Гидравлический привод подъемного устройства

Гидравлический привод предназначен для приведения в действие скважинного штангового насоса с обеспечением возможности управления производительностью скважинной установки. Привод содержит рабочий и уравновешивающий цилиндры, насос с электродвигателем и сливной гидробак, соединенные с полостями уравновешивающего цилиндра через трехполостной гидрораспределитель, узел переключения которого соединен с выходом блока управления, вход которого соединен с датчиками конечных положений поршня рабочего цилинра. Привод снабжен вторым насосом с электродвигателем, оба насоса и электродвигателя выполнены нерегулируемыми, а блок управления содержит узел задания частоты движения рабочего цилиндра в единицу времени, обеспечением требуемого времени паузы при переключении гидрораспределителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения, включающим гидравлические или пневматические средства, и может быть использована для приведения в действие скважинного штангового насоса для подъема жидкостей с больших глубин с обеспечением возможности управления производительностью скважинной установки.

Известен объемный гидропривод (ав. свид. SU 1508008, МПК⁴ F04B 49/00, опубл. 1989 г.), содержащий регулируемый насос и гидродвигатель, подключенные силовыми гидролиниями по замкнутой схеме, дополнительный насос, механизм регулирования подачи насоса, подключенный к гидролинии слива и гидролинии нагнетания дополнительного насоса.

Недостатком такого привода является его сложность, что объясняется наличием сложного регулируемого насоса.

Известен гидропривод глубинного штангового насоса (пат. RU 76085 U1 МПК F04B 47/04 (2006.01), опубл. 2008 г.), содержащий силовой цилиндр, пневмогидроаккумулятор, нагнетательную линию с гидронасосом, в которой установлен дроссель и пропорциональный гидрораспределитель, выход которого соединен с входом ПЭВМ.

Недостатком такой конструкции является сложность, низкая надежность и низкий КПД, что объясняется наличием пропорционального гидрораспределителя и дросселя. Кроме того, дросселирование рабочей жидкости вызывает ее нагрев.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является гидравлический привод подъемного устройства (пат RU 2232295, МПК⁶ F04B 47/04, опубл. 2004 г.), содержащий рабочий цилиндр с поршнем и штоком и уравновешивающий тандемный цилиндр с перемычкой и штоком с поршнями на его концах, установленными с образованием четырех полостей, одна из которых соединена с емкостью со сжатым газом, другая - с полостью рабочего цилиндра регулируемый насос с электродвигателем и сливной гидробак, соединенные с полостями уравновешивающего тандемного цилиндра через трехпозиционный гидрораспределитель, узел переключения которого соединен с выходом блока управления, вход которого соединен с датчиками конечных положений поршня рабочего цилиндра.

Такой привод более надежен, и имеет больший КПД.

Однако наличие сложного регулируемого насоса усложняет конструкцию привода и повышает его стоимость.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции привода при сохранении возможности регулирования расхода рабочей жидкости и частоты движения штока рабочего цилиндра за счет обеспечения возможности изменения расхода рабочей жидкости при использовании нерегулируемых насосов и электродвигателей и задания количества циклов перемещения штока рабочего цилиндра в единицу времени обеспечением требуемого времени паузы при переключении гидрораспределителя.

Для решения поставленной задачи усовершенствуется гидравлический привод подъемного устройства, содержащий рабочий цилиндр с поршнем и штоком и уравновешивающий цилиндр, одна из полостей которого соединена с емкостью со сжатым газом, другая - с полостью рабочего цилиндра, насос с электродвигателем и сливной гидробак, соединенные с полостями уравновешивающего цилиндра через трехпозиционный гидрораспределитель, узел переключения которого соединен с выходом блока управления, вход которого соединен с датчиками конечных положений поршня рабочего цилиндра.

Это усовершенствование состоит в том, что он снабжен вторым насосом с электродвигателем, оба насоса и электродвигателя выполнены нерегулируемыми, а блок управления содержит узел задания частоты движения штока рабочего цилиндра, при этом выход блока управления соединен с пусковым устройством электродвигателей.

Такое выполнение привода позволяет обеспечить возможность регулирования работы привода с нерегулируемыми насосами и электродвигателями за счет регулирования расхода рабочей жидкости включением в работу одного или двух насосов в зависимости от дебета скважины и регулирования частоты движения штока рабочего цилиндра за счет задания количества циклов в единицу времени управлением гидрораспределителем (обеспечением требуемого времени паузы).

Кроме того, привод может быть снабжен как минимум одним дополнительным трехпозиционным гидрораспределителем, подключенным в гидравлическую схему привода параллельно первому, а выход блока управления соединен с узлом переключения дополнительного гидрораспределителя.

Выполнение привода с дополнительным трехпозиционным гидрораспределителем позволяет изменять время реверса штока рабочего цилиндра и обеспечить торможение в конце его хода, что повышает надежность привода.

Полезная модель поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема привода (электрические соединения обозначены пунктиром).

