本實(shí)用新型涉及一種智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)的液壓系統(tǒng)，屬于油氣田抽采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，世界上無(wú)游梁液壓抽油機(jī)，基本由主機(jī)、液壓站及電控系統(tǒng)組成； 無(wú)論主機(jī)是哪種形式，其最終都是通過液壓缸的往復(fù)動(dòng)作來(lái)帶動(dòng)光桿上下反復(fù)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)工作。一般帶有下沖程勢(shì)能回收（儲(chǔ)能）的液壓系統(tǒng)通過飛輪、彈簧、蓄能器等方式進(jìn)行勢(shì)能回收利用。背景技術(shù)存在以下問題：由于液壓缸或非標(biāo)分配器與主油缸和蓄能器連接的腔內(nèi)液壓油無(wú)法循環(huán)，經(jīng)過頻繁換向反復(fù)沖擊，長(zhǎng)時(shí)間工作可能存在密封不嚴(yán)輕微內(nèi)泄現(xiàn)象，如果沒有相應(yīng)的自動(dòng)補(bǔ)償辦法，就會(huì)造成因缺油引起沖程不到位而停止工作的情況，或無(wú)法長(zhǎng)期自動(dòng)運(yùn)行，需要定期人工進(jìn)行換油補(bǔ)油。無(wú)游梁液壓抽油機(jī)也存在平衡率問題，如果沒有相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，會(huì)使抽油機(jī)工作在非平衡狀態(tài)下，降低系統(tǒng)效率和壽命、影響抽油泵的正常工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是提供一種智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)的液壓系統(tǒng)，采用雙向液壓分配器與蓄能器組合，回收下沖程的重力勢(shì)能，在上沖程時(shí)釋放重力勢(shì)能做功，以降低整機(jī)能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能；具有換向及調(diào)速換向兩種工作模式，并能根據(jù)實(shí)際工作情況及季節(jié)不同來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換油。系統(tǒng)能實(shí)時(shí)檢測(cè)平衡率，并自動(dòng)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，使抽油機(jī)的平衡率始終保持在設(shè)定范圍內(nèi)，解決背景技術(shù)中存在的上述問題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)的液壓系統(tǒng)，用于單作用液壓缸的智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)，由液壓站和智能電控系統(tǒng)組成；

液壓站包含：油箱、閥組、雙向液壓分配器、蓄能器和液壓馬達(dá)，雙向液壓分配器一側(cè)與智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)的液壓缸連接，另一側(cè)與蓄能器連接，并通過閥組后連接液壓馬達(dá)和油箱，對(duì)勢(shì)能進(jìn)行回收；智能電控系統(tǒng)包含：多個(gè)傳感器和電控箱，多個(gè)傳感器分別設(shè)置在智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)及液壓站上，多個(gè)傳感器的輸出端與電控箱連接；

所述液壓站的液壓馬達(dá)由變量柱塞泵和電機(jī)組成，并設(shè)冷卻風(fēng)扇，變量柱塞泵與電機(jī)連接，冷卻風(fēng)扇設(shè)置在變量柱塞泵和電機(jī)旁邊；所述變量柱塞泵通過雙向溢流閥與電磁換向閥四控制，雙向溢流閥和電磁換向閥四實(shí)現(xiàn)變量柱塞泵高低壓切換完成平衡調(diào)節(jié)。

采油工作中，液壓缸由液壓站提供動(dòng)力，通過液壓缸推動(dòng)升降滑輪帶動(dòng)光桿做往復(fù)工作；通過雙向液壓分配器與蓄能器，將下沖程的重力勢(shì)能進(jìn)行儲(chǔ)存，并在上沖程時(shí)進(jìn)行釋放，降低能耗；工作中產(chǎn)生的載荷力和沖程由傳感器測(cè)量，并傳送至智能電控系統(tǒng)的電控箱中；經(jīng)數(shù)據(jù)分析處理器后，以示功圖形式存儲(chǔ)。

智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)的沖程可調(diào)，在電控箱的觸摸屏上設(shè)置，拉線位移傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量液壓缸工作的實(shí)際位移，當(dāng)達(dá)到設(shè)定沖程時(shí)，上限位置或下限位置，控制液壓站進(jìn)行換向；如果因?yàn)橐簤焊變?nèi)存在內(nèi)泄情況造成液壓缸無(wú)法達(dá)到最大設(shè)定沖程位置時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)換油或補(bǔ)油操作，完成自動(dòng)換油或補(bǔ)油后，重新投入正常工作狀態(tài)。系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)平衡率，超出平衡率設(shè)定范圍，對(duì)蓄能器及雙向液壓分配器內(nèi)的油壓進(jìn)行調(diào)節(jié)（補(bǔ)油和放油），對(duì)抽油機(jī)平衡率實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使其達(dá)到設(shè)定范圍。

