一种液压抽油机液压控制系统的制作方法

本发明涉及一种液压控制系统，具体涉及一种液压抽油机液压控制系统。

背景技术：

当前我国油田采油作业领域中的主力军还是传统的游梁式抽油机，随着油田的不断开采作业，地层的供液能力变得越来越差，泵挂也越来越深，游梁式抽油机就暴露出功率消耗高、冲程冲次的调整不易、不适合于稠油开采等问题；而且传统的抽油机也存在占地面积和重量大等问题。

液压抽油机与游梁式抽油机相比具有如下优点：结构比较紧凑、重量比较轻、造价低、工作平稳、容易实现长冲程，并且冲程冲次调节方便，易于实现安全保护以及节能效果明显等，特别适合于山区、滩涂、海上平台的采油作业。因此各国的工程技术人员早已致力于液压抽油机的研制与开发，使液压抽油机获得了更大范围的推广应用和更好的经济效益。国内在液压抽油机方面开展的研究主要集中在原理样机和试验样机的研制上，真正应用在采油作业现场进行实际生产的还不多。其主要原因包括①液压系统采用普通的开关阀、比例阀控制液压缸或液压马达的液压抽油机本身还存在着较大的节流能量损失，并且能量的回收率不高，不被用户认可；②多井用的液压系统，在其中一口井出现问题时需要全部井停止运行，影响油田产能；③多井用液压系统对多井液压抽油机的冲程和负载相近，要求比较高，甚至多井冲程长度差别比较大时，能量无法收集，造成额外功耗。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种能降低液压抽油机液压系统本身能耗，增强液压系统的适应性，提高液压抽油机节能效果的液压抽油机液压控制系统。

本发明的技术方案是：一种液压抽油机液压控制系统，包括：

主液压系统，所述主液压系统包括主电机、双联泵马达和蓄能器，所述双联泵马达包括相互串联的第一变量泵马达和第二变量泵马达，所述主电机的输出轴均与第一变量泵马达和第二变量泵马达的输入端连接；所述第一变量泵马达的一端油口与油箱连接，所述第一变量泵马达的另一端油口设有第一液路和第二液路，所述第一液路与第一抽油机液缸的下腔室连接，所述第二液路与蓄能器连接；所述第二变量泵马达的一端油口与油箱连接，所述第二变量泵马达的另一端油口设有第三液路和第四液路，所述第三液路与第二抽油机液缸的下腔室连接，所述第四液路与蓄能器连接；所述第一液路、第二液路、第三液路和第四液路上分别设有换向阀；

冷却系统，所述冷却系统包括设置在油箱内的温度传感器和设置在冷却回路上的冷却装置，所述冷却回路的入口和出口均与油箱连接；

当第一变量泵马达由液压油驱动时，第一变量泵马达与主电机共同驱动第二变量泵马达作为泵的形式向外供油，当第二变量泵马达由液压油驱动时，第二变量泵马达与主电机共同驱动第一变量泵马达作为泵的形式向外供油。

优选的，所述冷却装置包括依次设置在冷却回路上的冷却泵、冷却器和回油过滤器，所述冷却泵的动力输入端连接有冷却电机，所述冷却泵的液体输入端与油箱连接。

优选的，所述第一液路中的换向阀与第一抽油机液缸的下腔室之间安装有第一高压过滤器，第三液路中的换向阀与第二抽油机液缸的下腔室之间安装有第二高压过滤器。

优选的，所述主液压系统还包括用于测量第一抽油机液缸下腔室、第二抽油机液缸下腔室以及蓄能器的液压油油压的压力传感器；所述第一抽油机液缸和第二抽油机液缸内分别安装有位移传感器。

优选的，所述液压控制系统还包括可编程控制器，所述可编程控制器分别与压力传感器、位移传感器、温度传感器、第一变量泵马达和第二变量泵马达电连接。

优选的，所述可编程控制器的型号为simatics7-1200。

优选的，所述第一变量泵马达和第二变量泵马达均为变量柱塞泵马达。

优选的，所述第一抽油机液缸的下腔、第二抽油机液缸的下腔以及蓄能器上均设有用于泄放液压油的泄压阀。

优选的，所述第一抽油机液缸的下腔、第二抽油机液缸的下腔以及蓄能器上均安装有用于显示液压油油压的压力表。

优选的，所述第一高压过滤器和第二高压过滤器均为双向可逆过滤器；所述换向阀为两位两通电磁换向阀；所述位移传感器为拉绳位移传感器。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：①每个循环周液压油都经过油箱，加上独立式冷却系统能够更加有效地实现液压油降温，保障液压系统和抽油机油缸的运行效果；②双联式变量柱塞泵马达可以实现工作方式、排量的闭环控制，不仅可以充分利用液压抽油机下行能量，大大降低抽油机功耗；而且不再需要单独的调速、调压和频繁换向的液压元件，不会导致系统液压冲击，液压元件少，节流损失少，能耗低；③适合单井和多井的工作方式，双井可以在线转单井工作，单井维修不会影响其它井的正常工作；④双井工作时，对两个液压抽油机行程和油量无要求，适应性强。

