CN203685786U - 一种恒压液压站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海洋钻井设备领域，具体涉及一种恒压液压站，包括油箱（22）、溢流阀（24）和至少一套泵组，每套所述泵组包括电磁阀（13）、电动机（15）和恒压泵（16），所述电动机（15）连接恒压泵（16），恒压泵（16）的吸油口S与油箱（22）相连；恒压泵（16）的泄油口T与油箱（22）相连；当包括两套或两套以上所述泵组时，每套泵组的恒压泵（16）的出口B并联形成液压站的压力口（28）；所述恒压泵（16）还包括第一控制口（X）和第二控制口（Mst）。本实用新型的液压站启动时，电动机和恒压泵相当于空载启动，即低压启动，功率很小，启动无冲击，能有效的提高电动机和恒压泵的可靠性与寿命。

Description

一种恒压液压站

技术领域

本实用新型涉及海洋钻井设备领域，具体涉及一种恒压液压站。

背景技术

随着海洋钻井技术的不断发展，钻杆处理装置、隔水管处理装置、月池小车等正在成为深水钻井平台设计中不可缺少的工业标准。液压站作为钻杆处理装置、隔水管处理装置、月池小车、补偿系统等各种液压设备的动力源，在海洋钻井平台或钻井船中被广泛应用。在深水钻井工作中，液压站基本处于24小时不间断的运行，一旦液压站出现问题，会导致钻井作业的停止，造成巨大损失，因此深水钻井工作中的液压站具有十分重要的作用。

目前，在深水钻井平台上，与液压站连接的设备多且分布距离远，设备的压力口与液压站的压力口P相连，回油口与液压站的回油口R相连，此类液压站都比较大、由多个恒压泵组成，且都为恒压液压站，额定压力一般为210bar。

如图1所示，是现有技术中一种最常用的恒压液压站，液压站至少有一套泵组，优选为三套及以上的泵组，各套泵组并列，其中任意一套备用。电动机一3（分别用3a、3b和3c表示）连接恒压泵一4（分别用4a、4b和4c表示），恒压泵一4的吸油口S通过吸油过滤器一1（分别用1a、1b和1c表示）与油箱一9相连。恒压泵一4的出口B分别与安全阀一5入口（分别用5a、5b和5c表示）、高压过滤器一6入口（分别用6a、6b和6c表示）相连，安全阀一5出口分别与单向阀四11、回油过滤器10入口相连，高压过滤器一6出口与单向阀三7入口（分别用7a、7b和7c表示）相连，单向阀三7出口并联成压力口P。恒压泵一4的泄油口T经过球阀四2（分别用2a、2b和2c表示）与泄油过滤器一8入口相连，泄油过滤器一8出口与油箱一9相连。回油口R与单向阀四11入口相连，单向阀四11出口经过回油过滤器一10与油箱一9相连。

所述的恒压泵一4包含变量泵一401（分别用401a、401b和401c表示）、变量活塞油缸一402（分别用402a、402b和402c表示），压力控制阀一403（分别用403a、403b和403c表示），变量泵一401与变量活塞油缸一402连接，变量活塞油缸一402与压力控制阀一403相连。

液压站的压力口P的压力与变量泵一401的出口B的压力相等，即为液压站的系统压力。压力控制阀一403设定为210bar，即为额定压力，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，即系统压力与额定压力的差值不会超过3bar。若变量泵一401出口B的压力超过额定压力，压力控制阀一403就工作在左位，变量活塞油缸一402无杆腔进入压力油，变量活塞油缸一402伸出从而推动变量泵一401的斜盘摆角，使泵的排量减小，直到压力偏差被纠正为止。若变量泵一401出口B的压力低于额定压力，压力控制阀一403就工作在右位，变量活塞油缸一402的无杆腔卸荷，变量活塞油缸一402缩回从而拉动变量泵一401的斜盘摆角，使泵的排量增大，直到压力偏差被纠正为止。

现有技术存在的问题有：第一，现有技术中的液压站响应快且不受负载影响，但是各泵的额定压力分别由各自的压力控制阀设定，在同一系统压力下，压力控制阀一403的设定值稍微有点偏差，各泵的系统压力与额定压力差值就不同，就会造成各泵的排量不一样，系统的总输出流量达不到额定流量，长期使用还会造成各泵磨损不同；

