CN203516249U - 顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地质钻探工程液压系统技术领域，具体是涉及一种顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统。其液压泵站包括液压油箱、负载敏感多路阀以及置于液压油箱和负载敏感多路阀之间的油路上的一个负载敏感泵或相互并联的至少两个负载敏感泵；负载敏感泵内设置有用于调节其出油量的变量油缸，负载敏感多路阀上集成有用于调节负载敏感多路阀的阀芯开合度的比例控制手柄以及用于向负载敏感泵反馈负载敏感多路阀的阀芯输入和输出端压力差变化信号的压力反馈LS口。根据所需流量智能控制负载敏感泵的输出流量，在非工作状态时负载敏感泵的输出流量很小，系统只需要很少的动力维持内泄补油即可，从而降低钻井施工成本和资源消耗，减少环境污染。

Description

顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统

技术领域

本实用新型涉及地质钻探工程液压系统技术领域，具体是涉及一种顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统。

背景技术

目前地质钻探工程领域使用的液压系统主要存在以下缺点：

1）、液压泵的流量无法自动调节，即使是非工作状态泵的输出流量也很大，能量损失严重，系统发热量高，钻井施工成本和资源消耗较大。

2）、单泵长时间过载运行缩短了泵的使用寿命，影响正常使用。

因此，需要设计一种解决传统液压系统的缺点负载敏感反馈系统。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统，该反馈控制系统可根据钻机马达和卷扬马达的需求来调节液压泵的输出流量和压力。降低钻井施工成本和资源消耗，减少环境污染。

为了实现上述目的，采用的技术方案如下：

一种顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统，包括液压泵站、钻机马达和卷扬马达，所述液压泵站包括液压油箱、负载敏感多路阀以及置于液压油箱和负载敏感多路阀之间的油路上的一个负载敏感泵或相互并联的至少两个负载敏感泵，所述负载敏感多路阀的输出端分别与钻机马达和卷扬马达连通；所述负载敏感泵内设置有用于调节负载敏感泵出油量的变量油缸，所述负载敏感多路阀上集成有用于调节负载敏感多路阀的阀芯开合度的比例控制手柄以及用于向负载敏感泵反馈负载敏感多路阀的阀芯输入和输出端压力差变化信号的压力反馈LS口。

进一步的，所述负载敏感泵设为两个，且置于液压油箱和负载敏感多路阀之间的油路上相互并联。

进一步的，所述负载敏感多路阀上设置有溢流阀以及与溢流阀连接并用于连通液压油箱的液压油回路管道，所述液压油回路管道上设置有电磁卸荷阀。

进一步的，所述变量油缸通过改变负载敏感泵的斜盘摆角变化实现负载敏感泵输出油量改变的控制。

本实用新型顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统，其有益效果表现在：

1）、系统根据所需流量智能控制负载敏感泵的输出流量，在非工作状态时负载敏感泵的输出流量很小，系统只需要很少的动力维持内泄补油即可，减少了能量损失，从而降低钻井施工成本和资源消耗，减少环境污染。

2）、系统的负载由两个负载敏感泵平均分担，有效防止单个泵长时间过载而影响正常使用，能够有效延长泵的使用寿命。

3）、容易精确的控制钻机和卷扬的速度，且负载敏感控制系统对液压油清洁度无特殊要求，制造成本低，稳定性和动态控制特性满足大部分工程控制的要求。

附图说明

图1是本实用新型顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统的原理图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。作为本实用新型的一种较佳实施例，请参阅图1，一种顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统，包括液压泵站、钻机马达6和卷扬马达7。

液压泵站包括液压油箱1、负载敏感多路阀5以及置于液压油箱1和负载敏感多路阀5之间的油路上的一个负载敏感泵4或相互并联的至少两个负载敏感泵4，本实施例优选采用两个并联的负载敏感泵4。

负载敏感泵4与液压油箱1之间设置有滤清器2，负载敏感多路阀5的输出端分别与钻机马达6和卷扬马达7连通。

负载敏感泵4内设置有用于调节负载敏感泵4出油量的变量油缸3，负载敏感多路阀5上集成有用于调节负载敏感多路阀5的阀芯开合度的比例控制手柄8以及用于向负载敏感泵4反馈负载敏感多路阀5的阀芯输入和输出端压力差变化信号的压力反馈LS口10。

