液压动力装置及其势能转化与操作方法
【专利摘要】本发明是液压动力装置及其势能转化与操作方法，用于为油井举升提供动力。该装置的双轴伸电动机两端各自驱动液压马达/泵，液压马达/泵的出液口各自连接液缸装置，液压马达/泵的进液口并联在一起。该装置的势能转化方法：双轴伸电动机两端的液压马达/泵总是同时分别处于不同的状态：或是泵状态或是马达状态；双轴伸电动机两侧的举升液缸总是同时分别处于不同的状态：或是上行程或是下行程；处于下行程的载荷的势能转化为液压能驱动液压马达/泵并和双轴伸电动机一起驱动处于泵状态的液压马达/泵来驱动举升液缸提升载荷。该装置的操作方法：安装调整装置、通电、启动供液系统、调整双轴伸电动机的控制装置并启动双轴伸电动机。
【专利说明】液压动力装置及其势能转化与操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油开采井机械采油使用的抽油机及其提升载荷能量的转换方法及操作方法，具体地讲是液压动力装置及其势能转化与操作方法，用于为油田采油井提供动力。
【背景技术】
[0002]在油井的生产运行中，采用人工举升的油井需要借助地面的机、电动力将地层液体举升到地面。现有的人工举升方法有抽油机有杆泵、电动潜油泵、螺杆泵、气举等，其中抽油机有杆泵是较为经济且应用最广泛的一种方法。
[0003]目前主要的抽油机结构类型有游梁式抽油机和塔架式抽油机。
[0004]近几年，国内外开始了液压抽油机的探索、试验，与机械传动抽油机相比较，液压传动具有参数调节方便、自动控制程度高的优点。
[0005]中国专利，专利申请号2013202894086，申请日2013年5月24日，专利名称“一种
液压抽油装置”申请了一种液压抽油装置，该装置包括往复式油缸、蓄能器，所述往复式油缸包括举升油缸及设置在举升油缸内部且往复式运动的举升柱塞，所述举升柱塞下端连接抽油光杆，而抽油光杆连接井下杆柱载荷，所述举升油缸通过液压油管连接有蓄能器，所述液压油管上设置有双向液压马达或者双向液压泵。所述蓄能器包括蓄能油缸、蓄能气包，所述蓄能油缸内部设置蓄能柱塞，蓄能柱塞把蓄能油缸分为蓄能油缸上腔室和蓄能油缸下腔室，所述蓄能气包与蓄能油缸上腔室连接。
[0006]从上述液压抽油装置的说明书和权利要求书分析来看，该发明所使用的其实是一种双向液压泵，当抽油杆上行时，液压泵把蓄能器中的油泵入举升油缸，当抽油杆下行时，液压泵把举升油缸中的油再泵入蓄能器。从其原理来看，当抽油杆开始上行时，抽油杆的初始载荷最小，但此时蓄能器中的压力最高，对液压泵的驱动力最大，电动机的输出功率最小；当抽油杆上行并达到满载荷后，蓄能器中的压力逐渐减小，对液压泵的驱动力也逐渐减小，电动机的输出功率逐渐增大，在抽油杆上升到上死点时，电动机的输出功率达到最大。因此该装置中的电动机需要较大功率，系统效率也有待提高。
[0007]中国专利，申请号201120342359.9，申请日2011.08.24，实用新型名称“液压抽油机”，该专利的技术方案是电动机一端安装飞轮，另一端驱动双向液压柱塞泵，双向液压柱塞泵与举升液缸相连，举升液缸与抽油杆相连。在控制装置的控制下，双向液压柱塞泵实现正反作用进而带动举升液缸上下运动。抽油杆下行的势能用飞轮的旋转来储存。这套装置较好解决了抽油杆上下行程速度的调节和防止解决抽油杆卡死的问题，但受电动机转速的限制，其飞轮的储能有限、蓄能转化效率低，并不能把抽油杆下行的势能全部储存起来，因此该装置也存在着电动机装机功率较大，系统效率有待提高的问题。
[0008]美国专利，申请日2008年8月14日，申请号12/192，022，授权文献号US8087904B2，授权日期2012年I月3日，专利名称:具有下冲程能量回收功能的液_电混合抽油机。该装置包括电机、油箱、变排量柱塞泵、抽油杆柱、液压缸和控制器。变排量柱塞泵既可以从油箱吸油驱动液压缸来举升井下抽油杆柱，也能在液压缸的高压液压油驱动下旋转，使电机处于发电状态。该发明很好地解决了抽油杆下行过程中的势能回收问题。但抽油杆上行过程中，电动机不但要提升抽油杆的重量，还要提升井下的产出液，因此电动机的装机功率还是很大，这并不经济。
