游梁式液压抽油机是利用液压技术将石油从地下抽至地面上的采油设备,该新型游梁式液压抽油机采用了特殊液压缸组成的节能液压马达系统。
图4-5所示为抽油机的节能液压系统原理图。系统的执行器是动力液压缸2和平衡液压缸16。动力缸2是系统的主缸,其功用是通过活塞杆伸缩驱动游梁It下摆动,从而带动有杆泵吸、排采油;动力缸2内下端设有与其连成一体的缓冲缸3,其功用是在动力缸2换向时,将换向运动部件及系统的动能转换成液体压力能并挤入蓄能器11,其有效面积小于主缸的有效面积,其动力取自游梁及其配重W的动能,行程取决于动能大小;平衡缸16是为抽油机机架的平衡而设置的执行器,通过改变主缸2的支点,使机架工作于最佳平衡状态,以减轻主缸功率和整机功耗。平衡缸将换向时系统的动能转换成驱动力矩,它与动力缸为并联油路且顺序动作。伺服阀14与二位四通液动换向阀15用于控制动力缸2、平衡缸16的运动方向。单向阀4和5构成补油阀组,单向阀6和7构成压油阀组,分别用于向缓冲缸的负压腔补油和向蓄能器压油。三位三通液动换向阀1 3用于蓄能器储存液压马达压力油的双向释放控制。
图4-5液压抽油机节能液压系统原理图
1-游粱;2-动力液压缸;3一缓冲液压缸,4、5、6、7、8、9、1O-单向阀;l1一蓄能器12-调速阀;13-三位三通液动换向闽;14-伺服阀;15二位四通液动换向阀;16平衡液压缸;17恒功率变量液压泵;18-油箱;a、b-活塞
当游梁1上升时,液压泵17的压力油一部分经过伺服阀14进入动力缸2的无杆腔,使活塞a推动游梁1向上运动;此时,压力油在端面B上产生向下的作用力,网缓冲缸3的活塞杆与机架底座铰接,则B产生位移,使活塞b与端面B之间容腔C里的液压油被压出,经单向阀6挤入蓄能器11,这样,因缓冲缸3的位移而减少的游梁的位能被转换成C腔的压力能,再转换成蓄能器11中气体弹性势能。同时,D腔形成负压,经补油单向阀5补油,为下次缓冲作准备。当游梁1上升到一定位置时,缸2无杆腔的压力油经阀9的节流进入三位三通液动换向阀13的下控制腔使该阀切换至下位,蓄能器11中气体弹性势能推出的液压油经调速阀12、换向阀13、单向阀8与主油路中的压力油汇合,一起推动动力缸2的活塞做功。因而,游梁1起步时损失的位移量在动力缸活塞杆上行过程中得到补偿。动力缸2有杆腔的液压马达油经伺服阀14流回油箱。平衡缸16此时以差动形式连接,带动配重W,跟随动力缸2活塞的上行而向左移动。
当动力缸2的活塞杆运行到终端碰到端盖亦即游梁l上升到最大摆角时,伺服控制阀14及二位四通液动换向阀15接收到A腔传递的换向控制信号,立即响应换向。伺服控制阀14切换至右位,泵17的压力油经阀14进入动力缸2的有杆腔(无杆腔经阀14向油箱排油),活塞杆带动游梁1向下摆动。与活塞杆上行时一样,缓冲缸3的D腔内液压油受压经单向阀7进入蓄能器11转换成气体的弹性势能;而C腔的容积增大形成负压,通过单向阀4补油,与此同时,二位四通液动换向阀15切换至左位,泵1 7的液压马达压力油经阀15进入平衡缸16的有杆腔,其活塞杆拖动W右移,并随动力缸2一起运动,使机架处于最佳平衡状态,有杆腔液压油经单向节流阀10使三位三通液动换向阀切换至t-位,蓄能器11经节流阀12、单向阀8与主油路连通,气体势能推进的液压油便进入主油路,与泵17排出的液压马达油合流,一起推动游梁下行作功。
(3)技术特点
1)取代了传统的用流量控制阀控制工作流量或在动力缸端部增设缓冲装置等措施吸收动能和冲击的方式,节能液压系统采用液压马达动力缸与缓冲缸一体的结构,借助蓄能器吸收、储存和释放整个系统的动能,使换向时的不利因素转换为有利因素,减少了驱动功率,实现了节能。
2)主缸通过四通伺服阀控制换向,平衡缸通过四通液动阀实现换向;通过液动换向阀实现蓄能器储存的压力能的双向释放;缓冲缸的高压腔和负压腔通过两侧的双单向阀完成压油和补油。
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