CN109854547A - 远程调压负载敏感液压站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远程调压负载敏感液压站，它包括与远程工控器PLC相连通的油箱模组、电机泵模组、高压集成块模组、调压泄压集成块模组、电气控制模组和显示报警模组，电机泵模组包括至少三组恒压泵组，每组恒压泵组分别与安全阀的入口和高压过滤器的入口相连接，高压过滤器的出口汇集到液压站压力口P，液压站压力口P与钻井各单机设备的压力口相连接，设备的回油口与液压站的回油口R相连通，回油口R通过插座压力阀与回油过滤器的入口相连接，回油过滤器与油箱相连通；恒压泵组的卸油口与油箱的连接管路上安装有卸油过滤器。本发明可自动调整液压站出口压力，通过远程工控器PLC可实现操作人员远程调压，降低劳动强度，提高效率。
Description
技术领域
本发明涉及海洋钻采设备技术领域，具体的说是一种远程调压负载敏感液压站，为钻采平台上的各种设备提供液压动力源。
背景技术
随着大洋深水钻采装备技术的进步，钻采装备的自动化程度越来越高。液压站为多种装备的正常工作和自动化联合作业提供动力源，液压站的稳定性和耐久性直接关系到上述各装备动作的准确性、稳定性和持续性，进而影响钻采作业的周期、质量和成本。
海洋钻采平台或钻采船常用的可调压式恒压液压站，额定压力一般为207bar，由多套变量泵组并联，其中任意一套备用，因此液压站体积和重量较大。每组变量泵组包括一台变量泵，变量泵的吸油口通过阀门与油箱相连接，变量泵的高压出口通过单向阀汇集到液压站压力口P，液压站压力口P与钻井设备的压力口相连通；钻井设备的回油口与液压站的回油口R相连通，液压站的回油口R通过回油过滤器后与油箱相连接。同时变量泵的高压出口还通过安全阀、回油过滤器后与油箱相连接。传统的液压站存在着下列不足之处：不能够远程控制，需要工作人员现场手工调整液压站的压力，自动化程度低，工作效率较低；启动时，瞬间载荷过大，对机、电、液系统等造成损害，严重时损毁泵、电机或电控系统，缩短液压系统使用寿命，降低了液压系统可靠性；待机时，变量泵仅供内部泄露，排量虽小，但系统压力高，功率损失大；各变量泵的出口压力因与控制阀的设定压力存在压差，而这种偏差操作者无法矫正，也不可避免，进而影响各变量泵的某一时间段排量差异，长期的排量差异存在造成变量泵磨损程度不同；回油背压没考虑钻采设备的高度差问题，不能根据各单机需求压力自主调节液压站自身的出口压力。
发明内容
本发明的目的是提供一种远程调压负载敏感液压站，以解决传统的液压站自动化程度低，设备损耗大，运行成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的的技术方案为：
一种远程调压负载敏感液压站，它包括与远程工控器PLC相连通的油箱模组、电机泵模组、高压集成块模组、调压泄压集成块模组、电气控制模组和显示报警模组，电机泵模组包括至少三组恒压泵组，每组恒压泵组与油箱的连接管路上设置有蝶阀，恒压泵组的吸油口S通过挠性接头与蝶阀相连接，恒压泵组通过电动机驱动，恒压泵组的高压出口B分别与安全阀的入口和高压过滤器的入口相连接，安全阀的出口通过回油管路与回油过滤器的入口相连接；所述高压集成块模组包括高压过滤器、高位回油口R1、低位回油口R2和插座压力阀，高压过滤器的出口与第一单向阀连接后通过输油管路汇集到液压站压力口P，液压站压力口P与钻井各单机设备的压力口通过输油管路相连接，位置较高处设备的回油口通过回油管路与液压站的高位回油口R1相连通，高位回油口R1通过插座压力阀与回油过滤器的入口相连接，位置较低处设备的回油口通过回油管路与液压站的低位回油口R2相连通，低位回油口R2通过插座压力阀与回油过滤器的入口相连接，回油过滤器的出口通过回油管路与油箱相连通；恒压泵组的卸油口与油箱的连接管路上安装有卸油过滤器；回油过滤器、卸油过滤器、高压过滤器均与远程工控器PLC相连接。
优选的，所述调压泄压集成块模组包括安装在恒压泵组的第一控制口XD与回油过滤器的连接管路上的相互并联的比例调节阀和溢流阀，溢流阀的入口与球阀的出口端相连接，比例调节阀的出口与回油过滤器的入口端相连接。
优选的，所述恒压泵组的第二控制口Mst通过电磁阀与油箱相连接。
