专利名称：一种复合液压缸及其电液比例举升系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及举升装置领域，特别涉及一种节能型电液比例举升系统。
背景技术：
有杆抽油泵由于结构简单、工艺成熟、操作简便以及维修容易，是主要的机械采油 设备，在世界各地的油田得到广泛的应用。目前在油田现场，有杆抽油泵使用较多的是游梁式举升装置，游梁式举升装置主 要由游梁、连杆、曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装备等四大部分组成。工作时，电动机 的传动经减速箱、曲柄机构、连杆变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下抽油 泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒，工作时通过驴头在游梁上来回 移动实现配重。在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题游梁式举升装置平衡效果不理想、参数调整不方便、抽油杆机械磨损严重、结构笨 重庞大以及设备和基建施工投入大等缺点。
实用新型内容本实用新型为了解决现有技术中存在的不足，提供了一种复合液压缸及其电液比 例举升系统，通过将具有配重腔的复合液压缸与液压蓄能器相连接，替代机械配重的作用， 使举升系统结构简单、易于安装，因而减少了基建工程量，使其能够在土壤承压低、地基施 工困难的地区使用，同时利用液压蓄能器的节能优势，大幅度降低了举升系统的装机功率 和能耗，工程实用性强。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种复合液压缸，包括包括固定柱塞缸，所述固定柱塞缸的顶部设有缺口，所述固定柱塞缸的底部与底 座连接，所述底座上设有固定柱塞，所述固定柱塞设在所述固定柱塞缸内，与所述固定柱塞 缸形成夹套，所述夹套内设有移动活塞；所述移动活塞的上表面与移动活塞缸的开口端连接，所述移动活塞缸的封口端穿 过所述缺口；所述移动活塞缸、所述移动活塞与所述固定柱塞缸三者之间形成第一工作腔，所 述移动活塞缸、所述移动活塞与所述固定柱塞三者之间形成第二工作腔，所述移动活塞、所 述固定柱塞、所述固定柱塞缸与所述底座四者之间形成配重腔；所述第一工作腔的腔壁上设有第一输油孔，所述第二工作腔的腔壁上设有第二输 油孔，所述配重腔的腔壁上设有配重输油孔。所述第一输油孔设在所述固定柱塞缸上，并且与所述第一工作腔相通。所述固定柱塞为空心结构，所述第二输油孔设在所述底座上，并且与所述空心相
ο[0015]所述配重输油孔设在所述固定柱塞缸上，并且与所述配重腔相通。本实用新型实施例提供的另一技术方案是一种电液比例举升系统，包括主油路液压泵，所述主油路液压泵与第一单向阀连 接，所述第一单向阀与电液比例方向阀连接，还包括两个复合液压缸，所述复合液压缸的第一工作腔和第二工作腔与所述电液比例方 向阀连接，所述复合液压缸的移动活塞缸的封口端与举升架连接，所述复合液压缸的配重 输油孔与液压蓄能器连接；所述液压蓄能器与第二单向阀连接，所述第二单向阀与补油液压泵连接；两个所述复合液压缸与所述举升架的中心轴距离相等，待举升装置位于所述举升 架的中心轴处。所述电液比例举升系统，还包括位移传感器，所述位移传感器的输入端与所述待 举升装置连接，所述位移传感器的输出端与加法器的输入端连接，所述加法器的输入端还 与位移信号输出装置连接，所述加法器的输出端与所述电液比例方向阀连接。所述待举升装置为有杆抽油泵，所述有杆抽油泵包括抽油杆，所述抽油杆下端与 抽油泵连接，所述抽油杆上端与所述举升架连接。