一种密相CO2注入泵动态平衡装置的制作方法

一种密相co2注入泵动态平衡装置
技术领域
1.本技术涉及co2注入泵平衡的领域，尤其是涉及一种密相co2注入泵动态平衡装置。


背景技术：

2.柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。目前，co2驱油是实现“两碳”目标诸多方案中经济效益最高的一种，而对co2进行密相输送与直接注入又是实现该方案最经济的办法。其中高压密相注入泵是核心设备。目前我国尚无成熟产品，油田正在利用改进的柱塞泵开展相关试验。
3.柱塞泵液力端的平衡是柱塞实现高压输送的关键技术之一。现有平衡方法是根据给定的柱塞泵进出口压力，算出用于平衡柱塞背面环形面积的大小，通过回流管将co2引至柱塞背面的环形面，来平衡掉部分柱塞力，以实现动力构件在受力上具有一定的反向角，避免烧蚀。
4.相关技术中，当柱塞泵的进出口压力发生变化时，由于柱塞背面的环形面积不能随之改变，柱塞的平衡力不能跟随柱塞泵进出口压力的变化进行调节，从而引起柱塞泵内的零部件发热，影响柱塞泵的使用寿命。


技术实现要素：

5.为了改善柱塞力的平衡不能跟随柱塞泵进出口压力的变化进行调节，从而使柱塞泵内的零部件发热，影响柱塞泵的使用寿命的问题，本技术提供一种密相co2注入泵动态平衡装置。
6.本技术提供的一种密相co2注入泵动态平衡装置采用如下的技术方案：
7.一种密相co2注入泵动态平衡装置，包括柱塞泵、超临界罐，所述超临界罐的外周面缠绕有润滑油管，所述超临界罐的顶面固定有排气管，所述排气管的顶端与所述柱塞泵固定连接，所述柱塞泵内设置有背压腔和进液腔，所述排气管的顶端与所述背压腔相连通，所述柱塞泵的外周面固定有排液管，所述排液管与所述进液腔相连通，所述排液管的外周面固定有进液管，所述超临界罐的外周面固定有圆管，所述圆管上设置有用于与所述进液管相连接的连接组件，所述进液管上固定有充气阀，所述进液管的外周面固定有放气管，所述放气管位于所述超临界罐和所述充气阀之间，所述放气管远离所述超临界罐的一端与所述柱塞泵的进液腔相连通，所述放气管的外周面固定有放气阀，所述超临界罐上设置有以输送所述超临界罐内压力信号的压力变送器，所述超临界罐上设置有以响应压力信号控制所述充气阀启闭和所述放气阀启闭的控制单元，所述进液管远离所述超临界罐的一端与所述柱塞泵的排液管相连通。
8.通过采用上述技术方案，柱塞泵开启时，柱塞泵内的液态co2经过排液管流向进液
管内，通过进液管依次流入超临界罐和柱塞泵的背压腔内，随着设备运转，润滑油管内的润滑油温度逐渐升高，润滑油流经缠绕在超临界罐上的润滑油管，将超临界罐内的co2加热，当超临界罐内的温度达到40
°
以上时，超临界罐内co2的物理特性近乎气相，co2气体具有极大的可压缩性，使柱塞在管道内做往复运动，co2气体只在背压腔与超临界罐内流动，由于co2气体在管道内的压力损失正比于co2气体的密度，从而使co2的压力损失较小；当压力变送器监测超临界罐内的压力高于超临界罐内压力的设定值时，压力变送器将超临界罐内的压力信号输送给控制单元，控制单元控制充气阀关闭，控制单元控制放气阀开启，将超临界罐内的co2放至压力较低的柱塞泵进液腔，以减少超临界罐内co2的量，使超临界罐内压力降低，直至压力变送器显示的压力值与设定的压力值相符，控制单元控制放气阀关闭；当压力变送器监测超临界罐内的压力低于超临界罐内的压力设定值时，控制单元控制充气阀开启，放气阀关闭，将co2放至超临界罐内，增加超临界罐内的压力值，直至压力变送器显示的压力值与设定的压力值相符，进而实现对柱塞力平衡的实时精准控制，减小柱塞泵在进出口压力发生变化时，柱塞平衡偏离设计状态而引起零部件发热，造成零部件损坏的可能性，从而提高柱塞泵的使用效率。
9.优选的，所述润滑油管上设置有以输送所述润滑油管内温度信号的润滑油温度变送器，所述润滑油温度变送器的输出端与所述控制单元的输入端电连接，所述控制单元可响应温度信号以控制所述充气阀的启闭。
10.通过采用上述技术方案，当润滑油温度变送器监测超临界罐内的温度超过40
°
时，超临界罐内的液态co2转变为气态co2，润滑油温度变送器将温度信号传给控制单元，从而使控制单元控制充气阀关闭。
11.优选的，所述超临界罐的外周面套设有保温层，所述润滑油管位于所述保温层与所述超临界罐之间。