所述智能電控系統(tǒng)，還設(shè)有無(wú)線電臺(tái)綜合傳輸系統(tǒng)，通過無(wú)線電臺(tái)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化管理。

所述液壓站的雙向液壓分配器與蓄能器組合，回收下沖程的重力勢(shì)能，在上沖程時(shí)釋放重力勢(shì)能做功，以降低整機(jī)能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能；具有進(jìn)行換向及調(diào)速換向兩種工作模式，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換油或補(bǔ)油操作。

所述液壓站的變量柱塞泵（DRG）,可以通過閥組上的雙向溢流閥與電磁換向閥四的控制，在高低壓間切換（高低壓值由雙向溢流閥手動(dòng)調(diào)節(jié)）。當(dāng)抽油機(jī)的平衡率超出設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)需要對(duì)蓄能器及雙向液壓分配器內(nèi)補(bǔ)油或者放油,這時(shí)切換到高壓，完成補(bǔ)油或放油后，變量柱塞泵切換回低壓，抽油機(jī)繼續(xù)工作。

所述液壓站和智能電控系統(tǒng)，作為一個(gè)整體集成在一起，與智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)分開布置，中間采用油管連接，不受油井作業(yè)區(qū)域限制。

所述液壓站的液壓馬達(dá)由變量柱塞泵和電機(jī)組成，并設(shè)冷卻風(fēng)扇，液壓油散熱冷卻無(wú)需供水。

所述液壓站即可做單井使用，也可做雙井使用。

所述智能電控系統(tǒng)的傳感器，所述智能電控系統(tǒng)的多個(gè)傳感器，包括：用于沖程測(cè)量的傳感器，采用拉線式位移傳感器，設(shè)置在液壓缸旁邊；用于懸點(diǎn)載荷力測(cè)量的傳感器，采用在線檢測(cè)式壓力傳感器，設(shè)置在智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)上。并在主機(jī)支架的上下死點(diǎn)位置，各裝有一個(gè)限位行程開關(guān)，用于沖程切換。

所述液壓站的閥組，包括比例換向閥、電磁換向閥一、電磁換向閥二、電磁換向閥三、溢流電磁閥、液控單向閥、疊加式節(jié)流閥、雙向溢流閥、電磁換向閥四；上、下沖程切換中，采用電磁換向閥和比例換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)換向調(diào)節(jié)；通過兩個(gè)電磁換向閥來(lái)進(jìn)行自動(dòng)換油操作。

本實(shí)用新型積極效果：具有換向及調(diào)速換向兩種工作模式，并能根據(jù)實(shí)際工作情況及季節(jié)不同來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換油控制，采用雙向液壓分配器與蓄能器組合，回收下沖程的重力勢(shì)能，在上沖程時(shí)釋放重力勢(shì)能做功，以降低整機(jī)能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型液壓系統(tǒng)原理圖；

圖中：1.蓄能器、2.液壓缸、3.高壓球閥、4. 變量柱塞泵、5.避震喉、6.壓力繼電器、7.雙向液壓分配器、8.電機(jī)、9. 比例換向閥、10.電磁換向閥一、11. 電磁換向閥二、12.溢流電磁閥、13. 電磁換向閥三、14.冷卻風(fēng)扇、15.回油過濾器、16. 疊加式單向閥、17. 液控單向閥一、18. 液控單向閥二、19. 油箱、20.電磁換向閥四、21.雙向溢流閥；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例電控箱布置圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例電控箱表面圖；

圖中：22.隔離開關(guān)、23.軟啟動(dòng)器、24.接觸器、25.斷路器、26.DC24V直流電源、27.微型斷路器、28.PLC控制器、29.中間繼電器、30.端子、31.智能電力表、32.觸摸屏、33.操作按鈕；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一雙向液壓分配器形式示意圖；

圖中：雙向液壓分配器采用雙液壓缸桿同心對(duì)接；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二雙向液壓分配器形式示意圖；

圖中：雙向液壓分配器采用非標(biāo)制作雙活塞四個(gè)腔的分配器互推方式。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