【发明内容】
[0009]为了更充分地利用抽油杆的下行势能，减小电动机的装机功率，提高系统效率，本发明提供了一种系统效率更高、负荷平衡效果更好的液压动力装置。
[0010]本发明的技术方案是:
液压动力装置，包括双轴伸电动机、液压马达/泵和举升液缸，所述双轴伸电动机两端各自直接或间接驱动液压马达/泵，所述液压马达/泵的出液口各自连接液缸装置，液压马达/泵的进液口并联在一起；所述双轴伸电动机两端的液压马达/泵总是处于不同的状态:一端是马达状态，另一端是泵状态。
[0011]优选实施例:
液压动力装置，包括双轴伸电动机、液压马达/泵和举升液缸，所述双轴伸电动机两端各自连接一台液压马达/泵，所述液压马达/泵的出液口各自连接举升液缸，两台液压马达/泵的进液口并联在一起。
[0012]液压马达/泵的进液口与供液系统相连，所述供液系统包括用油管连接的液压泵、溢流阀、冷却器和油箱，液压泵入口连接油箱，液压泵出口连接溢流阀入口，在液压泵出口和溢流阀入口之间连接两台液压马达/泵的进液口 ；冷却器安装在供液系统油管回路中。
[0013]举升液缸还可连接蓄能器。
[0014]在连接蓄能器的油管路上还可以串联连接压力控制装置，所述的压力控制装置包括单向阀和减压阀，单向阀的出口和减压阀的入口并联，单向阀的入口和减压阀的出口并联，其中单向阀的出口和减压阀的入口并联共同连接蓄能器入口。
[0015]举升液缸的数量是关于双轴伸电动机对称安装或不对称安装，各边的举升液缸的数量是I台以上。
[0016]优选实施例:
液压动力装置，包括双轴伸电动机，所述双轴伸电动机两端各自连接一台液压马达/泵，其中一台所述液压马达/泵的出液口连接举升液缸，另一台所述液压马达/泵的出液口连接蓄能器，两台液压马达/泵的进液口并联在一起，举升液缸的数量是I台以上；两台液压马达/泵的进液口并联在一起还可与供液系统相连，所述供液系统包括用油管连接的液压泵、溢流阀、冷却器和油箱，液压泵入口连接油箱，液压泵出口连接溢流阀入口，在液压泵出口和溢流阀入口之间连接两台液压马达/泵的进液口 ；冷却器安装在供液系统油管回路中。
[0017]优选实施例:
液压动力装置，包括双轴伸电动机，所述双轴伸电动机两端各自连接一台多轴伸变速箱，多轴伸变速箱的输出轴各自连接:或是一台液压马达/泵，或是空载；液压马达/泵的进液口并联在一起，液压马达/泵的出液口各自连接:或是一台举升液缸，或是一台蓄能器。液压马达/泵的进液口并联在一起还可与供液系统相连，所述供液系统包括用油管连接的液压泵、溢流阀、冷却器和油箱，液压泵入口连接油箱，液压泵出口连接溢流阀入口，在液压泵出口和溢流阀入口之间连接液压马达/泵的进液口 ；冷却器安装在供液系统油管回路中。
[0018]在连接蓄能器的油管路上还可以串联连接压力控制装置，所述的压力控制装置包括单向阀和减压阀，单向阀的出口和减压阀的入口并联，单向阀的入口和减压阀的出口并联，其中单向阀的出口和减压阀的入口并联共同连接蓄能器入口。
[0019]优选实施例:
液压动力装置，包括双轴伸电动机，其特征在于，所述双轴伸电动机两端各自连接串联安装的二台以上多轴伸变速箱，多轴伸变速箱的输出轴各自连接:或是一台液压马达/泵，或是空载；液压马达/泵的进液口并联在一起，液压马达/泵的出液口各自连接:或是一台举升液缸，或是一台蓄能器。液压马达/泵的进液口并联在一起还可与供液系统相连，所述供液系统包括用油管连接的液压泵、溢流阀、冷却器和油箱，液压泵入口连接油箱，液压泵出口连接溢流阀入口，在液压泵出口和溢流阀入口之间连接液压马达/泵的进液口 ；冷却器安装在供液系统油管回路中。
[0020]在连接蓄能器的油管路上还可以串联连接压力控制装置，所述的压力控制装置包括单向阀和减压阀，单向阀的出口和减压阀的入口并联，单向阀的入口和减压阀的出口并联，其中单向阀的出口和减压阀的入口并联共同连接蓄能器入口。
