CN117662544A - 油气钻机底座用液压缸起升系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了油气钻机底座用液压缸起升系统，通过第一换向控制阀结合同步阀、单向节流阀、第九平衡阀、第十平衡阀等实现钻机底座起升第一液压缸、第二液压缸的同步起升和下放，通过第二换向控制阀、第三换向控制阀配合第一平衡阀、第二平衡阀、第三平衡阀、第四平衡阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀等实现了底座起升缸的独立控制，同时设计了第五平衡阀、第六平衡阀、第七平衡阀、第八平衡阀、第一节流阀、第二节流阀、第四单向阀、第五单向阀、第一液控换向阀、第二液控换向阀等实现了钻机底座起升的双重安全保障及应急下放等功能，解决了钻机底座起升/下放中的重载悬停、下溜及管路防爆、失速下滑等难题。

Description

油气钻机底座用液压缸起升系统

技术领域

本发明属于石油钻采机械技术领域，涉及油气钻机底座用液压缸起升系统。

背景技术

油气钻机作为一种重载设备，底座的起升/下放重量一般超过100吨，对于深井、超深井钻机甚至能达到400多吨，这种情况下能实现钻机底座安全平稳的起升和下放就显得格外重要。传统采用钻井主绞车实现钻机底座的起升和下放，因需要在钻机完成机械、电控、液气系统等全都安装调试后才能进行钻机底座的起升和下放，会拖慢钻机转场周期，因此钻机底座采用液压缸起升的方式逐渐兴起，但现有液压缸起升方式在重载情况下存在悬停、下溜、管路防爆、失速下滑等问题。

发明内容

本发明的目的是提供油气钻机底座用液压缸起升系统，解决了现有钻机重载情况下的液压缸起升存在的悬停、下溜、管路防爆、失速下滑的问题。

本发明所采用的技术方案是，油气钻机底座用液压缸起升系统，包括供油口和回油口，供油口通过管路A分别连接有第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀；

第一单向阀后依次连接有第一换向控制阀、单向节流阀、第九平衡阀、同步阀，同步阀后分别连接有第一液控单向阀、第二液控单向阀，第一液控单向阀后依次连接有第七平衡阀、第一节流阀、第一液控换向阀、第一液压缸的无杆腔油口，第二液控单向阀后依次连接有第八平衡阀、第二节流阀、第二液控换向阀、第二液压缸的无杆腔油口；

第一换向控制阀还连接有第十平衡阀，第十平衡阀通过第五平衡阀与第一液压缸的有杆腔油口连接，第十平衡阀通过第六平衡阀与第二液压缸的的有杆腔油口连接，第一换向控制阀还与回油口连接；

第二单向阀后依次连接有第二换向控制阀、第四平衡阀，第四平衡阀通过管路B连接于第一液控单向阀和第七平衡阀之间；

第二换向控制阀还连接有第二平衡阀，第二平衡阀通过管路C连接于第十平衡阀和第六平衡阀之间，第二换向控制阀还与回油口连接；

第三单向阀后依次连接有第三换向控制阀、第三平衡阀，第三平衡阀通过管路D连接于第二液控单向阀与第八平衡阀之间；

第三换向控制阀还连接有第一平衡阀，第一平衡阀通过管路E连接于管路C上，第三换向控制阀还与回油口连接。

本发明的特征还在于，

还包括单向溢流阀，单向溢流阀分别与供油口和出油口连接。

供油口处设置有第四压力表。

管路B上设置有第一压力表，管路D上设置有第二压力表，管路C上设置有第三压力表。

第一节流阀并联有第四单向阀，第四单向阀的出口端设置于第一液控换向阀与第一液压缸之间。

第五平衡阀、第七平衡阀、第一节流阀、第四单向阀、第一液控换向阀均设置于第一液压缸上，第七平衡阀的液控口设置于第五平衡阀的进口端，第五平衡阀的液控口设置于第七平衡阀的进口端，第一液控换向阀的液控口设置于第五平衡阀的进口端。

第二节流阀并联有第五单向阀，第五单向阀的出口端设置于第二液控换向阀与第二液压缸之间。

第六平衡阀、第八平衡阀、第二节流阀、第五单向阀、第二液控换向阀均设置于第二液压缸上，第八平衡阀的液控口设置于第六平衡阀的进口端，第六平衡阀的液控口设置于第八平衡阀的进口端，第二液控换向阀的液控口设置于第六平衡阀的进口端。

