葛利俊
(中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司采油裝備公司,天津 300280)
近年來,隨著雙井液壓抽油機現(xiàn)場應(yīng)用的增加,雙井液壓缸工作不協(xié)調(diào)的問題日漸增多,介紹一種經(jīng)過實踐驗證的技術(shù)改造路線,有助于該設(shè)備的性能提升。
經(jīng)過現(xiàn)場跟蹤分析,掌握了雙井液壓缸工作不協(xié)調(diào)的發(fā)生原因?,F(xiàn)有的雙井液壓抽油機由主回路和兩臺主機組成,長期工作中,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多的問題,進而影響到雙井的協(xié)調(diào)工作,只能依靠人工干預(yù)來解決。經(jīng)過實踐驗證,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),可以成功解決此問題,并使設(shè)備的智能化程度進一步提升(圖1)。
圖1 液壓原理
輔助回路是配合主回路工作的,功能是調(diào)節(jié)兩臺主機已經(jīng)連通的有桿腔中的油量。
輔助回路由閥塊、閥組及配套管路組成,只需要通過一條管線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,開機頻率低、流量不大,但工作壓力相對較高,因此選用經(jīng)濟實用的小通徑閥組和管路。齒輪泵的電機電纜和電磁換向閥的電磁鐵YV1、YV2 的線路,需要接入控制系統(tǒng)中,改造難度不大。
輔助回路在有桿腔油量適中時是不啟動的,電機和電磁鐵均不工作,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,才會啟動輔助回路。需要啟動輔助回路時,首先是啟動電機,輔助回路進入工作狀態(tài),此時電磁鐵YV1和YV2 均不得電,電磁換向閥處于中位,油液通過溢流閥回到油箱。
圖2 油量調(diào)節(jié)示意
(1)補油。需要補油時,電磁鐵YV2 得電,電磁換向閥處于右位,高壓油液直接頂開液控單向閥和單向節(jié)流閥進入兩臺主機的有桿腔,達到補充油量的目的。此時需要主回路處于工作狀態(tài),不能是待機狀態(tài),也就是說需要液控換向閥處于左位或右位,兩臺主機的任一無桿腔與油箱連通,才能正常補油或卸油。同時溢流閥的設(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,可能在實際應(yīng)用中打不開液控單向閥,無法達到補油或卸油的目的。
(2)卸油。需要卸油時,電磁鐵YV1 得電,電磁換向閥處于左位,高壓油液進入液控單向閥控制接口,打開液控單向閥,但高壓油液不進入兩臺主機的有桿腔中。有桿腔中的油液受負載影響,本身就有一定的壓力,因此油液通過單向節(jié)流閥、液控單向閥和電磁換向閥卸到油箱中,卸油速度可以通過單向節(jié)流閥的旋鈕進行調(diào)節(jié),最終達到減少油量的目的。
為了說明控制系統(tǒng)程序如何確定輔助回路的動作,設(shè)液壓缸行程為H,也就是主機液壓缸的極限行程。如圖3 所示,位置變送器1 和2 采集的活塞實時位置設(shè)為h,人工設(shè)定的上止點位置設(shè)為hs,下止點位置設(shè)為hx,已知兩臺主機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的特征。因此又有hx1-h1=h2-hs2,即主機1 活塞距離下止點的距離,應(yīng)該和主機2 活塞距離上止點的距離相同。
圖3 行程計算示意
由于雙井為同步工作,為避免行程控制的混亂,以兩臺主機中的一臺為控制主機,通常選定為主機1,控制系統(tǒng)以主機1 的液壓缸活塞位置變送器1 信號,即活塞位置h1為液壓缸的換向控制信號。改進前,實際運行中有桿腔油量需要人工進行手動調(diào)節(jié)以滿足應(yīng)用,調(diào)定后不再調(diào)整;兩臺主機有桿腔的壓力和容量均較大,在運行一段時間后很難避免輕微泄漏,特別是內(nèi)漏的出現(xiàn),都容易造成計算式不成立,導(dǎo)致兩臺主機行程控制出現(xiàn)誤差造成不協(xié)調(diào),因此還需要人工干預(yù)。
改進后的前期試驗中還發(fā)現(xiàn),輔助回路在進行有桿腔油量調(diào)節(jié)時,實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)仍有一定難度,具體表現(xiàn)為輔助回路會頻繁啟停,加快設(shè)備磨損,影響壽命。為解決這一問題,引入行程誤差的概念,設(shè)為W,這一數(shù)值需要通過井場試驗來摸索確定,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計算兩臺主機的行程誤差:當(dāng)(hx1-h1)-(h2-hs2)≥0 時,說明有桿腔油量過多,但暫不啟動卸油程序;當(dāng)(hx1-h1)-(h2-hs2)≥W 時,說明油量過多已經(jīng)嚴(yán)重影響到主機2 的行程控制,啟動卸油程序開始卸油;當(dāng)(hx1-h1)-(h2-hs2)≤0時,輔助回路停止工作。同理,當(dāng)(hx1-h1)-(h2-hs2)≤0 時,說明有桿腔油量過少,但暫不啟動補油程序;當(dāng)(hx1-h1)-(h2-hs2)≤-W 時,說明油量過少已經(jīng)嚴(yán)重影響到主機2 的行程控制,啟動補油程序開始補油;當(dāng)(hx1-h1)-(h2-hs2)≥0 時,輔助回路停止工作。
圖4 控制流程
經(jīng)過這一技術(shù)改進,雙井液壓抽油機在保持原有技術(shù)特點的基礎(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。