[0021]本发明的液压动力装置的势能转化方法，使用一台双轴伸电动机，双轴伸电动机两端各自驱动液压马达/泵，所述液压马达/泵驱动举升液缸，举升液缸与载荷连接；双轴伸电动机在控制装置的控制下能够自动正反转，双轴伸电动机两端的液压马达/泵总是同时分别处于不同的状态:或是泵状态或是马达状态；双轴伸电动机两侧的举升液缸总是同时分别处于不同的状态:或是上行程状态或是下行程状态；处于下行程状态的举升液缸把它所连接的载荷的势能转化为液压能驱动处于马达状态的液压马达/泵，处于马达状态的液压马达/泵和双轴伸电动机一起驱动处于泵状态的液压马达/泵来驱动举升液缸提升载荷，这样下行载荷的势能就转化为上行载荷的势能。
[0022]本发明的液压动力装置的操作方法，其步骤包括:
①安装液压动力装置；
②各举升液缸分别和载荷连接，并使双轴伸电动机一侧的举升液缸的活塞处于上死点，另一侧的举升液缸的活塞处于下死点；
③接通电源；
④启动供液系统的液压泵(本步骤仅适用于有供液系统的液压动力装置)；
⑤调整双轴伸电动机的控制装置，使双轴伸电动机的起动旋转方向满足:与活塞处于上死点的举升液缸相连的液压马达/泵处于马达状态；
⑥启动双轴伸电动机。
[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是，由于采用了双伸轴电动机，在双伸轴电动机两侧对称安装了液压马达/泵和举升液缸系统，实现了举升液缸活塞上下运动与井下抽油泵上下冲程同步进行；运行过程中，一侧载荷(如抽油杆)下行的势能成为了另一侧载荷(如抽油杆)上行的动力，这种设计使电动机的受力更加均匀，减少了电机装机功率，提高了系统工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]前面简单地描述了本发明，接下来参考描述本发明的以下具体实施例的图纸进一步、详细地叙述本发明。这些图纸只描述了该发明的一些典型的实施例，因此不能认为是限制本发明的范围。在这些图纸中:
图1是液压动力装置基本构成示意图。
[0025]图2是含有供液系统的液压动力装置基本构成示意图。
[0026]图3是含有供液系统和蓄能器的液压动力装置基本构成示意图。
[0027]图4是液压动力装置对称配置多台举升液缸示意图。
[0028]图5是液压动力装置非对称配置举升液缸示意图。
[0029]图6是接有单向阀和溢流阀的蓄能器。
[0030]图7是液压动力装置单侧配置举升液缸示意图。
[0031]图8是双轴伸电动机通过多轴伸变速箱驱动液压马达/泵示意图。
[0032]图9是图8装置中用一台蓄能器替换一台举升液缸的示意图。
[0033]图10是图8装置中一台多轴伸变速箱的一个输出轴为空载的情况示意图。
[0034]图11是有多台变速箱串联安装的液压动力装置的示意图。
[0035]图12是液缸装置串联连接示意图。
[0036]附图中，为了区分说明两台相同的装置，使用a、b表示，如3a、3b都是指液压马达
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【具体实施方式】
[0037]先解释两台装置:
①双轴伸电动机:是指电动机的两端同时有输出轴，本申请文件中称为双轴伸电动机。
[0038]②液压马达/泵:
根据《机械设计手册，第4卷》，闻邦椿主编，机械工业出版社，2010年4月第5版第二次印刷，第22-80页，液压泵包括柱塞泵、螺杆泵、齿轮泵、叶片泵，第22-177页，液压马达包括:柱塞马达、螺杆马达、齿轮马达和叶片马达等。一般地，这类液压装置是单用的，或作为液压泵，或作为液压马达。从这类液压装置的机械原理与结构可以看出，这类液压机械是既可以作为液压泵也可以作为液压马达来使用的，本发明中，就是把这种液压装置作为具有马达和泵两种功能的液压机械，比如柱塞式、螺杆式、齿轮式、叶片式等，当它处于泵状态，将吸入的低压液压油加压后泵出；当它处于马达状态，高压液压油驱动它的轴转动，从而驱动其它机械。本发明中所指液压马达/泵包括定排量和变排量两类，附图中仅以变排量液压马达/泵表示。这类既可以作为液压泵也可以作为液压马达来使用的液压机械装置目前市场就有产品，例如上海电气液压气动有限公司液压泵厂生产的A2F系列泵/马达为斜轴式定量柱塞泵/马达、北京华德伟业液压技术有限公司生产的A6VG斜轴式轴向柱塞变量马达。
