ГИДРОПРИВОД ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области нефтедобычи и может использоваться для извлечения пластовых жидкостей из скважин.
Известен гидропривод глубинного штангового насоса по патенту RU 2072451.
Гидропривод содержит гидробак, приводной насос, силовой гидроцилиндр, плунжер которого соединен с траверсой и подвеской, соединенной с колонной насосных штанг. Силовой гидроцилиндр через маслопроводы и два гидрораспределителя соединен с гидроаккумулятором и с преобразователем давления, выполненным в виде цилиндра с поршнем и штоком, соединенным с плунжером вспомогательного цилиндра.
Отличительной особенностью известного гидропривода является наличие в гидросистеме преобразователя давления рабочей жидкости в гидроаккумуляторе, обеспечивающего аккумуляцию энергии за счет массы штанг глубинного насоса при перемещении их вниз.
Известный гидропривод имеет следующие недостатки:
- значительные габариты и металлоемкость преобразователя давления;
- отсутствие в гидросистеме регулирующего устройства, обеспечивающего плавность хода плунжера силового цилиндра вверх при суммировании потоков рабочей жидкости от насоса и гидроаккумулятора;
- невозможность регулирования рабочего давления в гидросистеме и гидроаккумуляторе при изменении величины нагрузки от колонны насосных штанг;
- невозможность регулирования величины рабочего хода насосных штанг.
Известен гидропривод глубинного штангового насоса по патенту RU 2272933, принятый в качестве прототипа.
Прототип содержит два гидробака, силовой гидронасос, силовой гидроцилиндр, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, маслопроводы. Полости гидробаков через гидрозамок и гидрораспределитель сообщены с поршневой полостью силового гидроцилиндра и через запорный кран с силовым гидронасосом. В качестве преобразователя давления применен блок-мультипликатор, состоящий из гидромотора и гидронасоса. В гидросистему включен регулятор потока, сообщенный со штоковой полостью гидроцилиндра, и через гидрозамок с гидроаккумулятором. Гидросистема снабжена масляным фильтром, индуктивными датчиками положения поршня гидроцилиндра, контрольно-измерительными приборами, предохранительным клапаном, датчиками уровня масла в гидробаках, температурными датчиками, манометром.
Прототип имеет следующие недостатки:
- недостаточная надежность работы гидросистемы ввиду отсутствия в ней запорно-предохранительного устройства, ограничивающего максимальное давление рабочей жидкости в гидроаккумуляторе;
- невозможность варьирования расходом рабочей жидкости, создаваемым силовым гидроцилиндром, а, значит и потребляемой мощностью приводного электродвигателя, что снижает экономические показатели работы гидропривода;
- отсутствие в гидросистеме устройства, мгновенно считывающего изменения давления в гидросистеме и своевременно выключающего ее из работы при достижении значения давления, превышающего максимально допустимое;
- недостаточная степень очистки рабочей жидкости - масла;
- отсутствие в гидросистеме устройства, регистрирующего степень засоренности масляного фильтра, установленного на входе в гидрораспределитель.
Техническим результатом предложенной полезной модели является устранение недостатков прототипа, а именно:
- повышение надежности работы гидропривода;
- повышение экономических показателей работы гидропривода;
- повышение степени очистки рабочей жидкости - масла, а значит, и увеличения сроков между плановыми ремонтами привода.
Технический результат достигается тем, что в гидроприводе глубинного штангового насоса, содержащем гидробак, силовой гидронасос, силовой гидроцилиндр, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, напорный масляный фильтр, маслопроводы, согласно полезной модели, в качестве силового насоса применен двухпоточный или двухсекционный гидронасос, гидропривод снабжен запорно-предохранительным блоком, соединяющим гидроаккумулятор со сливной магистралью, электронным датчиком давления рабочей жидкости, установленным в напорной магистрали, а также дополнительным масляным фильтром, установленным в сливной магистрали, напорный масляный фильтр снабжен электронным датчиком засоренности фильтрующих элементов.
Запорно-предохранительный блок состоит из предохранительного клапана, манометра и задвижек.
В качестве гидрораспределителя применен пропорциональный гидрораспределитель.
