专利名称：液压升降强制排空装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液压升降强制排空装置，属于油田钻采设备的附件装置技术 领域。
技术背景在钻、修井作业中，钻、修井机井架的起升和下放是安全性极其重要的工作环节， 而井架的起升和下放的控制是通过液压系统进行的，当液压回路未排空(液压回路中有空 气)而进行井架的起升和下放操作时，因为空气的压缩比大，所以会发生起升上行时象上 楼梯一样，一顿一顿的爬坡现象，以及下放时出现突然快速的下行下坐现象；特别是下放下 坐极易发生井架倒塌的严 重事故，造成生命财产的损失，因此操作规程规定在井架的起升 和下放操作前必须先进行液压升降系统的排空操作(排空操作是指用液压油将液压回路 的空气排出)，但由于操作人员的疏忽、操作不到位或麻痹大意等等，经常发生因在井架的 起升和下放操作前未进行排空操作致使井架倒塌的事故。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种在进行井架的起升和下放操作时，进行液压回 路的强制排空操作，从而避免在井架的起升和下放操作时，发生因液压回路未排空而导致 井架倒塌事故的液压升降强制排空装置。本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的的该液压升降强制排空装置由电液换向阀、限压阀a、单向阀a、电动球阀a、单向阀 b、单向阀C、压力传感器a、压力传感器b、电动球阀b、电动球阀C、液气检测传感器、流量传 感器、单向阀d、控制主机、电源适配器及原系统液路构成，其特征在于液压回路入口接入 电液换向阀入口，电液换向阀的a位出口通过电动球阀a、单向阀b、单向阀c后与液压油缸 的入口连接，其中单向阀b、单向阀c分别与液压油缸的无杆腔入口和有杆腔入口连接，该 出口并接有限压阀a ；电液换向阀的b位出口通过单向阀a与操作箱供油连接；电液换向阀 的中位出口接操作箱回油；液压油缸的有杆腔出口与电动球阀b的入口连接，液压油缸的 无杆腔出口与电动球阀c的入口连接，电动球阀b的出口与电动球阀c的出口连接、并通过 液气检测传感器、流量传感器和单向阀d与操作箱回油连接，液压油缸的有杆腔出口并与 泄荷回路连接；液压油缸的无杆腔入口和有杆腔入口处分别装有压力传感器a和压力传感 器b。所述的电液换向阀、电动球阀a、电动球阀b、电动球阀c的信号输入端通过电缆与 控制主机连接。所述的液气检测传感器、流量传感器、压力传感器a和压力传感器b的信号输出端 通过电缆与控制主机连接。所述的电源适配器通过电缆与电液换向阀、电动球阀a、电动球阀b、电动球阀C、 液气检测传感器、流量传感器、压力传感器a、压力传感器b及控制主机连接。[0009]本实用新型与现有技术相比的有益效果在于该液压升降强制排空装置的所有检测、控制都是由工控机或单片机组成的控制主机全自动处理，控制主机根据操作命令及液气检测传感器、流量传感器、压力传感器的检测 信号进行分析计算后，输出命令控制电液换向阀和电动球阀自动完成排空操作，能在井架 起升和下放前自动完成液压升降系统的强制排空过程，改变了以往完全依靠人工操作的模 式，从而避免了因井架在起升和下放操作时发生液压回路未排空而导致井架倒塌的事故。
图1为液压升降强制排空装置的液压结构示意图；图2为液压升降强制排空装置的控制系统组成方框图。图中1、电液换向阀，2、限压阀a，3、单向阀a，4、电动球阀a，5、单向阀b，6、单向阀 c，7、压力传感器a，8、压力传感器b，9、电动球阀b，10、电动球阀c，11、液气检测传感器，12、 流量传感器，13、单向阀d，14、油滤a, 15、液压泵，16、单向阀e，17、限压阀b，18、单向阀f, 19、油滤b，20、单向阀g，21、液压油缸，22、液压油箱，23、操作箱回油，24、操作箱供油，25、 起升支路，26、泄荷回路，27、原起降系统液路。
具体实施方式
