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）

0 引言

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。

1 問題原因和解決辦法

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

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)兩臺主機已經(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。

2.2 工作原理

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。

3 油量調(diào)節(jié)的理論分析和控制流程

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

4 結(jié)論

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。