專利名稱：采用變頻技術(shù)的閉式回路液壓抽油機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從井中開采流體的裝置，尤其涉及一種采用變頻技術(shù)的閉式回路液壓抽油機。
背景技術(shù)：
目前，油田開發(fā)中普遍使用的是一種機械抽油設(shè)備——有桿式抽油機，它可分為游梁式抽油機和無游梁式抽油機。游梁式抽油機由于其經(jīng)久耐用、元件可靠、維修方便等特點，目前在油田得到廣泛的應(yīng)用。但是有桿式抽油機在其使用過程中，也暴露出一定的問題(1)裝機功率大、能耗高、效率低由于游梁式抽油機的體積龐大、結(jié)構(gòu)復雜，因而具有很大的裝機功率。目前陸上油田抽油機的裝機容量平均每臺為32.6kw以上，我國陸上油田有桿抽油機的年耗電量約為67.6億千瓦時。究其原因，是由于其巨大的平衡塊、減速器、四聯(lián)桿機構(gòu)和皮帶傳動方式，在運行過程中，耗費了大量的能量。此外，電動機不能根據(jù)抽油機上、下運行行程的負載變化而自動調(diào)節(jié)其輸出功率，因此抽油機的系統(tǒng)效率很低，僅為26％左右。
(2)自動控制性能差油井的工況復雜多變，而目前的機械式游梁抽油機無法依照實際工況實時調(diào)節(jié)其運動規(guī)律來滿足油井不同沖程、沖次的工況工藝要求，同時游梁式抽油機也無法解決抽油機的供液不足、泵效降低等問題。也不能對油井故障進行自動診斷和控制，因此許多故障(如抽油桿或抽油泵斷脫等)無法及時發(fā)現(xiàn)和避免，從而影響產(chǎn)量并造成不必要的浪費。
為了解決上述問題，人們在抽油機上應(yīng)用液壓技術(shù)，液壓抽油機參數(shù)調(diào)節(jié)方便，容易實現(xiàn)無級調(diào)速，能很好地適應(yīng)井況的變化。并且容易實現(xiàn)抽油機的長沖程、低沖次，從而使抽油機的整機重量和占地面積都大大降低。
近年來，隨著我國油田越來越多地需要長沖程、低沖次的抽油機來提高產(chǎn)液量，人們研究了多種節(jié)能型的液壓抽油機，這些抽油機在改善抽油機的運行參數(shù)，提高抽油機的效率方面有了一定的進步，但由于設(shè)計的液壓系統(tǒng)多是單純地從如何回收抽油機下沖程的能量角度出發(fā)，而沒有充分地利用電機和液壓泵的效率，同時抽油機自適應(yīng)能力差，導致系統(tǒng)效率低、抽油機節(jié)能效果不明顯，因而也就沒有得到有效推廣。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述提到的能耗高、效率低及自控性差的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種降低裝機功率的采用變頻技術(shù)的閉式回路液壓抽油機。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是方案一一種采用變頻技術(shù)的閉式回路液壓抽油機，由機械、液壓、電控三個部分組成1)機械部分液壓缸柱塞的上下兩個活塞與液壓缸相配，兩個活塞間裝有液壓缸隔板，固定銷和滾輪支架將液壓缸柱塞端部與動滑輪連接，動滑輪上繞鋼絲繩，鋼絲繩一端連接固定基架，另一端連接抽油機光桿，抽油機光桿經(jīng)采油樹連接抽油管；2)液壓部分雙向泵/馬達一端通過第一液控單向閥與液壓缸的上活塞油腔相連，另一端通過第二液控單向閥與液壓缸的上活塞與液壓缸隔板間的油腔相連，形成一閉式回路主液壓管路；液控三位四通棱閥一端的一個進油口和一個控制油口、高壓選擇梭閥一端的一個進油口、第一單向閥的出油口與第一液控單向閥的進油口連接；液控三位四通棱閥另一端的一個進油口和一個控制油口、高壓選擇梭閥另一端的進油口、和第一單向閥串接的第二單向閥出油口與第二液控單向閥的進油口連接；補油泵的進油口接油箱，另一端分別接第一單向閥與第二單向閥串接點和第一安全溢流閥