优选的，所述恒压泵组包括变量泵、换向阀、一号节流孔、第二单向阀、二号节流孔、压力控制阀、变量活塞油缸和三号节流孔，变量泵的斜盘与变量活塞油缸的活塞杆顶端连接，变量泵的出口分别与压力控制阀左位的控制口和P口、变量活塞油缸的有杆腔进油口B、二号节流孔相连，压力控制阀的A口分别与变量泵的泄油口T、三号节流孔相连通，变量活塞油缸的无杆腔进油口A分别与压力控制阀的B口、三号节流孔相连，压力控制阀右位的控制口分别与第二单向阀的入口、二号节流孔、变量泵的第二控制口Mst相连，换向阀的P口分别与一号节流孔、第二单向阀出口相连，换向阀的A口分别与一号节流孔和变量泵的第一控制口XD相连。
优选的，所述油箱包括循环电机泵组、冷却器、过滤器和油液加热器，油箱的管路上安装有蝶阀和挠性接头，油箱上安装有空气过滤器、液位传感器、温度传感器。
本发明的工作原理为：
液压站压力口P的压力与恒压泵组的出口B的压力相等，恒压泵组的出口B压力为压力控制阀右位的控制口压力加上压力控制阀的设定压力，压力控制阀右位的控制口压力由并联的溢流阀和比例调节阀中的较小值决定：若压力控制阀具有最小设定压力35bar，溢流阀的设定压力为210bar，比例调节阀可远程控制调节也可以根据负载需求压力自动调节，调节范围0到210bar。工作时，压力控制阀右位的控制口压力为比例调节阀的设定压力，此时恒压泵组出口B的压力为35至210bar。低压卸荷时，压力控制阀右位的控制口压力为零，此时恒压泵组出口B的压力为35bar。变量泵只提供负载所需的流量，即使在流量变化的情况下，也能保持系统压力基本恒定，最小排量时的压力约比最大排量时的压力高3bar左右。安全阀的压力比恒压泵组的额定压力高8%左右。
循环泵模组将油箱的液压油泵入冷却器，然后经过滤器返回油箱，确保油箱内液压油的温度在适宜的范围内，避免油箱内液压油过热而影响整个液压系统的运行质量。当外界温度过低时，油液加热器工作，循环电机泵组开启，冷却器仅作为连通作用，制冷不起作用，加热至油液温度在50℃时，停止油液加热器工作。当外界温度过高时，油液加热器停止工作，循环电机泵组开启，冷却器工作，至油液温度在55℃时，冷却器停止工作。
本发明的有益效果为：
（1）本发明根据与液压站出口相连接的设备不同的压力需求，自动调整液压站出口压力，避免了传统方案高压变低压时的能耗损失，节约能耗，降低成本；
（2）本发明通过远程工控器PLC可实现操作人员远程调节系统压力或在有压力传感器的设备上联动实现自动调压，节约人力成本，降低劳动强度，提高效率；
（3）本发明的循环泵模组将油箱的液压油泵入风冷却器，然后经过滤器返回油箱，确保油箱内液压油的温度在适宜的范围内，避免油箱内液压油过热而影响整个液压系统的运行质量；同时通过相关的单向阀、管组合，具备润滑吸油主泵模组的作用，清洁油液；
（4）本发明在油箱设置空气过滤器、液位传感器、温度传感器和自动温度调节系统，保证了液压站的持续、可靠性的工作；
（5）本发明的电气控制模组具备压力控制、卸荷控制、循环启动、风冷（水冷）控制、温度控制、液位传递、温度传递和堵塞报警功能；
（6）本发明的显示报警模组具有指令输入、异常声光报警和关键部件远程故障诊断功能。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明的连接原理图；
图3是图2中恒压泵组的连接原理图；
图4是图2中油箱的内部连接原理图；
图中：1、蝶阀，2、挠性接头，3、电动机，4、恒压泵组，401、变量泵，402、换向阀，403、一号节流孔，404、第二单向阀，405、二号节流孔，406、压力控制阀，407、变量活塞油缸，408、三号节流孔，501、安全阀，502、高压过滤器，503、第一单向阀，6、插座压力阀，7、回油过滤器，8、油箱，801、油液加热器，802、温度传感器，803、循环电机泵组，804、冷却器，805、过滤器，806、空气过滤器，807、液位传感器，9、电磁阀，10、溢流阀，11、球阀，12、比例调节阀，13、卸油过滤器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1至图4所示的一种远程调压负载敏感液压站，它包括与远程工控器PLC相连通的油箱模组、电机泵模组、高压集成块模组、调压泄压集成块模组、电气控制模组和显示报警模组，电机泵模组包括至少三组恒压泵组4，每组恒压泵组4与油箱8的连接管路上设置有蝶阀1，恒压泵组4的吸油口S通过挠性接头2与蝶阀1相连接，恒压泵组4通过电动机3驱动，恒压泵组4的高压出口B分别与安全阀501的入口和高压过滤器