本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是通过将具有配重腔的复合液压 缸与液压蓄能器相结合，替代机械配重的作用，使举升系统结构简单、易于安装，因而减少 了基建工程量，使其能够在土壤承压低、地基施工困难的地区使用，同时电液比例举升系统 具有冲程冲次可无级调节、上下行速度可调、换向平稳、大幅度降低了举升系统的装机功率 和能耗以及工程实用性强等优点。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图 作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域 普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型实施例提供的复合液压缸示意图；图2是本实用新型实施例提供的电液比例举升系统示意图。附图中，各标号所代表的组件列表如下1、主油路液压泵，2、第一溢流阀，3、第一单向阀，4、第一安全阀，5、精密过滤器，6、 电液比例方向阀，7、复合液压缸，8、补油液压泵，9、第二单向阀，10、第二溢流阀，11、第二安 全阀，12、液压蓄能器、13、抽油泵，14、抽油杆，15、举升架，16、位移传感器，17、加法器，18、 位移信号输出装置，19、位移控制器；7-1、固定柱塞，7-2、位移活塞，7-3、移动活塞缸，7_4、固定柱塞缸，7_5、第二工作 腔，7-6、第二输油孔，7-7、配重输油孔，7-8、配重腔，7-9、第一工作腔，7-10、第一输油孔， 7-11、底座。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型实施方式作进一步地详细描述。[0031]实施例1参见图1，一种复合液压缸，包括开口朝下的固定柱塞缸7-4，固定柱塞缸7-4的顶 部设有缺口，固定柱塞缸7-4的底部与底座7-11连接，底座7-11上设有固定柱塞7-1，固 定柱塞7-1设在固定柱塞缸7-4内，与固定柱塞缸7-4形成夹套，所述夹套内设有移动活塞 7-2，移动活塞7-2的内侧边与固定柱塞7-1接触，移动活塞7-2的外侧边与固定柱塞缸7_4 接触，移动活塞7-2的上表面与移动活塞缸7-3的开口端连接，移动活塞缸7-3的封口端穿 过固定柱塞缸7-4的缺口，且缸壁外表面与固定柱塞缸7-4接触；移动活塞缸7-3、移动活塞7-2与固定柱塞缸7-4三者之间形成的空腔为第一工作 腔7-9，移动活塞缸7-3、移动活塞7-2与固定柱塞7-1三者之间形成的空腔为第二工作腔 7-5，移动活塞7-2、固定柱塞7-1、固定柱塞缸7-4与底座7_11四者之间形成的空腔为配重 腔 7-8 ；第一工作腔7-9的腔壁上设有第一输油孔7-10，第二工作腔7-5的腔壁上设有第 二输油孔7-6，配重腔7-8的腔壁上设有配重输油孔7-7。本实施例提供的复合液压缸，通过配重腔7-8的设计来为举升装置配重，替代了 机械配重的作用，大大简化了举升系统的配重装置，使整个举升系统结构简单、易于安装， 因而减少了基建工程量，使其能够在土壤承压低、地基施工困难的地区使用，工程实用性 强。为了方便与输油管路连接，本实施例的第一输油孔7-10设在固定柱塞缸7-4上 端的缸壁上，与第一工作腔7-9相通；固定柱塞7-1为空心结构，第二输油孔7-6设在底座 7-11上，并且与固定柱塞7-1的空心相通；配重输油孔7-7设在固定柱塞缸7-4下端的缸 壁上，并且与配重腔7-8相通。实施例2本实施例提供了一种电液比例举升系统，所述系统中采用的复合液压缸为实施例 1提供的复合液压缸。参照图1和图2，一种电液比例举升系统，包括主油路液压泵1，主油路液压泵1通 过输油管线与第一单向阀3连接，第一单向阀3与电液比例方向阀6连接，所述系统包括两 个复合液压缸7，两个复合液压缸7的第一工作腔7-9与电液比例方向阀6的第一输出端连 接，两个复合液压缸7的第二工作腔7-5与电液比例方向阀6的第二输出端连接，复合液压 缸7的移动活塞缸7-3的封口端与举升架15连接，复合液压缸7的配重输油孔7-7与液压 蓄能器12连接，液压蓄能器12与第二单向阀9连接，第二单向阀9与补油液压泵8连接。 