的進油口，第二安全溢流閥的進油口接液控三位四通棱閥出油口、第二安全溢流閥的出油口接第一安全溢流閥的出油口再分別經(jīng)冷卻器、彈簧加載式單向閥后接油箱；第三安全溢流閥的進油口接在高壓選擇梭閥的一個出油口，第三安全溢流閥的出油口接第一單向閥與第二單向閥串接點；高壓選擇梭閥的另一個出油口經(jīng)控制油液壓管路與電磁換向閥的進油口相連，電磁換向閥的出油口經(jīng)控制油液壓管路分別與第一液控單向閥和第二液控單向閥的控制油口相連；定量泵的進油口接油箱，定量泵的出油口通過第三單向閥分別與液壓缸的無桿油腔、蓄能器、第四安全溢流閥的進油口連接，第四安全溢流閥的出油口接油箱；液壓缸的下活塞與液壓缸隔板間的油腔與油箱相連；3)電控部分控制器的五個信號輸入口通過五條信號線分別與速度-位移傳感器，抽油桿的上、下極限位置的保護開關(guān)，上、下位置行程開關(guān)相連，控制器第一信號輸出口通過第六信號線與電磁換向閥的電磁鐵控制線相連，控制器第二信號輸出口通過第七信號線與變頻器的一個信號輸入口相連，變頻器另一個信號輸入口通過信號線與光電編碼器相連，變頻器信號輸出口通過另一信號線與雙向泵/馬達的電機相連。
方案二另一種采用變頻技術(shù)的閉式回路液壓抽油機，由機械、液壓、電控三個部分組成1)機械部分液壓缸柱塞的上下兩個活塞與液壓缸相配，兩個活塞間裝有液壓缸隔板，固定基架上裝有定滑輪，固定銷和滾輪支架將液壓缸柱塞端部與動滑輪連接，動滑輪上繞鋼絲繩，鋼絲繩一端連接固定基架，另一端經(jīng)定滑輪連接抽油機光桿，抽油機光桿經(jīng)采油樹連接抽油管；2)液壓部分雙向泵/馬達一端通過第一液控單向閥與液壓缸的上活塞油腔相連，另一端通過第二液控單向閥與液壓缸的上活塞與液壓缸隔板間的油腔相連，形成一閉式回路主液壓管路；液控三位四通棱閥一端的一個進油口和一個控制油口、高壓選擇梭閥一端的一個進油口、第一單向閥的出油口與第一液控單向閥的進油口連接；液控三位四通棱閥另一端的一個進油口和一個控制油口、高壓選擇梭閥另一端的進油口、和第一單向閥串接的第二單向閥出油口與第二液控單向閥的進油口連接；補油泵的進油口接油箱，另一端分別接第一單向閥與第二單向閥串接點和第一安全溢流閥的進油口，第二安全溢流閥的進油口接液控三位四通棱閥出油口、第二安全溢流閥的出油口接第一安全溢流閥的出油口再分別經(jīng)冷卻器、彈簧加載式單向閥后接油箱；第三安全溢流閥的進油口接在高壓選擇梭閥的一個出油口，第三安全溢流閥的出油口接第一單向閥與第二單向閥串接點；高壓選擇梭閥的另一個出油口經(jīng)控制油液壓管路與電磁換向閥的進油口相連，電磁換向閥的出油口經(jīng)控制油液壓管路分別與第一液控單向閥和第二液控單向閥的控制油口相連；定量泵的進油口接油箱，定量泵的出油口通過第三單向閥分別與液壓缸的下活塞與液壓缸隔板間的油腔、蓄能器、第四安全溢流閥的進油口連接，第四安全溢流閥的出油口接油箱；液壓缸的無桿油腔與油箱相連；3)電控部分控制器的五個信號輸入口通過五條信號線分別與速度-位移傳感器，抽油桿的上、下極限位置的保護開關(guān)，上、下位置行程開關(guān)相連，控制器第一信號輸出口通過第六信號線與電磁換向閥的電磁鐵控制線相連，控制器第二信號輸出口通過第七信號線與變頻器的一個信號輸入口相連，變頻器另一個信號輸入口通過信號線與光電編碼器相連，變頻器信號輸出口通過另一信號線與雙向泵/馬達的電機相連。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是本發(fā)明應(yīng)用了變頻技術(shù)來控制三相異步電動機的轉(zhuǎn)速，從而控制泵輸出流量，達到按一定規(guī)律控制液壓缸進而控制液壓抽油機運行速度的目的，可使抽油機—抽油桿—抽油泵能動態(tài)協(xié)調(diào)，增產(chǎn)、節(jié)能明顯；變頻調(diào)速能按系統(tǒng)的需要來提供流量從而將系統(tǒng)溢流的損失降到最低限度，因而此系統(tǒng)無論負載如何變化，輸出功率都能適應(yīng)負載要求的變化，具有很強的自控性。