第一液控单向阀和第二液控单向阀的液控口均设置于第一换向控制阀和第十平衡阀之间，第九平衡阀的液控口设置于第一换向控制阀和第十平衡阀之间，第十平衡阀的液控口设置于第一换向控制阀和单向节流阀之间。

第三平衡阀的液控口设置于第一平衡阀和第三换向控制阀之间，第一平衡阀的液控口设置于第三平衡阀和第三换向控制阀之间，第四平衡阀的液控口设置于第二平衡阀和第二换向控制阀之间，第二平衡阀的液控口设置于第四平衡阀和第二换向控制阀之间。

本发明的有益效果是，本发明油气钻机底座用液压缸起升系统，能够实现油气钻机底座起升液压缸的同步起升/下放并具有起升液压缸独立伸缩和液压缸终端补偿功能，有效避免了重载情况下的底座液压缸起升下放时存在的悬停、下溜、管路防爆、失速下滑的情况，从而实现了油气钻机底座安全平稳的起升和下放。

附图说明

图1是本发明油气钻机底座用液压缸起升系统的结构示意图。

图中，1.第一单向阀，2.第二单向阀，3.第三单向阀，4.第一换向控制阀，5.第二换向控制阀，6.第三换向控制阀，7.第一平衡阀，8.第二平衡阀，9.第三平衡阀，10.第四平衡阀，11.第一压力表，12.第二压力表，13.第三压力表，14.第四压力表，15.第五平衡阀，16.第六平衡阀，17.第七平衡阀，18.第八平衡阀，19.第一节流阀，20.第二节流阀，21.第四单向阀，22.第五单向阀，23.第一液控换向阀，24.第二液控换向阀，25.第一液压缸，26.第二液压缸，27.第一液控单向阀，28.第二液控单向阀，29.第九平衡阀，30.第十平衡阀，31.同步阀，32.单向节流阀，33.单向溢流阀，34.管路A，35.管路B，36.管路C，37.管路D，38.管路E。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供一种油气钻机底座用液压缸起升系统，结构如图1所示，包括供油口和回油口，高压油从供油口进入，供油口和出油口之间通过单向溢流阀33连接，供油口通过管路A34分别连接有第一单向阀1、第二单向阀2、第三单向阀3，供油口处设置有第四压力表14；

第一单向阀1后依次连接有第一换向控制阀4、单向节流阀32、第九平衡阀29、同步阀31，同步阀31后分别连接有第一液控单向阀27、第二液控单向阀28，第一液控单向阀27后依次连接有第七平衡阀17、第一节流阀19、第一液控换向阀23、第一液压缸25的无杆腔油口，第一节流阀19并联有第四单向阀21，第四单向阀21的出口端设置于第一液控换向阀23与第一液压缸25之间，即节流阀19的另一油口连接液控换向阀23后油路与单向阀21的另一油口油路汇合后接入第一液压缸25的塞腔油口，第二液控单向阀28后依次连接有第八平衡阀18、第二节流阀20、第二液控换向阀24、第二液压缸26的无杆腔油口，第二节流阀20并联有第五单向阀22，第五单向阀22的出口端设置于第二液控换向阀24与第二液压缸26之间，即节流阀20的另一油口连接液控换向阀24后油路与单向阀22的另一油口油路汇合后接入第二液压缸26的塞腔油口；

第一换向控制阀4还连接有第十平衡阀30，第十平衡阀30通过第五平衡阀15与第一液压缸25的有杆腔油口连接，第十平衡阀30通过第六平衡阀16与第二液压缸的的有杆腔油口连接，第一换向控制阀4还与回油口连接，第六平衡阀16、第八平衡阀18、第二节流阀20、第五单向阀22、第二液控换向阀24均安装于第二液压缸26本体上，第八平衡阀18的液控口设置于第六平衡阀16的进口端，第六平衡阀16的液控口设置于第八平衡阀18的进口端，第二液控换向阀24的液控口设置于第六平衡阀16的进口端，第七平衡阀17用于防止第一液压缸25的供回油管线发生爆裂等意外时安全悬停第一液压缸25，如果管线爆裂意外时，第七平衡阀17出现卡阻、弹簧断裂等故障导致意外失效，则第一液控换向阀23将换向，强制第一液压缸25的塞腔油液通过第一节流阀19排出，由于第一节流阀19的节流作用，第一液压缸25将平稳缓慢的下放从而避免钻机底座意外失控坠落，同时在系统故障时，也可以通过手动操作第一节流阀19和第七平衡阀17实现第一液压缸25的应急放油下放底座；

