29的配合使用，达到半自动、全自动的多功能倒换，为不同需求的负载提供多种不同的液压驱动动力。

图2显示了本实施例之液压动力站的电路结构及工作原理：

图2中,QF1、QF2和QF3是空气开关，KM1和KM2是交流接触器，FR1和FR2是热继电器，KM3、KM4、KM5和KM6是直流继电器，QT1、QT2、QT3和QT4是主令开关，SB1和SB3是启动按钮，SB2和SB4是停止按钮，KT1和KT2是延时时间继电器，KA1和KA2交流继电器、36和37是数字显示控制仪，38是直流电源，FU是保险管；其中M1和M2是电机，是自动控制装置的负载。组成；因虚线框内的高压电器部分属于高压器件，对人容易产生触电和电器闪爆

自动控制装置由图中虚线框内的高压电器部分和虚线框外的低压电器部分的风险，所以对虚线框内的高压电器部分进行防爆隔离，而低压电器部分可以在防爆隔离外，做到高低压隔离分开，保障人员和设备安全。

自动控制装置由第一压力变送器12连接第一防爆电控箱14和第二压力变送器13连接第二防爆电控箱15构成。

第一防爆电控箱14和第二防爆电控箱15,是由图2中除输入端第一压力变送器12和第一压力变送器13及负载第一电机M1和第二电机M2之外的其它器件构成,即防爆电控箱由主电路和自动控制电路构成：主电路,由控制机泵组启停的空气开关、交流接触器、热继电器和负载电机串联构成；自动控制电路,由第一空气开关QF1、第二空气开关QF2和第三空气开关QF3，第一启动按钮SB1和第三启动按钮SB3，第二停止按钮SB2和第四停止按钮SB4，第一交流继电器KA1和第二交流继电器KA2，第一直流继电器KM3、第二直流继电器KM4、第三直流继电器KM5和第四直流继电器KM6，第一延时时间继电器KT1和第二延时时间继电器KT2，第一常开电磁阀10和第二常开电磁阀11，第一常闭电磁阀31和第二常闭电磁阀32，第一数字显示控制仪36和第二数字显示控制仪37，24V直流电源38构成,自动控制电路中第三空气开关QF3与24V直流电源38串联连接，第一空气开关QF1、第二空气开关QF2和第三空气开关QF3各控制范围内的器件呈并联连接。

第一防爆电控箱14自动控制电路的连接：第一主令开关QT1自动控制输出端与第三主令开关QT3全自动控制输出端直接连接，第一直流继电器KM3的线圈与第一数字显示控制仪36呈串联，第三直流继电器KM5的线圈与第一数字显示控制仪36呈串联，第一直流继电器KM3和第三直流继电器KM5的线圈呈串联，第一交流继电器KA1、第一延时时间继电器KT1的线圈与第一交流接触器KM1的线圈呈并联关系，第一常开电磁阀10的电磁线圈与第一延时时间继电器KT1的线圈呈串联，第一常闭电磁阀31的电磁线圈与第一交流继电器KA1的线圈呈串联。

在控制1号机泵组启停中：第一种第三直流继电器KM5的触点、第一主令开关QT1置于手动、第二停止按钮SB2、第一启动按钮SB1、第一交流接触器KM1的线圈、第一热继电器FR1常闭触点呈串联连接；第二种第三直流继电器KM5的触点、第一主令开关QT1置于自动、第三主令开关QT3置于全自动、第一直流继电器KM3、第一交流接触器KM1的线圈、热继电器FR1常闭触点呈串联连接；第三种第三直流继电器KM5的触点、第一主令开关QT1置于自动、第三主令开关QT3置于半自动、第一直流继电器KM3、第一交流接触器KM1的线圈、第一热继电器FR1常闭触点呈串联连接，第一交流继电器KA1与第一直流继电器KM3、第一交流接触器KM1的线圈、热继电器FR1常闭触点呈并联连接。

(注：第二防爆电控箱15在自动控制电路中的连接与第一防爆电控箱14相同，此处不做赘述。)

第三空气开关QF3是自动控制装置的低压供电开关，整个自动控制装置需由三相电同时供电才能正常工作，其中第三空气开关QF3控制L1相线，为24V直流电源提供220交流输入电源，主电路的交流接触器KM1的启停由L2相L3相线完成，而主电路控制交流接触器的启停，需要第三空气开关QF3即L1相线通电且控制内的器件全部正常工况下才能完成启停工况，假如三相电输入端缺相，自动控制装置则不能工作，所以具备输入端缺相保护功能。

