ГИДРОПРИВОД ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

ГИДРОПРИВОД ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА


RU (11) 2277644 (13) C1

(51) МПК
F04B 47/04 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004137194/06 
(22) Дата подачи заявки: 2004.12.20 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.12.20 
(45) Опубликовано: 2006.06.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2241854 C1, 10.12.2004.

RU 2072451 C1, 27.01.1997.

RU 2133876 C1, 27.07.1999.

SU 1588908 A1, 30.08.1990.

US 4406597A, 27.09.1983. 
(72) Автор(ы): Кушин Виктор Тимофеевич (RU); Седнев Владимир Иосифович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Закрытое акционерное общество Научно-производственный комплекс "Новаторнефть" (RU) 
Адрес для переписки: 625048, г.Тюмень, а/я 2381, В.С. Журавлеву 

(54) ГИДРОПРИВОД ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

Устройство предназначено для использования в насосном оборудовании для добычи нефти из буровых скважин. Гидропривод глубинного штангового насоса содержит гидроцилиндр с поршнем и штоком для соединения с колонной штанг глубинного насоса. К емкости для рабочей жидкости через отсекатель подключен пневмогидроаккумулятор. Гидрораспределитель служит для подачи силовым насосом рабочей жидкости из емкости в подпоршневую полость гидроцилиндра или для возврата рабочей жидкости в емкость. Система реверсирования хода поршня включает взаимодействующие со штоком верхний и нижний выключатели и управляемый ими электромагнитный гидравлический переключатель, подающий рабочую жидкость для переключения гидрораспределителя и отсекателя. Гидропривод снабжен дополнительным насосом и управляемым от электромагнитного гидравлического переключателя дополнительным гидрораспределителем для попеременной подачи жидкости от дополнительного насоса в пневмогидроаккумулятор или возврата в емкость. Дополнительный насос установлен на одном приводе с силовым насосом. Система сброса избыточного давления включает предохранительные клапаны. Гидрораспределитель силового насоса, электромагнитный гидравлический переключатель и предохранительный клапан выполнены с наличием нейтрального положения рабочих органов золотников для обеспечения пускового режима работы силового насоса. Повышается надежность привода, упрощается система компенсации нагрузок, исключаются утечки рабочей жидкости, повышается КПД системы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к насосному оборудованию, применяемому для добычи нефти из буровых скважин.

Известна гидроприводная глубинно-насосная установка, гидропривод которой содержит коаксиально и вертикально установленные, жестко соединенные между собой гидроприводной и пневмоуравновешивающий цилиндры с поршнями и полость, подключенную к пневмоуравновешивающему цилиндру и сообщающуюся с источником сжатого воздуха. Гидроприводной цилиндр через распределитель связан с силовым насосом и линией сброса. Кольцевая полость уплотнения полого поршня пневмоуравновешивающего цилиндра подключена к пневмогидроаккумулятору и сообщена с напорным маслопроводом [1. авторское свидетельство СССР №1367620, МКИ7 F 04 B 47/02, 1987].

Основными недостатками известного гидропривода являются его сложная конструкция, обусловленная коаксиальным расположением поршней и снижающая его надежность, громоздкая система компенсации с источником сжатого воздуха, и значительные утечки рабочей жидкости через уплотнения между цилиндрами.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является гидропривод глубинного штангового насоса, содержащий гидроприводной цилиндр с поршнем и штоком для соединения с колонной штанг глубинного насоса, емкость для рабочей жидкости, пневмогидроаккумулятор, силовой насос, трубопроводы, распределитель для попеременной подачи силовым насосом рабочей жидкости из емкости в надпоршневую и подпоршневую полости гидроприводного цилиндра и для возврата рабочей жидкости в емкость, систему реверсирования для изменения направления хода поршня, мультипликатор, у которого полость низкого давления через распределитель подключена к подпоршневой полости гидроприводного цилиндра для сообщения с ней при ходе поршня вниз, а полость высокого давления через обратный клапан подключена к пневмогидроаккумулятору и через второй обратный клапан и распределитель к надпоршневой полости гидроприводного цилиндра для сообщения с ней при ходе поршня вверх, и отсекатели потока, один из которых установлен в трубопроводе, сообщающем подпоршневую полость цилиндра с пневмогидроаккумулятором, а второй - в трубопроводе, сообщающем полость высокого давления мультипликатора с линией слива [2. патент РФ №2241854, МКИ7 F 04 B 47/04, 2004].

