雙井液壓抽油機(jī)智能化技術(shù)改進(jìn)

葛利俊

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司采油裝備公司，天津 300280）

0 引言

近年來(lái)，隨著雙井液壓抽油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的增加，雙井液壓缸工作不協(xié)調(diào)的問(wèn)題日漸增多，介紹一種經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的技術(shù)改造路線(xiàn)，有助于該設(shè)備的性能提升。

1 問(wèn)題原因和解決辦法

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤分析，掌握了雙井液壓缸工作不協(xié)調(diào)的發(fā)生原因。現(xiàn)有的雙井液壓抽油機(jī)由主回路和兩臺(tái)主機(jī)組成，長(zhǎng)期工作中，有桿腔油量由于內(nèi)外部的泄漏或調(diào)試工作失誤等原因，容易出現(xiàn)有桿腔油量不足或過(guò)多的問(wèn)題，進(jìn)而影響到雙井的協(xié)調(diào)工作，只能依靠人工干預(yù)來(lái)解決。經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加一條輔助回路用于有桿腔油量調(diào)節(jié)，可以成功解決此問(wèn)題，并使設(shè)備的智能化程度進(jìn)一步提升（圖1）。

圖1 液壓原理

2 結(jié)構(gòu)和原理

輔助回路是配合主回路工作的，功能是調(diào)節(jié)兩臺(tái)主機(jī)已經(jīng)連通的有桿腔中的油量。

2.1 結(jié)構(gòu)

輔助回路由閥塊、閥組及配套管路組成，只需要通過(guò)一條管線(xiàn)連接到主回路即可完成改造，因此改造難度并不大。輔助回路的主要功能件有齒輪泵、溢流閥、電磁換向閥、液控單向閥、單向節(jié)流閥等，由于工作性質(zhì)較特殊，開(kāi)機(jī)頻率低、流量不大，但工作壓力相對(duì)較高，因此選用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小通徑閥組和管路。齒輪泵的電機(jī)電纜和電磁換向閥的電磁鐵YV1、YV2 的線(xiàn)路，需要接入控制系統(tǒng)中，改造難度不大。

2.2 工作原理

輔助回路在有桿腔油量適中時(shí)是不啟動(dòng)的，電機(jī)和電磁鐵均不工作，如圖2 所示。當(dāng)控制系統(tǒng)程序判斷有桿腔油量需要調(diào)節(jié)時(shí)，才會(huì)啟動(dòng)輔助回路。需要啟動(dòng)輔助回路時(shí)，首先是啟動(dòng)電機(jī)，輔助回路進(jìn)入工作狀態(tài)，此時(shí)電磁鐵YV1和YV2 均不得電，電磁換向閥處于中位，油液通過(guò)溢流閥回到油箱。

圖2 油量調(diào)節(jié)示意

（1）補(bǔ)油。需要補(bǔ)油時(shí)，電磁鐵YV2 得電，電磁換向閥處于右位，高壓油液直接頂開(kāi)液控單向閥和單向節(jié)流閥進(jìn)入兩臺(tái)主機(jī)的有桿腔，達(dá)到補(bǔ)充油量的目的。此時(shí)需要主回路處于工作狀態(tài)，不能是待機(jī)狀態(tài)，也就是說(shuō)需要液控?fù)Q向閥處于左位或右位，兩臺(tái)主機(jī)的任一無(wú)桿腔與油箱連通，才能正常補(bǔ)油或卸油。同時(shí)溢流閥的設(shè)定也要注意，應(yīng)設(shè)置為略大于有桿腔額定工作壓力為宜，如果太小，可能在實(shí)際應(yīng)用中打不開(kāi)液控單向閥，無(wú)法達(dá)到補(bǔ)油或卸油的目的。

（2）卸油。需要卸油時(shí)，電磁鐵YV1 得電，電磁換向閥處于左位，高壓油液進(jìn)入液控單向閥控制接口，打開(kāi)液控單向閥，但高壓油液不進(jìn)入兩臺(tái)主機(jī)的有桿腔中。有桿腔中的油液受負(fù)載影響，本身就有一定的壓力，因此油液通過(guò)單向節(jié)流閥、液控單向閥和電磁換向閥卸到油箱中，卸油速度可以通過(guò)單向節(jié)流閥的旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終達(dá)到減少油量的目的。

