专利名称：连续管注入头控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油、天然气钻井装备制造技术领域，特别是一种连续管注入头 控制装置。
背景技术：
连续管装备是用于石油油气井作业(修井或钻井)的一种装置，连续管注入头是 连续管装备的主要组成部分。在连续管装备中，注入头的主要功能是夹持和提升、下放连续 管，以实现连续管的上提、下放以及强行下注，工况较复杂，对液压控制系统的主要要求是 功率大、调速范围宽、可靠性高。现有连续管注入头的系统控制方式主要有两种，一种是“双 向变量泵+平衡阀+变量马达+减速机”的控制方式，另一种是“双向变量泵+平衡阀+定 量马达”控制方式。这两种控制方式都采用了普通电机驱动的闭式液压回路系统，速度的调 节主要是通过手动或电信号调节变量泵的排量来实现的。“双向变量泵+变量马达+减速 机”的控制方式，因其执行设备是变量马达，所以可靠性稍差，而“双向变量泵+定量马达” 的液压控制方式虽可靠性较好，但工作在连续管上提和下放工况时，缺乏自适应性的“恒功 率”控制。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供了一种连续管注入头控制装置，该控制装置采用了 变频驱动的闭式液压回路，可提高连续管注入头液压控制系统的可靠性，优化工况控制性 能，同时也更节能。本实用新型的目的是通过采用如下技术方案实现的一种连续管注入头控制装置，包括双向调速限压装置、停车驻动装置、双向平衡装 置和冲洗装置；所述双向调速限压装置包括双向变量泵，所述停车驻动装置包括电磁阀和 制动器，所述双向平衡装置包括第一平衡阀和第二平衡阀；所述双向变量泵的G 口与所述 电磁阀的进油口相连，其出油口通过截止阀与所述制动器的Z油口相连，所述制动器与所 述注入头马达相连，所述注入头马达的P 口与所述第一平衡阀相连，所述第一平衡阀的油 口 A与所述双向变量泵的油口 A相连，所述注入头马达的C 口与所述第二平衡阀相连，所述 第二平衡阀的油口 A与与所述双向变量泵的油口 B相连，所述双向调速限压装置还包括变 频电机，所述变频电机与所述双向变量泵相连。所述冲洗装置由定量马达总回路冲洗部分和定量马达冲洗部分组成，包括球阀、 补油泵、过滤器、蓄能器、安全阀、单向阀和冲洗阀，所述球阀的出油口与补油泵的进油口相 连，所述补油泵的压力油口与所述过滤器的进油口相连，从所述过滤器出来的油通过蓄能 器稳压后分成三路，其中一路油液与调速阀的进油口相连，调速阀的出油口与注入头马达 的冲洗油口 F相连，另两路分别通过单向阀与双向变量泵的油口 A和油口 B相连，所述冲洗 阀的两进油口分别与双向变量泵的油口 A和油口 B相连，其出油口与油箱相连。所述变频电机通过联轴器和钟形罩与所述双向变量泵相连。[0008]所述变频电机与PLC控制器相连。所述注入头马达采用带电控双速阀的双排量低速大扭矩柱塞马达由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是1)把变频电机应用到注入头液压系统中，首先是提高了动力源本身的效率；然后 是使双向变量泵通过改变转速和排量，结合来调节马达的转速，系统效率更高；另外双向变 量泵转速降低后，变量泵本身输出流量减少的同时，冲洗流量也减少了，省去了部分多余的 冲洗流量，减少了能量损失。2)连续管上提时，通过PLC控制器对变频电机编程控制，实现控制装置的“恒功 率”控制，以及双速马达排量的自动转换，优化了工况的控制。3)采用“变频电机+变量泵+定量马达”的控制方式，系统可靠性更好。4)采用机电液一体化控制，简化了人员操作步骤，避免人员误操作引起的误操作。