该液压升降强制排空装置由电液换向阀1、限压阀a2、单向阀a3、电动球阀a4、单 向阀b5、单向阀c6、压力传感器a7、压力传感器b8、电动球阀b9、电动球阀c 10、液气检测传 感器11、流量传感器12、单向阀dl3、控制主机、电源适配器及原系统液路构成。液压回路 入口接入电液换向阀1的入口，电液换向阀1的a位出口通过电动球阀a4、单向阀b5、单向 阀c6后与液压油缸21的入口连接，其中单向阀b5、单向阀c6分别与液压油缸21的无杆腔 入口和有杆腔入口连接，该出口并接有限压阀a2，该出口为排空操作口。电液换向阀1的b 位出口通过单向阀a3与操作箱供油24连接，该出口为升降工作口。电液换向阀1的中位 出口与操作箱回油23连接。液压油缸21的有杆腔出口与电动球阀b9的入口连接，液压油 缸21的无杆腔出口与电动球阀ClO的入口连接，电动球阀b9的出口与电动球阀ClO的出 口连接、并通过液气检测传感器11、流量传感器12和单向阀dl3与操作箱回油23连接，液 压油缸21的有杆腔出口并与泄荷回路26连接。液压油缸21的无杆腔入口和有杆腔入口 处分别装有压力传感器a7和压力传感器b8 (参见附图1)。所述的电源适配器通过电缆与电液换向阀1、电动球阀a4、电动球阀b9、电动球阀 clO、液气检测传感器11、流量传感器12、压力传感器a7、压力传感器b8及控制主机连接，为 整个装置提供电源(参见附图2)。所述的电液换向阀1安装在液压回路的入口处，其信号输入端通过电缆与控制主 机连接，用于排空操作和起升操作的液路换向。限压阀a2安装在液压回路中，用于排空操 作时的压力限制，防止在排空操作时因压力过高而发生起升的误动作。所述的电动球阀a4、电动球阀b9、电动球阀clO安装在液压回路中，其信号输入端 通过电缆与控制主机连接，用于控制液压回路的通断。所述的单向阀a3、单向阀b5、单向阀c6和单向阀dl3安装在液压回路中，用于阻 隔液压回路的反向流动。[0019]所述的液气检测传感器11和流量传感器12安装在液压回路的出口，其信号输出端通过电缆与控制主机连接，用于在排空操作时检测液压回路中的液气含量及流量。所述的压力传感器a7、压力传感器b8安装在液压油缸21的无杆腔入口和有杆腔 入口处，其输出端通过电缆与控制主机连接，用于检测液压油缸21的无杆腔入口和有杆腔 入口处的压力状态。所述的控制主机是一由工控机或单片机组成的处理终端，其作用为根据操作命令 及液气检测传感器11、流量传感器12、压力传感器a7和压力传感器b8的检测信号，进行分 析计算后通过控制电液换向阀1、电动球阀a4、电动球阀b9和电动球阀ClO自动完成排空 操作或(和)进行升降操作，且控制主机也是人机对话的接口。液压升降系统在非工作状态，液压泵15不工作，即液压回路入口无液压输入，电 液换向阀1的通路在中位，电动球阀a4、电动球阀b9和电动球阀ClO均处于导通状态，因 此，整个液路无液压力。如果希望进行升降操作，由于电液换向阀1的通路在中位，液压油 通过单向阀Π8、油滤bl9直接回液压油箱22，所以操作箱无法操作，因此无法进行起升操 作；由于无起升的液压力，所以也不能进行下放操作。因为无起升的液压力无法拔下井架的 固定螺栓，所以无论是起升还是下放都必须要通过该液压升降强制排空装置的操作才能进 行，从而达到强制排空的目的。当通过该液压升降强制排空装置进行升降操作时，液压泵15工作，即液压回路入 口有液压输入，电液换向阀1通路在a位排空操作口，电动球阀a4、电动球阀b9和电动球阀 ClO均处于导通状态。液压油通过电液换向阀1、电动球阀a4后，一路通过单向阀b5、液压 油缸21的无杆腔、电动球阀ClO后到达液气检测传感器11 ；另一路通过单向阀c6、液压油 缸21的有杆腔、电动球阀b9后到达液气检测传感器11 ；再通过液气检测传感器11、流量传 感器12、单向阀dl3后经原液路的单向阀fl8、油滤bl9返回液压油箱22，形成排空通路。 排空分三步操作进行第一步，同时排空液压油缸21的有杆腔和无杆腔，液压油经排空通路循环，当循 环时间达到设置时间、同时液气检测传感器11的检测无空气，则本步完成，进入下一步；第二步，为防止液压油缸21无杆腔阻塞，进行液压油缸21无杆腔的检测，电液换 向阀1通路在排空操作口，电动球阀a4、电动球阀ClO均处于导通状态，电动球阀b9关闭， 液压油通过电液换向阀1、电动球阀a4、单向阀b5、液压油缸21的无杆腔、电动球阀clO、液 气检测传感器11、流量传感器12、单向阀dl3后经原液路的单向阀fl8、油滤bl9返回液压 油箱22，形成无杆腔检测通路，液压油经无杆腔检测通路循环，当循环时间达到设置时间， 同时液气检测传感器11的检测无空气，则本步完成，进入下一步；第三步，为防止液压油缸21有杆腔阻塞，进行液压油缸21有杆腔的检测，电液换 向阀1通路在排空操作口，电动球阀a4、电动球阀b9均处于导通状态，电动球阀clO关闭， 液压油通过电液换向阀1、电动球阀a4、单向阀c6、液压油缸21的有杆腔、电动球阀b9、液 气检测传感器11、流量传感器12、单向阀dl3后经原液路的单向阀fl8、油滤bl9返回液压 油箱22，形成有杆腔检测通路，液压油经有杆腔检测通路循环，当循环时间达到设置时间， 同时液气检测传感器11的检测无空气，则全部排空操作完成。