第五平衡阀15、第七平衡阀17、第一节流阀19、第四单向阀21、第一液控换向阀23均安装于第一液压缸25本体上，第七平衡阀17的液控口设置于第五平衡阀15的进口端，第五平衡阀15的液控口设置于第七平衡阀17的进口端，第一液控换向阀23的液控口设置于第五平衡阀15的进口端，第八平衡阀18用于防止第二液压缸26的供回油管线发生爆裂等意外时安全悬停第二液压缸26，如果管线爆裂意外时，第八平衡阀18出现卡阻、弹簧断裂等故障导致意外失效，则第二液控换向阀24将换向，强制第二液压缸26的塞腔油液通过第二节流阀20排出，由于第一节流阀19的节流作用，第二液压缸26将平稳缓慢的下放从而避免钻机底座意外失控坠落，同时在系统故障时，也可以通过手动操作第二节流阀20和第八平衡阀18实现第二液压缸26的应急放油下放底座；

第一液控单向阀27和第二液控单向阀28的液控口均设置于第一换向控制阀4和第十平衡阀30之间，第九平衡阀29的液控口设置于第一换向控制阀4和第十平衡阀30之间，第十平衡阀30的液控口设置于第一换向控制阀4和单向节流阀32之间；

第二单向阀2后依次连接有第二换向控制阀5、第四平衡阀10，第四平衡阀10通过管路B35连接于第一液控单向阀27和第七平衡阀17之间，管路B35上设置有第一压力表11；

第二换向控制阀5还连接有第二平衡阀8，第二平衡阀8通过管路C36连接于第十平衡阀30和第六平衡阀16之间，第二换向控制阀5还与回油口连接，管路C36上设置有第三压力表13；

第三单向阀3后依次连接有第三换向控制阀6、第三平衡阀9，第三平衡阀9通过管路D37连接于第二液控单向阀28与第八平衡阀18之间，管路D37上设置有第二压力表12；

第三换向控制阀6还连接有第一平衡阀7，第一平衡阀7通过管路E38连接于管路C36上，第三换向控制阀6还与回油口连接，第三平衡阀9的液控口设置于第一平衡阀7和第三换向控制阀6之间，第一平衡阀7的液控口设置于第三平衡阀9和第三换向控制阀6之间，第四平衡阀10的液控口设置于第二平衡阀8和第二换向控制阀5之间，第二平衡阀8的液控口设置于第四平衡阀10和第二换向控制阀5之间。

平衡阀17和平衡阀1，节流阀19和节流阀20、单向阀21和单向阀22、液控换向阀23和液控换向阀24的规格尺寸和设置完全相同。

通过第一换向控制阀4可控制高压油通过同步阀31同步进入第一液压缸25、第二液压缸26实现钻机底座的同步起升，反向操作第一换向控制阀4则可以控制高压油同时进入第一液压缸25、第二液压缸26的有杆腔，第一液压缸25、第二液压缸26的无杆腔回油通过同步阀31的同步集流实现钻机底座的同步下放。

操作第二换向控制阀5可控制高压油通过独立进入第一液压缸25的无杆腔从而实现第一液压缸25的独立起升，反向操作第二换向控制阀5则可以控制高压油进入第一液压缸25的有杆腔，第一液压缸25的无杆腔油液通过第二换向控制阀5回油，从而实现第一液压缸25单独的伸出或缩回。

操作第三换向控制阀6可控制高压油通过独立进入第二液压缸26的无杆腔从而实现第二液压缸26的独立起升，反向操作第三换向控制阀6则可以控制高压油进入第二液压缸26的有杆腔，第二液压缸26的无杆腔油液通过第三换向控制阀6回油，从而实现第二液压缸26单独的伸出或缩回。

