一种应用于液压抽油机的节能液压系统的制作方法

1.本发明涉及一种应用于液压抽油机的节能液压系统，属于石油机械技术领域。


背景技术：

2.抽油机是油田采油的主要生产设备，我国现有油田的采油设备大部分是游梁式抽油机，它具有结构简单，维修方便、安全可靠等优点，但同时它也有耗能大的缺点，并且在向下冲程中的重力势能被配重进行平衡，该部分能量没有得到回收利用，这就加大了开采石油的成本。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种应用于液压抽油机的节能液压系统，该系统适用于油田领域中的采油设备，通过液压系统驱动油缸来实现抽油并实现能量回收利用，降低开采石油的成本。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于液压抽油机的节能液压系统，包括油缸a、液压马达、油缸b、控制阀、主动液压泵和辅助泵。
5.主动液压泵和辅助泵，油缸a、油缸b分别位于液压马达的两侧位置，液压马达共两台，由两台液压马达的液压元件将油缸a、油缸b的有杆腔连接在一起，油缸a有杆腔端的入口处设置有截止阀a；主动液压泵与控制阀相连接，主动液压泵通过控制阀分别与油缸a的无杆腔和油缸b的无杆腔相连接，油缸b的无杆腔端的入口处设置有截止阀d；油缸a的油缸筒a顶部端面上固定连接有传感器，油缸b的油缸筒b顶部端面上也固定连接有传感器；辅助泵位于主动液压泵的一侧，在与辅助泵连接的液压管道上设置有截止阀b，液压马达与辅助泵之间连接的液压管道上设置有截止阀c；辅助泵通过液压管道与油缸a的有杆腔这一端、控制阀和油缸b的无杆腔这一端均相连通，控制阀通过液压管道与油缸a的无杆腔这一端、油缸b的有杆腔这一端和液压马达均相连通，两台液压马达通过液压管道与油缸a的有杆腔端和无杆腔端、辅助泵、油缸b的无杆腔端和有杆腔端、控制阀均相连通。
6.该系统在工作时，首先通过节能液压抽油机液压系统中的辅助泵将左侧油缸a的活塞杆a上升至左侧上死点的位置，然后关闭截止阀，再打开截止阀，通过辅助泵将右侧油缸b的活塞杆b处于右侧下死点的位置后，关闭截止阀；启动主液压泵，液压油经过控制阀进入到左侧油缸a的无杆腔中，油缸a有杆腔中的油液经过液压马达传递到右侧油缸b的有杆腔中后，右侧油缸b的活塞杆b开始从右侧下死点向右侧上死点运动，完成石油的抽取。
7.当左侧油缸a的活塞杆a运行至左侧下死点的位置后，电气控制系统接到传感器发出的左侧下死点的位置信号后，电气控制系统控制控制阀向下进行换向，将主液压泵的液压油输送到右侧油缸b的无杆腔中，而右侧油缸b有杆腔的油液经过液压马达进入到左侧油缸a的有杆腔中，右侧油缸b开始从右侧上死点往右侧下死点运行，而左侧油缸a开始从左侧下死点向左侧上死点运行完成石油的抽取。
8.通过对液压马达斜盘摆角的控制可以改变油缸b或油缸a向上死点运行的速度，使
油缸a和油缸b的速度大小一致，方向相反，使斜盘摆角变化的压力油液由辅助泵提供，通过截止阀b、截止阀c进入到两个液压马达泵体上的液压阀中，最终由两个油缸a、油缸b交替伸缩来实现石油的抽取。从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况；反之，当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况，在辅助泵提供的压力油作用下，通过电气控制实现液压马达可以在马达工况和泵工况两个状态下工作，来完成液压能转换成机械能后再由机械能转换成液压能的任务，一个油缸向上死点运动时需要的能量来自于主动液压泵和另一个油缸的下落势能转换的液压能，实现了部分重力势能的回收利用，从而降低了主动液压泵的输入功率。
9.油缸a和油缸b上的传感器可以调整油缸a、油缸b抽油的冲程，用来适应不同油田的作业面深度，并给电气控制系统提供两个油缸a、油缸b的位置信息，以便对液压马达的排量进行控制。检测杆安装在活塞杆a、活塞杆b中心的孔中用来检测油缸a的活塞杆a和油缸b的活塞杆b位置，并将该位置转换成电信号传输给电气控制系统，用于控制油缸a、油缸b的上死点、下死点位置和速度的大小。
10.本发明的有益效果是：本发明设计合理，可以实现抽油要求的同时，减少了功率的消耗，改变了传统抽油机的工作方式，将一个油缸下落的势能转成另外一个油缸的上升动能，从而降低抽油机的功率，通过主动液压泵和液压马达作为动力源并且对向下冲程过程中产生的能量进行了回收利用，降低开采石油的成本。
附图说明
11.下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
12.图1是本发明的系统原理图。
13.图2是本发明的油缸a的结构简图。
14.图中标号：1、油缸a，
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101、油缸筒a，
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102、活塞杆a，
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2、截止阀a，
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3、截止阀b，
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4、截止阀c，
