ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД СКВАЖИННОГО НАСОСА

Приложение №2 к заявке №2012107094/06
Гидравлический привод скважинного насоса
Полезная модель относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения, включающим гидравлические средства, и может быть использована для приведения в действие скважинного штангового насоса, предназначенного для подъема жидкостей с больших глубин проблемных подклинивающих скважин, а так же для скважин малой глубины и малодебитных скважин.
6
6
6
6
Известны гидравлические приводы подъемных устройств (пат. RU №2061913, МПК F15B 1/02, опубл. 1996 г.; пат. RU №2134360, МПКF04B 47/04, опубл. 1999 г.; пат. RU №2232295, МПК F04B 47/04, опубл. 2004 г.; пат. RU №2193111, МПК F04B 47/04, опубл. 2002 г.), содержащие рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим его на две полости, штоковая из которых соединена с насосом нагнетательной линией с гидрораспределителем и со сливом - сливной линией с гидрораспределителем, и пневмоаккумулятор.
Недостатками таких приводов является сложность конструкции, большая металлоемкость, сложность обслуживания при эксплуатации, что объясняется наличием пневмоаккумулятора, необходимостью обслуживания пневмоаккумулятора (заправка, стравливание воздуха, балансировка равновесия, слив скапливающейся рабочей жидкости из пневмоаккумулятора).
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является неуравновешенный привод штангового глубинного насоса содержащий рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим его на две полости, штоковая из которых соединена нагнетательной линией через гидрораспределитель в одном его положении с насосом, сливной линией со сливом через гидрораспределитель в другом его положении, при котором насос соединен сливной линией со сливом (А.Г.Молчанов, Гидроприводные штанговые скважинные насосные установки, М. Недра, 1982 г., с.36 рис.1.17),.
Такой привод имеет простую конструкцию, менее металлоемок, прост в обслуживании при эксплуатации, так как не содержит пневмоаккумулятора.
Однако такой привод позволяет регулировать число качаний штока рабочего цилиндра только за счет регулировки производительности двигателя или насоса или регулировки потока в сливной линии, и не экономичен, что объясняется нагрузкой двигателя насоса при его работе на слив через сливную линию, общую со штоковой полостью рабочего цилиндра.
Задачей изобретения является обеспечение возможности регулирования числа качаний штока рабочего цилиндра при постоянных производительностях двигателя и насоса и повышение экономичности за счет снижения нагрузки на двигатель насоса при его работе на слив.
Поставленная задача решается за счет усовершенствования гидравлического привода скважинного насоса, содержащего рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим его на две полости, штоковая из которых соединена нагнетательной линией через гидрораспределитель в одном его положении с насосом, сливной линией со сливом через гидрораспределитель в другом его положении, при котором насос соединен сливной линией со сливом.
Это усовершенствование заключается в том, что привод снабжен регулируемым дросселем, установленным в сливной линии штоковой полости рабочего цилиндра, которая гидравлически разобщена от сливной линии насоса.
Такое конструктивное выполнение привода позволяет обеспечить возможность регулирования числа качаний штока рабочего цилиндра за счет регулирования проходного сечения дросселя в линии слива из штоковой полости рабочего цилиндра. Повышение экономичности обеспечивается за счет снижения нагрузки на двигатель насоса при его работе на слив, так как сливные потоки разделены, и двигатель насоса работает вхолостую.
Кроме того, привод может содержать как минимум один дополнительный гидрораспределитель, через который в одном его положении насос соединен со штоковой полостью рабочего цилиндра, а в другом его положении - со сливом, что снижает сопротивление нагнетательной линии, соединяющей насос со штоковой полость рабочего цилиндра, потери энергии рабочей жидкости и ее нагрев.
Кроме того, привод может содержать блок управления, вход которого соединен с датчиками конечных положений поршня рабочего цилиндра, а выход с узлом переключения гидрораспределителя, что позволяет регулировать частоту движения штока рабочего цилиндра за счет задания количества циклов в единицу времени управлением гидрораспределителем (обеспечением требуемого времени паузы).
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена схема гидравлического привода с одним гидрораспределителем, на фиг.2 - схема гидравлического привода с дополнительным гидрораспределителем.
Гидравлический привод скважинного насоса содержит рабочий цилиндр 1 с поршнем 2, разделяющим его на две полости 3 и 4. Штоковая полость 3 соединена нагнетательной линией 5 через гидрораспределитель 6 в одном его положении (изображенном на фиг.1) с насосом 7 и сливной линией 8 со сливом 9 через гидрораспределитель 6 в другом его положении. При этом насос 7 соединен сливной линией 10 со сливом 9. Привод снабжен регулируемым дросселем 11, установленным в сливной линии 8 штоковой полости 3 рабочего цилиндра 1. Сливная линия 8 гидравлически разобщена от сливной линии 10 насоса 7. В варианте на фиг.2 гидравлический привод содержит один дополнительный гидрораспределитель 12, через который в одном его положении насос 7 соединен со штоковой полостью 3 рабочего цилиндра 1, а в другом его положении - со сливом 9. Позицией 13 обозначен шток, соединяющий поршень 2 с колонной штанг, позицией 14 обозначена сливная линия насоса 7 в варианте на фиг.2. Привод содержит блок управления 15, вход которого соединен с датчиками 16 и 17 конечных положений поршня 2 рабочего цилиндра 1, а выход с узлом переключения гидрораспределителя 6.