自动控制装置安装在图1的电机与柱塞泵输出之间，由压力变送器，防爆电控箱构成。

所述自动控制装置的工作原理列举之第一压力变送器12，第一防爆电控箱14描述。

自动控制的一种情况是：由第一柱塞泵6输出端连接的第一压力变送器12感应的压力电信号，传递到第一数字显示控制仪36输入端，第一数字显示控制仪36的输出端输出控制信号控制第一防爆电控箱14，最终控制1号机泵组自动启停，达到节能的效果。

自动控制装置须在第三空气开关QF3闭合情况下,直流电源38通过相线L1提供220V交流电，经隔离变压器转变为18V低压交流电，经整流滤波稳压后输出+24V直流电；直流电源38为数字显示控制仪，压力变送器，直流继电器，电磁阀等提供低压直流安全电压。

所述自动控制装置,一种情况是：第一数字显示控制仪36的1端得到+24V，2端接24V的接地端后，第一数字显示控制仪36得电正常工作，通过第一数字显示控制仪36的各种参数设置（主要是压力值的参数设置），使其数字显示控制仪36的8脚端输出+24直流电，其直流24V第三直流继电器KM5线圈得电吸合，主电路在第一空气开关QF1闭合时，L3相电压经第三直流继电器KM5主触点（第三直流继电器KM5线圈得电吸合）送到第一主令开关QT1的进端；同时第一数字显示控制仪36的6脚端输出+24V电受第一压力变送器12的传感电信号大小自动控制它的有无，使第一直流继电器KM3的通断控制第一交流接触器KM1线圈的L3相电的通断，达到第一压力变送器12传递的液压油的大小自动控制第一交流接触器KM1的启停，即自动控制电机(M1)8的自动启停。最终实现整个系统自动控制的目的，达到节能的效果。

第一主令开关QT1具有停止、手动和自动三种工况，第三主令开关QT3具有半自动和全自动二种工况。

第一主令开关QT1置于手动工况时：电气原理与传统液压动力站相同。

第一主令开关QT1置于停止工况时：整个自动控制系统断电停止工作。

第一主令开关QT1置于自动动工况时，有两种工况：

一种工况：第三主令开关QT3置于半自动工况，第一交流继电器KA1吸合，打开第一常闭电磁阀31，高压液压油经第一常闭电磁阀31到输出端，输出高压油完成——实现半自动功能控制。

油压的上下限控制由第一压力变送器和第一数字显示控制仪36控制第一直流继电器KM3的断通（上限直流继电器断开，下限直流继电器接通）完成。

另一种工况：第三主令开关QT3置于全自动工况时，油压的上下限控制由第一压力变送器12的信号控制第一数字显示控制仪36的输出端，再控制第一直流继电器KM3的断通，达到控制第一交流接触器KM1的断通，实现自动控制第一电机M1的停启，高压液压油在经手动减压调压溢流阀29后，经截止阀33到输出端，输出大小稳定可调高压油完成——实现全自动功能控制。

所述第一防爆电控箱14的主电路工作原理：主电路是指控制1号机泵组启停的第一空气开关QF1、第一交流接触器KM1、第一热继电器FR1和负载第一电机M1构成；第一空气开关QF1是控制1号机泵组第一电机M1的电源，第一空气开关QF1合闸后，自动控制信号控制第一交流接触器KM1的启停，经第一热继电器FR1直接控制第一电机M1的启停。

第一防爆电控箱14的自动控制电路工作原理是：

1：自动控制电路工况之一是：各种工况正常工作的条件，第三空气开关QF3合闸，提供24V直流电源。这时第一压力变送器12感应到1号机泵组输出的油压变送为4-20mA电信号，当油压在第一数字显示控制仪36第一设定的上限范围内，第一数字显示控制仪36的工况是5脚与6脚接通，第三直流继电器KM5线圈吸合，第一空气开关QF1合上后，第一主令开关QT1进端得电，指示灯亮，表示自动功能的控制电路输入电压正常，第一主令开关QT1和第三主令开关QT3才能正常工作，手动、半自动和全自动功能才能正常工作。

2：自动控制电路工况之二是：手动工况，第一主令开关QT1与第三主令开关QT3开关配合使用，如图2所示：第一主令开关QT1在手动工况下，按第一启动按钮SB1后，第一延时时间继电器5—10秒后吸合，24V直流电经第一延时间继电器后关闭第一常开电磁阀10，达到电机空载启动正常后带压工作(保护电机和柱塞泵及系统)。在手动工况时，系统油压在第一数字显示控制仪36第一控制油压的上限时停泵，油压在下降到下限值时，按第一启动按钮SB1才能启动1号机泵组，第停止按钮SB2随之停泵。