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5、液压马达，
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6、截止阀d，
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7、传感器，
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8、油缸b，
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801、油缸筒b，
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802、活塞杆b，
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9、控制阀，
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10、主动液压泵，
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11、辅助泵，
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12、上死点，
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13、下死点。
具体实施方式
15.如图1—2所示，一种应用于液压抽油机的节能液压系统，包括油缸a1、液压马达5、油缸b8、控制阀9、主动液压泵10和辅助泵11，油缸a1、油缸b8分别位于液压马达5的两侧位置，液压马达5共两台，由两台液压马达5的液压元件将油缸a1、油缸b8的有杆腔连接在一起，油缸a1有杆腔端的入口处设置有截止阀a2；主动液压泵10与控制阀9相连接，主动液压泵10通过控制阀9分别与油缸a1的无杆腔和油缸b8的无杆腔相连接，油缸b8的无杆腔端的入口处设置有截止阀d6；油缸a1的油缸筒a101顶部端面上固定连接有传感器7，油缸b8的油缸筒b801顶部端面上也固定连接有传感器7；辅助泵11位于主动液压泵10的一侧，在与辅助泵11连接的液压管道上设置有截止阀b3，液压马达5与辅助泵11之间连接的液压管道上设置有截止阀c4；辅助泵11通过液压管道与油缸a1的有杆腔这一端、控制阀9和油缸b8的无杆腔这一端均相连通，控制阀9通过液压管道与油缸a1的无杆腔这一端、油缸b8的有杆腔这一
端和液压马达5均相连通，两台液压马达5通过液压管道与油缸a1的有杆腔端和无杆腔端、辅助泵11、油缸b8的无杆腔端和有杆腔端、控制阀9均相连通。
16.该系统在工作时，首先通过节能液压抽油机液压系统中的辅助泵11将左侧油缸a1的活塞杆a102上升至左侧上死点12的位置，然后关闭截止阀2，再打开截止阀6，通过辅助泵11将右侧油缸b8的活塞杆b802处于右侧下死点13的位置后，关闭截止阀6；启动主液压泵10，液压油经过控制阀9进入到左侧油缸a1的无杆腔中，油缸a1有杆腔中的油液经过液压马达5传递到右侧油缸b8的有杆腔中后，右侧油缸b8的活塞杆b802开始从右侧下死点13向右侧上死点12运动，完成石油的抽取。
17.当左侧油缸a1的活塞杆a102运行至左侧下死点13的位置后，电气控制系统接到传感器7发出的左侧下死点13的位置信号后，电气控制系统控制控制阀9向下进行换向，将主液压泵10的液压油输送到右侧油缸b8的无杆腔中，而右侧油缸b8有杆腔的油液经过液压马达5进入到左侧油缸a1的有杆腔中，右侧油缸b8开始从右侧上死点12往右侧下死点13运行，而左侧油缸a1开始从左侧下死点13向左侧上死点12运行完成石油的抽取。
18.通过对液压马达5斜盘摆角的控制可以改变油缸b8或油缸a1向上死点12运行的速度，使油缸a1和油缸b8的速度大小一致，方向相反，使斜盘摆角变化的压力油液由辅助泵11提供，通过截止阀b3、截止阀c4进入到两个液压马达5泵体上的液压阀中，最终由两个油缸a1、油缸b8交替伸缩来实现石油的抽取。从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达5是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况；反之，当液压马达5的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况，在辅助泵11提供的压力油作用下，通过电气控制实现液压马达5可以在马达工况和泵工况两个状态下工作，来完成液压能转换成机械能后再由机械能转换成液压能的任务，一个油缸向上死点12运动时需要的能量来自于主动液压泵10和另一个油缸的下落势能转换的液压能，实现了部分重力势能的回收利用，从而降低了主动液压泵的输入功率。
19.油缸a1和油缸b8上的传感器7可以调整油缸a1、油缸b8抽油的冲程，用来适应不同油田的作业面深度，并给电气控制系统提供两个油缸a1、油缸b8的位置信息，以便对液压马达5的排量进行控制。检测杆安装在活塞杆a102、活塞杆b802中心的孔中用来检测油缸a1的活塞杆a102和油缸b8的活塞杆b802位置，并将该位置转换成电信号传输给电气控制系统，用于控制油缸a1、油缸b8的上死点12、下死点13位置和速度的大小。