RU147329U1

RU147329U1 - HYDRAULIC RETURNING AND INJURY MOVEMENT

Info

Publication number: RU147329U1
Application number: RU2014111624/06U
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Усок
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ЭЛКАМ-нефтемаш"
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2014-11-10

Abstract

1. Гидропривод возвратно-поступательного движения, содержащий гидроцилиндр со штоком и поршнем, разделяющим его на поршневую и штоковую полости, реверсивный электродвигатель, снабженный блоком управления частотой вращения выходного вала электродвигателя, соединенного с входным валом насоса с реверсом потока рабочей жидкости по трубопроводу, соединяющему насос со штоковой полостью гидроцилиндра, отличающийся тем, что в трубопроводе, соединяющем насос со штоковой полостью гидроцилиндра, установлены параллельно обратный клапан, нормально открытый в направлении нагнетания рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра, и регулируемый дроссель.2. Гидропривод возвратно-поступательного движения по п. 1, отличающийся тем, что насос соединен со штоковой полостью гидроцилиндра посредством мультипликатора давления, полость высокого давления которого соединена со штоковой полостью гидроцилиндра.1. The hydraulic actuator of the reciprocating movement, comprising a hydraulic cylinder with a rod and a piston dividing it into a piston and rod cavities, a reversible electric motor, equipped with a control unit for the rotational speed of the output shaft of the electric motor connected to the input shaft of the pump with a reverse fluid flow through the pipeline connecting the pump with a rod cavity of the hydraulic cylinder, characterized in that in the pipeline connecting the pump to the rod cavity of the hydraulic cylinder, a check valve is installed in parallel, normal open in the direction of pumping the working fluid into the rod cavity of the hydraulic cylinder, and an adjustable throttle. 2. The reciprocating hydraulic actuator according to claim 1, characterized in that the pump is connected to the rod cavity of the hydraulic cylinder by a pressure multiplier, the high pressure cavity of which is connected to the rod cavity of the hydraulic cylinder.

Description

Полезная модель относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения, включающим гидравлические средства, и может быть использована для приведения в действие скважинного штангового насоса, предназначенного для подъема жидкостей с больших глубин.The utility model relates to hydraulic volume displacement machines, including hydraulic means, and can be used to actuate a borehole sucker rod pump designed to lift liquids from great depths.

Известен гидравлический привод подъемного устройства (пат RU №2232295, МПК⁶ F04B 47/04, опубл. 2004 г.), содержащий рабочий цилиндр с поршнем и штоком и уравновешивающий тандемный цилиндр с перемычкой и штоком с поршнями на его концах, установленными с образованием четырех полостей, одна из которых соединена с емкостью со сжатым газом, другая - с полостью рабочего цилиндра регулируемый насос с электродвигателем и сливной гидробак, соединенные с полостями уравновешивающего тандемного цилиндра через электрогидрораспределители, узлы переключения которых соединены с выходом блока управления, вход которого соединен с датчиками конечных положений поршня рабочего цилиндра.Known hydraulic drive lifting device (US Pat. No. 2232295, IPC ⁶ F04B 47/04, publ. 2004), comprising a working cylinder with a piston and a rod and a balancing tandem cylinder with a jumper and a rod with pistons at its ends, installed with the formation of four cavities, one of which is connected to the container with compressed gas, the other to the cavity of the working cylinder, an adjustable pump with an electric motor and a drain tank, connected to the cavities of the balancing tandem cylinder through electrodistributors, cat switching units ryh connected to the output of the control unit, the input of which is connected with sensors the end positions of the working cylinder piston.

