CN109236768B - 一种带压投送装置的电液比例控制系统 - Google Patents

一种带压投送装置的电液比例控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带压投送装置的电液比例控制系统，其利用配电柜供电，输入至配套的电控箱给电液比例控制系统输入斜坡信号，通过比例放大器将放大的电信号作用在比例电磁铁上，驱动电磁比例阀的主阀阀芯运动，使主阀油口成比例的输出流量，实现对液体压力P、流量q和流动方向连续地、按比例地跟随电信号而变化，实现对双级液压缸的有效控制，并在带压状态下将油管封隔器投送至预定位置；两组液控单向阀实现对双级液压缸的双向锁紧功能，电磁比例阀位于中位时，保证双级液压缸能够准确定位停住。与手动调节和通断控制的普通换向阀相比，通过电信号远距离控制，大大提高液压系统的控制水平，初步实现精确位置可控，投送效率高，人工强度低。

Description

一种带压投送装置的电液比例控制系统
技术领域
本发明涉及油田注水井带压投送装置，尤其是一种带压投送装置的电液比例控制系统。
背景技术
油田注水井开发到中后期地层容易堵塞，造成注水压力高，需要通过酸化解堵来提高注水量。为了降低施工成本，通常采用不动管柱酸化解堵技术。油田大部分注水井采用350型采油树，由于井口装置耐压级别较低，700型水泥泵车打压到30MPa，酸化作业时施工排量很小，无法保证正常的酸化解堵效果，而1800型压裂车可以打压到40MPa，但已超过采油树的设计限压。
为了解决350采油树承压与酸化施工限压之间的矛盾，需要将油管封隔器在带压状态下投送至油管内部预定位置并坐封，实现油管内部封堵，隔离油管内部压力通道，从而保护井口装置，进行正常的酸化作业。
双级液压缸是带压投送装置的重要组成部分，在起下油管封隔器过程中，油管封隔器受到井内压力向上的作用力，其起出/下入能力，运行平稳性，抗干扰性对带压投送装置至关重要。带压投送装置通常采用手动换向阀改变油路方向将油管封隔器投送至生产管柱内部预定位置，控制精度低，人工强度高，可靠性不高，成功率较低。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题而提供一种稳定可靠的带压投送装置的电液比例控制系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种带压投送装置的电液比例控制系统，包括配电柜、电控箱、接收器、发射器、电磁比例阀、比例放大器、比例电磁铁、主阀阀芯、阀块、地面液压泵站、滤油器、两组液控单向阀、双级液压缸和油管封隔器；利用配电柜供电，输入至配套的电控箱给电液比例控制系统输入斜坡信号，通过比例放大器将放大的电信号作用在比例电磁铁上，驱动电磁比例阀的主阀阀芯运动，使主阀油口成比例的输出流量，实现对液体压力P、流量q和流动方向连续地、按比例地跟随电信号而变化，实现对双级液压缸的有效控制，并在带压状态下将油管封隔器投送至预定位置；另外，所述两组液控单向阀实现对双级液压缸的双向锁紧功能，电磁比例阀位于中位时，保证双级液压缸能够准确定位停住。
进一步地，所述配电柜使用井场配电柜，输入380V工业用电，通过电线连接电控箱供电。
进一步地，所述电控箱内部通过电线连接地面液压泵站，输出380V电压，输入地面液压泵站电机，为地面液压泵站电机供电，带动液压泵内部结构运转，从油缸处供油。
进一步地，所述电控箱内部通过电线连接电磁比例阀内置比例电磁铁，降压至24V输入比例电磁铁，为比例电磁铁供电；另外，所述电控箱内部采用无线连接方式，通过无线信号连接接收器输出电流。