第二，变量泵一401启动瞬间处于最大排量和额定压力，当出口压力大于额定压力后，然后变量泵一401的排量才减小，即带载启动，会造成瞬间的载荷超过额定载荷，直接导致泵与其电动机的可靠性下降与寿命缩短；

第三，液压站待机工况下，泵无输出流量，液压站的压力比额定压力还高3bar，此时泵的排量减小到最小，只满足内部泄漏，但因其压力高故而功率损失仍相对较大，且一直处于高压会影响系统的可靠性；

第四，钻井平台上的设备高度差达到几十米，而现有液压站由单向阀四11设定回油背压，其不可调节，对于低处的设备回油背压过大，而对于高处的设备回油背压可能过低而造成管路排空，直接影响设备的使用性能、响应性能与可靠性。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，提供一种低压启动冲击小、高压工作时各恒压泵排量一致并且能够避免回油管路出现排空的恒压液压站。

本实用新型采用的技术方案为：   

一种恒压液压站，包括油箱、溢流阀和至少一套泵组，每套所述泵组包括电磁阀、电动机和恒压泵，所述电动机连接恒压泵，恒压泵的吸油口S与油箱相连；恒压泵的泄油口T与油箱相连；当包括两套或两套以上所述泵组时，每套泵组的恒压泵的出口B并联形成液压站的压力口；

    所述恒压泵还包括第一控制口和第二控制口，每套泵组的恒压泵的第一控制口与溢流阀的入口相连，溢流阀的出口与油箱相连；恒压泵的第二控制口与电磁阀的压力口P相连，电磁阀的回油口T与油箱相连；

所述恒压泵包括变量泵、换向阀、节流孔一、单向阀一、节流孔二、压力控制阀，变量活塞油缸，节流孔三；所述变量泵的斜盘与变量活塞油缸连接，变量泵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B口、节流孔二相连；压力控制阀的A口分别与恒压泵的泄油口T、节流孔三相连；变量活塞油缸的A口分别与压力控制阀的B口、节流孔三相连；压力控制阀右位的控制口分别与单向阀一入口、节流孔二、恒压泵的第二控制口相连；换向阀的P口分别与节流孔一、单向阀一的出口相连，换向阀的A口分别与节流孔一、恒压泵的第一控制口相连。

作为本实用新型的优选实施方式，还包括开启压力可以无极调节的第一插座压力阀、开启压力可以无极调节的第二插座压力阀、与低处设备回油连接的液压站第一回油口以及与高处设备回油连接的液压站第二回油口；所述液压站第一回油口与第一插座压力阀入口相连，液压站第二回油口与第二插座压力阀入口相连，第一插座压力阀出口与第二插座压力阀的出口并联后，经过回油过滤器与油箱相连。

作为本实用新型的优选实施方式，所述每套泵组还包括安全阀、高压过滤器以及单向阀二；所述恒压泵的出口B分别与安全阀入口、高压过滤器入口相连，安全阀出口分别与回油过滤器入口、第一插座压力阀出口、第二插座压力阀出口相连，高压过滤器出口与单向阀二入口相连，当包括至少两套所述泵组时，每套泵组的单向阀二的出口并联形成液压站的压力口。

作为本实用新型的优选实施方式，还包括泄油过滤器，并且每套泵组还包括吸油过滤器、球阀一、球阀二以及球阀三；所述恒压泵的吸油口S通过吸油过滤器与油箱相连；每套泵组的恒压泵的泄油口T经过球阀一与泄油过滤器入口相连，泄油过滤器出口与油箱相连；每套泵组的恒压泵的第一控制口经过球阀二与溢流阀的入口相连；恒压泵的第二控制口经过球阀三与电磁阀的压力口P相连。

作为本实用新型的优选实施方式，包括三套或三套以上所述泵组，其中任意一套作为备用泵组。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、液压站启动时，电动机和恒压泵相当于空载启动，即低压启动，功率很小，启动无冲击，能有效的提高电动机和恒压泵的可靠性与寿命。