Такой привод не надежен в работе, имеет высокую себестоимость изготовления и требуются большие затраты на обслуживание, что объясняется наличием электрогидрораспределителей, фильтров высокого давления.Such a drive is not reliable in operation, has a high manufacturing cost and requires high maintenance costs, which is explained by the presence of electrohydrodistributors, high-pressure filters.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является гидропривод возвратно-поступательного движения (пат RU №98510, МПК F16H 39/02 (2006.01), опубл. 2010 г.), содержащий гидроцилиндр со штоком и поршнем, разделяющим его на поршневую и штоковую полости, реверсивный электродвигатель, снабженный блоком управления частотой вращения выходного вала электродвигателя, соединенного с входным валом насоса с реверсом потока рабочей жидкости по трубопроводу, соединяющему насос со штоковой полостью гидроцилиндра.Closest to the claimed and adopted as a prototype is a reciprocating hydraulic drive (US Pat. No. 98510, IPC F16H 39/02 (2006.01), publ. 2010), comprising a hydraulic cylinder with a rod and piston separating it into a piston and rod cavity, a reversible electric motor, equipped with a control unit for the rotational speed of the output shaft of the electric motor connected to the input shaft of the pump with a reverse flow of the working fluid through a pipeline connecting the pump to the rod cavity of the hydraulic cylinder.

Такой привод более надежен в работе, имеет невысокую себестоимость изготовления и не требует больших затрат на обслуживание за счет исключения из конструкции электрогидрораспределителей, фильтров высокого давления и обеспечения реверсирования потока рабочей жидкости и регулирования числа качаний электродвигателем.Such a drive is more reliable in operation, has a low manufacturing cost and does not require large maintenance costs due to the exclusion of electrohydroallocators, high pressure filters from the design and the reversal of the flow of the working fluid and the regulation of the number of strokes by the electric motor.

Однако при использовании такого привода в качестве привода вертикального перемещения, например - привода скважинного насоса, при ходе поршня гидроцилиндра вниз не обеспечивается требуемый режим торможения движения поршня и штока, что может привести к поломке привода, особенно при работе на усложненных скважинах (например, при запарафировании скважины или при увеличении давления нефти).However, when using such a drive as a drive for vertical movement, for example, a borehole pump drive, when the piston of the hydraulic cylinder moves down, the required braking mode of the piston and rod movement is not provided, which can lead to breakage of the drive, especially when working on complicated wells (for example, when drilling wells or with increasing oil pressure).

Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности работы привода за счет обеспечения требуемого режима торможения поршня и штока.The objective of the claimed utility model is to increase the reliability of the drive by providing the required mode of braking of the piston and rod.

Поставленная задача решается усовершенствованием гидропривода возвратно-поступательного движения, содержащего гидроцилиндр со штоком и поршнем, разделяющим его на поршневую и штоковую полости, реверсивный электродвигатель, снабженный блоком управления частотой вращения выходного вала электродвигателя, соединенного с входным валом насоса с реверсом потока рабочей жидкости по трубопроводу, соединяющему насос со штоковой полостью гидроцилиндра.The problem is solved by improving the hydraulic drive reciprocating, containing a hydraulic cylinder with a rod and a piston dividing it into a piston and rod cavity, a reversible electric motor, equipped with a control unit for the frequency of rotation of the output shaft of the electric motor connected to the input shaft of the pump with reverse flow of the working fluid through the pipeline, connecting the pump to the rod cavity of the hydraulic cylinder.

Это усовершенствование состоит в том, что в трубопроводе, соединяющем насос со штоковой полостью гидроцилиндра, установлены параллельно обратный клапан, нормально открытый в направлении нагнетания рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра, и регулируемый дроссель.This improvement consists in the fact that in the pipeline connecting the pump to the rod cavity of the hydraulic cylinder, a check valve is installed in parallel, normally open in the direction of pumping the working fluid into the rod cavity of the hydraulic cylinder, and an adjustable throttle.

Такая конструкция привода обеспечивает при ходе поршня гидроцилиндра вниз за счет регулирования проходного сечения дросселя требуемый режим торможения движения поршня и штока.This design of the drive provides during the piston stroke of the hydraulic cylinder down due to the regulation of the bore of the throttle the required mode of braking the movement of the piston and rod.

Кроме того, насос может быть соединен со штоковой полостью гидроцилиндра посредством мультипликатора давления, полость высокого давления которого соединена со штоковой полостью гидроцилиндра, что позволяет увеличить давление рабочей жидкости, действующей на поршень гидроцилиндра для преодоления большой нагрузки при движении поршня гидроцилиндра привода, работающего на усложненной скважине.In addition, the pump can be connected to the rod cavity of the hydraulic cylinder through a pressure multiplier, the high pressure cavity of which is connected to the rod cavity of the hydraulic cylinder, which allows increasing the pressure of the working fluid acting on the piston of the hydraulic cylinder to overcome the heavy load when the piston of the hydraulic drive cylinder operating on a complicated well .