502的入口相连接，安全阀501的出口通过回油管路与回油过滤器7的入口相连接；高压集成块模组包括高压过滤器502、高位回油口R1、低位回油口R2和插座压力阀，高压过滤器502的出口与第一单向阀503连接后通过输油管路汇集到液压站压力口P，液压站压力口P与钻井各单机设备的压力口通过输油管路相连接，位置较高处设备的回油口通过回油管路与液压站的高位回油口R1相连通，高位回油口R1通过插座压力阀6a与回油过滤器7的入口相连接，位置较低处设备的回油口通过回油管路与液压站的低位回油口R2相连通，低位回油口R2通过插座压力阀6b与回油过滤器7的入口相连接，回油过滤器7的出口通过回油管路与油箱8相连通；恒压泵组4的卸油口与油箱8的连接管路上安装有卸油过滤器13；回油过滤器7、卸油过滤器13、高压过滤器502均与远程工控器PLC相连接。
调压泄压集成块模组包括安装在恒压泵组4的第一控制口XD与回油过滤器7的连接管路上的相互并联的比例调节阀12和溢流阀10，溢流阀10的入口与球阀11的出口端相连接，比例调节阀12的出口与回油过滤器7的入口端相连接。
恒压泵组4的第二控制口Mst通过电磁阀9与油箱8相连接。
恒压泵组4包括变量泵401、换向阀402、一号节流孔403、第二单向阀404、二号节流孔405、压力控制阀406、变量活塞油缸407和三号节流孔408，变量泵401的斜盘与变量活塞油缸407的活塞杆顶端连接，变量泵401的出口分别与压力控制阀406左位的控制口和P口、变量活塞油缸407的有杆腔进油口B、二号节流孔405相连，压力控制阀406的A口分别与变量泵401的泄油口T、三号节流孔408相连通，变量活塞油缸407的无杆腔进油口A分别与压力控制阀406的B口、三号节流孔408相连，压力控制阀406右位的控制口分别与第二单向阀404的入口、二号节流孔405、变量泵401的第二控制口Mst相连，换向阀402的P口分别与一号节流孔403、第二单向阀404出口相连，换向阀402的A口分别与一号节流孔403和变量泵401的第一控制口XD相连。
油箱8包括循环电机泵组803、冷却器804、过滤器805和油液加热器801，油箱8的管路上安装有蝶阀和挠性接头，油箱8上安装有空气过滤器806、液位传感器807、温度传感器802。
冷却器804不限于风冷或水冷形式，根据设备的使用环境采用相应的冷却形式。
本发明的工作原理为：
液压站压力口P的压力与恒压泵组4的出口B的压力相等，恒压泵组4的出口B压力为压力控制阀406右位的控制口压力加上压力控制阀406的设定压力，压力控制阀406右位的控制口压力由并联的溢流阀10和比例调节阀12中的较小值决定：若压力控制阀406具有最小设定压力35bar，溢流阀10的设定压力为210bar，比例调节阀12可远程控制调节，也可以根据负载需求压力自动调节，调节范围0到210bar。工作时，压力控制阀406右位的控制口压力为比例调节阀12的设定压力，此时恒压泵组4出口B的压力为35至210bar。低压卸荷时，压力控制阀406右位的控制口压力为零，此时恒压泵组4出口B的压力为35bar。变量泵401只提供负载所需的流量，即使在流量变化的情况下，也能保持系统压力基本恒定，最小排量时的压力约比最大排量时的压力高3bar左右。安全阀501的压力比恒压泵组的额定压力高8%左右。
循环泵模组将油箱8的液压油泵入冷却器804，然后经过滤器805返回油箱8，确保油箱8内液压油的温度在适宜的范围内，避免油箱内液压油过热而影响整个液压系统的运行质量。当外界温度过低时，油液加热器801工作，循环电机泵组803开启，冷却器804仅作为连通作用，制冷不起作用，加热至油液温度在50℃时，停止油液加热器工作。当外界温度过高时，油液加热器801停止工作，循环电机泵组803开启，冷却器804工作，至油液温度在55℃时，冷却器804停止工作。
本发明根据与液压站出口相连接的设备不同的压力需求，可自动调整液压站出口压力，避免了传统方案高压变低压时的能耗损失，节约能耗，降低成本；本发明通过远程工控器PLC可实现操作人员远程调节系统压力或在有压力传感器的设备上联动实现自动调压，节约人力成本，降低劳动强度，提高效率。
Claims (6)