本發(fā)明使用了上下行程開關(guān)，速度、位移傳感器等電控設(shè)備，通過控制器、變頻器實現(xiàn)對電動機及控制閥電磁鐵等的矢量閉環(huán)控制技術(shù)，從而實現(xiàn)過載、過電流、過電壓、瞬時失速等多種較強的保護功能。本發(fā)明充分利用液壓系統(tǒng)本身的優(yōu)勢，并從提高抽油機的整體效率出發(fā)，在降低抽油機的裝機功率、有效利用抽油機的下行能量的同時，最大限度的提高液壓泵和電機的效率。總之，本液壓抽油機結(jié)合了當代的液壓容積調(diào)速技術(shù)、計算機技術(shù)、變頻控制技術(shù)，軟硬件資源豐富，系統(tǒng)控制靈活，使其具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能效果顯著、自適應(yīng)性強等優(yōu)點。本抽油機可被廣泛應(yīng)用于油田采油。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖中1.油箱，2.液壓管路，3.定量泵，4.聯(lián)軸器，5.電機，6.單向閥，7.液壓管路，8.蓄能器，9.安全溢流閥，10、11、12.液壓管路，13.冷卻器，14、16、17、18.液壓管路，15.彈簧加載式單向閥，19.安全溢流閥，20、21.液壓管路，22.電機，23.聯(lián)軸器，24.雙向泵/馬達，25.光電編碼器，26.補油泵，27.電機，28.聯(lián)軸器，29.液壓管路，30.信號線，31、32、33.液壓管路，34、35.單向閥，36.液壓管路，37.安全溢流閥，38.液壓管路，39.高壓選擇梭閥，40、41、42、43、44.液壓管路，45.液控三位四通棱閥，46、47.液壓管路，48.安全溢流閥，49、50、51、53.為液壓管路，52、54、55.流經(jīng)控制油的液壓管路，56、57.液控單向閥，58.電磁換向閥，59、60.液壓管路，61.密封圈，62、65.分別為抽油桿的上、下極限位置的保護開關(guān)，63、64.分別為上、下位置行程開關(guān)，66.柱塞上端擋鐵，67.固定基架，68.信號線，69.變頻器，70、71.信號線，72.控制器，73、74、75、76、77.信號線，78.動滑輪，79.鋼絲繩，80.滾輪支架，81.固定銷，82.液壓缸柱塞，83.液壓缸，84.速度-位移傳感器，85.抽油機光桿，86.液壓缸隔板，87.采油樹，88.抽油管，89.固定地面，90.定滑輪。其中，虛線52、54、55為液壓部分內(nèi)容，表示液壓管路中流的為控制油，虛線30、68、70、71、73、74、75、76、77則為電控部分內(nèi)容，表示各種電控制信號。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括機械部分液壓缸柱塞82的上下兩個活塞與液壓缸83相配，兩個活塞間裝有液壓缸隔板86，固定銷81和滾輪支架80將液壓缸柱塞82端部與動滑輪78連接，動滑輪78上繞鋼絲繩79，鋼絲繩79一端連接固定基架67，另一端連接抽油機光桿85，抽油機光桿85經(jīng)采油樹87連接抽油管88。
液壓部分雙向泵/馬達24一端通過液壓管路31與第一液控單向閥56的進油口相連，再通過液壓管路59與液壓缸83的上活塞油腔83A相連，另一端通過液壓管路42與第二液控單向閥57的進油口相連，再通過液壓管路60與液壓缸83的上活塞與液壓缸隔板86間的油腔83B相連，形成一閉式回路主液壓管路；液控三位四通棱閥45一端的一個進油口通過液壓管路43與第一液控單向閥56的進油口端液壓管路31相連，液控三位四通棱閥45的一個控制油口通過液壓管路46與第一液控單向閥56的進油口端液壓管路31相連，高壓選擇梭閥39一端的一個進油口通過液壓管路40與第一液控單向閥