3：自动控制电路工况之三是：半自动工况，第一主令开关QT1置于自动和第三主令开关QT3置于半自动，第一交流继电器线圈KA1得电吸合，24V直流电经第一交流继电器KA1主触点后打开第一常闭电磁阀31，蓄能器的高压液压油直接驱动负载，油压处于缓慢上升，直到达到第一数字显示控制仪36的第二控制压力的上限设定值后停泵，油压下降到第二控制压力的下限设定值时启泵，实现蓄能半自动控制负载，达到最佳负载。

4：自动控制电路工况之四是：自动工况，第三主令开关QT3置于全自动，实现蓄能，电机启停实现第一数字显示控制仪36第二控上下限设置后自动工作，蓄能器油压经手动减压调压溢流阀29减压调压后，大流量稳定的高压液压油控制最佳负载扭矩，实现全自动控制最佳扭矩的目的。

第一数字显示控制仪36在此自动控制电路中的特点和应用如下：

A：当第一数字显示控制仪36的1,2端正确接通+24V直流电、第一数字显示控制仪36一级和二级参数的正确设置、接线端接线正确连接下，第一压力变送器12感应的电信号正确接入第一数字显示控制仪36的3脚和11脚时，第一电子压力变送器感应的油压值小于第一控制的上限设置值时，5脚与6脚接通，+24V电压使直流24V第三直流继电器KM5吸合，第三直流继电器KM5主触点得电，使整个自动控制电路获得L3相电压，第一主令开关QT1获得L3相电压，整个手动，半自动和全自动正常工作。如油压压力超出系统第一控制的上限设置值时，5脚与6脚断开，第三直流继电器KM5断开，整个自动控制电路断电，这就是最高压力设置的保护功能。

B：当第一数字显示控制仪36的1,2端正确接通+24V直流电、第一数字显示控制仪36一级和二级参数的正确设置、接线端接线正确连接下，第一压力变送器12感应的电信号正确接入第一数字显示控制仪36的3脚和11脚时，第一电子压力变送器感应的油压值直接在第二控制的上下限设置值之间工作，实现油压达到第二控制的上限设置值时电机停止工作，油压下降到在第二控制的下限设置值时电机启动工作，实现油压在设定范围内的全自动工作。

C：整个自动控制和系统油压上限保护功能由第一数字显示控制仪36完成。此数字显示控制仪36具备单片机的基本功能，此第一数字显示控制仪36自动控制功能在十多年中经几百只SWP-C40数字显示控制仪的实际应用性能非常稳定，操作简单，完全能实现油压自动控制功能。

该实施例实现了自动控制装置的功能：油压上限保护，输入端缺相保护、电机空载延时启动，手动、半自动和全自动多功能的控制和转换。具有电路简单，控制功能强，成本低廉，技术成熟、高低压电器分开等优点。为其它各类由变送器作为控制信号的自动控制电路，提供了低成本，高稳定的参考电路，适合推广应用。

显然，本发明的该实施例，仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.多功能液压动力站，包括油箱(1)、1号机泵组和1号机泵组电控箱，1号机泵组置于油箱(1)下部，该1号机泵组由第一低压球阀(2)、第一滤清器(4)、第一柱塞泵(6)、第一电机(8)前后连接而成, 第一电机(8)为第一柱塞泵(6)提供驱动动力;当第一空气开关（QF1）和第三空气开关（QF3）合闸时、第一主令开关(QT1)和第一手动换向阀(18)同时置于手动工况，由人工手动操作为负载提供液压动力；其特征在于：还包括2号机泵组；还包括第一手动换向阀(18)和第二手动换向阀(19)、第一单向阀(20)、第二单向阀(22)、第三单向阀(21)和第四单向阀(23)、蓄能器(28)、手动减压调压溢流阀(29)、第一常闭电磁阀(31)和第二常闭电磁阀(32)、第一常开电磁阀(10)和第二常开电磁阀(11)、第一截止阀(25)、第二截止阀(26)和第三截止阀(33)；还包括自动控制装置;

1号机泵组和2号机泵组，为并联关系，二者结构相同；

1号机泵组与第一手动换向阀(18)相连，该第一手动换向阀(18)再分别与第一单向阀(20)和第二单向阀(22)连接，其中第一单向阀(20)连接到高压油输出端(34)，第二单向阀(22)分两路连接，一路连接到第一截止阀(25)后再连接蓄能器(28)，另一路又分两路连接：第一路经第二截止阀(26)到油箱(1)，第二路经高压滤清器(27)后，再分两路连接：第一支路经第一常闭电磁阀(31)连接，第二支路经手动减压调压溢流阀(29)串联第三截止阀(33)连接，第一支路再与第二支路并联连接，最后从高压油输出端(34)输出;