进一步地，所述接收器内置电路板为手柄式，采用无线连接方式，通过无线信号连接带压投送装置上发射器输入电流，可在4-20mA范围内调节电流大小。
进一步地，所述带压投送装置上发射器内置电路板为小柜箱式，内部通过电线连接电磁比例阀内置比例放大器，为比例放大器输入调节电流。
进一步地，所述比例放大器内置电路板，存在差动放大器和斜坡发生器，从而放大输入的调节电流信号，并为电磁比例阀内置比例电磁铁输入放大后的斜坡电信号，并与电磁比例阀、比例电磁铁集成至一阀块上。
进一步地，所述电磁比例阀内置比例电磁铁，由于放大后的电流信号输入比例电磁铁内部线圈时，线圈内部磁场对比例电磁铁衔铁产生电磁力F作用，衔铁在磁场中按电流信号的大小和方向连续地、成比例地运动，通过固联在一起的销钉带动推杆运动，从而控制电磁比例阀的主阀阀芯的直线运动，产生位移量X，从而打开电磁比例阀主阀阀口。
进一步地，所述地面液压泵站内部结构运转，输送液压油，流入滤油器，经滤油器过滤后的液压油通过电磁比例阀主阀阀口处进油、回油，形成一个完整油路；由于控制电流信号的作用使电磁比例阀主阀油口连续地、成比例地输出流量，实现对液体压力P、流量q和流动方向连续地、成比例地跟随电流信号而变化，初步实现对双级液压缸的有效控制。
进一步地，液压油流经所述两组液控单向阀，通过液压油静压力作用到双级液压缸活塞杆上，输出投送力F和输出速度V，从而完成投送油管封隔器的动作；另外，所述两组液控单向阀实现对双级液压缸的双向锁紧功能，电磁比例阀位于中位时，保证双级液压缸准确定位停住，锁紧可靠、持久，抵抗负载变化干扰，对带压投送装置起到安全保护的作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)将电子技术、微计算机技术和控制技术应用到带压投送装置的液压系统中，实现了带压投送装置系统的电液比例控制；
(2)使用电控手柄式，改善了带压投送装置的控制性能，减轻了操作者的劳动强度，提高了生产效率；
(3)提高了人工操作控制的精度，可靠性较高；
(4)电磁比例阀位于中位时，实现对双级液压缸的双向锁紧功能，保证双级液压缸准确定位停住，锁紧可靠、持久，抵抗负载变化干扰，对带压投送装置起到安全保护的作用。
(5)使带压投送装置易于实现电气化和智能化，并使带压投送装置实现远程控制，便于实现机电一体化。
附图说明
图1是本发明的一种带压投送装置的电液比例控制系统结构框图；
图2是本发明的一种带压投送装置的电液比例控制系统原理图；
图3是本发明的一种带压投送装置的电液比例控制系统投送过程液压原理图；
图4是本发明的一种带压投送装置的电液比例控制系统起出过程液压原理图；
图5是本发明的一种带压投送装置的电液比例控制系统双向锁紧功能液压原理图；
图6是本发明中内置比例电磁铁的电磁比例阀结构示意图；
图7是本发明中带压投送装置结构示意图；
图8是电磁比例阀处于左位时的示意图；
图9是电磁比例阀处于中位时的示意图；
图10是电磁比例阀处于右位时的示意图。
图中，1-配电柜；2-电控箱；3-接收器；4-发射器；5-电磁比例阀；6-比例放大器；7-比例电磁铁；7a-左位比例电磁铁；7b-右位比例电磁铁；8-主阀阀芯；10-地面液压泵站，10a-电机；10b-液压泵；10c-油缸；11-滤油器；12- 两组液控单向阀；12a-左路液控单向阀；12b-右路液控单向阀；13-双级液压缸；13a-左路液压缸；13b-右路液压缸；14-油管封隔器；15-移动梁；16-锁紧机构；17-卡槽部位。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