56的進油口端液壓管路31相連，第一單向閥34的出油口通過液壓管路32與第一液控單向閥56的進油口端液壓管路31相連；液控三位四通棱閥45另一端的一個進油口通過液壓管路44與第二液控單向閥57的進油口端液壓管路42相連，液控三位四通棱閥45的一個控制油口通過液壓管路47與第二液控單向閥57的進油口端液壓管路42相連，高壓選擇梭閥39另一端的進油口通過液壓管路41與第二液控單向閥57的進油口端液壓管路42相連，與第一單向閥34串接的第二單向閥35出油口通過液壓管路33與第二液控單向閥57的進油口端液壓管路42相連；補油泵26的進油口通過液壓管路21接油箱1，另一端分別通過液壓管路29與第一單向閥34與第二單向閥35串接點相連，通過液壓管路29、20與第一安全溢流閥19的進油口相連，第二安全溢流閥48的進油口接液控三位四通棱閥45出油口、第二安全溢流閥48的出油口通過液壓管路17接第一安全溢流閥19的出油口端，再通過液壓管路18、冷卻器13、液壓管路12或經(jīng)液壓管路14、彈簧加載式單向閥15、液壓管路16后接油箱1；第三安全溢流閥37的進油口通過液壓管路38接高壓選擇梭閥39的一個出油口，第三安全溢流閥37的出油口通過液壓管路36接第一單向閥34與第二單向閥35串接點；高壓選擇梭閥39的另一個出油口通過控制油液壓管路52與電磁換向閥58的進油口相連，電磁換向閥58的出油口經(jīng)控制油液壓管路54與第一液控單向閥56的控制油口相連，經(jīng)控制油液壓管路55與第二液控單向閥57的控制油口相連；定量泵3的進油口通過液壓管路2接油箱1，定量泵3的出油口經(jīng)第三單向閥6分別通過液壓管路7與液壓缸83的無桿油腔83D相連，通過液壓管路51與蓄能器8相連，通過液壓管路50與第四安全溢流閥9的進油口連接，第四安全溢流閥9的出油口通過液壓管路10接油箱1；液壓缸83的下活塞與液壓缸隔板86間的油腔83C通過液壓管路11與油箱1相連。
電控部分控制器72的五個信號輸入口通過五條信號線73、74、77、75、76分別與速度-位移傳感器84，抽油桿的上、下極限位置的保護開關(guān)62、65，上、下位置行程開關(guān)63、64相連，控制器72第一信號輸出口通過第六信號線68與電磁換向閥58的電磁鐵控制線相連，控制器72第二信號輸出口通過第七信號線71與變頻器69的一個信號輸入口相連，變頻器69另一個信號輸入口通過信號線30與光電編碼器25相連，變頻器69信號輸出口通過另一信號線70與雙向泵/馬達24的電機22相連。
在圖2中與圖1中的區(qū)別在于在圖2中其機械部分液壓缸柱塞82的上下兩個活塞與液壓缸83相配，兩個活塞間裝有液壓缸隔板86，固定基架67上裝有定滑輪90，固定銷81和滾輪支架80將液壓缸柱塞82端部與動滑輪78連接，動滑輪78上繞鋼絲繩79，鋼絲繩79一端連接固定基架67，另一端經(jīng)定滑輪90連接抽油機光桿85，抽油機光桿85經(jīng)采油樹87連接抽油管88。上述液壓部分的連接方式基本一致，區(qū)別在于在圖2中，蓄能器8出口通過液壓管路51、7與液壓缸83的下活塞與液壓缸隔板86間的油腔83C相通，以實現(xiàn)其配重平衡功能的；液壓缸83的無桿油腔83D通過液壓管路11與油箱1相連。
由于兩種方案液壓部分、電控部分的原理基本相同，此處主要就閉式回路液壓抽油機節(jié)能系統(tǒng)方案一對其工作過程原理作如下說明(1)柱塞上行抽油機上沖程時，控制器72給變頻器69輸出控制信號71，變頻器69通過控制信號70驅(qū)動電動機22低速運轉(zhuǎn)；同時控制器72輸出控制信號68，將電磁換向閥58打到右位；電動機22通過聯(lián)軸器23驅(qū)動雙向泵/馬達24，向液壓管路42中輸出高壓油，通過液壓管路42，經(jīng)液控單向閥57，打入液壓缸83的上活塞與液壓缸隔板86間的油腔83B；此時液壓管路42中的高壓油作為控制油通過液壓管路41、高壓選擇梭閥39、進入液壓管路52，