Полезная модель поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 изображена гидравлическая схема заявляемого привода на примере привода скважинного насоса, на фиг. 2 - гидравлическая схема привода с мультипликатором давления.The utility model is illustrated by drawings, in which in FIG. 1 shows a hydraulic circuit of the inventive drive by the example of a well pump drive; FIG. 2 is a hydraulic drive diagram with a pressure multiplier.

Гидропривод возвратно-поступательного движения (фиг. 1) содержит гидроцилиндр 1 со штоком 2 и поршнем 3, разделяющим его на поршневую 4 и штоковую 5 полости, реверсивный электродвигатель 6, снабженный блоком 7 управления частотой вращения выходного вала электродвигателя 6, соединенного с входным валом насоса 8 с реверсом потока рабочей жидкости по трубопроводу 9, соединяющему насос 8 со штоковой полостью 5 гидроцилиндра 1. В трубопроводе 9, установлены параллельно обратный клапан 10, нормально открытый в направлении нагнетания рабочей жидкости в штоковую полость 5 гидроцилиндра 1, и регулируемый дроссель 11.The reciprocating hydraulic actuator (Fig. 1) contains a hydraulic cylinder 1 with a rod 2 and a piston 3 dividing it into a piston 4 and a rod 5 of a cavity, a reversible electric motor 6 provided with a speed control unit 7 for controlling the output shaft of the electric motor 6 connected to the input shaft of the pump 8 with reverse flow of the working fluid through the pipeline 9 connecting the pump 8 to the rod cavity 5 of the hydraulic cylinder 1. In the pipeline 9, a check valve 10 is installed in parallel, normally open in the direction of pumping the working fluid into rod cavity 5 of the hydraulic cylinder 1, and an adjustable throttle 11.

В варианте на фиг. 2 насос 8 соединен со штоковой полостью 5 гидроцилиндра 1 посредством мультипликатора давления 12, полость высокого давления 13 которого соединена со штоковой полостью 5 гидроцилиндра 1. Мультипликатор 12 выполнен в виде тандемного цилиндра, разделенного поршнями 14 и 15, соединенными штоком 16, на поршневые полости 17, 18 и штоковые полости 19 и 20. Позицией 21 обозначен вентиль в линии нагнетания насоса 8, позицией 22 обратный клапан, позициями 23 и 24 датчики крайних положений штока 2.In the embodiment of FIG. 2, the pump 8 is connected to the rod cavity 5 of the hydraulic cylinder 1 by means of a pressure multiplier 12, the high pressure cavity 13 of which is connected to the rod cavity 5 of the hydraulic cylinder 1. The multiplier 12 is made in the form of a tandem cylinder divided by pistons 14 and 15 connected by a rod 16 into piston cavities 17 , 18 and rod cavities 19 and 20. Position 21 denotes the valve in the discharge line of the pump 8, position 22 non-return valve, positions 23 and 24 of the sensors of the extreme positions of the rod 2.

Работа привода в варианте на фиг. 1 происходит следующим образом.The operation of the drive in the embodiment of FIG. 1 occurs as follows.