第一液控单向阀27、第二液控单向阀28安装于同步阀31后用于防止第一液压缸25、第二液压缸26的油液通过同步阀31泄漏从而保证底座重载可靠的悬停。

第九平衡阀29、第十平衡阀30位于两只起升第一液压缸25、第二液压缸26的公共油路上，用于底座起升过程中的负载平衡控制和悬停控制。

第一压力表11、第二压力表12、第三压力表13、第四压力表14用于各油路压力监测。

第一平衡阀7、第二平衡阀8、第三平衡阀9、第四平衡阀10用于底座单起升缸工作时的负载平衡控制和悬停控制，同时实现与同步起升油路的相互隔离。

本发明油气钻机底座用液压缸起升系统的工作过程为：钻机同步起升时，第一换向控制阀4切换至左位，当供油口压力超过负载压力，高压油打开第一单向阀1后依次通过第一换向控制阀4、单向节流阀32、第九平衡阀29、同步阀31后分为2路，其中1路通过串接第一液控单向阀27、第七平衡阀17、第一节流阀19、第四单向阀21、第一液控换向阀23后进入起升第一液压缸25的无杆腔油口，另外1路通过管道串接第二液控单向阀28、第八平衡阀18、第二节流阀20、第五单向阀22、第二液控换向阀24后进入起升第二液压缸26的无杆腔油口，在高压油作用下，第五平衡阀15、第六平衡阀16、第十平衡阀30开启，两只起升液压缸的有杆腔回油，由于同步阀31的同步分流作用，两只起升缸同步伸出从而实现钻机底座的同步起升。当存在同步偏差底座一侧起升到位后，同步阀31的终端补偿油路自动开启从而实现底座同步起升偏差的终端补偿功能。

钻机同步下放时，第一换向控制阀4切换至右位，高压油打开第一单向阀1后依次通过第一换向控制阀4、第十平衡阀30后分为2路分别通过第五平衡阀15、第六平衡阀16进入第一液压缸25、起升第二液压缸26的有杆腔，在高压油作用下，第七平衡阀17、第八平衡阀18打开、第一液控换向阀23、第二液控换向阀24进行换向，使两只起升缸的无杆腔回油绕开第一节流阀19、第四单向阀21分别通过第七平衡阀17、第一液控单向阀27和第八平衡阀18、第二液控单向阀28后进入同步阀31汇聚为1路依次通过第九平衡阀29、单向节流阀32回油，由于同步阀31的同步集流作用，两只起升缸同步缩回从而实现钻机底座的同步下放。当存在同步偏差底座一侧下放到位后，同步阀31的终端补偿油路自动开启从而实现底座同步下放偏差的终端补偿功能。

当需要底座起升第一液压缸25单独动作时，可操作第二换向阀5至左位，高压油打开第二单向阀2后依次通过第四平衡阀10、第七平衡阀17、第一节流阀19、第四单向阀21、第一液控换向阀23后进入起升第一液压缸25的无杆腔油口，在高压油作用下，第五平衡阀15、第二平衡阀8依次打开，底座起升第一液压缸25有杆腔油液通过第二换向阀5回油，同时第二液控单向阀28的隔离作用，高压油不会进入第实现第二液压缸26，从而实现底座起升第一液压缸25的单独伸出。类似的，当操作第二换向阀5至右位后，高压油打开第二单向阀2后依次通过第二平衡阀8、第五平衡阀15后进入起升第一液压缸25的有杆腔油口，在高压油作用下，第七平衡阀17、第四平衡阀10依次打开底座起升第一液压缸25无杆腔油液通过第二换向阀5回油，同时由于第二液控单向阀28、第三平衡阀9的单向锁止作用，第二液压缸26不会动作，从而实现第一液压缸25的单独动作。

类似的，通过第三换向阀6的操作实现第二液压缸26的单独动作。

Claims (10)

1.油气钻机底座用液压缸起升系统，包括供油口和回油口，其特征在于，所述供油口通过管路A分别连接有第一单向阀(1)、第二单向阀(2)、第三单向阀(3)；

所述第一单向阀(1)后依次连接有第一换向控制阀(4)、单向节流阀(32)、第九平衡阀(29)、同步阀(31)，所述同步阀(31)后分别连接有第一液控单向阀(27)、第二液控单向阀(28)，所述第一液控单向阀(27)后依次连接有第七平衡阀(17)、第一节流阀(19)、第一液控换向阀(23)、第一液压缸(25)的无杆腔油口，所述第二液控单向阀(28)后依次连接有第八平衡阀(18)、第二节流阀(20)、第二液控换向阀(24)、第二液压缸(26)的无杆腔油口；