經(jīng)電磁換向閥58右位、液壓管路54到達液控單向閥56，將液控單向閥56打開，所以上述液壓缸83的上活塞油腔83A中流出的油液可以順利的通過液控單向閥56；進入液壓缸83的上活塞與液壓缸隔板86間的油腔83B中的高壓油推動柱塞82上行，帶動動滑輪78上行，進而帶動抽油桿85上行；在活塞82上行過程中，液壓缸83的上活塞與液壓缸隔板86間的油腔83B油液被排出，通過液壓管路59、液控單向閥56、液壓管路31再次被吸入到雙向泵/馬達24之中，液壓缸83的下活塞與液壓缸隔板86間的油腔83C中被排除的液壓油直接經(jīng)液壓管路11回油箱；定量泵3打出的液壓油經(jīng)單向閥6、液壓管路51、7進入到液壓缸83的無桿油腔83D對液壓缸83的無桿油腔83D進行補油，另一方面蓄能器8通過液壓管路51、7與液壓缸83的無桿油腔83D相通，使得液壓缸83的無桿油腔83D保持某一恒定的壓力，可以用來平衡一部分負載，起到配重的作用。在運行過程中，控制控制器72實時檢測速度-位移傳感器84輸出的信號73，并計算出此時抽油機的運行速度和位移；變頻器69檢測光電編碼器25輸出的信號30，算出此時電動機22的轉(zhuǎn)速。在控制器72內(nèi)，將輸入的位移信號與預先設(shè)定的沖程相比較，將輸入的速度信號與理想運行速度曲線相對比后，不斷輸出控制信號71到變頻器69，使變頻器不斷輸出信號70來調(diào)節(jié)電動機22的轉(zhuǎn)速，改變進入液壓缸83的油液流量，進而不斷調(diào)節(jié)抽油桿85的運行速度，使其運行在最理想的工作狀態(tài)下。當抽油桿的位移接近設(shè)定沖程時，柱塞上端擋鐵66觸動上位置行程開關(guān)63，使其產(chǎn)生控制信號75到控制器72，控制器72發(fā)出控制信號71到變頻器69，變頻器69通過控制信號70降低電動機22的轉(zhuǎn)速，使雙向泵/馬達24的供油減少，直至電動機22轉(zhuǎn)速變?yōu)榱悖瑹o流量輸出，同時電磁換向閥58失電，液控單向閥55、56的控制油壓降為零，使液壓缸83被鎖定在固定位置，停止運動，抽油桿85速度變?yōu)榱?；抽油桿85到達上沖程位置后，按理想速度曲線要停留一段時間，將抽油桿85的變形能釋放掉，此時由上述的鎖緊回路來實現(xiàn)其可靠停留。
(2)柱塞下行抽油機下沖程時，控制器72給變頻器69輸出控制信號71，變頻器69通過控制信號70驅(qū)動電動機22反向低速運轉(zhuǎn)；同時控制器72輸出控制信號68，將電磁換向閥58打到右位；電動機22通過聯(lián)軸器23驅(qū)動雙向泵/馬達24，向液壓管路31中輸出高壓油，通過液壓管路31，經(jīng)液控單向閥56、液壓管路59打入液壓缸83的上活塞油腔83A中；此時液壓管路31中的高壓油作為控制油通過液壓管路40、高壓選擇梭閥39、進入液壓管路52，經(jīng)電磁換向閥58右位、液壓管路54、55到達液控單向閥57，將液控單向閥57打開，所以上述液壓缸83的上活塞與液壓缸隔板86間的油腔83B中流出的油液可以順利的通過液控單向閥57；進入液壓缸83的上活塞油腔83A中的高壓油推動液壓缸83的柱塞82下行，帶動滾輪78下行，進而帶動抽油桿85下行；在活塞82下行過程中，液壓缸83的上活塞與液壓缸隔板86間的油腔83B油液被排出，通過液壓管路60、液控單向閥57、液壓管路42再次被吸入到雙向泵/馬達24之中，利用打到液壓缸83的上活塞油腔83A中的壓力，并利用抽油機下沖程使得能量使活塞82向下運行，將一部分能量通過液壓缸83的無桿油腔83D經(jīng)液壓管路7、51回收到蓄能器8之中，進行能量存儲；液壓缸83的下活塞與液壓缸隔板86間的油腔83C由于體積變大產(chǎn)生自吸效果，通過液壓管路11連結(jié)液壓缸1，向液壓缸83的下活塞與液壓缸隔板86間的油腔83C中吸油進行補油。