石油管材壓力機液壓設備及其輔助元件設計

包月欽 陳利華 霍軍榮

摘要:石油管材壓力機是對石油專用油管、套管、管線進行水壓試驗的設備。文章對石油管材壓力機的液壓設備的主要結構進行探討,并對影響其工況的輔助元件設計進行了研究。

關鍵詞:石油管材;壓力機;液壓設備

中圖分類號:TH871 文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)20-0017-01

1石油管材液壓設備的結構

石油管材液壓設備的結構主要有機體、活塞裝置、緩沖裝置和排氣裝置。下面分別進行探討。

{1}機體組件。機體組件與活塞組件形成的密封腔承受油壓作用,機體組件要有足夠的強度,較高的表面精度和可靠的密封性。

常見的機體組件連接形式有法蘭式連接、半環式連接、螺紋式連接、拉桿式連接。

{2}活塞裝置。活塞裝置主要用來防止液壓油的泄漏,在選用密封裝置的基本要求是具有良好的密封性能,并隨壓力的增加自動提高密封性,摩擦阻力要小、耐油、抗腐蝕、壽命長、制造簡單、拆裝方便。主要有以下幾種形式:間隙密封形式活塞環密封形式密封圈密封形式。

{3}緩沖裝置。當石油管材液壓機拖動負載的質量較大,速度較高時,一般應在液壓機中設置緩沖裝置,必要時還要設置緩沖回路。原理是:當活塞接近行程終端時,在排油腔內增大回油阻力,降低液壓機的運動速度。

{4}排氣裝置。石油管材液壓系統往往會混入空氣,使系統工作不穩定,產生振動。嚴重時會使系統不能正常工作。設計專門的排氣裝置,將油口布置在缸筒兩端的最高處,這樣也能使空氣隨油液排往油箱內,再從油箱溢出。對于速度穩定性要求較高的系統,常在液壓缸的最高處設置專門的排氣裝置,如排氣閥。

2石油管材液壓設備的輔助元件設計

石油管材液壓設備除了以上介紹的幾種主要結構外,還有兩類主要的輔助元件,它們是濾油器和儲能器,其性能直接影響設備的工況。因此文章對這兩種輔助設備的設計進行詳細討論。

2.1濾油器設計

石油管道的壓力系統故障大多數是由于油液中雜質造成的,油液中的污染雜質會使液壓元件運動的結合面磨損,堵塞閥口、卡死閥芯,在系統中安裝濾油器,是保證液壓系統正常工作的必要手段。

選擇濾油器的安裝位置時應注意以下幾種情況:①泵入口的吸油濾油器:這種方法是用來保護液壓泵,使其不至于吸入較大的雜質,可選用粗過濾器,為了不影響吸油能力,防止發生氣穴現象,濾油能力應為泵的流量兩倍以上,壓力損失不得超過0.01～0.035 MPa。②泵出口油路上的高壓濾油器:主要用來濾除進入液壓系統的污染雜質,使用過濾精度高,濾油器應能承受油路上的工作壓力和沖擊壓力,壓力降小于0.35 MPa,并應有安全閥或堵塞報警裝置,以防泵過載和濾芯損壞。③系統回油路上的低壓濾油器:可濾去油液流入油箱的污染物,因回油路壓力很低,可采用耐壓較低的精密濾油器,并允許有較大的壓力降。④安裝在系統以外的旁路過濾系統:在安裝濾油器時,只能單向使用,進口了出口不能互換,方便濾芯清洗。

2.2蓄能器設計

在石油管材液壓系統中,蓄能器主要負責實現以下幾個功能:①輔助動力源:工作周期較短的工作系統或一個循環內速度差別很大的系統,在系統不要大流量時,可以把液壓泵輸出的多余壓力油儲存在蓄能器內。到使用時,由蓄能器快速向系統輸送能量,可以減少液壓泵和電機的消耗。②系統保壓:在液壓泵停止向系統提供油液的情況下,蓄能器所存儲的壓力油向系統補充,可以維持系統的壓力和運行的機件損壞。③吸收系統脈動、緩和液壓沖擊:吸收系統壓力突變時的沖擊,如液壓泵突然啟動和停止,液壓閥的突然關閉和開啟,液壓缸突然運動和停止,也能吸收液壓泵工作時流量的脈動,相當于油路中的平滑濾波。

在選擇蓄能器時,應根據其具體的結構形式來進行選擇。①重力式蓄能器:主要用地大型液壓系統的恒壓供油,缺點是反應慢,結構大。②彈簧式蓄能器:利用彈簧的壓縮和伸長來儲存壓力能,結構簡單、反應靈敏、但容量小,適用于低壓回路起緩沖作用。③薄膜式蓄能器:利用薄膜的彈性來儲存壓力,主要用于體積和流量較小的情況,如減震器、緩沖器。④活塞式蓄能器:氣體和油液由活塞隔開,活塞上部為壓縮空氣,為防止活塞上下兩腔使氣液混合,活塞上裝O形密封圈。結構簡單、壽命長、主要用于大體積大流量的系統中,適用于中高壓系統中的吸收壓力脈動。

參考文獻:

[1] 劉繼高.國產首臺全自動高壓水壓試驗機[J].重型機械,2007,(1):7-9.