所述第一换向控制阀(4)还连接有第十平衡阀(30)，所述第十平衡阀(30)通过第五平衡阀(15)与第一液压缸(25)的有杆腔油口连接，所述第十平衡阀(30)通过第六平衡阀(16)与第二液压缸的的有杆腔油口连接，所述第一换向控制阀(4)还与回油口连接；

所述第二单向阀(2)后依次连接有第二换向控制阀(5)、第四平衡阀(10)，所述第四平衡阀(10)通过管路B连接于第一液控单向阀(27)和第七平衡阀(17)之间；

所述第二换向控制阀(5)还连接有第二平衡阀(8)，所述第二平衡阀(8)通过管路C连接于第十平衡阀(30)和第六平衡阀(16)之间，所述第二换向控制阀(5)还与回油口连接；

所述第三单向阀(3)后依次连接有第三换向控制阀(6)、第三平衡阀(9)，所述第三平衡阀(9)通过管路D连接于第二液控单向阀(28)与第八平衡阀(18)之间；

所述第三换向控制阀(6)还连接有第一平衡阀(7)，所述第一平衡阀(7)通过管路E连接于管路C上，所述第三换向控制阀(6)还与回油口连接。

2.根据权利要求1所述的油气钻机底座用液压缸起升系统，其特征在于，还包括单向溢流阀(33)，所述单向溢流阀(33)分别与供油口和出油口连接。

3.根据权利要求1所述的油气钻机底座用液压缸起升系统，其特征在于，所述供油口处设置有第四压力表(14)。

4.根据权利要求1所述的油气钻机底座用液压缸起升系统，其特征在于，所述管路B上设置有第一压力表(11)，所述管路D上设置有第二压力表(12)，所述管路C上设置有第三压力表(13)。

5.根据权利要求1所述的油气钻机底座用液压缸起升系统，其特征在于，所述第一节流阀(19)并联有第四单向阀(21)，所述第四单向阀(21)的出口端设置于第一液控换向阀(23)与第一液压缸(25)之间。

6.根据权利要求5所述的油气钻机底座用液压缸起升系统，其特征在于，所述第五平衡阀(15)、第七平衡阀(17)、第一节流阀(19)、第四单向阀(21)、第一液控换向阀(23)均设置于第一液压缸(25)上，所述第七平衡阀(17)的液控口设置于第五平衡阀(15)的进口端，所述第五平衡阀(15)的液控口设置于第七平衡阀(17)的进口端，所述第一液控换向阀(23)的液控口设置于第五平衡阀(15)的进口端。

7.根据权利要求1所述的油气钻机底座用液压缸起升系统，其特征在于，所述第二节流阀(20)并联有第五单向阀(22)，所述第五单向阀(22)的出口端设置于第二液控换向阀(24)与第二液压缸(26)之间。

8.根据权利要求7所述的油气钻机底座用液压缸起升系统，其特征在于，所述第六平衡阀(16)、第八平衡阀(18)、第二节流阀(20)、第五单向阀(22)、第二液控换向阀(24)均设置于第二液压缸(26)上，所述第八平衡阀(18)的液控口设置于第六平衡阀(16)的进口端，所述第六平衡阀(16)的液控口设置于第八平衡阀(18)的进口端，所述第二液控换向阀(24)的液控口设置于第六平衡阀(16)的进口端。

9.根据权利要求1所述的油气钻机底座用液压缸起升系统，其特征在于，所述第一液控单向阀(27)和第二液控单向阀(28)的液控口均设置于第一换向控制阀(4)和第十平衡阀(30)之间，所述第九平衡阀(29)的液控口设置于第一换向控制阀(4)和第十平衡阀(30)之间，所述第十平衡阀(30)的液控口设置于第一换向控制阀(4)和单向节流阀(32)之间。

10.根据权利要求1所述的油气钻机底座用液压缸起升系统，其特征在于，所述第三平衡阀(9)的液控口设置于第一平衡阀(7)和第三换向控制阀(6)之间，所述第一平衡阀(7)的液控口设置于第三平衡阀(9)和第三换向控制阀(6)之间，所述第四平衡阀(10)的液控口设置于第二平衡阀(8)和第二换向控制阀(5)之间，所述第二平衡阀(8)的液控口设置于第四平衡阀(10)和第二换向控制阀(5)之间。