一種智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)的液壓系統(tǒng)，用于單作用液壓缸的智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)，由液壓站和智能電控系統(tǒng)組成；

液壓站包含：油箱19、閥組、雙向液壓分配器7和蓄能器1，雙向液壓分配器7一側(cè)與智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)的液壓缸連接，另一側(cè)與蓄能器1連接，并通過閥組后連接變量柱塞泵4和油箱19，對(duì)勢(shì)能進(jìn)行回收，由閥組上的電磁換向閥與液控單向閥的組合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換油；雙向溢流閥和電磁換向閥四實(shí)現(xiàn)變量柱塞泵高低壓切換完成平衡調(diào)節(jié)；

智能電控系統(tǒng)包含：傳感器和電控箱，多個(gè)傳感器分別設(shè)置在智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)及其液壓站。

采油工作中，液壓缸由液壓站提供動(dòng)力，通過液壓缸推動(dòng)升降滑輪帶動(dòng)光桿做往復(fù)工作；通過雙向液壓分配器7與蓄能器1，將下沖程的重力勢(shì)能進(jìn)行儲(chǔ)存，并在上沖程時(shí)進(jìn)行釋放，降低能耗；工作中產(chǎn)生的載荷力和沖程由傳感器測(cè)量，并傳送至智能電控系統(tǒng)的電控箱中；經(jīng)數(shù)據(jù)分析處理器后，以示功圖形式存儲(chǔ)。

所述液壓站的雙向液壓分配器與蓄能器組合，回收下沖程的重力勢(shì)能，在上沖程時(shí)釋放重力勢(shì)能做功，以降低整機(jī)能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能；具有進(jìn)行換向及調(diào)速換向兩種工作模式，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換油或補(bǔ)油操作及自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)平衡率。智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)的沖程可調(diào)；平衡率可調(diào)；可在電控箱的觸摸屏32上設(shè)置。拉線位移傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量液壓缸工作的實(shí)際位移，當(dāng)達(dá)到設(shè)定沖程時(shí)，上限位置或下限位置，控制液壓站進(jìn)行換向；如果因?yàn)橐簤焊變?nèi)存在內(nèi)泄情況造成液壓缸無(wú)法達(dá)到最大設(shè)定沖程位置時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)換油或補(bǔ)油操作，完成自動(dòng)換油或補(bǔ)油后，重新投入正常工作狀態(tài)。系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)平衡率，超出平衡率設(shè)定范圍，對(duì)蓄能器及雙向液壓分配器內(nèi)的油壓進(jìn)行調(diào)節(jié)（補(bǔ)油和放油），對(duì)抽油機(jī)平衡率實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使其達(dá)到設(shè)定范圍。

液壓站工作步驟如下：

下沖程運(yùn)動(dòng)：油箱的一路液壓油，從液壓站的變量柱塞泵4出口，經(jīng)溢流電磁閥12進(jìn)入雙向液壓分配器7的B腔；另一路液壓油，在光桿通過重力作用帶動(dòng)下液壓桿向下勻速運(yùn)動(dòng)，將液壓缸2內(nèi)的油從液壓缸2底部的油口排回到液壓站，進(jìn)入雙向液壓分配器7的A1腔；兩路液壓油共同作用下，使雙向液壓分配器7活塞向雙向液壓分配器7的B1腔方向運(yùn)動(dòng)，雙向液壓分配器7的A腔油，經(jīng)冷卻風(fēng)扇14冷卻后，回油箱19，雙向液壓分配器7的B1腔油，被擠壓后進(jìn)入蓄能器1存儲(chǔ)；當(dāng)液壓缸行程至下死點(diǎn)時(shí)（位移傳感器測(cè)量值達(dá)到設(shè)定下限位值），或觸發(fā)下死點(diǎn)限位行程開關(guān)，液壓站的電磁換向閥二11換向，結(jié)束下沖程運(yùn)動(dòng)。

上沖程時(shí)：油箱的一路液壓油，從液壓站的變量柱塞泵4出口，經(jīng)溢流電磁閥12進(jìn)入雙向液壓分配器7的A腔；另一路液壓油從蓄能器1出口排出，進(jìn)入雙向液壓分配器7的B1腔；兩路液壓油共同作用下，使雙向液壓分配器7活塞向雙向液壓分配器7的A1腔方向運(yùn)動(dòng)，雙向液壓分配器7的B腔油，經(jīng)冷卻風(fēng)扇14冷卻后回油箱19；雙向液壓分配器7的A1腔中的油，從雙向液壓分配器7出口，進(jìn)入液壓缸2底部的進(jìn)油口，帶動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，液壓缸2行程至上死點(diǎn)時(shí)（位移傳感器測(cè)量值達(dá)到設(shè)定上限位值），或觸發(fā)上死點(diǎn)限位行程開關(guān)，液壓站的電磁換向閥二11換向，結(jié)束上沖程運(yùn)動(dòng)。