2、液压站工作时，所有泵的控制压力都由溢流阀决定，相同的控制压力使各恒压泵的排量都保持一致，从而可以同时输出最大的系统流量。不会出现因为控制压力不同而导致泵排量不同，而使输出的流量不同，从而不能达到最大的系统流量。长期使用后，也不会造成各恒压泵内部的磨损不同。

3、液压站待机时，与低压启动的工况相同，待机功率小，且系统处于低压状态，能有效提高系统的可靠性，如要切换到高压状态，只需要对应的电磁阀得电，响应非常快。而常规的恒压液压站，待机工况下，液压站的压力比额定压力还高3bar，虽泵的输出流量只满足内泄无多余输出，但功率损失仍相对较大，液压系统处于高压状态，也会影响系统的可靠性。

4、与液压站相连的设备中，处于低处的设备回油连接到液压站第一回油口，处于高处的设备回油连接到液压站第二回油口，根据设备的高度来无级调节第一插座压力阀与第二插座压力阀的开启压力，从而避免回油管路出现排空的现象，同时可以减小低处的设备背压，减小功率损失，并可大幅度提高液压设备的使用性能、响应性能与可靠性。

附图说明

图1是现有技术液压连接示意图

图2本实用新型液压连接示意图

图3是本实用新型中的恒压泵内部连接关系放大图

图中标记：1-吸油过滤器一，2-球阀四，3-电动机一，4-恒压泵一，401-变量泵一，402-变量活塞油缸一，403-压力控制阀一，5-安全阀一，6-高压过滤器一，7-单向阀三，8-泄油过滤器一，9-油箱一，10-回油过滤器一，11-单向阀四，12-吸油过滤器，13-电磁阀，14-球阀一，15-电动机，16-恒压泵，161-变量泵，162-换向阀，163-节流孔一，164-单向阀一，165-节流孔二，166-压力控制阀，167-变量活塞油缸，168-节流孔，17-球阀二，18-安全阀，19-高压过滤器， 20-单向阀二， 21-泄油过滤器，22-油箱，23-球阀三，24-溢流阀，25-回油过滤器，26-第一插座压力阀，27-第二插装压力阀，28-液压站压力口，X-第一控制口，Mst-第二控制口，R1-第一回油口，R2-第二回油口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图2所示，本实用新型的恒压液压站包含至少一套泵组，优选为三套及以上的泵组，各套泵组并列，其中任意一套备用，本实施例中采用三套泵组。本实用新型的恒压液压站还包括泄油过滤器21、油箱22、溢流阀24、回油过滤器25、第一插座压力阀26、第二插座压力阀27。

每套泵组包含吸油过滤器12（图中分别用12a、12b和12c表示）、电磁阀13（分别用13a、13b和13c表示）、球阀一14（分别用14a、14b和14c表示）、电动机15（分别用15a、15b和15c表示）、恒压泵16（分别用16a、16b和16c表示）、球阀二17（分别用17a、17b和17c表示）、安全阀18（分别用18a、18b和18c表示）、高压过滤器19（分别用19a、19b和19c表示）、单向阀二20（分别用20a、20b和20c表示）、球阀三23（分别用23a、23b和23c表示）。

电动机15连接恒压泵16，恒压泵16的吸油口S通过吸油过滤器12与油箱22相连。恒压泵16的出口B分别与安全阀18入口、高压过滤器19入口相连，安全阀18出口分别与回油过滤器25入口、第一插座压力阀26出口、第二插座压力阀27出口相连，高压过滤器19出口与单向阀二20入口相连，单向阀二20出口并联成压力口P。恒压泵16的泄油口T经过球阀一14与泄油过滤器21入口相连，泄油过滤器21出口与油箱相连。恒压泵16的第一控制口X经过球阀二17与溢流阀24的入口相连，溢流阀24的出口与油箱22相连。恒压泵的第二控制口Mst经过球阀三23与电磁阀13的压力口P相连，电磁阀13的回油口T与油箱22相连。第一回油口R1与第一插座压力阀26入口相连，第二回油口R2与第二插座压力阀27入口相连，第一插座压力阀26出口与第二插座压力阀27的出口并联后，经过回油过滤器25与油箱22相连。