Перед началом работы настраивают регулируемый дроссель 11, обеспечивая необходимую скорость движения штока 2 вниз. Поршень 3 цилиндра 1 находится в нижнем положении. Блок управления 7 подает напряжение на электродвигатель 6, при этом насос 8 нагнетает рабочую жидкость в штоковую полость 5 по трубопроводу 9, открывая обратный клапан 10, под действием давления рабочей жидкости создаваемого насосом 8. Поршень 3 перемещается вверх. Блок управления 7 по заданной программе, изменяет частоту электрического напряжения, то есть скорость вращения вала электродвигателя 6 и соответственно расход рабочей жидкости, подаваемой насосом 8, обеспечивая заданную скорость движения штока 2. При достижении поршнем 3 крайнего верхнего положения, срабатывает датчик 23 крайнего положения, его сигнал обрабатывается блоком управления 7, который снижает частоту электрического напряжения, подаваемого на электродвигатель 6, до нуля. Вал электродвигателя 6 и соответственно шток 2 привода останавливаются.Before starting work, adjust the adjustable throttle 11, providing the necessary speed of the rod 2 down. The piston 3 of the cylinder 1 is in the lower position. The control unit 7 supplies voltage to the electric motor 6, while the pump 8 pumps the working fluid into the rod cavity 5 through the pipe 9, opening the check valve 10, under the action of the working fluid pressure generated by the pump 8. The piston 3 moves up. The control unit 7 according to a predetermined program, changes the frequency of the electric voltage, that is, the speed of rotation of the shaft of the electric motor 6 and, accordingly, the flow rate of the working fluid supplied by the pump 8, providing a predetermined speed of the rod 2. When the piston 3 reaches its highest position, the sensor 23 of the extreme position is triggered, its signal is processed by the control unit 7, which reduces the frequency of the electric voltage supplied to the electric motor 6 to zero. The shaft of the electric motor 6 and, accordingly, the rod 2 of the drive are stopped.

Под весом колоны штанг, шток 2 и поршень 3 гидроцилиндра 1, начинает движение вниз, происходит реверс привода. Обратный клапан 10 закрывается. Рабочая жидкость из штоковой полости 5 вытесняется в обратном направлении через регулируемый дроссель 11 в насос 8, заставляя его работать в режиме гидродвигателя в обратном направлении, а блок управления 7 по заданной программе реверсирует электродвигатель 6, обеспечивая заданную скорость движения штока 2 вниз. При достижении поршнем 3 крайнего нижнего положения срабатывает датчик крайнего положения 24, его сигнал обрабатывается блоком управления 7 который уменьшает частоту электрического напряжения, подаваемого на электродвигатель 6 и реверсирует его по заданной программе. Происходит реверс привода и его работа повторяется.Under the weight of the rod string, rod 2 and piston 3 of hydraulic cylinder 1, it starts to move down, the drive is reversed. Check valve 10 closes. The working fluid from the rod cavity 5 is displaced in the opposite direction through an adjustable throttle 11 into the pump 8, forcing it to work in the hydraulic motor mode in the opposite direction, and the control unit 7 reverses the electric motor 6 according to a predetermined program, providing a predetermined speed of the rod 2 downward. When the piston 3 reaches its extreme lower position, the sensor of the extreme position 24 is triggered, its signal is processed by the control unit 7 which reduces the frequency of the electric voltage supplied to the electric motor 6 and reverses it according to a given program. The drive reverses and its operation is repeated.

Работа привода в варианте на фиг. 2 происходит следующим образом. Перед началом работы настраивают регулируемую дроссель 11, обеспечивая необходимую скорость движения штока 2 вниз. Поршень 3 гидроцилиндра 1 находится в нижнем положении, вентиль 21 находится в открытом положении, блок управления 7 подает напряжение на электродвигатель 6 и привод работает в варианте описанном на фиг. 1, При этом шток 16 мультипликатора 12 с поршнями 14 и 15 находится в верхнем положении, поскольку на него воздействуют давление рабочей жидкости, подаваемой насосом 8 в полости 17, 18 и 19, в штоковую полость 20 рабочая жидкость не поступает, поскольку она соединена со сливом.The operation of the drive in the embodiment of FIG. 2 occurs as follows. Before starting work, adjust the adjustable throttle 11, providing the necessary speed of the rod 2 down. The piston 3 of the hydraulic cylinder 1 is in the lower position, the valve 21 is in the open position, the control unit 7 supplies voltage to the electric motor 6 and the actuator operates in the embodiment described in FIG. 1, In this case, the rod 16 of the multiplier 12 with the pistons 14 and 15 is in the upper position, since it is affected by the pressure of the working fluid supplied by the pump 8 in the cavity 17, 18 and 19, the working fluid does not enter the rod cavity 20, since it is connected to drain.

