专利名称：一种高分子聚合物计量配注泵的制作方法
技术领域：
一种高分子聚合物计量配注泵，它属于石油采抽生产机械，用于油田注水系统中的高分子聚合物配注。
现在国内油田的开采，已必须采用注入大量高压水的方法才能进行开采，但是采用单纯注水的方法采油效率不高，需注入含有特定高分子聚合物的水溶液。由于一个油井的注水量很大，不可能使用容器配制成特定高分子聚合物的水溶液后再统一注入，而是采用在注水管道中加入高分子聚合物配注支管，使两者在注水管道中混合，形成一定浓度特定高分子聚合物水溶液。现在油田使用的配注泵，多使用普通容积泵，如齿轮泵、叶片泵、斜盘柱塞泵等。由于注水溶液中高分子聚合物浓度不大，但有一定的精度要求，而且注水压力很高，流量会发生产化，因而使用普通容积泵配注精度不高，不易准确调整控制配注浓度，使用效果不佳。
本实用新型的目的是发明一种能精确控制高分子聚合物注入量的计量配注泵，可用于高配注压力，浓度精度要求高的场合，并能适应配注流量的变化。
本实用新型的结构如附
图1所示，它有高分子聚合物输入管1、配注输出管2、活塞3、活塞缸4，其特征在于有电动两位三通阀5，其公共口与活塞缸4相通，其余两口分别与高分子聚合物输入管1和配注输出管2相通，活塞3上固接有螺母6，有与螺母6相配合的螺杆7，在螺杆7尾部接有减速器8和交流电动机9，在活塞缸两端分别装有活塞位置传感器10和11，交流电动机9的输入端接有可变频电源变换器12，并有标准工业控制介面13，在标准工业控制介面13内插有与可变频电源变换器12的控制端相连并对其进行控制的控制适配模块14和与电动两位三通阀5相连并对其进行控制的控制适配模块18，还插有分别与活塞位置传感器10和11相连的测量适配模块15和16，标准工业控制介面13通过标准串行通讯接口与可和其它设备共有的中央控制计算机17相连。
附
图1为本实用新型的基本结构示意图。
附图2为采用两套活塞轮流工作的结构示意图。
本实用新型在工作时，电动两位三通阀5使活塞缸4与配注输出管2相通，交流电动机9以一定速率旋转，通过减速器8减速后，带动螺杆7转动，由于螺母6与螺杆7的作用，螺母6推动活塞3移动，把活塞缸4中的高分子聚合物压入注水管道中。在活塞3移动到底后，电动两位三通阀5换向，使高分子聚合物输入管1与活塞缸4相通，交流电动机9反向旋转，从而使螺杆7反转，带动活塞3反向移动，把高分子聚合物抽入活塞缸4内。在工作时，上述动作都通过中央控制计算机17控制，中央控制计算机17通过定时扫描的形式进行测控。在处于正向配注过程中，中央控制计算机17通过标准串行通讯接口定时发出选通与活塞位置传感器10相连的测量适配模块15的地址选通信号，标准工业控制介面13根据地址选通信号的值，选通相应的测量适配模块15。在选通后，测量适配模块15把相应的测量值转换为数字量后通过标准串行通讯接口反送回中央控制计算机17。中央控制计算机17在收到测量值后，进行判断，以确定活塞3是否到底位。当中央控制计算机17在测得活塞3到底位时，通过标准串行通讯接口发出选通与电动两位三通阀5相连的控制适配模块18的地址选通信号，标准工业控制介面13选通相应的控制适配模块18。在控制适配模块18被选通后，中央控制计算机再发出换向命令。控制适配模块18在收到换向命令后，驱动电动两位三通阀5换向，中央控制计算机17在完成选通电动两位三通阀5换向控制后，再通过标准串行通讯接口发出选通与可变频电源变换器12相连的控制适配模块14的地址选能信号，标准工业控制介面13根据地址选通信号选通相应的控制适配模块14。在控制适配模块14被选通后，中央控制计算机17发出控制交流电动机9反向旋转和旋转速度的数字量，由控制适配模块14接收并锁存。然后控制适配模块14把数字量变为可变频电源变换器12所需要的控制模拟量输出，可变频电源变换器12在得到控制信号后，改变输出交流电的频率和相位关系，使交流电机9反向旋转，带动活塞3运动，抽取高分子聚合物。在交流电机9反向旋转过程中，中央控制计算机17的控制方法与前面所述的正向配注过程一样。中央控制计算机17通过定时扫描的方式，定时通过串口发出选通与活塞位置传感器11相连的测量适配模块16的地址选通信号，完成同样的控制。在活塞3处于正向配注时，中央控制计算机17还可以根通过其它传感器得到的信号，主动改变配注速度，调整注水系统的高分子聚合物浓度。在需改变配注速度时，中央控制计算机17通过串口给出选通控制适配模块14的地选信号。选通后，中央控制计算机17给出将改变的配注速度数字量，由适配模块14锁存并转换后对可变频电源变换器12的输出频率进行改变。从而改变交流电动机9的转动速度，进而改变活塞3的推进速度。