如图3所示，恒压泵16包含变量泵161，换向阀162，节流孔一163，单向阀一164，节流孔二165，压力控制阀166，变量活塞油缸167，节流孔三168。

变量泵161的斜盘与变量活塞油缸167连接，变量泵161出口B分别与压力控制阀166左位的控制口和P口、变量活塞油缸167的B口、节流孔二165相连，压力控制阀166的A口分别于泄油口T、节流孔三168相连，变量活塞油缸167的A口分别于压力控制阀166的B口、节流孔三168相连，压力控制阀166右位的控制口分别与单向阀一164入口、节流孔二165、第二控制口Mst相连，换向阀162的P口分别与节流孔一163、单向阀一164出口相连，换向阀162的A口分别与节流孔一163、第一控制口X相连。

本实用新型的工作原理如下：

液压站的压力口P的压力与恒压泵16的出口B的压力相等，即为液压站的系统压力，系统压力为压力控制阀166右位的控制口压力加上压力控制阀166的设定压力，压力控制阀166具有同样的最小设定压力33bar，溢流阀24的设定压力为177bar。工作时，压力控制阀166右位的控制口压力为溢流阀24的设定压力，此时系统压力为210bar，即为额定压力；低压卸荷时，压力控制阀166右位的控制口压力为零，此时系统压力为33bar。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，即系统压力与额定压力的差值不会超过3bar。安全阀18的压力比恒压泵16的额定压力高10%左右。

低压启动工况。电磁阀13失电，电磁阀13工作在右位，恒压泵16的第二控制口Mst经过球阀三23、电磁阀13回到油箱22，第二控制口Mst压力为零，因溢流阀24设定压力很高，压力控制阀166右位的控制口经过第二控制口Mst泄压，此时变量泵161的出口B为33bar，处于低压卸荷状态，负载没有动作不需要输出流量，恒压泵16的排量变到最小，流量只满足泵自身的内泄，没有对外输出任何流量。电动机二15和恒压泵16相当于空载启动，即低压启动，功率很小，启动无冲击，能有效的提高电动机二、泵的可靠性与寿命。

高压工作工况。当低压启动至少15s后，电磁阀13得电，电磁阀13工作在左位，恒压泵16的第二控制口Mst与油箱22的回路断开，其压力控制阀166右位的控制口只能从经过单向阀一164、换向阀162、球阀二17、溢流阀24连到油箱22，此时压力控制阀166右位的控制口压力达到177bar，恒压泵16处于额定压力状态，高压油经过高压过滤器19、单向阀二20并联到压力口P对外供给。所有泵的控制压力都由溢流阀24决定，相同的控制压力使各恒压泵16的排量都保持一致，从而可以同时输出最大的系统流量。不会出现因为控制压力不同而导致泵排量不同，而使输出的流量不同，从而不能达到最大的系统流量。长期使用后，也不会造成各恒压泵16内部的磨损不同。

待机工况。使电磁阀13失电，此时与低压启动的工况相同，待机功率小，且系统处于低压状态，有效提高系统的可靠性，如要切换到高压状态，只需要对应的电磁阀13得电，响应非常快。而常规的恒压液压站，待机工况下，液压站的压力比额定压力还高3bar，虽泵的输出流量只满足内泄无多余输出，但功率损失仍相对较大，液压系统处于高压状态，也会影响系统的可靠性。