12.通过采用上述技术方案，在超临界罐的外周面套设有保温层，当润滑油流经超临界罐上的润滑油管时，保温层阻止润滑油的热量外散，从而使柱塞泵在稳定运行时，超临界罐内的温度与设备润滑油温度大致相同。
13.优选的，所述连接组件包括套设于所述圆管外周面的圆柱筒，所述圆柱筒与所述圆管转动连接，所述进液管靠近所述超临界罐的一端插设于所述圆柱筒内，所述圆柱筒与所述进液管螺旋传动配合。
14.通过采用上述技术方案，转动圆柱筒，进液管朝向靠近圆管的方向移动，使进液管靠近超临界罐的侧面与圆管远离超临界罐的侧面相抵接，从而使进液管与圆管紧固连接。
15.优选的，所述圆管的内周面开设有环形槽一，所述环形槽一贯穿所述圆管远离所述超临界罐的侧面，所述环形槽一靠近所述超临界罐的侧面设置有密封圈，所述进液管靠近所述超临界罐的侧面固定有圆环，所述圆环可插设于所述环形槽一内，所述密封圈远离所述超临界罐的侧面与所述圆环靠近所述超临界罐的侧面相抵接。
16.通过采用上述技术方案，转动圆柱筒，使进液管朝向靠近圆管的方向移动，使圆环靠近超临界罐的侧面与密封圈远离超临界罐的侧面相抵接，从而减少co2从圆管与进液管连接处溢出的可能性。
17.优选的，所述圆管的外周面开设有环形槽二，所述圆柱筒的内周面固定有滑块，所述滑块通过所述环形槽二沿所述圆管的周向与所述圆管滑移连接。
18.通过采用上述技术方案，当圆柱筒转动时，滑块通过环形槽二沿圆管的周向移动，从而减小圆柱筒与圆管脱离的可能性。
19.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
20.1.柱塞泵开启时，柱塞泵内的液态co2经过排液管流向进液管内，通过进液管依次流入超临界罐和柱塞泵的背压腔内，随着设备运转，润滑油管内的润滑油温度逐渐升高，润滑油流经缠绕在超临界罐上的润滑油管，将超临界罐内的co2加热，当超临界罐内的温度达到40
°
以上时，超临界罐内co2的物理特性近乎气相，co2气体具有极大的可压缩性，使柱塞在管道内做往复运动，co2气体只在背压腔与超临界罐内流动，由于co2气体在管道内的压力损失正比于co2气体的密度，从而使co2的压力损失较小；当压力变送器监测超临界罐内的压力高于超临界罐内压力的设定值时，压力变送器将超临界罐内的压力信号输送给控制单元，控制单元控制充气阀关闭，控制单元控制放气阀开启，将超临界罐内的co2放至压力较低的柱塞泵进液腔，以减少超临界罐内co2的量，使超临界罐内压力降低，直至压力变送器显示的压力值与设定的压力值相符，控制单元控制放气阀关闭；当压力变送器监测超临界罐内的压力低于超临界罐内的压力设定值时，控制单元控制充气阀开启，放气阀关闭，将co2放至超临界罐内，增加超临界罐内的压力值，直至压力变送器显示的压力值与设定的压力值相符，进而实现对柱塞力平衡的实时精准控制，减小柱塞泵在进出口压力发生变化时，柱塞平衡偏离设计状态而引起零部件发热，造成零部件损坏的可能性，从而提高柱塞泵的使用效率；
21.2.当润滑油温度变送器监测超临界罐内的温度超过40
°
时，超临界罐内的液态co2转变为气态co2，润滑油温度变送器将温度信号传给控制单元，从而使控制单元控制充气阀关闭；
22.3.在超临界罐的外周面套设有保温层，当润滑油流经超临界罐上的润滑油管时，保温层阻止润滑油的热量外散，从而使柱塞泵在稳定运行时，超临界罐内的温度与设备润滑油温度大致相同。
附图说明
23.图1是本技术实施例的整体结构示意图。
24.图2是本技术实施例中柱塞泵的剖视图。
25.图3是图2中a处的放大示意图。
26.附图标记：1、柱塞泵；11、通孔一；12、通孔二；13、背压腔；14、进液腔；2、超临界罐；21、排气管；22、圆管；23、圆柱筒；24、环形槽二；25、滑块；26、螺纹一；27、环形槽一；28、密封圈；3、进液管；31、螺纹二；32、圆环；33、排液管；34、充气阀；35、放气管；36、放气阀；4、润滑油管；41、润滑油温度变送器；42、保温层；43、压力变送器；44、控制单元。
具体实施方式
27.以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。
28.本技术实施例公开一种密相co2注入泵动态平衡装置。
29.参照图1和图2，密相co2注入泵动态平衡装置包括柱塞泵1和超临界罐2，超临界罐2位于柱塞泵1的下方。柱塞泵1内开设有背压腔13和进液腔14，柱塞泵1的外周面开设有通