排空操作完成后，电液换向阀1通路切换在b位升降工作口，液压油经电液换向阀 1、单向阀a3至操作箱供油25，电动球阀a4、电动球阀b9和电动球阀clO均处于关闭状态，液压油缸21通过操作箱的操作开始工作。在排空操作中，如果流量传感器12检测不到流量，表示液路有阻塞或故障，控制主机将报警。在排空操作开始时，如果压力传感器a7、压力传感器b8检测压力超过最大排空压 力，表示液路系统还未泄压(此时电液换向阀1的通路应在b位升降工作口、电动球阀b9 和电动球阀ClO也应处于关闭状态)或限压阀a2故障，控制主机将报警，并且不进行排空 操作。在排空操作中，如果压力传感器a7、压力传感器b8检测不到压力或压力超过最大 排空压力，表示液路有阻塞或故障，或限压阀a2有故障，控制主机将报警。
权利要求一种液压升降强制排空装置，它由电液换向阀(1)、限压阀a(2)、单向阀a(3)、电动球阀a(4)、单向阀b(5)、单向阀c(6)、压力传感器a(7)、压力传感器b(8)、电动球阀b(9)、电动球阀c(10)、液气检测传感器(11)、流量传感器(12)、单向阀d(13)、控制主机、电源适配器及原系统液路构成，其特征在于液压回路入口接入电液换向阀(1)的入口，电液换向阀(1)的a位出口通过电动球阀a(4)、单向阀b(5)、单向阀c(6)后与液压油缸(21)的入口连接，其中单向阀b(5)、单向阀c(6)分别与液压油缸(21)的无杆腔入口和有杆腔入口连接，该出口并接有限压阀a(2)电液换向阀(1)的b位出口通过单向阀a(3)与操作箱供油(24)连接，电液换向阀1的中位出口与操作箱回油(23)连接；液压油缸(21)的有杆腔出口与电动球阀b(9)的入口连接，液压油缸(21)的无杆腔出口与电动球阀c(10)的入口连接，电动球阀b(9)的出口与电动球阀c(10)的出口连接，并通过液气检测传感器(11)、流量传感器(12)和单向阀d(13)与操作箱回油(23)连接，液压油缸(21)的有杆腔出口并与泄荷回路(26)连接；液压油缸(21)的无杆腔入口和有杆腔入口处分别装有压力传感器a(7)和压力传感器b(8)。
2.根据权利要求1所述的液压升降强制排空装置，其特征在于所述的电液换向阀(I)、电动球阀a(4)、电动球阀b(9)、电动球阀c (10)的信号输入端通过电缆与控制主机连接。
3.根据权利要求1所述的液压升降强制排空装置，其特征在于所述的液气检测传感 器(11)、流量传感器(12)、压力传感器a(7)和压力传感器b(8)的信号输出端通过电缆与 控制主机连接。
4.根据权利要求1所述的液压升降强制排空装置，其特征在于所述的电源适配器通 过电缆与电液换向阀(1)、电动球阀a (4)、电动球阀b (9)、电动球阀c (10)、液气检测传感器(II)、流量传感器(12)、压力传感器a(7)、压力传感器b(8)及控制主机连接。
专利摘要本实用新型涉及一种液压升降强制排空装置，属于油田钻采设备的附件装置技术领域。它由电液换向阀、电动球阀、压力传感器、液气检测传感器、流量传感器、控制主机及电源适配器等构成。液压回路入口接入电液换向阀入口，电液换向阀的a位出口通过电动球阀、单向阀与液压油缸的入口连接，电液换向阀的b位出口通过单向阀与操作箱供油连接。液压油缸通过电动球阀、液气检测传感器、流量传感器与操作箱回油连接。该装置的检测控制都是由控制主机根据操作命令及液气检测传感器、流量传感器、压力传感器的检测信号分析计算后，通过控制电液换向阀和电动球阀自动完成强制排空操作，避免了井架在起降操作时发生液压回路未排空而导致井架倒塌的事故。
文档编号F15B21/04GK201575004SQ20092028954
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者李家安, 白义才, 陈昌宏 申请人:荆州市元泽石油设备有限公司