也可通過切換采取比例換向閥9控制上下沖程速度，達(dá)到無(wú)極調(diào)速的效果。

自動(dòng)換油（補(bǔ)油）：自動(dòng)換油（補(bǔ)油）可以根據(jù)四季不同需求設(shè)定，進(jìn)行定時(shí)換油，主要解決雙向液壓分配器7 A1腔與液壓缸2腔內(nèi)液壓油的散熱問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)定時(shí)補(bǔ)油。也可以根據(jù)實(shí)際液壓缸的行程來(lái)判定是否需要補(bǔ)油，如果正常工作一段時(shí)間后，液壓缸達(dá)不到上限位設(shè)定值的時(shí)候（可能存在漏油情況），系統(tǒng)判定為需要補(bǔ)油，這時(shí)進(jìn)行自動(dòng)換油（補(bǔ)油）。如果是輕微的內(nèi)泄情況，可以通過自動(dòng)補(bǔ)油操作來(lái)解決，當(dāng)系統(tǒng)完成自動(dòng)換油（補(bǔ)油）程序后，繼續(xù)進(jìn)行正常工作狀態(tài)。

自動(dòng)換油（補(bǔ)油）：滿足定時(shí)條件時(shí)，液壓缸動(dòng)作到下限位設(shè)定值位置時(shí)，開始換油程序。如果是漏油情況導(dǎo)致液壓缸無(wú)法達(dá)到設(shè)定上限位時(shí)，這時(shí)先將液壓缸降至下限位（保證換油時(shí)主機(jī)停在下死點(diǎn)）確保安全，然后開始換油程序。

換油程序：首先電磁換向閥一10與電磁換向閥三13回油，雙向液壓分配器7 B1腔及蓄能器1內(nèi)的油回油箱，雙向液壓分配器7 A1腔內(nèi)油回油箱，雙向液壓分配器A1、B1腔內(nèi)油都回油箱后，這時(shí)電磁換向閥二11向雙向液壓分配器A腔內(nèi)給油（走上行程），同時(shí)電磁換向閥一10向雙向液壓分配器7 B1腔內(nèi)給油，當(dāng)雙向液壓分配器7 B1腔與蓄能器內(nèi)油充滿(達(dá)到一定壓力)時(shí)，電磁換向閥二11換向給雙向液壓分配器7B腔給油（走下行程），同時(shí)電磁換向閥三13給雙向液壓分配器7 A1腔內(nèi)注油，當(dāng)雙向液壓分配器7 A1腔內(nèi)注滿油時(shí)，完成換油（補(bǔ)油）程序，這時(shí)電磁換向閥一10和電磁換向閥三13回到中間位置，并由液控單向閥一17、液控單向閥二18保證不會(huì)回油。然后繼續(xù)進(jìn)行工作狀態(tài)，重新開始上沖程。

平衡率調(diào)節(jié)：正常工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)平衡率。根據(jù)上下沖程周期來(lái)計(jì)算平衡率。平衡率設(shè)定一定范圍（百分比），如果上沖程周期大于下沖程周期，超過設(shè)定百分比時(shí)，系統(tǒng)判定平衡輕，當(dāng)液壓缸到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)，變量柱塞泵的控制油路經(jīng)電磁換向閥四20換向后經(jīng)雙向溢流閥 21，切換到高壓，這時(shí)變量柱塞泵輸出壓力提高后（大于雙向液壓分配器7 B1腔與蓄能器內(nèi)油壓），電磁換向閥二 11 換向給雙向液壓分配器7 B1腔與蓄能器內(nèi)補(bǔ)油一秒，補(bǔ)油后電磁換向閥四 20 換向，變量柱塞泵切換回低壓，液壓缸恢復(fù)工作繼續(xù)向下?lián)Q向走下沖程。