附图说明

图1是本发明的结构流程图；

图2是本发明实施例二双井工作的示意图；

图3是本发明实施例三单井工作的示意图。

图中：1.主液压系统，2.冷却系统，101.油箱，102.液位传感器，103.空气滤清器，1041.第一变量泵马达，1042.第二变量泵马达，105.主电机，1061.换向阀a，1062.换向阀b，1063.换向阀c，1064.换向阀d，1071.压力表a，1072.压力表b，1073.压力表c，1081.压力传感器a，1082.压力传感器b，1083.压力传感器c，109.蓄能器，1101.第一高压过滤器，1102.第二高压过滤器，1111.泄压阀a，1112.泄压阀b，1113.泄压阀c，1121.第一抽油机液缸，1122.第二抽油机液缸，1131.位移传感器a，1132.位移传感器b，201.冷却泵，202.冷却电机，203.冷却器，204.回油过滤器，205.温度传感器。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例一

参照图1所示，一种液压抽油机液压控制系统，包括主液压系统1和冷却系统2。

其中，主液压系统包括主电机105、双联泵马达和蓄能器109，双联泵马达包括相互串联的第一变量泵马达1041和第二变量泵马达1042，主电机105的输出轴均与第一变量泵马达1041和第二变量泵马达1042的输入端连接，即第一变量泵马达1041和第二变量泵马达1042通过共同的旋转主轴与主电机105的旋转主轴连接。第一变量泵马达1041和第二变量泵马达1042均选择变量柱塞泵马达，变量柱塞泵马达即可做泵用（即通过电机等动力驱动排出液压油），也可以做马达用（即将液体压力能转化为对外输出的扭矩和转速）。

第一变量泵马达1041的一端油口与油箱101连接，第一变量泵马达1041的另一端油口设有第一液路和第二液路，第一液路与第一抽油机液缸1121的下腔室连接，第二液路与蓄能器109连接；第二变量泵马达1042的一端油口与油箱101连接，第二变量泵马达1042的另一端油口设有第三液路和第四液路，第三液路与第二抽油机液缸1122的下腔室连接，第四液路与蓄能器109连接；第一液路、第二液路、第三液路和第四液路上分别设有换向阀a1061、换向阀b1062、换向阀c1063和换向阀d1064。具体为：第一液路顺次连接换向阀b1062、第一高压过滤器1101和第一抽油机液缸1121的下腔室，第二液路顺次连接换向阀a1061和蓄能器109；第三液路顺次连接换向阀c1063、第二高压过滤器1102和第二抽油机液缸1122的下腔室，第四液路顺次连接换向阀d1064和蓄能器109。

冷却系统包括设置在油箱101内的温度传感器205和设置在冷却回路上的冷却装置，冷却回路的入口和出口均与油箱101连接。

当第一变量泵马达1041由液压油驱动时，第一变量泵马达1041与主电机105共同驱动第二变量泵马达1042作为泵的形式向外供油，当第二变量泵马达1042由液压油驱动时，第二变量泵马达1042与主电机105共同驱动第一变量泵马1041达作为泵的形式向外供油。

所述冷却装置包括依次设置在冷却回路上的冷却泵201、冷却器203和回油过滤器204，冷却泵201的动力输入端连接有冷却电机202，冷却泵201的液体输入端与油箱101连接。冷却泵201吸入油箱101内液压油，加压后依次经过冷却器203和回油过滤器204，再返回油箱101。冷却系统采用强制风冷的方式对液压油进行降温。

另外，换向阀a1061、换向阀b1062、换向阀c1063、换向阀d1064换向阀选择两位两通电磁换向阀，电磁换向阀不带电情况下电磁换向阀处于液路断开状态，带电情况下电磁换向阀处于液路连通状态。主液压系统1安装有压力表a1071、压力表b1072、压力表c1073，分别用于显示第一抽油机液缸1121下腔、第二抽油机液缸1122下腔以及蓄能器109内液压油油压；安装有泄压阀a1111、泄压阀b1112、泄压阀c1113，分别用于泄放第一抽油机液缸1121下腔、第二抽油机液缸1122下腔以及蓄能器109内液压油。高压过滤器选择双向可逆过滤器。油箱101上端安装有空气滤清器103。

压力传感器a1081、压力传感器b1082和压力传感器c1083分别用于测量第一抽油机液缸1121下腔室、第二抽油机液缸1122下腔室以及蓄能器109的液压油油压；第一抽油机液缸1121和第二抽油机液缸1122分别安装位移传感器a1131和位移传感器b1132，用于测量液缸活塞的位移，位移传感器为拉绳位移传感器；油箱101内安装温度传感器205和液位传感器102测量液压油的温度和液位；

液压控制系统还包括可编程控制器，可编程控制器可以为plc可编程控制器，可编程控制器分别与压力传感器、位移传感器、温度传感器205、第一变量泵马达1041和第二变量泵马达1042电连接。可编程控制器的型号为simatics7-1200。可实时监测油压、温度、液位、液缸活塞位移以及变量泵马达的电参数，并控制主液压系统1以及冷却系统2的启停，电磁换向阀的工作状态、第一变量泵马达1041和第二变量泵马达1042的工作方式和排量。