При увеличении нагрузки на штоке 2, например при запарафировании скважины или при увеличении давления нефти в трубопроводе, вентиль 21 закрывают. Давление рабочей жидкости, подается в штоковую полость 5, гидроцилиндра 1 через обратный клапан 22, поршень 3 и шток 2 перемещаются вверх. При достижении поршнем 3 крайнего верхнего положения, срабатывает датчик 23, его сигнал обрабатывается блоком управления 7, который снижает частоту электрического напряжения, подаваемого на электродвигатель 6, до нуля. Вал электродвигателя 6 и шток 2 привода останавливаются.When the load on the rod 2 increases, for example, when a well is being barred or when the oil pressure in the pipeline increases, valve 21 is closed. The pressure of the working fluid is supplied to the rod cavity 5, the hydraulic cylinder 1 through the check valve 22, the piston 3 and the rod 2 are moved up. When the piston 3 reaches its extreme upper position, the sensor 23 is activated, its signal is processed by the control unit 7, which reduces the frequency of the electric voltage supplied to the electric motor 6 to zero. The motor shaft 6 and the actuator stem 2 are stopped.

Под весом колоны штанг, шток 2 и поршень 3 гидроцилиндра 1 начинают движение вниз, происходит реверс привода.Under the weight of the rod string, the rod 2 and the piston 3 of the hydraulic cylinder 1 begin to move down, the drive is reversed.

Рабочая жидкость из штоковой полости 5 поступает в полость высокого давления 17 мультипликатора 12 и перемещает поршень 14 мультипликатора 12 вниз, поскольку вентиль 21 закрыт. Рабочая жидкость из штоковой полости 19 мультипликатора 12 вытесняется в насос 8, а рабочая жидкость из поршневой полости 18, мультипликатора 12 закрывает обратный клапан 10 и через регулируемый дроссель 11, поступает в насос 8. При этом насос 8 работает в режиме гидродвигателя в обратном направлении, а блок управления 7, по заданной программе реверсирует электродвигатель 6, обеспечивая заданную скорость движения штока 2 вниз.The working fluid from the rod cavity 5 enters the high-pressure cavity 17 of the multiplier 12 and moves the piston 14 of the multiplier 12 downward, since the valve 21 is closed. The working fluid from the rod cavity 19 of the multiplier 12 is displaced into the pump 8, and the working fluid from the piston cavity 18, the multiplier 12 closes the check valve 10 and through the adjustable throttle 11, enters the pump 8. In this case, the pump 8 operates in the hydraulic motor in the opposite direction, and the control unit 7, according to a predetermined program, reverses the electric motor 6, providing a predetermined speed of the rod 2 downward.

При достижении поршнем 3 крайнего нижнего положения срабатывает датчик крайнего положения 24, его сигнал обрабатывается блоком управления 7 который уменьшает частоту электрического напряжения, подаваемого на электродвигатель и реверсирует электродвигатель 6 по заданной программе. Происходит реверс насоса 8 и привода.When the piston 3 reaches its extreme lower position, the sensor of the extreme position 24 is activated, its signal is processed by the control unit 7, which reduces the frequency of the electric voltage supplied to the electric motor and reverses the electric motor 6 according to a predetermined program. There is a reverse of the pump 8 and the drive.

Рабочая жидкость из насоса 8 поступает в штоковую полость 19 и открывая обратный клапан 10 в поршневую полость 18 мультипликатора 12. Усилие, создаваемое давлением в полости 17 на шток 16 с поршнями 14 и 15 меньше, чем суммарное усилие создаваемое давлением рабочей жидкости от насоса 8 в полостях 18 и 19. Поэтому шток 16 с поршнями 14 и 15 начинает перемещаться вверх.The working fluid from the pump 8 enters the rod cavity 19 and opening the check valve 10 into the piston cavity 18 of the multiplier 12. The force created by the pressure in the cavity 17 on the rod 16 with the pistons 14 and 15 is less than the total force created by the pressure of the working fluid from the pump 8 in cavities 18 and 19. Therefore, the rod 16 with the pistons 14 and 15 begins to move up.