如果下沖程周期大于上沖程周期，超過設(shè)定百分比時(shí)，系統(tǒng)判定平衡重，當(dāng)液壓缸到達(dá)下死點(diǎn)的時(shí)候，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)，變量柱塞泵的控制油路經(jīng)電磁換向閥四20換向后經(jīng)雙向溢流閥 21，切換到高壓，這時(shí)變量柱塞泵輸出壓力提高后，電磁換向閥二 11 換向，雙向液壓分配器7 B1腔與蓄能器回油一秒，回油后電磁換向閥四 20 換向，變量柱塞泵切換回低壓，液壓缸恢復(fù)工作繼續(xù)向上換向走上沖程。

每次調(diào)節(jié)完后，正常工作一分鐘后再次計(jì)算當(dāng)前平衡率，如果仍超出平衡率設(shè)定范圍，則繼續(xù)調(diào)節(jié)，反復(fù)執(zhí)行此程序，一直達(dá)到系統(tǒng)平衡率在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，結(jié)束調(diào)節(jié)。

智能電控系統(tǒng)實(shí)施方式：

柱塞泵電機(jī)的啟動(dòng)由軟啟動(dòng)器23完成，電控箱內(nèi)配備西門子PLC控制器28、DC24V直流電源24、隔離開關(guān)22、接觸器24、斷路器25、微型斷路器27；PLC控制器28對(duì)油箱溫度和液位、雙向液壓分配器油壓、主機(jī)限位行程開關(guān)和傳感器，進(jìn)行信號(hào)采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理器的轉(zhuǎn)換和分析運(yùn)算后，將檢測(cè)值和處理結(jié)果送到電控箱面板的觸摸屏32上，可供人工查詢和操作。也可通過電控箱上操作按鈕33進(jìn)行操作。PLC控制器，采用西門子S7-200smart系列作為主控制器，并與觸摸屏32以太網(wǎng)連接通訊。通過觸摸屏的觸摸操作，可手動(dòng)對(duì)沖程、沖次進(jìn)行在線調(diào)整；也可使用自動(dòng)調(diào)整方式：雙向液壓分配器的壓力傳感器和磁致伸縮位移傳感器采集的數(shù)據(jù)，通過電纜傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析處理器的S7200PLC模擬量輸入模塊，由數(shù)據(jù)分析處理器的CPU進(jìn)行處理后，通過示功圖的形式顯示在觸摸屏32上，再通過數(shù)據(jù)分析處理器中預(yù)存的故障狀態(tài)示功圖數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)繪制的示功圖進(jìn)行比對(duì)，判斷出是否存在故障隱患并分析出故障類型，傳送到顯示觸摸屏上顯示，用于提醒工人維護(hù)和注意，實(shí)時(shí)繪制的示功圖經(jīng)過分析計(jì)算后可得出井下動(dòng)液面高度，根據(jù)動(dòng)液面高度可自動(dòng)調(diào)整沖次：當(dāng)動(dòng)液面高度增加時(shí)，增加沖次（不超過設(shè)計(jì)最大值）；當(dāng)動(dòng)液面高度降低時(shí)，減少?zèng)_次。還通過智能電力表31實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電情況，并通過數(shù)據(jù)MODBUS通訊將數(shù)據(jù)傳給PLC控制器28，并在觸摸屏32 顯示和記錄。

智能電控系統(tǒng)設(shè)有無(wú)線電臺(tái)綜合傳輸系統(tǒng)，通過無(wú)線電臺(tái)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)智能式無(wú)游梁液壓抽油機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化管理；無(wú)線電臺(tái)綜合傳輸系統(tǒng)的無(wú)線電臺(tái)信號(hào)收發(fā)器，使用CDMA網(wǎng)絡(luò)DTU模塊與油田集中管理系統(tǒng)連接通訊，并通過CDMA網(wǎng)絡(luò)將油井產(chǎn)量、運(yùn)行等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)方油田管理等系統(tǒng)中，提供報(bào)表自動(dòng)存儲(chǔ)、導(dǎo)入導(dǎo)出和打印等功能。

實(shí)施例一，參照附圖4，所述雙向液壓分配器采用雙液壓缸桿同心對(duì)接。

實(shí)施例二，參照附圖5，所述雙向液壓分配器采用非標(biāo)制作雙活塞四個(gè)腔的分配器互推方式。

本實(shí)用新型液壓系統(tǒng)采用雙液壓缸桿同軸心對(duì)接或非標(biāo)制作雙活塞四個(gè)腔的分配器互推的方式將下沖程產(chǎn)生的勢(shì)能通過液壓傳遞給蓄能器進(jìn)行儲(chǔ)存。