[0039]在本申请文件中关于液压马达/泵的“进液口”与“出液口”的描述说明:液压马达/泵的液压管路连接口有两个，当它处于泵状态时，一个连接口进液，另一个连接口出液；当它处于马达状态时，上述泵状态时的进液口变为出液口，上述泵状态时的出液口变为进液口。为了叙述方便，在本申请文件中，把液压马达/泵与供液系统的连接口描述为“进液口 ”，把与举升液缸或蓄能器的连接口描述为“出液口 ”。
[0040]参见图1液压动力装置基本构成示意图。液压动力装置，双轴伸电动机I两端各自连接一台液压马达/泵3，液压马达/泵3的出液口各自连接举升液缸5，两台液压马达/泵3的进液口并联在一起。
[0041]双轴伸电动机I通过联轴器2连接液压马达/泵3，实际上机械及液压传动各传动轴之间的联接一般都是通过联轴器联接的，这种连接方式在下面的叙述中不再重复。液压系统的液路是通过油管连接的，如液压马达/泵3的出液口通过油管15连接举升液缸5，在液压系统的连接管路上还根据需要安装一些阀门如阀门16，这种连接方式在下面的叙述中也不再重复。举升液缸5安装在油井上用来提升抽油杆，举升液缸5包括液缸套10和活塞11，活塞11把液缸分为上下两个液压腔，为了举升抽油杆，液压马达/泵3当然是与举升液缸5的下边液压腔相连，这种连接方式下面的叙述中也不再重复。
[0042]当双轴伸电动机I两侧的配置完全对称时，上述系统就可以运行了。但为了解决运行过程中液压油损耗的补充问题以及系统液压油的冷却问题，设计了供液系统，参见图2含有供液系统的液压动力装置基本构成示意图。双轴伸电动机I两端各自连接一台液压马达/泵3，液压马达/泵3的出液口各自连接举升液缸5，两台液压马达/泵3的进液口并联在一起。所述液压马达/泵3的进液口与供液系统相连，所述供液系统包括液压泵17、溢流阀19、冷却器20和油箱18，液压泵17入口连接油箱18，液压泵17出口连接溢流阀19入口，在液压泵17出口和溢流阀19入口之间连接液压马达/泵3的进液口。为了解决系统运行过程中的散热问题，溢流阀19出口和液压泵17入口之间连接冷却器20，冷却器20当然可以安装在溢流阀19入口和液压泵17出口之间，也就是说，冷却器20安装在供液系统油管回路中，这种安装方式下面的叙述中不再重复。
[0043]如果系统初始安装中已充入了液压油，其散热问题也在其它管路中解决了，上述的供液系统也可以不安装。也就是说，在下述的各实施例中，供液系统可以安装，也可以不安装。但下述的各实施例都以安装了供液系统来描述。
[0044]参见图3含有供液系统和蓄能器的液压动力装置基本构成示意图。双轴伸电动机I两端各自连接一台液压马达/泵3，液压马达/泵3的出液口各自连接举升液缸5，两台液压马达/泵3的进液口并联在一起。所述液压马达/泵3的进液口与供液系统相连，所述供液系统包括液压泵17、溢流阀19、冷却器20和油箱18，液压泵17入口连接油箱18，液压泵17出口连接溢流阀19入口，在液压泵17出口和溢流阀19入口之间连接液压马达/泵3的进液口，冷却器20安装在供液系统油管回路中。在实际运行过程中，举升液缸5安装在油井上，各个举升液缸5所承担的抽油杆载荷有时不会完全相同，为了解决装置在运行中双轴伸电动机I两侧的载荷的不平衡问题，在载荷较小的一侧，例如图3中左侧举升液缸5a连接蓄能器4。