Рабочая жидкость из поршневой полости 17 мультипликатора 12 поступает в штоковую полость 5 гидроцилиндра 1 с увеличенным давлением, при этом поршень 3 со штоком 2 перемещаются вверх, преодолевая увеличенную нагрузку на штоке 2 гидроцилиндра 1. При достижении поршнем 3 крайнего верхнего положения срабатывает датчик 23, его сигнал обрабатывается блоком управления 7, который снижает частоту электрического напряжения, подаваемого на электродвигатель 6 до нуля. Электродвигатель 6 и шток 2 привода привод останавливаются.The working fluid from the piston cavity 17 of the multiplier 12 enters the rod cavity 5 of the hydraulic cylinder 1 with increased pressure, while the piston 3 with the rod 2 moves upward, overcoming the increased load on the rod 2 of the hydraulic cylinder 1. When the piston 3 reaches its extreme upper position, the sensor 23 is activated, it the signal is processed by the control unit 7, which reduces the frequency of the electrical voltage supplied to the electric motor 6 to zero. The electric motor 6 and the rod 2 of the actuator drive are stopped.

Под весом колоны штанг, шток 2 и поршень 3 гидроцилиндра 1 начинают движение вниз. Рабочая жидкость из штоковой полости 5 поступает в поршневую полость 17 мультипликатора 12 и перемещает поршень 16 мультипликатора 12 вниз, поскольку вентиль 14 закрыт. Рабочая жидкость из штоковой полости 19 мультипликатора 12 вытесняется в насос 8, а рабочая жидкость из поршневой полости 18, мультипликатора 12 закрывает обратный клапан 10 и через регулируемый дроссель 11, поступает в насос 8. При этом насос 8 работает в режиме гидродвигателя в обратном направлении, а блок управления 7, по заданной программе реверсирует электродвигатель 6, обеспечивая заданную скорость движения штока 2 вниз.Under the weight of the rod string, the rod 2 and the piston 3 of the hydraulic cylinder 1 begin to move down. The working fluid from the rod cavity 5 enters the piston cavity 17 of the multiplier 12 and moves the piston 16 of the multiplier 12 down, because the valve 14 is closed. The working fluid from the rod cavity 19 of the multiplier 12 is displaced into the pump 8, and the working fluid from the piston cavity 18, the multiplier 12 closes the check valve 10 and through the adjustable throttle 11, enters the pump 8. In this case, the pump 8 operates in the hydraulic motor in the opposite direction, and the control unit 7, according to a predetermined program, reverses the electric motor 6, providing a predetermined speed of the rod 2 downward.

При достижении поршнем 3 крайнего нижнего положения срабатывает датчик крайнего положения 24, его сигнал обрабатывается блоком управления 7 который уменьшает частоту электрического напряжения, подаваемого на электродвигатель и реверсирует электродвигатель 6 по заданной программе. Происходит реверс привода и его работа повторяется.When the piston 3 reaches its extreme lower position, the sensor of the extreme position 24 is activated, its signal is processed by the control unit 7, which reduces the frequency of the electric voltage supplied to the electric motor and reverses the electric motor 6 according to a predetermined program. The drive reverses and its operation is repeated.

Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет повысить надежность работы привода за счет обеспечения требуемого режима торможения поршня и штока, а также обеспечить работу привода на усложненной скважине за счет увеличения мультипликатором давление рабочей жидкости, действующей на поршень гидроцилиндра для преодоления большой нагрузки при его движении.Thus, the use of the proposed utility model makes it possible to increase the reliability of the drive by providing the required piston and rod braking mode, as well as to provide the drive with a complicated well by increasing the pressure of the working fluid acting on the piston of the hydraulic cylinder to overcome a large load during its movement.

Claims

1. The hydraulic actuator of the reciprocating movement, comprising a hydraulic cylinder with a rod and a piston dividing it into a piston and rod cavities, a reversible electric motor, equipped with a control unit for the rotational speed of the output shaft of the electric motor connected to the input shaft of the pump with a reverse fluid flow through the pipeline connecting the pump with a rod cavity of the hydraulic cylinder, characterized in that in the pipeline connecting the pump to the rod cavity of the hydraulic cylinder, a check valve is installed in parallel, normal open in the direction of pumping the working fluid into the rod cavity of the hydraulic cylinder, and an adjustable throttle.

2. The reciprocating hydraulic actuator according to claim 1, characterized in that the pump is connected to the rod cavity of the hydraulic cylinder by a pressure multiplier, the high pressure cavity of which is connected to the rod cavity of the hydraulic cylinder.