1.一种远程调压负载敏感液压站，它包括与远程工控器PLC相连通的油箱模组、电机泵模组、高压集成块模组、调压泄压集成块模组、电气控制模组和显示报警模组，电机泵模组包括至少三组恒压泵组（4），每组恒压泵组（4）与油箱（8）的连接管路上设置有蝶阀（1），恒压泵组（4）的吸油口S通过挠性接头（2）与蝶阀（1）相连接，恒压泵组（4）通过电动机（3）驱动，其特征在于：所述恒压泵组（4）的高压出口B分别与安全阀（501）的入口和高压过滤器（502）的入口相连接，安全阀（501）的出口通过回油管路与回油过滤器（7）的入口相连接；所述高压集成块模组包括高压过滤器（502）、高位回油口R1、低位回油口R2和插座压力阀，高压过滤器（502）的出口与第一单向阀（503）连接后通过输油管路汇集到液压站压力口P，液压站压力口P与钻井各单机设备的压力口通过输油管路相连接，位置较高处设备的回油口通过回油管路与液压站的高位回油口R1相连通，高位回油口R1通过插座压力阀（6a）与回油过滤器（7）的入口相连接，位置较低处设备的回油口通过回油管路与液压站的低位回油口R2相连通，低位回油口R2通过插座压力阀（6b）与回油过滤器（7）的入口相连接，回油过滤器（7）的出口通过回油管路与油箱（8）相连通；恒压泵组（4）的卸油口与油箱（8）的连接管路上安装有卸油过滤器（13）；回油过滤器（7）、卸油过滤器（13）、高压过滤器（502）均与远程工控器PLC相连接。
2.根据权利要求1所述的远程调压负载敏感液压站，其特征在于：所述调压泄压集成块模组包括安装在恒压泵组（4）的第一控制口XD与回油过滤器（7）的连接管路上的相互并联的比例调节阀（12）和溢流阀（10），溢流阀（10）的入口与球阀（11）的出口端相连接，比例调节阀（12）的出口与回油过滤器（7）的入口端相连接。
3.根据权利要求1或2所述的远程调压负载敏感液压站，其特征在于：所述恒压泵组（4）的第二控制口Mst通过电磁阀（9）与油箱（8）相连接。
4.根据权利要求3所述的远程调压负载敏感液压站，其特征在于：所述恒压泵组（4）包括变量泵（401）、换向阀（402）、一号节流孔（403）、第二单向阀（404）、二号节流孔（405）、压力控制阀（406）、变量活塞油缸（407）和三号节流孔（408），变量泵（401）的斜盘与变量活塞油缸（407）的活塞杆顶端连接，变量泵（401）的出口分别与压力控制阀（406）左位的控制口和P口、变量活塞油缸（407）的有杆腔进油口B、二号节流孔（405）相连，压力控制阀（406）的A口分别与变量泵（401）的泄油口T、三号节流孔（408）相连通，变量活塞油缸（407）的无杆腔进油口A分别与压力控制阀（406）的B口、三号节流孔（408）相连，压力控制阀（406）右位的控制口分别与第二单向阀（404）的入口、二号节流孔（405）、变量泵（401）的第二控制口Mst相连，换向阀（402）的P口分别与一号节流孔（403）、第二单向阀（404）出口相连，换向阀（402）的A口分别与一号节流孔（403）和变量泵（401）的第一控制口XD相连。
5.根据权利要求4所述的远程调压负载敏感液压站，其特征在于：所述油箱（8）包括循环电机泵组（803）、冷却器（804）、过滤器（805）和油液加热器（801），油箱（8）的管路上安装有蝶阀和挠性接头，油箱（8）上安装有空气过滤器（806）、液位传感器（807）、温度传感器（802）。
6.根据权利要求5所述的远程调压负载敏感液压站，其特征在于：所述冷却器（804）不限于风冷或水冷形式，根据设备的使用环境采用相应的冷却形式。
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| CN111120457A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-05-08 | 太原理工大学 | 一种液压泵、马达用润滑、冷却与过滤集成装置 |
| CN111120457B (zh) * | 2019-12-06 | 2021-12-28 | 太原理工大学 | 一种液压泵、马达用润滑、冷却与过滤集成装置 |
| CN111706567A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-09-25 | 北京航空航天大学 | 负载敏感泵的变量机构 |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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