[0045]参见图4液压动力装置对称配置多台举升液缸示意图。在图3所示的装置基础上，为减少设备数量和投资，用少的设备驱动更多油井采油，设计了图4所示的对称配置多台举升液缸。举升液缸5的数量是关于双轴伸电动机I对称安装，各边的举升液缸5的数量是I台以上。除了举升液缸5的数量的不同外，其它构成与图3所示的装置完全相同。当双轴伸电动机I两侧的载荷不平衡时，在载荷较小的一侧连接蓄能器4。
[0046]—般地,如图4中所不,在双轴伸电动机I 一侧的各台举升液缸5之间,如果有蓄能器也包括蓄能器4，是并联连接安装。当然，如果必要，各台举升液缸5之间，如果有蓄能器也包括蓄能器4，也可以是串联连接安装，如图12所示，也就是举升液缸5的下液压腔设计为两个油管连接口，液压马达/泵3连接一台举升液缸5，各台举升液缸5之间再通过油管连接口相互串接在一起。各台举升液缸(如果有蓄能器也包括蓄能器)之间的连接方式在后边的叙述中不再重复。
[0047]如图3所示，举升液缸5包括液缸套10和活塞11，活塞11把液缸套10分为上下两个腔；蓄能器也包括缸套31和隔离活塞32，隔离活塞32把缸套31分为上下两个腔；因此，可以把举升液缸和蓄能器统称为液缸装置，也就是说，在本申请文件中，所述的液缸装置可以是举升液缸，也可以是蓄能器，也可以是举升液缸连接蓄能器。
[0048]参见图5液压动力装置非对称配置举升液缸示意图。一个井场的油井数量有时为奇数，不能满足图4所示的对称配置多台举升液缸的安装要求，为了解决这一问题，设计了图5所示的非对称配置多台举升液缸。由于关于双伸轴电动机两侧的载荷不平衡，蓄能器安装在载荷较小的一侧。除了举升液缸的数量不对称和必须在载荷较小的一侧安装蓄能器夕卜，其它构成与图4所示的装置完全相同。其实，在图4所示的装置中，当其中一口井或几口井出现故障停止生产时，就出现了举升液缸的数量不对称的问题，这时的图4所示装置与图5所示装置就完全相同了。
[0049]举升液缸内的液压力取决于液缸所连接的井下载荷，当举升液缸进入上行程时，举升液缸所连接的抽油杆载荷主要包括抽油杆自重和抽油泵柱塞所受到的液压力；当举升液缸进入下行程时，举升液缸所连接的抽油杆载荷主要是抽油杆自重。在图3、图4和图5中，左侧的举升液缸和蓄能器直接连接，这样在左侧举升液缸处于上行程时蓄能器内的压力高，而在左侧举升液缸处于下行程时蓄能器内的压力低，这就存在两个问题，一是在左侧举升液缸从上行程转为下行程初始，由于蓄能器内的压力高于举升液缸内抽油杆重量所产生的压力，下行程初始抽油杆载荷就不能下行，这样会延长下行程的时间；二是右侧的举升液缸进入上行程初始，抽油杆载荷由自重变为自重加上抽油泵柱塞所受到的液压力，载荷大幅增加，由于抽油杆较长，其弹性伸长量就较长，因此其载荷增加有一个过程，初始最小，然后逐渐增加到最大值，如果左侧的蓄能器内的压力从最高压力释放，这对减小电动机的装机功率不利。为了解决这一问题，设计了接有压力控制装置的蓄能器，参见图6，在连接蓄能器的油管路上串联连接压力控制装置，所述的压力控制装置包括单向阀61和减压阀62，单向阀61的出口和减压阀62的入口并联，单向阀61的入口和减压阀62的出口并联，其中单向阀61的出口和减压阀62的入口并联共同连接蓄能器4入口。蓄能器连接管路上安装了压力控制装置后，通过减压阀减压，使蓄能器的排出压力与同侧的举升液缸内下行程时的压力接近，就不会妨碍抽油杆的初始下行，同时也降低了蓄能器初始的排出压力，延长了蓄能器的做功时间，有利于减小电动机的装机功率。
[0050]参见图7液压动力装置单侧配置举升液缸示意图。液压动力装置的双轴伸电动机I两端各自连接一台液压马达/泵3，其中液压马达/泵3a的出液口连接一台或多台举升液缸5，另一台液压马达/泵3b的出液口连接蓄能器4，两台液压马达/泵的进液口并联在一起。与前述同样的原因，两台液压马达/泵的进液口并联在一起还可以与供液系统相连，所述供液系统包括用油管连接的液压泵17、溢流阀19、冷却器20和油箱18，液压泵17入口连接油箱18，液压泵17出口连接溢流阀19入口，在液压泵17出口和溢流阀19入口之间连接两台液压马达/泵的进液口 ；冷却器20安装在供液系统油管回路中。在连接蓄能器的油管路上还可以串联连接图6所示的压力控制装置。