负载敏感多路阀5上设置有溢流阀9以及与溢流阀9连接并用于连通液压油箱1的液压油回路管道，液压油回路管道上设置有电磁卸荷阀11。

负载敏感泵4的输出流量根据整个系统所需流量的改变而变化，即远程输出电信号控制电液比例阀的开合度大小，然后由负载敏感多路阀5上的压力反馈LS口10提供压力信号，同时反馈到两台负载敏感泵4，从而改变负载敏感泵4的流量。

工作时，还可通过电比例信号远程控制钻机马达6和卷扬马达7的排量，来实现输出扭矩和速度的控制，负载敏感泵4和变量油缸3相配合使输出参数能在较大范围内调节，可以满足多种施工工艺的要求。液压负载敏感控制是目前多执行元件并联运动系统为降低节流损失采用的技术，该系统节能低耗，且能延长泵站的使用寿命。

本实用新型顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统，其具体控制方式为：钻机施工中，未进行操作时，负载敏感多路阀5的阀芯开合度为零，钻机马达6和卷扬马达7无动作，负载压力也为零，那么通过压力反馈LS口10反馈给两个负载敏感泵4的压力信号为零，通过负载敏感泵4内部辅助油路控制变量油缸3，使负载敏感泵4的斜盘摆角接近于零位，这时负载敏感泵4的排量接近于零，只用最小流量维持一个2Mpa左右的控制压力即可，此时负载敏感泵4空运转几乎不消耗能量。

当我们通过控制比例控制手柄8倾斜角度的大小改变阀芯开合度时，由于阀芯开合度变化，引起阀芯输入端和输出端压力差的变化，这种变化通过压力反馈LS口10反馈出一个压力信号，同时作用到两个负载敏感泵4的辅助油路，使两个负载敏感泵4内部的变量油缸3推动斜盘改变排量，来匹配钻机马达6和卷扬马达7所需流量。负载敏感泵4输出一个比负载需要略大的压力，其差值由负载敏感多路阀5的弹簧设定。在负载减小时，负载敏感泵4输出液压油的压力也减小，这时系统流量保持不变。也就是说，负载敏感泵4的流量仅由阀芯的开口大小决定，两台负载敏感泵4的出油量取决于钻机马达6和卷扬马达7希望得到的流量，这样，负载敏感泵4的出油完全用于负载的工作，多余的液压油经过溢流阀9或节流而返回油箱，且通过电磁卸荷阀11控制。

简单的说，顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统的目的就是从根本上保证：钻机在非工作状态时，泵几乎不出油；钻机工作时，马达需要多少流量，泵就输出多少流量，没有产生浪费。系统根据马达的需求来调节泵的输出流量和压力，以此节省功率。

以上内容仅仅是对本实用新型的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统，包括液压泵站、钻机马达（6）和卷扬马达（7），其特征在于：所述液压泵站包括液压油箱（1）、负载敏感多路阀（5）以及置于液压油箱（1）和负载敏感多路阀（5）之间的油路上的一个负载敏感泵（4）或相互并联的至少两个负载敏感泵（4），所述负载敏感多路阀（5）的输出端分别与钻机马达（6）和卷扬马达（7）连通；所述负载敏感泵（4）内设置有用于调节负载敏感泵（4）出油量的变量油缸（3），所述负载敏感多路阀（5）上集成有用于调节负载敏感多路阀（5）的阀芯开合度的比例控制手柄（8）以及用于向负载敏感泵（4）反馈负载敏感多路阀（5）的阀芯输入和输出端压力差变化信号的压力反馈LS口（10）。

2.根据权利要求1所述的顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统，其特征在于：所述负载敏感泵设为两个，且置于液压油箱（1）和负载敏感多路阀（5）之间的油路上相互并联。

3.根据权利要求1所述的顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统，其特征在于：所述负载敏感多路阀（5）上设置有溢流阀（9）以及与溢流阀（9）连接并用于连通液压油箱（1）的液压油回路管道，所述液压油回路管道上设置有电磁卸荷阀（11）。

4.根据权利要求1或2或3所述的顶驱钻机液压泵站负载敏感反馈控制系统，其特征在于：所述变量油缸（3）通过改变负载敏感泵（4）的斜盘摆角变化实现负载敏感泵（4）输出油量改变的控制。

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