在運行過程中，控制器72實時檢測速度-位移傳感器84輸出的信號73，并計算出此時抽油機的運行速度和位移；變頻器69檢測光電編碼器25輸出的信號30，算出此時電動機22的轉(zhuǎn)速；在控制器72內(nèi)，將輸入的位移信號與預先設(shè)定的沖程相比較，將輸入的速度信號與理想運行速度曲線相對比后，不斷輸出控制信號71到變頻器69，使變頻器不斷輸出信號70來調(diào)節(jié)電動機22的轉(zhuǎn)速，改變輸出液壓缸83內(nèi)的油液流量，進而不斷調(diào)節(jié)抽油桿85的運行速度，將其運行在最理想的工作狀態(tài)下。當抽油桿的位移接近設(shè)定沖程時，柱塞上端擋鐵66觸動下位置行程開關(guān)64，使其產(chǎn)生控制信號76到控制器72，控制器72發(fā)出控制信號71到變頻器69，變頻器69通過控制信號70降低電動機22的轉(zhuǎn)速，使雙向泵/馬達24的供油減少，直至電動機22轉(zhuǎn)速變?yōu)榱?，無流量輸出，同時電磁換向閥45失電，液控單向閥56、57的控制油壓降為零，使液壓缸83被鎖定在固定位置，停止運動，抽油桿85速度變?yōu)榱悖怀橛蜅U85到達下沖程位置后，按理想速度曲線也要停留一段時間，使抽油泵的添滿系數(shù)達到最佳。
閉式回路液壓抽油機節(jié)能系統(tǒng)方案二的原理與方案一基本相同，區(qū)別在于，方案二柱塞下行過程恰是抽油機的上沖程過程，柱塞上行過程則是抽油機下沖程過程。
在抽油機上、下運行過程中，抽油機速度、位置信號實時反饋給控制器72并記錄下來，通過與控制器72內(nèi)設(shè)定的理想運行曲線相比較，構(gòu)成抽油機速度反饋大閉環(huán)，從而對抽油機速度進行實時調(diào)節(jié)控制，使其達到最佳的采油狀態(tài)。在抽油機的運行過程中，電動機能夠根據(jù)負載的變化，不斷地調(diào)節(jié)其輸出功率，進而節(jié)省了大量能量。
將所需要的抽油機沖程和沖次數(shù)輸入到控制器72，控制器72會自動調(diào)節(jié)流入、流出液壓缸83的油液流量，從而調(diào)節(jié)抽油機的沖次；同時自動設(shè)置、檢測抽油機的速度、位移傳感器，從而自動調(diào)節(jié)抽油機的沖程。
由于抽油機上、下沖程頻繁工作，因此系統(tǒng)油液溫升較大，必需采用冷確系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用補油泵26對閉式回路強制冷卻回路，實現(xiàn)良好的冷卻效果。
本系統(tǒng)采用閉式液壓回路系統(tǒng)，使得液壓缸83兩個工作容腔即液壓缸83的上活塞油腔83A、液壓缸83的上活塞與液壓缸隔板86間的油腔83B內(nèi)的油液得到有效的利用，大大節(jié)省了液壓油的使用量，同時，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，安全性強。
本系統(tǒng)采用鎖緊回路實現(xiàn)行程末端抽油機的停留，具有響應(yīng)快，鎖定安全可靠的特點。
采用蓄能器8做配置，使系統(tǒng)的裝機功率大為降低。蓄能器8產(chǎn)生一定的壓力油作用在液壓缸83的柱塞桿82上，使得在抽油桿85上沖程時，其作用力抵消抽油桿85一部分重力促使抽油桿85上行；在抽油桿85下沖程時，其作用力仍可用來抵消抽油桿一部分重力，實現(xiàn)其配重功能，還可以用來回收抽油機下沖程時的能量，實現(xiàn)能量的再利用。蓄能器8也起到了緩沖上、下行程末端機械沖擊的作用，使得抽油機的運行效果更加穩(wěn)定。
當液壓缸83的柱塞82由于意外事故而沖出其規(guī)定行程時，柱塞桿82上端擋鐵將接觸上、下極限位置的保護開關(guān)62、65，迫使系統(tǒng)斷電，實現(xiàn)斷電保護。