参见图1至图10，本发明的一种带压投送装置的电液比例控制系统，主要包括配电柜1、电控箱2、接收器3、发射器4、电磁比例阀5、比例放大器6、比例电磁铁7、主阀阀芯8、阀块9、地面液压泵站10、滤油器11、两组液控单向阀12、双级液压缸13和油管封隔器14。利用配电柜1供电，输入至配套的电控箱2给电液比例控制系统输入斜坡信号，通过比例放大器6将放大的电信号作用在比例电磁铁7上，驱动电磁比例阀5的主阀阀芯8运动，使主阀油口成比例的输出流量，实现对液体压力P、流量q和流动方向连续地、按比例地跟随电信号而变化，实现对双级液压缸13的有效控制，并在带压状态下将油管封隔器14投送至预定位置；另一方面，所述两组液控单向阀12实现对双级液压缸13的双向锁紧功能，电磁比例阀5位于中位时，保证双级液压缸13准确定位停住，锁紧可靠、持久，抵抗负载变化干扰，施工作业时可对带压投送装置起到安全保护的作用。与手动调节和通断控制的普通换向阀相比，通过电信号远距离控制，大大提高液压系统的控制水平，初步实现精确位置可控，投送效率高，人工强度低。
以下为一种带压投送保护井口装置的具体实施例：液压原理如图2-5所示，液压油路简图如图8-10所示。
1.投送过程：当左位比例电磁铁7a得电，电磁比例阀5左位接通时，进油口P与油口B相通，油口A通过阀芯中间的孔与回油口T连通，液压油沿油路通过两组液控单向阀12进入双级液压缸13有杆腔，两组液控单向阀12像普通单向阀作用一样，液压油可以自由通过，向下推活塞，实现双级液压缸13向下移动，完成投送过程。如图8所示。
2.投送至井内合适位置时：当左边比例电磁铁7a关电，电磁比例阀5关闭时，在弹簧作用下主阀阀芯8位于中位，此时油缸中无杆腔中无压力，有杆腔中有压力，与井底压力平衡。如图9所示。
油路中的两组液控单向阀，保证电磁比例阀 5位于中位时双级液压缸双向锁紧，两个方向都不会有任何移动。
3.起出过程：当右边比例电磁铁7b得电，电磁比例阀5右位接通时，进油口P与油口A相通，油口B通过阀芯中间的孔与回油口T连通。如图10所示。
液压油沿油路进入双级液压缸13无杆腔，向上推活塞，实现双级液压缸13 向上移动，双级液压缸13有杆腔末端有沿油路回油趋势，有杆腔活塞向上移后，无杆腔缸内有压力，油路中有压力。与此同时，液压油沿油路进入两组液控单向阀12先导口，打开两组液控单向阀12阀口，使双级液压缸13有杆腔末端沿油口B从回油口T回油，完成起出过程。
4.安全保护作用：一旦井底压力高时，上顶油管封隔器14，移动梁15与双级液压缸13装配连接在一起，通过锁紧机构16锁紧在卡槽部位17，会给双级液压缸13很大的上顶力，相当于拉拽双级液压缸13向上移动。
投送至合适位置时，只要电磁比例阀5的主阀阀芯8处于中位时，不向右位移动(除非人为控制电流操作)，两组液控单向阀12永远是关闭的，油路中没有压力打开液控单向阀12 先导口，液控单向阀12 像普通单向阀作用一样，油路中不能回油，油路不通，双级液压缸13内部活塞两个方向都不会移动，实现对双级液压缸13的双向锁紧功能，保证双级液压缸准确定位停住，锁紧可靠、持久，抵抗负载变化干扰，施工作业时可对带压投送装置起到安全保护的作用。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种带压投送装置的电液比例控制系统，其特征在于，包括配电柜(1)、电控箱(2)、接收器(3)、发射器(4)、电磁比例阀(5)、比例放大器(6)、比例电磁铁(7)、主阀阀芯(8)、阀块(9)、地面液压泵站(10)、滤油器(11)、两组液控单向阀(12)、双级液压缸(13)和油管封隔器(14)；利用配电柜(1)供电，输入至配套的电控箱(2)给电液比例控制系统输入斜坡信号，通过比例放大器(6)将放大的电信号作用在比例电磁铁(7)上，驱动电磁比例阀(5)的主阀阀芯(8)运动，使主阀油口成比例的输出流量，实现对液体压力P、流量q和流动方向连续地、按比例地跟随电信号而变化，实现对双级液压缸(13)的有效控制，并在带压状态下将油管封隔器(14)投送至预定位置；另外，所述两组液控单向阀(12)实现对双级液压缸(13)的双向锁紧功能，电磁比例阀(5)位于中位时，保证双级液压缸(13)能够准确定位停住。