图1是本实用新型结构示意图。附图标记1是冲洗装置，1-1是安全阀，1-2是蓄能器，1-3是过滤器，1-4是单向 阀，1-5是球阀，1-6是冲洗阀，1-7是补油泵，2是双向调速限压装置，2-1是顺序阀，2_2是 溢流阀，2-3是双向变量泵，2-4是变频电机，3是停车驻动装置，3-1是电磁阀，3-2是制动 器，4是调速阀，5是双向平衡装置，5-1是第一平衡阀，5-2是第二平衡阀，6是压力变送器， 7是注入头马达，8是油箱。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述如图1所示，一种连续管注入头控制装置，包括双向调速限压装置2、停车驻动装 置3、双向平衡装置5和冲洗装置1。双向调速限压装置2包括变频电机2-4、双向变量泵 2-3、顺序阀2-1和溢流阀2-2，停车驻动装置3包括电磁阀3-1和制动器3_2，双向平衡装 置5包括第一平衡阀5-1和第二平衡阀5-2。变频电机2-4与PLC控制器连接，同时变频电 机2-4通过联轴器和钟形罩与双向变量泵2-3相连，双向变量泵2-3上的M 口与顺序阀2_1 的进油口相连，顺序阀2-1的出油口分成两路一路直接通向双向变量泵2-3的X，另一路 与溢流阀2-2的进油口相连，溢流阀2-2的回油口则连接油箱8。双向变量泵2-3的G 口与 电磁阀3-1的进油口相连，其出油口通过截止阀与制动器3-2的Z油口相连，制动器3-2与 注入头马达7相连。注入头马达7的P 口与第一平衡阀5-1相连，第一平衡阀5-1的油口 A与与双向变量泵2-3的油口 A相连；注入头马达7的C 口与第二平衡阀5-2相连，第二平 衡阀5-2的油口 A与与双向变量泵2-3的油口 B相连；第一平衡阀5-1和第二平衡阀5_2 的油口 A与双向变量泵2-3之间的连接管路形成了系统的两条主油路。第一平衡阀5-1的 油口 B与两个注入头马达7的进油口 P相连，第二平衡阀5-2的油口 B与两个注入头马达 7的油口 C相连，注入头马达7的两腔设置有压力变送器6。冲洗装置由定量马达总回路冲洗部分和定量马达冲洗部分组成，包括球阀1-5、补 油泵1-7、过滤器1-3、蓄能器1-2、安全阀1-1、单向阀1-4和冲洗阀1_6，球阀1_5的出油 口与补油泵1-7的进油口相连，补油泵1-7的压力油口与过滤器1-3的进油口相连，从过滤器1-3出来的油通过蓄能器1-2稳压后分成三路，其中一路油液与调速阀4的进油口相连，调速阀4的出油口与注入头马达7的冲洗油口 F相连，另两路分别通过单向阀1-4与双向 变量泵2-3的油口 A和油口 B相连，冲洗阀1-6的两进油口分别与双向变量泵2-3的油口 A和油口 B相连，其出油口与油箱8相连。本实用新型工作在连续管的上提工况时，变频电机2-4带动双向变量泵2-3转动， 双向变量泵2-3输出油液，随着油压升高，制动器3-2在高压油液形成的推力作用下先解开 对注入头马达7的制动，然后通过第一平衡阀5-1的高压油驱动，注入头马达7转动，注入 头马达7在通过注入头上的链条夹紧装置带动连续管上提，连续管的上提速度是由改变变 频电机2-4的转速或双向变量泵2-3的排量来调节的。注入头马达7采用了双排量低速大 扭矩柱塞马达，马达自带了排量转换控制的电控双速阀，即当电控双速阀处于失电状态时， 注入头马达7处于全排量，当电控双速阀得电时，马达处于半排量状态。考虑到随着连续管 的上提，注入头马达7的负载会越来越小，因此可通过在PLC上对变频电机2-4的设置，实 现更符合工况的“恒功率”控制，类似于变量马达上“低速大扭矩”和“高速小扭矩”，但适应 性和自动调节性更优。同时在注入头马达7两腔设置有压力变送器6，压力变送器6把测得 的压力信号传入到PLC控制器，PLC控制器通过对接受到的压力信号与设定值对比指令双 速阀是“得电”还是“失电”，实现马达排量的自动转换。本实用新型工作在连续管的下注工况时，变频电机2-4带动双向变量泵2-3转动， 双向变量泵2-3输出油液，随着油压升高，制动器3-2在油液形成的推力作用下先解开对注 入头马达7的制动，为平衡连续管的重力，第二平衡阀5-2节流形成背压，注入头马达7在 通过注入头上的链条夹紧装置带动连续管下注，连续管下注的速度是由改变变频电机2-4 的转速或双向变量泵2-3的排量来调节的。冲洗装置用于带走液压系统在工作过程中产生的热量，尤其是当系统工作在连续 管下注或下放工况时，势能在第二平衡阀5-2处转化为热能，需要更换大量的高温油来带 走产生的热能，以免闭式回路油温过高。