[0051]参见图8双轴伸电动机通过多轴伸变速箱驱动液压马达/泵示意图。液压动力装置的双轴伸电动机I两端各自连接一台多轴伸变速箱81，多轴伸变速箱81可以是三轴伸变速箱或四轴伸变速箱，多轴伸变速箱81的输出轴各自连接一台液压马达/泵3 ;各台液压马达/泵3的进液口并联在一起；液压马达/泵3的出液口各自连接一台举升液缸5。与前述同样的原因，两台液压马达/泵的进液口并联在一起还可以与供液系统相连，所述供液系统包括用油管连接的液压泵17、溢流阀19、冷却器20和油箱18，液压泵17入口连接油箱18，液压泵17出口连接溢流阀19入口，在液压泵17出口和溢流阀19入口之间连接液压马达/泵的进液口 ；冷却器20安装在供液系统油管回路中。
[0052]参见图9，图9是图8装置中用一台蓄能器替换一台举升液缸的示意图。当井场油井数量是奇数，或图8中的一台举升液缸所安装的油井故障停产，或双轴伸电动机两侧的载荷不平衡时，把图8中的一台举升液缸替换为蓄能器4，使双轴伸电动机两侧的载荷尽量平衡。当然，在连接蓄能器的油管路上还可以串联连接图6所示的压力控制装置。
[0053]参见图10，图10是图8装置中一台多轴伸变速箱的一个输出轴为空载的情况示意图。当井场油井数量是奇数，图8所示装置双轴伸电动机两侧的举升液缸数量可以不对称安装，如果此时双轴伸电动机两侧的载荷基本平衡时，一台变速箱的一个或两个输出轴可以为空载。
[0054]参见图11有多台变速箱串联安装的液压动力装置的示意图。液压动力装置的双轴伸电动机I两端各自连接串联安装的二台以上多轴伸变速箱81，多轴伸变速箱可以是三轴伸变速箱或四轴伸变速箱，如图中所示多轴伸变速箱81是四轴伸变速箱，多轴伸变速箱81a的输出轴与多轴伸变速箱81b的输入轴相联接，这种联接方式在文件中称为多轴伸变速箱的串联安装；根据井场油井的数量和载荷情况，多轴伸变速箱81的输出轴各自连接:或是一台液压马达/泵3，或是空载；液压马达/泵3的进液口并联在一起；液压马达/泵3的出液口各自连接:或是一台举升液缸5，或是一台蓄能器4。与前述同样的原因，液压马达/泵3的进液口并联在一起还可以与供液系统相连，所述供液系统包括用油管连接的液压泵17、溢流阀19、冷却器20和油箱18，液压泵17入口连接油箱18，液压泵17出口连接溢流阀19入口，在液压泵17出口和溢流阀19入口之间连接液压马达/泵3的进液口 ；冷却器20安装在供液系统油管回路中。在连接蓄能器的油管路上还可以串联连接图6所示的压力控制装置。
[0055]液压动力装置的工作原理是:
参见图3，举升液缸5安装在井口上，举升液缸5是一种单作用液缸，举升液缸5的活塞11与抽油杆相连接。再做一个假定:液压马达/泵3正转时是泵状态，反转时是马达状态。
[0056]从使用性能来看，双轴伸电动机I采用开关磁阻双轴伸换向电动机较好。双轴伸电动机I用控制装置控制，当举升液缸5到达上死点或下死点时，控制装置控制双轴伸电动机I进行正反转换向。为了图示清楚，控制装置在本说明书的附图中未画出，本说明书中所述的双轴伸电动机包括了其控制装置。[0057]以举升液缸5a的活塞开始上冲程为例，正常生产时，双轴伸电动机I正转，驱动液压马达/泵3a正转，液压马达/泵3a是泵状态，它从管路中吸入油并增压泵入举升液缸5a中，推动举升液缸5a的活塞上行；同时，液压马达/泵3b反转，液压马达/泵3b此时是马达状态，举升液缸5b的活塞受抽油杆拉动下行，抽油杆下冲程的势能转化为举升液缸5b中液压油的压能，高压液压油驱动液压马达/泵3b反转输出轴功率，这样液压马达/泵3b和双轴伸电动机I 一起驱动液压马达/泵3a，右侧油井抽油杆的下行势能就转化为了左侧油井抽油的能量。前面的叙述是从能量转换的角度进行的，下面再讲一下油路中液压油的流动。举升液缸5b中液压油驱动液压马达/泵3b后，从高压变成低压，沿油路流到液压马达/泵3a的入口，经液压马达/泵3a加压后泵入举升液缸5a。