2.根据权利要求1所述的一种带压投送装置的电液比例控制系统，其特征在于，所述配电柜(1)使用井场配电柜，输入380V工业用电，通过电线连接电控箱(2)供电。
3.根据权利要求1所述的一种带压投送装置的电液比例控制系统，其特征在于，所述电控箱(2)内部通过电线连接地面液压泵站(10)，输出380V电压，输入地面液压泵站电机(10a)，为地面液压泵站电机(10a)供电，带动液压泵(10b)内部结构运转，从油缸(10c)处供油。
4.根据权利要求1所述的一种带压投送装置的电液比例控制系统，其特征在于，所述电控箱(2)内部通过电线连接电磁比例阀内置比例电磁铁(7)，降压至24V输入比例电磁铁(7)，为比例电磁铁(7)供电；另外，所述电控箱(2)内部采用无线连接方式，通过无线信号连接接收器(3)输出电流。
5.根据权利要求1所述的一种带压投送装置的电液比例控制系统，其特征在于，所述接收器(3)内置电路板为手柄式，采用无线连接方式，通过无线信号连接带压投送装置上发射器(4)输入电流，可在4-20mA范围内调节电流大小。
6.根据权利要求1所述的一种带压投送装置的电液比例控制系统，其特征在于，所述带压投送装置上发射器(4)内置电路板为小柜箱式，内部通过电线连接电磁比例阀内置比例放大器(6)，为比例放大器(6)输入调节电流。
7.根据权利要求1所述的一种带压投送装置的电液比例控制系统，其特征在于，所述比例放大器(6)内置电路板，存在差动放大器和斜坡发生器，从而放大输入的调节电流信号，并为电磁比例阀内置比例电磁铁(7)输入放大后的斜坡电信号，并与电磁比例阀(5)、比例电磁铁(7)集成至一阀块(9)上。
8.根据权利要求1所述的一种带压投送装置的电液比例控制系统，其特征在于，所述电磁比例阀(5)内置比例电磁铁(7)，由于放大后的电流信号输入比例电磁铁(7)内部线圈时，线圈内部磁场对比例电磁铁(7)衔铁产生电磁力F作用，衔铁在磁场中按电流信号的大小和方向连续地、成比例地运动，通过固联在一起的销钉带动推杆运动，从而控制电磁比例阀的主阀阀芯(8)的直线运动，产生位移量X，从而打开电磁比例阀主阀阀口。
9.根据权利要求1所述的一种带压投送装置的电液比例控制系统，其特征在于，所述地面液压泵站(10)内部结构运转，输送液压油，流入滤油器(11)，经滤油器(11)过滤后的液压油通过电磁比例阀主阀阀口处进油、回油，形成一个完整油路；由于控制电流信号的作用使电磁比例阀主阀油口连续地、成比例地输出流量，实现对液体压力P、流量q和流动方向连续地、成比例地跟随电流信号而变化，初步实现对双级液压缸(13)的有效控制。
10.根据权利要求1所述的一种带压投送装置的电液比例控制系统，其特征在于，液压油流经所述两组液控单向阀(12)，通过液压油静压力作用到双级液压缸(13)活塞杆上，输出投送力F和输出速度V，从而完成投送油管封隔器( 14)的动作；另外，所述两组液控单向阀(12)实现对双级液压缸(13)的双向锁紧功能，电磁比例阀(5)位于中位时，保证双级液压缸(13)准确定位停住，锁紧可靠、持久，抵抗负载变化干扰，对带压投送装置起到安全保护的作用。
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