孔一11，通孔一11与柱塞泵1的背压腔13相连通。超临界罐2的顶面固定有排气管21，排气管21的顶端插设于通孔一11内，排气管21的外周面与通孔一11的内周面相抵接。
30.参照图2和图3，超临界罐2的外周面固定圆管22，圆管22的外周面套设有圆柱筒23。圆管22的外周面开设有环形槽二24，圆柱筒23的内周面等间距固定有两个滑块25，滑块25靠近超临界罐2的侧面与圆柱筒23靠近超临界罐2的侧面共面，滑块25通过环形槽二24沿圆管22的周向与圆管22滑移连接。
31.参照图2和图3，圆柱筒23内插设有进液管3，圆柱筒23的内周面开设有螺纹一26，进液管3的外周面开设有螺纹二31，进液管3与圆柱筒23螺纹连接。圆管22的内周面开设有环形槽一27，环形槽一27贯穿圆管22远离超临界罐2的侧面，环形槽一27内放置有密封圈28，密封圈28靠近超临界罐2的侧面与环形槽一27靠近超临界罐2的侧面相贴合。进液管3靠近超临界罐2的侧面固定有圆环32，圆环32可插设于环形槽一27内，圆环32靠近超临界罐2的侧面与密封圈28远离近超临界罐2的侧面相抵接。
32.将进液管3插设于圆柱筒23内，转动圆柱筒23，进液管3朝向靠近超临界罐2的方向移动，使圆环32插设于环形槽一27内，继续转动圆柱筒23，使圆环32靠近超临界罐2的侧面与密封圈28远离超临界罐2的侧面相抵接，从而使进液管3与圆管22紧固连接。
33.参照图2，柱塞泵1外周面固定有排液管33，排液管33的顶端与进液腔14相连通，进液管3远离超临界罐2的一端与排液管33的外周面固定连接，进液管3的外周面设置有充气阀34，充气阀34与进液管3相连通。进液管3的外周面固定有放气管35，放气管35位于超临界罐2与充气阀34之间，放气管35的外周面设置有放气阀36，放气阀36与放气管35相连通。柱塞泵1的外周面开设有通孔二12，通孔二12与进液腔14相连通，放气管35远离进液管3的一端插设于通孔二12内，放气管35的外周面与通孔二12的内周面相抵接。
34.参照图2，超临界罐2的外周面缠绕有润滑油管4，超临界罐2的外周面套设有保温层42，润滑油管4位于超临界罐2和保温层42之间。润滑油管4的外周面固定有用于监测润滑油温度的润滑油温度变送器41，超临界罐2的外周面固定有用于监测超临界罐2内压力的压力变送器43。超临界罐2上设置有控制单元44，润滑油温度变送器41的输出端和压力变送器43的输出端分别与控制单元44的输入端电连接。
35.当柱塞泵1开启时，放气阀36关闭，充气阀34开启。液态co2经排液管33流入进液管3和超临界罐2，经排气管21流入背压腔13。随着设备的运转，润滑油管4内的润滑油温度逐渐升高。根据热平衡原理可知，超临界罐2内的温度与润滑油管4的温度大致相同，控制单元44从润滑油温度变送器41上获取超临界罐2内的温度，一般工作情况下，设备正常运转的润滑油温度在40℃-70℃之间。当超临界罐2内的温度达到40℃以上时，超临界罐2内的co2由液态转变成气态，控制单元44控制充气阀34关闭，co2气体只在背压腔13与超临界罐2内流动，由于co2气体在管道内的压力损失正比于co2气体的密度，从而使co2的压力损失较小。
36.本技术实施例一种密相co2注入泵动态平衡装置的实施原理为：当压力变送器43监测超临界罐2内的压力超出超临界罐2内的压力设定值时，控制单元44控制放气阀36开启，将超临界罐2内的co2气体放入压力较小的柱塞泵1进液腔14，以减少超临界罐2内的co2气体，当压力变送器43监测超临界罐2内的压力值与设定值相符时，控制单元44控制放气阀36关闭。
37.当压力变送器43监测超临界罐2内的压力低于超临界罐2内压力的设定值时，控制
单元44控制放气阀36开启，将液态co2放入超临界罐2内，使超临界罐2内的压力上升，当压力变送器43监测超临界罐2内的压力值与设定值相符时，控制单元44控制放气阀36关闭。通过控制单元44实时控制超临界罐2内的压力值，使超临界罐2内的压力值处于稳定状态，实现对平衡柱塞力的实时精准控制，进而减小柱塞泵1在进出口压力发生变化时，导致柱塞平衡力发生变化引起柱塞泵1内零部件发热造成柱塞泵1内的零部件损坏的可能性，从而提高柱塞泵1的使用效率。
38.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。