所述1号机泵组的第一柱塞泵(6)的输出端，并联连接第一压力变送器(12)，该第一压力变送器(12)感应的压力信号，传递到第一数字显示控制仪(36)的输入端后，由第一数字显示控制仪(36)输出端输出自动控制信号,再控制第一防爆电控箱(14) 中主电路的第一交流接触器(KM1)的启停，实现自动控制1号机泵组的启停；

第一常开电磁阀(10)、第一溢流阀(16)与1号机泵组并联在油箱(1)和第一手动换向阀(18)之间，实现1号机泵组的空载延时启动和超高压自动溢流;

2号机泵组与第二手动换向阀(19)连接，该第二手动换向阀(19)再分别与第三单向阀(21)和第四单向阀(23)连接，其中第三单向阀(21)连接到高压油输出端(34)，第四单向阀(23)分两路连接：一路连接到第一截止阀(25)后再连接蓄能器(28)，另一路又分两路连接：第一路经第二截止阀(26)到油箱(1)，第二路经高压滤清器(27)后，再分两路连接：第一支路经第二常闭电磁阀(32)连接，第二支路经手动减压调压溢流阀(29)串联第三截止阀(33)连接，第一支路再与第二支路并联连接，最后从高压油输出端(34)输出;

所述2号机泵组第二柱塞泵(7)的输出端，并联连接第二压力变送器(13)，该第二压力变送器(13)感应的压力信号，传递到第二数字显示控制仪(37)的输入端后，由第二数字显示控制仪(37)输出端输出自动控制信号，再控制第二防爆电控箱(15) 中主电路的第二交流接触器(KM2)的启停，实现自动控制2号机泵组的启停；

第二常开电磁阀(11)、第二溢流阀(17)与2号机泵组并联在油箱(1)和第二手动换向阀(19)之间，实现2号机泵组的空载延时启动和超高压自动溢流;

所述自动控制装置，安装在机泵组的柱塞泵与电机之间，由压力变送器和防爆电控箱组成；该防爆电控箱,由主电路和自动控制电路组成，主电路和自动控制电路呈并联关系；

所述主电路构成：由第一空气开关(QF1)、第一交流接触器(KM1)和第一热继电器(FR1)串联连接,由第二空气开关(QF2)、第二交流接触器(KM2)和第二热继电器(FR2)串联连接构成；

所述自动控制电路，由第三空气开关(QF3)、第一直流继电器(KM3)、第二直流继电器(KM4)、第三直流继电器(KM5)、第四直流继电器(KM6)、第一主令开关(QT1)、第二主令开关(QT2)、第三主令开关(QT3)、第四主令开关(QT4)、第一按钮(SB1)、第二按钮(SB2)、第三按钮(SB3)、第四按钮(SB4)、第一交流继电器 (KA1)、第二交流继电器(KA2)、第一延时时间继电器(KT1)、第二延时时间继电器(KT2)、第一交流接触器线圈、第二交流接触器线圈、第一常开电磁阀(10)、第二常开电磁阀(11)、第一常闭电磁阀(31) 和第二常闭电磁阀(32)、第一数字显示控制仪(36)、第二数字显示控制仪(37)、直流电源(38)构成;直流继电器的线圈与数字显示控制仪呈串联关系，直流继电器的触点与主电路的控制交流接触器的线圈呈串联关系，延时时间继电器、常开电磁阀、常闭电磁阀与主电路的控制交流接触器的线圈呈并联关系。

2.根据权利要求1所述多功能液压动力站,其特征在于：所述蓄能器(28)，由2只以上的蓄能器钢瓶组成，呈并联连接，内置充氮气的胶囊。

3.根据权利要求1所述多功能液压动力站,其特征在于：在第一截止阀(25)和油箱(1)之间的管路上设有第二截止阀(26)。

4.根据权利要求1所述多功能液压动力站,其特征在于：在第一手动换向阀(18)和第一截止阀(25)之间的管路上设有第二单向阀(22)；第一手动换向阀(18)和高压油输出端(34)之间的管路上设有第一单向阀(20)；第二手动换向阀(19)和第一截止阀(25)之间的管路上设有第四单向阀(23)，第二手动换向阀(19)和高压油输出端(34)之间的管路上设有第三单向阀(21)。