3 油量調(diào)節(jié)的理論分析和控制流程

為了說(shuō)明控制系統(tǒng)程序如何確定輔助回路的動(dòng)作，設(shè)液壓缸行程為H，也就是主機(jī)液壓缸的極限行程。如圖3 所示，位置變送器1 和2 采集的活塞實(shí)時(shí)位置設(shè)為h，人工設(shè)定的上止點(diǎn)位置設(shè)為hs，下止點(diǎn)位置設(shè)為hx，已知兩臺(tái)主機(jī)液壓缸的有桿腔直接連通，因此有hx1-hs1＝hx2-hs2，這一關(guān)系是雙井液壓抽油機(jī)的特征。因此又有hx1-h1＝h2-hs2，即主機(jī)1 活塞距離下止點(diǎn)的距離，應(yīng)該和主機(jī)2 活塞距離上止點(diǎn)的距離相同。

圖3 行程計(jì)算示意

由于雙井為同步工作，為避免行程控制的混亂，以?xún)膳_(tái)主機(jī)中的一臺(tái)為控制主機(jī)，通常選定為主機(jī)1，控制系統(tǒng)以主機(jī)1 的液壓缸活塞位置變送器1 信號(hào)，即活塞位置h1為液壓缸的換向控制信號(hào)。改進(jìn)前，實(shí)際運(yùn)行中有桿腔油量需要人工進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)以滿(mǎn)足應(yīng)用，調(diào)定后不再調(diào)整；兩臺(tái)主機(jī)有桿腔的壓力和容量均較大，在運(yùn)行一段時(shí)間后很難避免輕微泄漏，特別是內(nèi)漏的出現(xiàn)，都容易造成計(jì)算式不成立，導(dǎo)致兩臺(tái)主機(jī)行程控制出現(xiàn)誤差造成不協(xié)調(diào)，因此還需要人工干預(yù)。

改進(jìn)后的前期試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，輔助回路在進(jìn)行有桿腔油量調(diào)節(jié)時(shí)，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)仍有一定難度，具體表現(xiàn)為輔助回路會(huì)頻繁啟停，加快設(shè)備磨損，影響壽命。為解決這一問(wèn)題，引入行程誤差的概念，設(shè)為W，這一數(shù)值需要通過(guò)井場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)摸索確定，既要保證雙井行程的有效控制，又要避免輔助回路的頻繁啟停。

目前，成熟的油量控制流程如圖4 所示，控制系統(tǒng)程序?qū)崟r(shí)計(jì)算兩臺(tái)主機(jī)的行程誤差：當(dāng)（hx1-h1）-（h2-hs2）≥0 時(shí)，說(shuō)明有桿腔油量過(guò)多，但暫不啟動(dòng)卸油程序；當(dāng)（hx1-h1）-（h2-hs2）≥W 時(shí)，說(shuō)明油量過(guò)多已經(jīng)嚴(yán)重影響到主機(jī)2 的行程控制，啟動(dòng)卸油程序開(kāi)始卸油；當(dāng)（hx1-h1）-（h2-hs2）≤0時(shí)，輔助回路停止工作。同理，當(dāng)（hx1-h1）-（h2-hs2）≤0 時(shí)，說(shuō)明有桿腔油量過(guò)少，但暫不啟動(dòng)補(bǔ)油程序；當(dāng)（hx1-h1）-（h2-hs2）≤-W 時(shí)，說(shuō)明油量過(guò)少已經(jīng)嚴(yán)重影響到主機(jī)2 的行程控制，啟動(dòng)補(bǔ)油程序開(kāi)始補(bǔ)油；當(dāng)（hx1-h1）-（h2-hs2）≥0 時(shí)，輔助回路停止工作。

圖4 控制流程

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)這一技術(shù)改進(jìn)，雙井液壓抽油機(jī)在保持原有技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提高了智能化程度，減少了人工干預(yù)需求，有助于該型設(shè)備的推廣應(yīng)用。