Работа привода в варианте на фиг.1 происходит следующим образом.
Перед началом работы настраивают регулируемый дроссель 11, обеспечивая необходимую скорость движения вниз штока 13. Поршень 2 цилиндра 1 находятся в нижнем положении, блок управления 15 подачей напряжения на катушку перемещает золотник гидрораспределителя 6 в верхнее на фиг.1 положение, при котором с насосом 7 линией нагнетания 5 соединена штоковая полость 3 рабочего цилиндра 1. Под действием давления рабочей жидкости, создаваемого насосом 7, поршень 2 перемещается вверх. Содержимое полости 4 рабочего цилиндра 1 вытесняется на слив 9. При достижении поршнем 2 крайнего верхнего положения срабатывает датчик 16 крайнего положения, сигнал которого обрабатывается блоком управления 15, который подает напряжение на противоположную катушку, переводя золотник гидрораспределителя 6 в нижнее на фиг.1 положение. Происходит реверс привода. Рабочая жидкость от насоса 7 по сливной линии 10 поступает на слив 9. Поршень 2 под действием собственного веса и веса, связанных с ним штока 13 и колонны насосных штанг, движется вниз, вытесняя рабочую жидкость из штоковой полости 3 по сливной линии 8 через регулируемый дроссель 11 на слив 9. Двигатель насоса 7 работает вхолостую, так как его сливная линия 10 разобщена от сливной линии 8. При достижении поршнем 2 крайнего нижнего положения срабатывает датчик 17 крайнего положения, сигнал которого обрабатывается блоком управления 15, который, отключая напряжение от катушек гидрораспределителя 6, переводит его золотник в среднее на фиг.1 положение. При этом штоковая полость 3 рабочего цилиндра 1 заперта, а жидкость от насоса 7 по линии слива 10 поступает на слив 9. Поршень 2 и шток 13 удерживаются в нижнем положении определенное время, соответствующее необходимому числу качаний. По истечении указанного времени блок управления 15 подает напряжение на катушку гидрораспределителя 6, переводя его золотник в верхнее на фиг.1 положение. Происходит реверс привода и его работа повторяется.
Работа привода в варианте на фиг.2 происходит следующим образом.
Перед началом работы настраивают регулируемый дроссель 11, обеспечивая необходимую скорость движения штока 13 вниз. Поршень 2 цилиндра 1 находится в нижнем положении, блок управления 15 подачей напряжения на катушки перемещает золотники гидрораспределителей 6 и 12 в верхнее на фиг.2 положение, при котором с насосом 7 линией нагнетания 5 соединена штоковая полость 3 рабочего цилиндра 1. При этом обеспечивается подача рабочей жидкости от насоса 7 в штоковую полость 3 по двум линиям, что снижает сопротивление нагнетательной линии, потери энергии рабочей жидкости и ее нагрев. Под действием давления рабочей жидкости, создаваемого насосом 7, поршень 2 перемещается вверх. Содержимое полости 4 рабочего цилиндра 1 вытесняется на слив 9. При достижении поршнем 2 крайнего верхнего положения срабатывает датчик 16 крайнего положения, сигнал которого обрабатывается блоком управления 15, который подает напряжение на противоположную катушку гидрораспределителя 6, переводя золотник в нижнее на фиг.2 положение, золотник гидрораспределителя 12 возвращается в исходное, нижнее на фиг.2, положение под действием его пружины 18. Происходит реверс привода. Рабочая жидкость от насоса 7 через гидрораспределитель 12 и линию слива 14 поступает на слив 9. Поршень 2 под действием собственного веса и веса, связанных с ним штока 13 и колонны насосных штанг, движется вниз, вытесняя рабочую жидкость из штоковой полости 3 по сливной линии 8 через регулируемый дроссель 11 на слив 9. Двигатель насоса 7 работает вхолостую, так как его сливная линия 14 разобщена от сливной линии 8. При достижении поршнем 2 крайнего нижнего положения срабатывает датчик 17 крайнего положения, сигнал которого обрабатывается блоком управления 15, который, отключая напряжение от катушек гидрораспределителя 6, переводит золотник в среднее на фиг.2 положение, положение золотника гидрораспределителя 12 остается прежним. При этом штоковая полость 3 рабочего цилиндра 1 заперта, а жидкость от насоса 7 по линии слива 14 поступает на слив 9. Поршень 2 и шток 13 удерживаются в нижнем положении определенное время, соответствующее необходимому числу качаний. По истечении указанного времени блок управления 15 подает напряжение на катушки гидрораспределителей 6 и 12, переводя их золотники в верхнее на фиг.2 положение. Происходит реверс привода и его работа повторяется.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели обеспечивает возможность регулирования числа качаний штока рабочего цилиндра при постоянных производительностях двигателя и насоса за счет регулирования проходного сечения дросселя в линии слива из штоковой полости рабочего цилиндра и задания количества циклов в единицу времени управлением гидрораспределителем (обеспечением требуемого времени паузы), а также - повышение экономичности за счет снижения нагрузки на двигатель насоса при его работе на слив.