Недостатком известного гидропривода является то, что он не уравновешен. Нет баланса нагрузок при ходе поршня вверх и ходе вниз. В связи с этим в гидроприводе используется насос повышенной мощности. Не исключена возможность утечки рабочей жидкости.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является повышение надежности привода, упрощение системы компенсации нагрузок, исключение утечек рабочей жидкости и увеличение КПД глубинно-насосного оборудования.

Для решения поставленной технической задачи гидропривод глубинного штангового насоса, содержащий гидроцилиндр с поршнем и штоком для соединения с колонной штанг глубинного насоса, емкость для рабочей жидкости, подключенный к емкости через отсекатель пневмогидроаккумулятор, силовой насос с гидрораспределителем для подачи силовым насосом рабочей жидкости из емкости в подпоршневую полость гидроцилиндра или возврата рабочей жидкости в емкость, трубопроводы и систему реверсирования для изменения направления хода поршня гидроцилиндра, включающую взаимодействующие со штоком верхний и нижний выключатели и управляемый ими электромагнитный гидравлический переключатель, подающий рабочую жидкость для переключения гидрораспределителя и отсекателя, дополнительно снабжен установленным на одном приводе с силовым насосом дополнительным насосом и управляемым от электромагнитного гидравлического переключателя дополнительным гидрораспределителем для попеременной подачи жидкости от дополнительного насоса в пневмогидроаккумулятор или возврата в емкость.

Гидропривод глубинного штангового насоса снабжен системой сброса избыточного давления, включающей предохранительные клапаны, установленные в трубопроводах, сообщающих с линией возврата рабочей жидкости трубопровод подачи рабочей жидкости от силового насоса в гидрораспределитель, и трубопровод подачи рабочей жидкости от дополнительного насоса в дополнительный гидрораспределитель.

Для обеспечения пускового режима работы силового насоса гидрораспределитель силового насоса, электромагнитный гидравлический переключатель и предохранительный клапан, установленный в трубопроводе, сообщающем с линией возврата рабочей жидкости трубопровод подачи рабочей жидкости от силового насоса в гидрораспределитель, выполнены с наличием нейтрального положения рабочих органов, когда поток рабочей жидкости через гидрораспределитель и электромагнитный гидравлический переключатель перекрывается, а через предохранительный клапан свободен.

На чертеже изображена схема описываемого гидропривода. 

Гидропривод глубинного штангового насоса состоит из гидроцилиндра 1 с поршнем 2 и штоком 3, емкости 4 для рабочей жидкости, пневмогидроаккумулятора 5, основного силового насоса 6 и дополнительного насоса 7 меньшей производительности. Валы насосов приводятся во вращение общим для них приводным электродвигателем 8. Емкость 4 оборудована заливной горловиной, воздушным фильтром и датчиками уровня и температуры для контроля работы системы.

Силовой насос 6 трубопроводами через гидрораспределитель 9 подключен к емкости 4, а дополнительный насос 7 через дополнительный гидрораспределитель 10 подключен к пневмогидроаккумулятору 5, который в свою очередь через дополнительный гидрораспределитель 10, регулятор расхода 11 и отсекатель 12 потока рабочей жидкости подключен к емкости 4.

В систему реверсирования (изменения направления) хода поршня и штока гидроприводного цилиндра входят индуктивные бесконтактные выключатели 13 (верхние) и 14 (нижние), сигналы с которых поступают к электромагнитному гидравлическому переключателю 15, подающему рабочую жидкость (поступающую к нему от насосов 6 или 7 через обратные клапаны 16 или 17) для переключения гидрораспределителей 9 и 10 и отсекатетя 12. В систему реверсирования входит дроссель 18.