[0058]当举升液缸5a到达上死点时，双轴伸电动机I变为反转，此时，举升液缸5a的活塞变为下行，而举升液缸5b的活塞变为上行，液压马达/泵3a从泵状态变为马达状态，而液压马达/泵3b从马达状态变为泵状态，能量转换方式、液压油的流动与前一状态完全反过来。
[0059]当双轴伸电动机两侧的载荷不平衡时，需要安装蓄能器，比如当左侧油井的举升功较右侧小时，多余的能量就储存在蓄能器4中。
[0060]供液系统的作用是:1、补充系统的液压油损耗；2、在半闭式回路中用冷油替换一部分热油实现液压油的降温。
[0061]上述说明中，液压动力装置被用做抽油机。当在一座建筑物中安装了多套液压电梯装置时，本发明的液压动力装置还可用于驱动多套液压电梯装置。类似地，本发明的液压动力装置可以用在这样的场合或装置:二台以上装置上下往复运动，一台以上装置下行的势能可以并且需要转化为另一台以上装置上行的能量。基于上述说明，一种驱动两台以上上下往复运动装置的方法，使用上述的液压动力装置来驱动上下往复运动装置。
[0062]基于上述说明，本发明的液压动力装置提供了一种势能转化方法:使用一台双轴伸电动机，双轴伸电动机两端各自驱动液压马达/泵，所述液压马达/泵驱动举升液缸，举升液缸与载荷连接；双轴伸电动机在控制装置的控制下能够自动正反转，双轴伸电动机两端的液压马达/泵总是同时分别处于不同的状态:或是泵状态或是马达状态；双轴伸电动机两侧的举升液缸总是同时分别处于不同的状态:或是上行程状态或是下行程状态；处于下行程状态的举升液缸把它所连接的载荷的势能转化为液压能驱动处于马达状态的液压马达/泵，处于马达状态的液压马达/泵和双轴伸电动机一起驱动处于泵状态的液压马达/泵来驱动举升液缸提升载荷，这样下行载荷的势能就转化为上行载荷的势能。
[0063]基于上述说明，本发明的液压动力装置的操作方法，其步骤包括:
①安装液压动力装置；
②各举升液缸分别和载荷连接，并使双轴伸电动机一侧的举升液缸的活塞处于上死点，另一侧的举升液缸的活塞处于下死点；
③接通电源；
④启动供液系统的液压泵(本步骤仅适用于有供液系统的液压动力装置);
⑤调整双轴伸电动机的控制装置，使双轴伸电动机的起动旋转方向满足:与活塞处于上死点的举升液缸相连的液压马达/泵处于马达状态；
⑥启动双轴伸电动机。[0064]本文所述的实施例仅仅为典型实施例，但不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多变更、组合和修改，且都在本发明的范围内，因此，保护范围不仅限于上文的说明，而是根据权利要求来定义，保护范围包括权利要求的标的的所有等价物。
【权利要求】
1.液压动力装置，包括双轴伸电动机(I)、液压马达/泵(3)和举升液缸(5)，其特征在于，所述双轴伸电动机(I)两端各自直接或间接驱动液压马达/泵(3)，所述液压马达/泵(3)的出液口各自连接液缸装置，液压马达/泵(3)的进液口并联在一起；所述双轴伸电动机(I)两端的液压马达/泵(3)总是处于不同的状态:一端是马达状态，另一端是泵状态。
2.根据权利要求1所述的液压动力装置，其特征在于，所述双轴伸电动机(I)两端各自连接一台液压马达/泵(3)，所述液压马达/泵(3)的出液口各自连接举升液缸(5)，两台液压马达/泵(3)的进液口并联在一起。
3.根据权利要求2所述的液压动力装置，其特征在于，液压马达/泵(3)的进液口与供液系统相连，所述供液系统包括用油管连接的液压泵(17)、溢流阀(19)、冷却器(20)和油箱(18 )，液压泵(17 )入口连接油箱(18 )，液压泵(17 )出口连接溢流阀(19 )入口，在液压泵(17)出口和溢流阀(19)入口之间连接两台液压马达/泵(3)的进液口 ；冷却器(20)安装在供液系统油管回路中。