Использование двухпоточного или двухсекционного насоса в качестве привода гидросистемы позволяет изменять расход подаваемой в гидросистему рабочей жидкости в определенном конструкцией насоса диапазоне. Так например, применение двухсекционного пластинчатого насоса марки PYY42-1X/122-040RA15UUMC позволяет изменять расход рабочей жидкости от 70 л/мин до 170 л/мин при включении в работу второй секции насоса. Это в свою очередь позволяет изменять мощность, потребляемую приводным электродвигателем, и экономно расходовать электроэнергию.
Снабжение гидропривода запорным предохранительным блоком, состоящим из предохранительного клапана, манометра и задвижек, и соединяющим гидроаккумулятор со сливной магистралью, позволяет визуально контролировать давление, под которым находится рабочая жидкость в гидроаккумуляторе, и сбрасывать излишнее давление, направляя часть рабочей жидкости в сливную магистраль. Все это повышает надежность гидропривода.
Надежность гидропривода обеспечивается также установкой в напорной магистрали электромагнитного датчика давления рабочей жидкости. Датчик регистрирует изменения давления в гидросистеме. Электрические сигналы датчика передаются в электронную систему управления работы электропривода, которая при превышении максимально допустимого давления в гидросистеме выключает электропривод из работы.
Установка в сливной магистрали гидросистемы дополнительного масляного фильтра обеспечивает по сравнению с прототипом более качественную очистку рабочей жидкости - масла от примесей и загрязнений.
Снабжение напорного фильтра электронным датчиком засоренности фильтрующих элементов позволяет своевременно отслеживать сроки промывки или замены фильтра или фильтрующих элементов, что повышает качество очистки рабочей жидкости.
Применение в гидросистсме пропорционального гидрораспределителя, например марки 4WRZE25E220-7X, позволяет плавно регулировать подачу рабочей жидкости в силовой гидроцилиндр, повысить точность ее дозировки, плавно регулировать скорость движения поршня силового гидроцилиндра независимо от нагрузки на всей длине рабочего хода.
Сущность предложенной полезной модели поясняется принципиальной схемой гидропривода.
Гидропривод глубинного штангового насоса по предложенной полезной модели содержит гидробак 1, приводной электродвигатель 2, силовой гидронасос 3, предохранительные клапаны 4 и 5, электронный датчик давления 6, напорный фильтр 7, обратные клапаны 8, пропорциональный гидрораспределитель 9, дроссель 10, обратные клапаны 11, силовой гидроцилиндр 12, гидроаккумулятор 13, запорно-предохранительный блок 14 с манометром 15 и предохранительным клапаном 16, обратный клапан 17, гидромотор 18 и гидронасос 19, логический клапан 20 с крышкой 21, масляный фильтр 22, воздушный теплообменник 23, фильтр-сапун 24, указатель уровня масла 25 и датчик температуры 26, предохранительный клапан 27, теплоэлектронагреватель масла 28, электронные датчики положения поршня 29 и 30, трубопроводы, электронную систему управления (на схеме не показана).
Перед включением электродвигателя 2 насоса 3 электронная система управления, получая сигналы от указателя уровня масла 25 и датчика температуры 26, тестирует параметры, и, если они соответствуют заданным, включают электродвигатель. Гидронасос 3 всасывает рабочую жидкость из гидробака 1, и по напорному трубопроводу через обратный клапан 8 и напорный фильтр 7 подает ее к пропорциональному гидрораспределителю 9. От гидрораспределителя 9 рабочая жидкость поступает в поршневую полость 31 силового гидроцилиндра 12, в результате чего происходит движение поршня и штока гидроцилиндра вниз. Рабочая жидкость из штоковой полости 32 через дроссель 10 и обратный клапан 11 и гидрораспределитель 9 поступает в блок мультипликации давления, состоящий из гидромотора 18 и гидронасоса 19, валы которого соединены муфтой. За счет разницы рабочих объемов гидромотора и гидронасоса происходит повышение давления в рабочей жидкости с коэффициентом мультипликации от 2 до 3.
Рабочая жидкость под повышенным давлением через обратный клапан 17 поступает в гидроаккумулятор 13. Избыток масла сливается в гидробак 1 через предохранительный клапан 27.
При достижении штоком гидроцилиндра крайнего нижнего положения срабатывает датчик 29 и электронная система управления осуществляет реверс силового гидроцилиндра 12. Рабочая жидкость из гидроаккумулятора 13 через логический клапан 20 поступает в штоковую полость 30 гидроцилиндра 12. При достижении поршнем гидроцилиндра крайнего верхнего положения срабатывает датчик 30 и цикл работы силового гидроцилиндра повторяется.