本实施例的举升系统中两个复合液压缸7与举升架15的中心轴距离相等，待举升装置位于 举升架15的中心轴处。所述待举升装置上行工作时电液比例方向阀6切换到所述第二输出端，主油路 液压泵1通过输油管路经第一单向阀3、电液比例方向阀6向复合液压缸7的第二工作腔 7-5供油，复合液压缸7的移动活塞缸7-3带动移动活塞7-2向上移动，同时液压蓄能器12 释放能量，向复合液压缸7的配重腔7-8供油，推动移动活塞7-2向上移动，移动活塞缸7-3 带动举升架15向上移动，因而举升架15带动所述待举升装置上行。所述待举升装置下行工作时电液比例方向阀6切换到所述第一输出端，主油路液压泵1通过第一单向阀3、电液比例方向阀6向复合液压缸7的第一工作腔7-9供油，复合液压缸7的移动活塞7-2向 下移动，同时复合液压缸7的配重腔7-8中的油流回液压蓄能器12，移动活塞7-2拉动移动 活塞缸7-3向下移动，因而举升架15带动所述待举升装置下行。此时液压蓄能器12中的 油压升高，吸收能量，在所述待举升装置上行时液压蓄能器12释放能量，能够大幅度降低 举升系统的装机功率，达到节能效果。本实施例提供的电液比例举升系统，通过将具有配重腔7-8的复合液压缸7与液 压蓄能器12相结合，替代机械配重的作用，使举升系统结构简单、易于安装，因而减少了基 建工程量，使其能够在土壤承压低、地基施工困难的地区使用，同时电液比例举升系统具有 上下行速度可调、换向平稳、大幅度降低了举升系统的装机功率和能耗以及工程实用性强 等优点。实施例3本实施例以实施例2为基础，与实施例2的区别在于本实施例的待举升装置为有杆抽油泵，所述有杆抽油泵包括抽油杆14，抽抽油杆 14下端与抽油泵13连接，油杆14上端与举升架15连接。本实施例提供的电液比例举升系 统，通过将具有配重腔7-8的复合液压缸7与液压蓄能器12相结合，替代机械配重的作用， 使所述有杆抽油泵举升系统结构简单、易于安装，因而减少了基建工程量，使其能够在土壤 承压低、地基施工困难的地区，包括海上石油开采中使用。为了使电液比例举升系统的冲程冲次可无级调节、更方便的调节上下行速度并且 使换向更平稳，本实施例的电液比例举升系统还包括位移控制器19，位移控制器19由加法 器17和位移信号输出装置18组成。本实施例所采用的位移信号输出装置18为计算机，但 不用于限制本发明，位移信号输出装置18还可以是PLCO^rogrammable Logic Controller, 可编程控制器)或单片机等装置。位移传感器16的输入端与抽油杆14连接，位移传感器16的输出端与加法器17 的输入端连接，加法器17的输入端还与位移信号输出装置18连接，加法器17的输出端与 电液比例方向阀6连接。位移传感器16检测抽油杆14的位移，将位移信号输出到加法器 17，加法器17同时获取位移信号输出装置18输出的位移设定信号，所述位移设定信号是通 过语言编程软件将位移随时间变化的位移曲线存储在位移信号输出装置18内，位移信号 输出装置18根据存储的所述位移曲线在不同的时间输出的不同的位移值，本实施例中的 所述位移设定信号通过C语言存储在计算机内，但并不用于限制本发明，所述位移设定信 号还可以通过C++、VB、组态软件或者LABVIEW图形化编程软件实现。加法器17用所述位 移设定信号减去所述位移信号获得偏差信号，并将所述偏差信号输出到电液比例方向阀6， 电液比例方向阀6按照所述偏差信号工作，因而实现了所述待举升装置按照位移信号输出 装置18内设定的位移曲线移动，按照不同的所述位移曲线控制所述待举升装置位移，就可 获得不同的上下行速度，并实现有杆泵冲程冲次的无级调节，通过调整所述位移曲线，使用 合理的位移曲线即可有效控制有杆泵进行平稳换向。为了更好的控制输油管路的输油压力，第一单向阀3与主油路液压泵1之间设有 第一溢流阀2，液压蓄能器12与第二单向阀9之间设有第二溢流阀10，通过溢流阀调整管 线输油压力。电液比例方向阀6与第一单向阀3之间设有第一安全阀4，在输油过载时开启第一