回油背压调整。第一插座压力阀26与第二插座压力阀27的作用与单向阀三相同，但是其开启压力（即背压）可以无级调整。钻井平台上的设备高度差达到几十米，油液的高度不同会产生不同的压力，高低处管路压差甚至会达到7bar左右。处于低处的隔水管处理装置、月池小车等设备回油背压可设定较小；而对于高处的钻杆处理装置、顶驱等设备，安装位置很高，需要调大回油背压，若设定的回油背压小于管路压差，会出现设备的回油直接流回油箱形成排空现象。因此低处的设备回油连接到第一回油口R1，高处的设备回油连接到第二回油口R2，并根据设备的高度来无级调节第一插座压力阀26与第二插座压力阀19的开启压力，从而避免回油管路出现排空的现象，又可以减小低处的设备背压，减小功率损失，且可大幅度提高液压设备的使用性能、响应性能与可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种恒压液压站，包括油箱（22）、溢流阀（24）和至少一套泵组，每套所述泵组包括电磁阀（13）、电动机（15）和恒压泵（16），所述电动机（15）连接恒压泵（16），恒压泵（16）的吸油口S与油箱（22）相连；恒压泵（16）的泄油口T与油箱（22）相连；当包括两套或两套以上所述泵组时，每套泵组的恒压泵（16）的出口B并联形成液压站的压力口（28）；

    其特征在于，所述恒压泵（16）还包括第一控制口（X）和第二控制口（Mst），每套泵组的恒压泵（16）的第一控制口（X）与溢流阀（24）的入口相连，溢流阀（24）的出口与油箱（22）相连；恒压泵（16）的第二控制口（Mst）与电磁阀（13）的压力口P相连，电磁阀（13）的回油口T与油箱（22）相连；

所述恒压泵（16）包括变量泵（161）、换向阀（162）、节流孔一（163）、单向阀一（164）、节流孔二（165）、压力控制阀（166），变量活塞油缸（167），节流孔三（168）；所述变量泵（161）的斜盘与变量活塞油缸（167）连接，变量泵（161）出口分别与压力控制阀（166）左位的控制口和P口、变量活塞油缸（167）的B口、节流孔二（165）相连；压力控制阀（166）的A口分别与恒压泵（16）的泄油口T、节流孔三（168）相连；变量活塞油缸（167）的A口分别与压力控制阀（166）的B口、节流孔三（168）相连；压力控制阀（166）右位的控制口分别与单向阀一（164）入口、节流孔二（165）、恒压泵（16）的第二控制口（Mst）相连；换向阀（162）的P口分别与节流孔一（163）、单向阀一（164）的出口相连，换向阀（162）的A口分别与节流孔一（163）、恒压泵（16）的第一控制口（X）相连。

2.根据权利要求1所述的恒压液压站，其特征在于，还包括开启压力可以无极调节的第一插座压力阀（26）、开启压力可以无极调节的第二插座压力阀（27）、与低处设备回油连接的液压站第一回油口（R1）以及与高处设备回油连接的液压站第二回油口（R2）；所述液压站第一回油口（R1）与第一插座压力阀（26）入口相连，液压站第二回油口（R2）与第二插座压力阀（27）入口相连，第一插座压力阀（26）出口与第二插座压力阀（27）的出口并联后，经过回油过滤器（25）与油箱（22）相连。

3.根据权利要求2所述的恒压液压站，其特征在于，所述每套泵组还包括安全阀（18）、高压过滤器（19）以及单向阀二（20）；所述恒压泵（16）的出口B分别与安全阀（18）入口、高压过滤器（19）入口相连，安全阀（18）出口分别与回油过滤器（25）入口、第一插座压力阀（26）出口、第二插座压力阀（27）出口相连，高压过滤器（19）出口与单向阀二（20）入口相连，当包括至少两套所述泵组时，每套泵组的单向阀二（20）的出口并联形成液压站的压力口（28）。

4.根据权利要求1、2或3所述的恒压液压站，其特征在于，还包括泄油过滤器（21），并且每套泵组还包括吸油过滤器（12）、球阀一（14）、球阀二（17）以及球阀三（23）；所述恒压泵（16）的吸油口S通过吸油过滤器（12）与油箱（22）相连；每套泵组的恒压泵（16）的泄油口T经过球阀一（14）与泄油过滤器（21）入口相连，泄油过滤器（21）出口与油箱（22）相连；每套泵组的恒压泵（16）的第一控制口（X）经过球阀二（17）与溢流阀（24）的入口相连；恒压泵的第二控制口（Mst）经过球阀三（23）与电磁阀（13）的压力口P相连。

5.根据权利要求1、2或3所述的恒压液压站，其特征在于，包括三套或三套以上所述泵组，其中任意一套作为备用泵组。

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