钢管收口设备液压系统的设计与应用

　　引言

　　石油钻杆套管生产的一个主要环节，就是钢管管端收口，管端收口的质量能够直接影响到钻杆的连接强度；所以，收口设备的动作快慢，平稳性及收口力的大小直接关系到石油钻杆套管的产量及质量，收口设备的驱动控制液压系统的设计及改进也是必须的。

　　1 结构与工作步骤

　　1．1收口设备的结构与组成

　　收口设备的执行机构由三个液压缸组成：翻板缸，夹紧缸，顶锻缸；其中，翻板缸主要用于定位；夹紧缸主要用于加紧，但是，不同规格的钢管要有不同的夹紧力(最大夹紧力200t)；顶锻缸主要用于钢管的顶锻收口(最大顶锻力200t)。三个液压缸共同作用，协调动作才能完成一个完整的收口过程。

　　1．2一个周期中的运行过程

　　一个周期中的运行过程如下:

　　①进梁将钢管送入收口设备4s；

　　②翻板缸前进定位2s；

　　③夹紧缸夹紧3s；

　　④夹紧到位后，切换到保压状态4s；

　　⑤进入保压状态后，顶锻缸前进顶锻4s；

　　⑥顶锻完成后，顶锻缸后退3s；

　　⑦顶锻缸后退到位后，夹紧缸泄压4s；

　　⑧压力降低后，夹紧缸后退3s；

　　⑨翻板缸后退，后退到位，开始进入下一个循环2s

　　整个循环过程需要时间为35s。

　　收口设备中的翻板缸，夹紧缸，顶锻缸，作为液压系统的执行元件，都需要有相应的液压控制系统驱动。

　　2 液压系统的设计

　　本系统大量采用大通径插装阀，主要原因在于二通插装阀使用锥阀结构，与传统的控制方式相比，内阻小，响应快，泄漏少，集成度高，易于实现方向，压力，流量的多种控制或复合控制，因此很适合本系统的设计要求。

　　2．1泵站的设计

　　图1为收口设备主泵站的液压系统原理图。主泵采用恒功率柱塞泵，可以实现高压大流量的互相转变，满足系统的设计要求。泵出口采用大通径插装阀作为单向阀使用，减少阻力，实现大流量高压控制；卸荷阀采用先导控制的大通径插装阀，并带有可调手柄，调节整个系统的卸荷速度，实现远程控制；主泵的压力控制，采用比例先导控制的大通径插装阀，实现整个系统的压力调节变化，满足系统要求。

　　图1 泵站液压系统原理图

　　辅泵的设计主要用在夹紧缸的夹紧保压状态，流量比较小，压力比较大，所以采用常规的压力调节阀比较容易实现。

　　2．2定位液压缸系统的设计

　　(1)翻板缸的设计(原理图，如图2所示)主要考虑到以下几点要求：