权利要求一种连续管注入头控制装置，包括双向调速限压装置(2)、停车驻动装置(3)、双向平衡装置(5)和冲洗装置(1)；所述双向调速限压装置(2)包括双向变量泵(2 3)，所述停车驻动装置(3)包括电磁阀(3 1)和制动器(3 2)，所述双向平衡装置(5)包括第一平衡阀(5 1)和第二平衡阀(5 2)；所述双向变量泵(2 3)的G口与所述电磁阀(3 1)的进油口相连，其出油口通过截止阀与所述制动器(3 2)的Z油口相连，所述制动器(3 2)与注入头马达(7)相连，所述注入头马达(7)的P口与所述第一平衡阀(5 1)相连，所述第一平衡阀(5 1)的油口A与所述双向变量泵(2 3)的油口A相连，所述注入头马达(7)的C口与所述第二平衡阀(5 2)相连，所述第二平衡阀(5 2)的油口A与与所述双向变量泵(2 3)的油口B相连，其特征在于，所述双向调速限压装置还包括变频电机(2 4)，所述变频电机(2 4)与所述双向变量泵(2 3)相连。
2.根据权利要求1所述的连续管注入头控制装置，其特征在于，所述冲洗装置(1)由定 量马达总回路冲洗部分和定量马达冲洗部分组成，包括球阀(1-5)、补油泵(1-7)、过滤器 (1-3)、蓄能器(1-2)、安全阀(1-1)、单向阀(1-4)和冲洗阀(1-6)，所述球阀(1-5)的出油 口与补油泵(1-7)的进油口相连，所述补油泵(1-7)的压力油口与所述过滤器(1-3)的进 油口相连，从所述过滤器(1-3)出来的油通过蓄能器(1-2)稳压后分成三路，其中一路油液 与调速阀⑷的进油口相连，调速阀⑷的出油口与注入头马达(7)的冲洗油口 F相连，另 两路分别通过单向阀(1-4)与双向变量泵(2-3)的油口 A和油口 B相连，所述冲洗阀(1-6) 的两进油口分别与双向变量泵(2-3)的油口 A和油口 B相连，其出油口与油箱⑶相连。
3.根据权利要求1所述的连续管注入头控制装置，其特征在于，所述变频电机(2-4)通 过联轴器和钟形罩与所述双向变量泵(2-3)相连。
4.根据权利要求1所述的连续管注入头控制装置，其特征在于，所述变频电机(2-4)与 PLC控制器连接。
5.根据权利要求1所述的连续管注入头控制装置，其特征在于，所述注入头马达(7)采 用带电控双速阀的双排量低速大扭矩柱塞马达。
专利摘要本实用新型涉及一种连续管注入头控制装置，包括双向调速限压装置、停车驻动装置、双向平衡装置和冲洗装置，双向调速限压装置包括变频电机和双向变量泵，停车驻动装置包括电磁阀和制动器，双向平衡装置包括第一和第二平衡阀。变频电机与双向变量泵、电磁阀、制动器和注入头马达依次相连，注入头马达分别与第一和第二平衡阀相连，第一和第二平衡阀分别与双向变量泵相连，第一和第二平衡阀的油口A与双向变量泵之间的连接管路形成了系统的两条主油路。本实用新型变频电机应用到注入头液压系统中，采用“变频电机+变量泵+定量马达”的控制方式，实现了机电一体化控制，提高了动力源和系统的效率，减少了能量损失，优化了工况控制和系统的可靠性。
文档编号E21B19/22GK201705248SQ20102019970
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者单代伟, 王昊, 王翌, 陈俊 申请人:四川宏华石油设备有限公司