ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД ПОДЪЕМНОГО УСТРОЙСТВА

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.
4
Известен объемный гидропривод (ав. свид. SU №1508008, МПК 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.
6
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является гидравлический привод подъемного устройства (пат RU №2232295, МПК 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.