Для сброса избыточного давления в трубопроводе 19, сообщающем линию 20 возврата рабочей жидкости с трубопроводом 21, служащим для подачи рабочей жидкости от силового насоса 6 в гидрораспределитель 9, установлен предохранительный клапан 22, а в трубопроводе 23, сообщающем линию 20 возврата рабочей жидкости с трубопроводом 24, служащим для подачи рабочей жидкости от дополнительного насоса 7 в дополнительный гидрораспределитель 10, установлен предохранительный клапан 25.

Гидроаспределитель 9 (силового насоса 6) и электромагнитный гидравлический переключатель 15, а также предохранительный клапан 22 конструктивно выполнены с наличием нейтрального положения рабочих органов (золотников), в котором поток рабочей жидкости через гидрораспределитель 9 и переключатель 15 перекрывается (работают как отсекатели), а через предохранительный клапан 22 - свободен.

Краны 26, 27 и 37 обеспечивают сохранность рабочей жидкости при замене элементов гидросистемы, а краны 28 и 29 обеспечивают спуск давления из пневмогидроаккумулятора 5.

Для поддержания температуры в допустимых пределах служат воздушный теплообменник 30 и расположенный в баке 4 электронагреватель 31.

Очистка рабочей жидкости, подаваемой насосами 6 и 7, осуществляется напорными фильтрами 32 и 33.

Датчики давления 34 и 35 предназначены для настройки и регулировки параметров системы, а также для контроля за работой системы.

В исходном состоянии (чертеж) поршень 2 гидроцилиндра 1 находится в нижнем положении (датчики 14 нижнего положения включены, а датчики 13 верхнего положения выключены). Все электромагниты выключены (рабочие органы гидрораспределителя 9 и электромагнитного гидравлического переключателя 15 находятся в нейтральном положение, когда переключатель 15 и гидрораспределитель 9 перекрыты, а клапан 22 свободен), открыты краны 26, 27 и 29 и обратный клапан 36, а отсекатель 12 и кран 28 перекрыты.

При пуске электродвигателя 8 одновременно подается сигнал на электромагнит 39 предохранительного клапана 22. Нагнетательная магистраль насоса 6 соединяется через открытый (выполняющий функцию разгрузочного клапана) клапан 22, теплообменник 30 и кран 37 с емкостью 4. Нагнетательная магистраль насоса 7 через гидрораспределитель 10 также соединяется с емкостью 4. Такой пуск необходим для плавного включения электродвигателя и прогрева рабочей жидкости.

При подаче сигнала на электромагнит 38 электромагнитного гидравлического переключателя 15 его золотник занимает крайнее правое положение, одновременно включается электромагнит 39 разгрузочно-предохранительного клапана 22, который с этого момента выполняет только предохранительную функцию. Рабочая жидкость от силового насоса 6 через фильтр 32 и обратный клапан 16 поступает в линию управления к электромагнитному гидравлическому переключателю 15. Рабочие органы (золотники) гидрораспределителя 9 и отсекателя 12 перемещаются в крайнее левое положение. При этом рабочая жидкость от насоса 6 через гидрораспределитель 9, отсекатель 12, регулятор расхода 11 и гидрораспределитель 10 поступает в пневмогидроаккумулятор 5 до тех пор, пока давление жидкости в аккумуляторе не достигнет давления, обеспечивающего усилие, необходимое для подъема колонны насосных штанг. Затем рабочая жидкость через гидрораспределитель 9 поступает в штоковую полсть гидроцилиндра 1 под поршень 2, что обеспечивает подъем колонны насосных штанг (не показана), присоединенных к штоку 3. Как только поршень 2 гидроцилиндра 1 достигнет крайнего верхнего положения, включаются датчики положения 13. Произошел первый ход поршня гидроцилиндра, который является подготовительным.

Сигнал с датчиков положения 13 дает команду на отключение электромагнита 38 и включение электромагнита 40 электромагнитного гидравлического переключателя 15, золотник которого занимает крайнее левое положение. При этом рабочая жидкость в линии управления перемещает рабочие органы (золотники) гидрораспределителей 9 и 10 и отсекателя 12 в крайние правые положения. Штоковая полость гидроцилиндра 1 через гидрораспределитель 9 и трубопровод 41 соединяется с входом насоса 6, который на данном этапе работы выполняет функцию гидромотора. Поршень 2 гидроцилиндра 1 под весом колонны насосных штанг движется вниз, вытесняя рабочую жидкость из штоковой полости гидроцилиндра. Обратный клапан 36 закрывается давлением рабочей жидкости. Слив рабочей жидкости с гидромотора (насоса 6) осуществляется через гидрораспределитель 9, теплообменник 30 и кран 37 в емкость 4.