本实用新型使用由中央控制计算机，标准工业控制介面加各种适配模块的机电一体化控制模式，可以方便地对其工作进行自动控制。使用由螺杆螺母对推动的活塞挤压排出高分子聚合物，由于经减速后的螺杆螺母付有有很大的推动力，因而适应于较高的配注压力，活塞的移动是通过可变频电源变换器驱动，其移动速度精度很高，而高分子聚合物排出量与活塞移动量保持严格的比例关系，因而配注精度很高。
本实用新型中的减速器可以使用普通齿轮减速器，也可以使用谐波减速器，还可以使用如专利号为CN91209250的“一种大速比差动减速器”。在减速器的输入轴和输出轴之间，可以使用超越离合器直接连接。当反向时，输入轴直接带动螺杆7转动，快速带动活塞3移动，缩短抽取高分子聚合物的时间。也可以在中央控制计算机17中的控制程序中，使抽取速度快于正向配注速度。
本实用新型中，可以采用如附图2的结构形式，其中，活塞3、活塞缸4、电动两位三通阀5、螺母6和螺杆7、减速器8、交流电动机9、活塞位置传感器10和11，可变频电源变换器12，控制适配模块14和18，测量适配模块15和16都可以是双份或双份以上。所有的适配模块都插于同一个标准工业控制介面13中，由同一台中央控制计算机17控制轮流工作，这样可以消除其中一活塞在抽取高分子聚合物时的配注停顿，达到连续工作的目的。
本实用新型中，螺母6和螺杆7可以用普通梯形螺杆螺母付，也可以使用滚珠螺杆螺母付。电动两位三通阀5可以是转位式的，也可以是移动式的。
本实用新型中，交流电动机9可以使用普通绕线交流同步电动机。也可使用稀土永磁转子交流同步电动机，一方面解决由于励磁所要求的馈电问题，另一方面永磁转子结构简单，可以承受较高的转速，无电绝缘问题。稀土材料制造的永磁体有很高的磁能积，因而有较大的起动力矩和较小的结构尺寸。
在本实用新型中，用来驱动交流电动机9转动的可变频电源变换器12可以使用日本富士公司的G5系列或G7系列逆变器，也可以使用如专利号为CN89209067的“一种大功率数控调压与交流装置”。
在本实用新型中，标准工业控制介面13可以选用美国ME公司(MECHATRONICEQUIPMENT INC.)的I／O 32，或是美国OPTO 22公司的PB16AH。中央控制计算机17可以选用美国OPTO 22公司的LC4控制器，也可以选用美国ME公司的PCS－1工业过程控制工作站，还可以选用普通PC计算机。适配模块15和16可以采用OPTO 22公司的AD3或类似的A／D转换模块。适配模块14和18可选用OPTO 22公司的DA3或类似的D／A转换模块。
权利要求1.一种高分子聚合物计量配注泵，它有高分子聚合物输入管1、配注输出管2、活塞3、活塞缸4，其特征在于有电动两位三通阀5，其公共口与活塞缸4相通，其余两口分别与高分子聚合物输入管1和配注输出管2相通，活塞3上固接有螺母6，有与螺母6相配合的螺杆7，在螺杆7尾部接有减速器8和交流电动机9，在活塞缸两端分别装有活塞位置传感器10和11，交流电动机9的输入端接有可变频电源变换器12，并有标准工业控制介面13，在标准工业控制介面13内插有与可变频电源变换器12的控制端相连并对其进行控制的控制适配模块14和与电动两位三通阀5相连并对其进行控制的控制适配模块18，还插有分别与活塞位置传感器10和11相连的测量适配模块15和16，标准工业控制介面13通过标准串行通讯接口与可和其它设备共有的中央控制计算机17相连。
专利摘要一种高分子聚合物计量配注泵，它有高分子聚合物输入管、配注输出管、活塞、活塞缸，其特征在于有电动两位三通阀，活塞上固接有螺母，并有与之相配合的螺杆，在螺母尾部接有减速器和交流电动机，在活塞缸两端分别装有活塞位置传感器，电机接有可变频电源变换器，有标准工业控制介面，其内插有控制适配模块和测量适配模块，并通过串口与可和其它设备共有的中央控制计算机相连。机电一体化控制模式，可以方便地对其工作进行自动控制，因而配注精度很高。
文档编号F04B13/00GK2135663SQ9220970
公开日1993年6月9日 申请日期1992年5月19日 优先权日1992年5月19日
发明者石行 申请人:北京市西城区新开通用试验厂