Гидравлический привод подъемного устройства содержит рабочий цилиндр 1 с поршнем 2 и штоком 3 и уравновешивающий цилиндр 4, одна из полостей 5 которого соединена с емкостью 6 со сжатым газом, другая полость 7 - с полостью 8 рабочего цилиндра 1, насос 9 с электродвигателем 10 и сливной гидробак 11, соединенные с полостями 12 и 13 уравновешивающего цилиндра 4 через трехпозиционный гидрораспределитель 14. Узел переключения которого соединен с выходом блока управления 15, вход которого соединен с датчиками 16 и 17 конечных положений поршня 2 рабочего цилиндра 1. Привод снабжен вторым насосом 18 с электродвигателем 19, оба насоса 9 и 18 и электродвигатели 10 и 19 выполнены нерегулируемыми. Блок управления 15 содержит узел задания частоты движения штока рабочего цилиндра, при этом выход блока управления 15 соединен с пусковым устройством электродвигателей 10 и 19. В приведенном варианте гидравлический привод снабжен тремя дополнительным трехпозиционными гидрораспределителями 20, 21 и 22, подключенным в гидравлическую схему привода параллельно гидрораспределителю 14, а выход блока управления 15 соединен с узлом переключения дополнительных гидрораспределителей 20 21 и 22.

Работа привода происходит следующим образом.

В зависимости от дебета скважины и заданной производительности скважинного насоса блоком управления 15 задают:

- требуемый расход рабочей жидкости включением в работу одного электродвигателя 19 или двух электродвигателей 10 и 19, соединенных с насосами 9 и 18;

- время длительности цикла (время движения штока 3 рабочего цилиндра 1 вверх, время его движения вниз и время паузы между движениями штока 3).

Перед началом работы шток 3 и поршень 2 рабочего цилиндра 1 находятся в нижнем положении, шток уравновешивающего цилиндра 4 находится в крайнем правом по чертежу положении. Давление газа в емкости 6 и связанной с ней полости 5 передается через поршень на жидкость в полости 7 и жидкость в полости 8 рабочего цилиндра 1, уравновешивая вес поршня 2, штока 3 и колонны штанг скважинного насоса. Золотники гидрораспределителей 14, 20, 21, и 22 находятся в верхнем по чертежу положении, при котором с насосом 9 соединена штоковая полость 12 уравновешивающего цилиндра 4. Под действием давления рабочей жидкости, создаваемого насосом 9 или насосами 9 и 18 в полости 12, поршни уравновешивающего цилиндра 4 перемещаются влево по чертежу, вытесняя рабочую жидкость из полости 12 и создавая в штоковой полости 8 рабочего цилиндра 1 давление, под действием которого перемещается поршень 2 и шток 3, соединенный с колонной штанг. Жидкость из полости 13 уравновешивающего цилиндра 4 через гидрораспределители 14, 20, 21, и 22 вытесняется в сливной гидробак 11. При достижении поршнем 2 крайнего верхнего положения срабатывает датчик 16, сигнал от которого поступает на вход блока управления 15. В зависимости от заданного времени цикла блок управления 15 переводит золотники гидрораспределителей 14, 20, 21, и 22 в среднее (обеспечивая паузу) или нижнее по чертежу положение, при котором происходит реверс привода. Рабочая жидкость от насоса 9 или насосов 9 и 18 поступает в полость 13 уравновешивающего цилиндра 4 и, воздействуя на его поршни, перемещает их вправо по чертежу, сжимая газ в полости 5 и емкости 6. Рабочая жидкость из полости 8 рабочего цилиндра 1 перетекает в полость 7 уравновешивающего цилиндра 4, а из полости 12 уравновешивающего цилиндра 4 через гидрораспределители 14, 20, 21, и 22 вытесняется в сливной гидробак 11. В приведенном варианте за счет использования дополнительных гидрораспределителей 20, 21, и 22 и управления их переключением можно изменять время реверса штока 3 рабочего цилиндра 1 и обеспечить торможение в конце его хода, что повышает надежность привода. При достижении поршнем 2 крайнего нижнего положения срабатывает датчик 17, сигнал от которого поступает на вход блока управления 15. В зависимости от заданного времени цикла блок управления переводит золотники гидрораспределителей 14, 20, 21, и 22 в среднее (обеспечивая паузу) или верхнее по чертежу положение, при котором происходит реверс привода.

Таким образом, использование предлагаемого привода позволяет упростить конструкции привода, при сохранении возможности регулирования расхода рабочей жидкости и частоты движения штока рабочего цилиндра, за счет обеспечения возможности изменения расхода рабочей жидкости при использовании нерегулируемых насосов и электродвигателей и задания количества циклов перемещения штока рабочего цилиндра в единицу времени, обеспечением требуемого времени паузы при переключении гидрораспределителя.

1. Гидравлический привод подъемного устройства, содержащий рабочий цилиндр с поршнем и штоком и уравновешивающий цилиндр, одна из полостей которого соединена с емкостью со сжатым газом, другая - с полостью рабочего цилиндра, насос с электродвигателем и сливной гидробак, соединенные с полостями уравновешивающего цилиндра через трехпозиционный гидрораспределитель, узел переключения которого соединен с выходом блока управления, вход которого соединен с датчиками конечных положений поршня рабочего цилиндра, отличающийся тем, что он снабжен вторым насосом с электродвигателем, оба насоса и электродвигателя выполнены нерегулируемыми, а блок управления содержит узел задания частоты движения штока рабочего цилиндра, обеспечивающего требуемое время паузы при переключении гидрораспределителя.

2. Гидравлический привод по п.1, отличающийся тем, что он снабжен как минимум одним дополнительным трехпозиционным гидрораспределителем, подключенным в гидравлическую схему привода параллельно первому, а выход блока управления соединен с узлом переключения дополнительного гидрораспределителя.

3. Гидравлический привод по п.1, отличающийся тем, что выход блока управления соединен с пусковым устройством электродвигателей.