系統(tǒng)其它組成部件中，當速度-位移傳感器84測得抽油桿85在抽油機工作的過程中發(fā)生意外速度過大時，會在控制器72產(chǎn)生控制信號68使電磁換向閥58打到左位，液控單向閥56、57的控制油壓為零，形成自鎖回路，實現(xiàn)液壓缸83油路鎖緊，使抽油機安全制動。在抽油機的上行程中，由于超載，會使雙向泵/馬達24的出口壓力上升，此時安全溢流閥37會迅速打開，實現(xiàn)閉式回路由高壓管路到低壓管路的溢流保護，將壓力保持在工作壓力上限，防止其繼續(xù)上升?？梢姳鞠到y(tǒng)在安全可靠問題上具有多重保護功能。
權(quán)利要求
1.一種采用變頻技術(shù)的閉式回路液壓抽油機，其特征在于由機械、液壓、電控三個部分組成1)機械部分液壓缸柱塞(82)的上下兩個活塞與液壓缸(83)相配，兩個活塞間裝有液壓缸隔板(86)，固定銷(81)和滾輪支架(80)將液壓缸柱塞(82)端部與動滑輪(78)連接，動滑輪(78)上繞鋼絲繩(79)，鋼絲繩(79)一端連接固定基架(67)，另一端連接抽油機光桿(85)，抽油機光桿(85)經(jīng)采油樹(87)連接抽油管(88)；2)液壓部分雙向泵/馬達(24)一端通過第一液控單向閥(56)與液壓缸(83)的上活塞油腔(83A)相連，另一端通過第二液控單向閥(57)與液壓缸(83)的上活塞與液壓缸隔板(86)間的油腔(83B)相連，形成一閉式回路主液壓管路；液控三位四通棱閥(45)一端的一個進油口和一個控制油口、高壓選擇梭閥(39)一端的一個進油口、第一單向閥(34)的出油口與第一液控單向閥(56)的進油口連接；液控三位四通棱閥(45)另一端的一個進油口和一個控制油口、高壓選擇梭閥(39)另一端的進油口、和第一單向閥(34)串接的第二單向閥(35)出油口與第二液控單向閥(57)的進油口連接；補油泵(26)的進油口接油箱(1)，另一端分別接第一單向閥(34)與第二單向閥(35)串接點和第一安全溢流閥(19)的進油口，第二安全溢流閥(48)的進油口接液控三位四通棱閥(45)出油口、第二安全溢流閥(48)的出油口接第一安全溢流閥(19)的出油口再分別經(jīng)冷卻器(13)、彈簧加載式單向閥(15)后接油箱(1)；第三安全溢流閥(37)的進油口接在高壓選擇梭閥(39)的一個出油口，第三安全溢流閥(37)的出油口接第一單向閥(34)與第二單向閥(35)串接點；高壓選擇梭閥(39)的另一個出油口經(jīng)控制油液壓管路與電磁換向閥(58)的進油口相連，電磁換向閥(58)的出油口經(jīng)控制油液壓管路分別與第一液控單向閥(56)和第二液控單向閥(57)的控制油口相連；定量泵(3)的進油口接油箱(1)，定量泵(3)的出油口通過第三單向閥(6)分別與液壓缸(83)的無桿油腔(83D)、蓄能器(8)、第四安全溢流閥(9)的進油口連接，第四安全溢流閥(9)的出油口接油箱(1)；液壓缸(83)的下活塞與液壓缸隔板(86)間的油腔(83C)與油箱(1)相連；3)電控部分控制器(72)的五個信號輸入口通過五條信號線(73、74、77、75、76)分別與速度-位移傳感器(84)，抽油桿的上、下極限位置的保護開關(guān)(62、65)，上、下位置行程開關(guān)(63、64)相連，控制器(72)第一信號輸出口通過第六信號線(68)與電磁換向閥(58)的電磁鐵控制線相連，控制器(72)第二信號輸出口通過第七信號線(71)與變頻器(69)的一個信號輸入口相連，變頻器(69)另一個信號輸入口通過信號線(30)與光電編碼器(25)相連，變頻器(69)信號輸出口通過另一信號線(70)與雙向泵/馬達(24)的電機(22)相連。