6安全阀4溢流卸载，起到保护下游仪器设备的作用；液压蓄能器12与第二单向阀9之间设 有第二安全阀11，在补油液压泵8通过第二单向阀9向液压蓄能器12补油时，如果液压蓄 能器12过载，则通过第二安全阀11溢流卸载保护液压蓄能器12。为了防止电液比例单向阀6被流经油液中的杂质堵塞，电液比例单向阀6与第一 单向阀3之间还设有精密过滤器15。以上实施例提供的技术方案中的部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存 储在可读取的存储介质中，存储介质例如计算机中的硬盘、光盘或软盘。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
权利要求1.一种复合液压缸，其特征在于包括固定柱塞缸，所述固定柱塞缸的顶部设有缺口，所述固定柱塞缸的底部与底座连 接，所述底座上设有固定柱塞，所述固定柱塞设在所述固定柱塞缸内，与所述固定柱塞缸形 成夹套，所述夹套内设有移动活塞；所述移动活塞的上表面与移动活塞缸的开口端连接，所述移动活塞缸的封口端穿过所 述缺口 ；所述移动活塞缸、所述移动活塞与所述固定柱塞缸三者之间形成第一工作腔，所述移 动活塞缸、所述移动活塞与所述固定柱塞三者之间形成第二工作腔，所述移动活塞、所述固 定柱塞、所述固定柱塞缸与所述底座四者之间形成配重腔；所述第一工作腔的腔壁上设有第一输油孔，所述第二工作腔的腔壁上设有第二输油 孔，所述配重腔的腔壁上设有配重输油孔。
2.根据权利要求1所述的复合液压缸，其特征在于所述第一输油孔设在所述固定柱 塞缸上，并且与所述第一工作腔相通。
3.根据权利要求1所述的复合液压缸，其特征在于所述固定柱塞为空心结构，所述第 二输油孔设在所述底座上，并且与所述空心相通。
4.根据权利要求1所述的复合液压缸，其特征在于所述配重输油孔设在所述固定柱 塞缸上，并且与所述配重腔相通。
5.一种电液比例举升系统，包括主油路液压泵，所述主油路液压泵与第一单向阀连接， 所述第一单向阀与电液比例方向阀连接，其特征在于还包括两个复合液压缸，所述复合液压缸的第一工作腔和第二工作腔与所述电液比例 方向阀连接，所述复合液压缸的移动活塞缸的封口端与举升架连接，所述复合液压缸的配 重输油孔与液压蓄能器连接；所述液压蓄能器与第二单向阀连接，所述第二单向阀与补油液压泵连接；两个所述复合液压缸与所述举升架的中心轴距离相等，待举升装置位于所述举升架的 中心轴处。
6.根据权利要求5所述的电液比例举升系统，其特征在于，还包括位移传感器，所述位 移传感器的输入端与所述待举升装置连接，所述位移传感器的输出端与加法器的输入端连 接，所述加法器的输入端还与位移信号输出装置连接，所述加法器的输出端与所述电液比 例方向阀连接。
7.根据权利要求5所述的电液比例举升系统，其特征在于，所述待举升装置为有杆抽 油泵，所述有杆抽油泵包括抽油杆，所述抽油杆下端与抽油泵连接，所述抽油杆上端与所述 举升架连接。
专利摘要本实用新型公开了一种复合液压缸及其电液比例举升系统，属于举升装置领域。本实用新型提供了一种电液比例举升系统，通过将具有配重腔的复合液压缸与液压蓄能器相连接，替代机械配重的作用，使举升系统结构简单、易于安装，因而减少了基建工程量，使其能够在土壤承压低、地基施工困难的地区使用，同时利用液压蓄能器的节能优势，大幅度降低了举升系统的装机功率和能耗，工程实用性强。
文档编号F15B15/14GK201874918SQ201020602578
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者刘新会, 周华, 孙军, 朱斌, 王昊, 田军, 罗军, 金鑫 申请人:中国石油天然气股份有限公司