Вал насоса 7 приводится в движение гидромотором (насосом 6) и электродвигателем 8. Рабочая жидкость от насоса 7 через фильтр 33 и гидрораспределитель 10 поступает в пневмогидроаккумулятор 5. Максимальное давление в пневмогидроаккумуляторе ограничивается настройкой предохранительного клапана 25. Давление в линии управления поддерживается насосм 7.

Как только поршень 2 гидроцилиндра 1 достигает крайнего нижнего положения, включаются датчики положения 14. Сигнал с датчиков дает команду на отключение электромагнита 40 и включение электромагнита 38. Рабочий орган (золотник) электромагнитного гидравлического переключателя 15 занимает крайнее правое положение. При этом рабочая жидкость в линии управления перемещает золотники гидрораспределителей 9 и 10 и отсекателя 12 в крайние левые положения. Напорная магистраль насоса 7 через фильтр 33, гидрораспределитель 10, теплообменник 30 и кран 37 соединяется с емкостью 4. Насос 7 разгружен.

Движение поршня 2 гидроцилиндра 1 вверх осуществляется за счет суммарного расхода насоса 6 (через фильтр 32 и гидрораспределитель 9) и пневмогидроаккумулятора 5 (через гидрораспределитель 10, регулятор расхода 11 и отсекатель 12). При этом обратный клапан 36 открывается. Давление в линии управления поддерживается насосом 6. Как только поршень 2 гидроцилиндра 1 достигает крайнего верхнего положения, включаются датчики положения 13. Цикл повторяется.

В работе гидропривода используется рекуперация энергии движения колонны насосных штанг вниз под действием силы тяжести в энергию сжатого газа в пневмогидроаккумуляторе. Величина рекуперации регулируется с помощью предохранительного клапана 25.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Гидропривод глубинного штангового насоса, содержащий гидроцилиндр с поршнем и штоком для соединения с колонной штанг глубинного насоса, емкость для рабочей жидкости, подключенный к емкости через отсекатель пневмогидроаккумулятор, силовой насос с гидрораспределителем для подачи силовым насосом рабочей жидкости из емкости в подпоршневую полость гидроцилиндра или возврата рабочей жидкости в емкость, трубопроводы и систему реверсирования для изменения направления хода поршня гидроцилиндра, включающую взаимодействующие со штоком верхний и нижний выключатели и управляемый ими электромагнитный гидравлический переключатель, подающий рабочую жидкость для переключения гидрораспределителя и отсекателя, отличающийся тем, что он снабжен установленным на одном приводе с силовым насосом дополнительным насосом и управляемым от электромагнитного гидравлического переключателя дополнительным гидрораспределителем для попеременной подачи жидкости от дополнительного насоса в пневмогидроаккумулятор или возврата в емкость.

2. Гидропривод глубинного штангового насоса по п.1, отличающийся тем, что он снабжен системой сброса избыточного давления, включающей предохранительные клапаны, установленные в трубопроводах, сообщающих с линией возврата рабочей жидкости трубопровод подачи рабочей жидкости от силового насоса в гидрораспределитель и трубопровод подачи рабочей жидкости от дополнительного насоса в дополнительный гидрораспределитель.

3. Гидропривод глубинного штангового насоса по п.2, отличающийся тем, что для обеспечения пускового режима работы силового насоса гидрораспределитель силового насоса, электромагнитный гидравлический переключатель и предохранительный клапан, установленный в трубопроводе, сообщающем с линией возврата рабочей жидкости трубопровод подачи рабочей жидкости от силового насоса в гидрораспределитель, выполнены с наличием нейтрального положения рабочих органов, когда поток рабочей жидкости через гидрораспределитель и электромагнитный гидравлический переключатель перекрывается, а через предохранительный клапан свободен.








ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru