双缸单作用液压注水泵方案设计

　　注水是油田开发中普遍采用的一种行之有效的保持地层压力、提高采油速度和采收率的重要措施,是实现原油稳产高产不可缺少的设备。油田注水系统的耗电量巨大,注水效率一直是油田效益分析中普遍关注的问题之一,国内各大油田的注水系统普遍存在效率低、能耗高、能源浪费严重等问题。高压注水泵是往复泵产品中使用工况很苛刻的油田设备。目前,我国使用的注水泵多为机械式曲柄连杆传动的往复式注水泵,由于曲柄连杆机构有3个回转摩擦副,容易造成摩擦副不良润滑,易损坏;动力传递的特点决定了其传递效率低、体积大、部件磨损快、维修困难等缺点;采用普通V带传动,效率较低;冲程短,泵速高,增加了泵阀和密封件等易损件的机械磨损,缩短了使用寿命。因此,迫切需要开发一种高压、大流量、结构简单、高效节能、寿命长、排量可调、易于维护和操作的新型液压注水泵。液压驱动往复泵主要结构特点是采用液压缸驱动泵工作,易于实现长冲程、低冲次,可以大大改善往复泵工作性能。而且液压传动具有体积小、质量轻、寿命长、无冲击、惯性小,易于实现无级变速、自动控制和过载保护等许多优点。

　　随着液压技术的迅猛发展,利用液压油缸实现自动换向直接驱动泵的往复运动的方法已成为众多研究人员所关注、讨论、实施的方案^[1]。解决泵的液压驱动和控制时液压压力波动大、流体对液压活塞杆的磨损、合理的冲程长度与缸径比等问题已有许多文章进行了分析和介绍^[2]。液压往复泵虽然结构简单,但要求换向及时、平稳、可靠、使用寿命长。因此,液压往复泵系统自动换向机构的性能好坏直接影响液压泵的使用性能^[3]。

　　在国外,液压驱动往复泵的应用越来越广泛,并且有功率越来越大的发展趋势。但在我国,石油矿场用液压往复泵尚处在研制阶段,有关技术资料十分缺乏,其中关键技术是换向控制和大功率液压能的转换。本文介绍的双缸单作用注水泵是一种理想的油田用泵,具有结构简单、换向准确可靠、可增压等特点。

　　1 液压驱动双缸单作用注水泵的结构组成^[4-5]

　　液压驱动双缸单作用注水泵的结构组成如图1所示。图中实线表示主油路,虚线表示控制油路。小流量泵和蓄能器3组成自动补给回路。换向阀两端的单项节流阀控制换向时间。蓄能器1、2充当辅助动力源,辅助液压缸完成返回行程。液压缸采用一种特殊结构,液压缸的有杆端和无杆端都开有缓冲槽。有杆端缓冲槽除减缓液压冲击外,还利用其产生的高压驱动液动换向阀换向。换向阀换向时通过液控单向阀的反向开启作用进入下一元件。