实施例二

此实施例为一种液压抽油机液压控制系统双井工作的实施例，如附图2。双井工作即一套液压抽油机液压控制系统同时为两口井的液压抽油机提供液压源，此时液压控制系统的第二液路和第四液路不参与工作，将换向阀a1061和换向阀d1064置于液路断开状态，将换向阀b1062和换向阀c1063置于液路连通状态。

当第一油井抽油杆下降时带动第一抽油机液缸1121的活塞杆下落，第一抽油机液缸1121的下腔室内液压油经过第一高压过滤器1101和换向阀b1062后，带动第一变量泵马达1041旋转并与主电机105共同驱动第二变量泵马达1042以泵的形式向外供油。经过第一变量泵马达1041的液压油做功后返回油箱101，第二变量泵马达1042从油箱101内吸入并泵出的液压油依次经过换向阀c1063、第二高压过滤器1102到达第二抽油机液缸1122的下腔室，推动第二抽油机液缸1122的活塞杆带动第二油井抽油杆上行，完成第二油井的一次升油。

当第二油井抽油杆下降时带动第二抽油机液缸1122的活塞杆下落，第二抽油机液缸1122下腔室内液压油经过第二高压过滤器1102和换向阀c1063带动第二变量泵马达1042旋转与主电机105共同驱动第一变量泵马达1041以泵的形式向外供油。经过第二变量泵马达1042的液压油做功后返回油箱101，第一变量泵马达1041从油箱101内吸入然后泵出的液压油依次经过换向阀b1062、第一高压过滤器1101到达第一抽油机液缸1121的下腔室，推动第一抽油机液缸1121的活塞杆带动第一油井抽油杆上行，完成第一油井的一次升油。

自动控制装置即可编程控制器能实时监测油压、温度、液位、液缸活塞位移以及变量泵马达的电参数，并控制冷却系统2的启停，电磁换向阀的工作状态、变量泵马达的工作方式和排量。自动控制装置根据液压油温度的设定范围自动启停冷却系统2，将油箱101内液压油温度控制在目标温度范围内。自动控制装置根据第一抽油机液缸1121的下腔室和第二抽油机液缸1122下腔室内液压油压力，第一抽油机液缸1121活塞和第二抽油机液缸1122活塞的位移，自动匹配变量泵马达排量以及电机转速，使得抽油杆下行重力能得到最大程度的利用，达到节能的目的。

实施例三

此实施例为一种液压抽油机液压控制系统单井工作的实施例，如附图3。双井工作过程中，当一口井需要作业维护时，需要停掉一口井进行作业，而另一口井需要维持正常的采油工作；实施例三相对于实施例二，将第二抽油机停掉，而继续运行第一抽油机。此时，只需要将换向阀a1061和换向阀c1063置于液路断开状态，并将换向阀b1062和换向阀d1064置于液路连通状态，则第一液路和第四液路参与工作，第二液路和第三液路不参与工作。

当第一油井抽油杆下降时带动第一抽油机液缸1121的活塞杆下落，第一抽油机液缸1121的下腔室内液压油经过第一高压过滤器1101和换向阀b1062带动第一变量泵马达1041旋转并与主电机105共同驱动第二变量泵马达1042以泵的形式向外供油。经过第一变量泵马达1041的液压油做功后返回油箱101，第二变量泵马达1042从油箱101内吸入并泵出的液压油经过换向阀d1064到达蓄能器109。第一抽油机液缸1121的活塞杆下落到最低点后，蓄能器109内液压油经过换向阀d1064后带动第二变量泵马达1042旋转与主电机105共同驱动第一变量泵马达1041以泵的形式向外供油。经过第二变量泵马达1042的液压油做功后返回油箱101，第一变量泵马达1041从油箱101内吸入然后泵出的液压油依次经过换向阀b1062、第一高压过滤器1101到达第一抽油机液缸1121的下腔室，推动第一抽油机液缸1121的活塞杆带动第一油井抽油杆上行，完成第一油井的一次升油。

自动控制装置实时监测油压、温度、液位、液缸活塞位移以及变量泵马达的电参数，并控制主液压系统1以及冷却系统2的启停，换向阀的工作状态、变量泵马达的工作方式及排量。自动控制装置根据液压油温度的设定范围自动启停冷却系统2，将油箱101内液压油温度控制在目标温度范围内。自动控制装置根据第一抽油机液缸1121的下腔室和蓄能器109内液压油压力，第一抽油机液缸1121活塞的位移，自动匹配变量泵马达排量以及电机转速，使得抽油杆下行重力能得到最大程度的利用，达到节能的目的。

实施例中，正常工作过程中，换向阀处于连通或者断开状态，不存在频繁换向的情况，不会导致系统液压冲击。

本系统液压元件减少，能耗低；每个循环周液压油都经过油箱加上独立式冷却系统能够更加有效地实现液压油降温；双联式变量柱塞泵马达可以实现工作方式、排量的闭环控制，充分利用液压抽油机下行能量，大大降低抽油机功耗。

本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。