2.一種采用變頻技術(shù)的閉式回路液壓抽油機，其特征在于由機械、液壓、電控三個部分組成1)機械部分液壓缸柱塞(82)的上下兩個活塞與液壓缸(83)相配，兩個活塞間裝有液壓缸隔板(86)，固定基架(67)上裝有定滑輪(90)，固定銷(81)和滾輪支架(80)將液壓缸柱塞(82)端部與動滑輪(78)連接，動滑輪(78)上繞鋼絲繩(79)，鋼絲繩(79)一端連接固定基架(67)，另一端經(jīng)定滑輪(90)連接抽油機光桿(85)，抽油機光桿(85)經(jīng)采油樹(87)連接抽油管(88)；2)液壓部分雙向泵/馬達(24)一端通過第一液控單向閥(56)與液壓缸(83)的上活塞油腔(83A)相連，另一端通過第二液控單向閥(57)與液壓缸(83)的上活塞與液壓缸隔板(86)間的油腔(83B)相連，形成一閉式回路主液壓管路；液控三位四通棱閥(45)一端的一個進油口和一個控制油口、高壓選擇梭閥(39)一端的一個進油口、第一單向閥(34)的出油口與第一液控單向閥(56)的進油口連接；液控三位四通棱閥(45)另一端的一個進油口和一個控制油口、高壓選擇梭閥(39)另一端的進油口、和第一單向閥(34)串接的第二單向閥(35)出油口與第二液控單向閥(57)的進油口連接；補油泵(26)的進油口接油箱(1)，另一端分別接第一單向閥(34)與第二單向閥(35)串接點和第一安全溢流閥(19)的進油口，第二安全溢流閥(48)的進油口接液控三位四通棱閥(45)出油口、第二安全溢流閥(48)的出油口接第一安全溢流閥(19)的出油口再分別經(jīng)冷卻器(13)、彈簧加載式單向閥(15)后接油箱(1)；第三安全溢流閥(37)的進油口接在高壓選擇梭閥(39)的一個出油口，第三安全溢流閥(37)的出油口接第一單向閥(34)與第二單向閥(35)串接點；高壓選擇梭閥(39)的另一個出油口經(jīng)控制油液壓管路與電磁換向閥(58)的進油口相連，電磁換向閥(58)的出油口經(jīng)控制油液壓管路分別與第一液控單向閥(56)和第二液控單向閥(57)的控制油口相連；定量泵(3)的進油口接油箱(1)，定量泵(3)的出油口通過第三單向閥(6)分別與液壓缸(83)的下活塞與液壓缸隔板(86)間的油腔(83C)、蓄能器(8)、第四安全溢流閥(9)的進油口連接，第四安全溢流閥(9)的出油口接油箱(1)；液壓缸(83)的無桿油腔(83D)與油箱(1)相連；3)電控部分控制器(72)的五個信號輸入口通過五條信號線(73、74、77、75、76)分別與速度-位移傳感器(84)，抽油桿的上、下極限位置的保護開關(guān)(62、65)，上、下位置行程開關(guān)(63、64)相連，控制器(72)第一信號輸出口通過第六信號線(68)與電磁換向閥(58)的電磁鐵控制線相連，控制器(72)第二信號輸出口通過第七信號線(71)與變頻器(69)的一個信號輸入口相連，變頻器(69)另一個信號輸入口通過信號線(30)與光電編碼器(25)相連，變頻器(69)信號輸出口通過另一信號線(70)與雙向泵/馬達(24)的電機(22)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用變頻技術(shù)的閉式回路液壓抽油機。應(yīng)用變頻技術(shù)來控制電動機的轉(zhuǎn)速，控制泵輸出流量，進而控制抽油機運行速度，可使抽油機—抽油桿—抽油泵能動態(tài)協(xié)調(diào)，增產(chǎn)、節(jié)能明顯；變頻調(diào)速能按系統(tǒng)的需要來提供流量降低溢流的損失，無論負載如何變化，輸出功率都能適應(yīng)負載要求的變化，具有很強的自控性。使用上下行程開關(guān)，速度、位移傳感器等，通過控制器、變頻器實現(xiàn)對電動機及控制閥電磁鐵等的矢量閉環(huán)控制技術(shù)，實現(xiàn)過載、過電流、過電壓、瞬時失速等保護功能。本發(fā)明從提高抽油機的整體效率出發(fā)，在降低抽油機的裝機功率，有效利用抽油機的下行能量的同時，最大限度的提高液壓泵和電機的效率。本抽油機可被廣泛應(yīng)用于油田采油。
文檔編號E21B43/00GK1570346SQ200410018250
公開日2005年1月26日 申請日期2004年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月9日
發(fā)明者徐兵, 歐陽小平, 馬吉恩 申請人:浙江大學