4.根据权利要求2或3所述的液压动力装置，其特征在于，举升液缸(5)连接蓄能器(4)。
5.根据权利要求4所述的液压动力装置，其特征在于，在连接蓄能器(4)的油管路上串联连接压力控制装置， 所述的压力控制装置包括单向阀(61)和减压阀(62)，单向阀(61)的出口和减压阀(62)的入口并联，单向阀(61)的入口和减压阀(62)的出口并联，其中单向阀(61)的出口和减压阀(62)的入口并联共同连接蓄能器(4)入口。
6.根据权利要求2或3或5所述的液压动力装置，其特征在于，举升液缸(5)的数量是关于双轴伸电动机(I)对称安装或不对称安装，各边的举升液缸(5)的数量是I台以上。
7.根据权利要求4所述的液压动力装置，其特征在于，举升液缸(5)的数量是关于双轴伸电动机(I)对称安装或不对称安装，各边的举升液缸(5)的数量是I台以上。
8.根据权利要求1所述的液压动力装置，其特征在于，所述双轴伸电动机(I)两端各自连接一台液压马达/泵(3)，其中一台所述液压马达/泵(3)的出液口连接举升液缸(5)，另一台所述液压马达/泵(3)的出液口连接蓄能器(4)，两台液压马达/泵(3)的进液口并联在一起，举升液缸(5)的数量是I台以上。
9.根据权利要求8所述的液压动力装置，其特征在于，两台液压马达/泵(3)的进液口并联在一起并与供液系统相连，所述供液系统包括用油管连接的液压泵(17)、溢流阀(19)、冷却器(20)和油箱(18)，液压泵(17)入口连接油箱(18)，液压泵(17)出口连接溢流阀(19)入口，在液压泵(17)出口和溢流阀(19)入口之间连接两台液压马达/泵(3)的进液口 ；冷却器(20)安装在供液系统油管回路中。
10.根据权利要求8或9所述的液压动力装置，其特征在于，在连接蓄能器(4)的油管路上串联连接压力控制装置，所述的压力控制装置包括单向阀(61)和减压阀(62)，单向阀(61)的出口和减压阀(62)的入口并联，单向阀(61)的入口和减压阀(62)的出口并联，其中单向阀(61)的出口和减压阀(62)的入口并联共同连接蓄能器(4)入口。
11.根据权利要求1所述的液压动力装置，其特征在于，所述双轴伸电动机(I)两端各自连接一台多轴伸变速箱(81)，多轴伸变速箱(81)的输出轴各自连接:或是一台液压马达/泵(3)，或是空载；液压马达/泵(3)的进液口并联在一起；液压马达/泵(3)的出液口各自连接:或是一台举升液缸(5)，或是一台蓄能器(4)。
12.根据权利要求11所述的液压动力装置，其特征在于，液压马达/泵(3)的进液口并联在一起并与供液系统相连，所述供液系统包括用油管连接的液压泵(17)、溢流阀(19)、冷却器(20)和油箱(18)，液压泵(17)入口连接油箱(18)，液压泵(17)出口连接溢流阀(19)入口，在液压泵(17)出口溢流阀(19)入口之间连接液压马达/泵(3)的进液口 ；冷却器(20)安装在供液系统油管回路中。
13.根据权利要求11或12所述的液压动力装置，其特征在于，在连接蓄能器(4)的油管路上串联连接压力控制装置，所述的压力控制装置包括单向阀(61)和减压阀(62)，单向阀(61)的出口和减压阀(62)的入口并联，单向阀(61)的入口和减压阀(62)的出口并联，其中单向阀(61)的出口和减压阀(62)的入口并联共同连接蓄能器(4)入口。
14.根据权利要求1所述的液压动力装置，其特征在于，所述双轴伸电动机(I)两端各自连接串联安装的二台以上多轴伸变速箱(81)，多轴伸变速箱(81)的输出轴各自连接:或是一台液压马达/泵(3)，或是空载；液压马达/泵(3)的进液口并联在一起；液压马达/泵(3)的出液口各自连接:或是一台举升液缸(5)，或是一台蓄能器(4)。
15.根据权利要求14所述的液压动力装置，其特征在于，液压马达/泵(3)的进液口并联在一起并与供液系统相连，所述供液系统包括用油管连接的液压泵(17)、溢流阀(19)、冷却器(20)和油箱(18)，液压泵(17)入口连接油箱(18)，液压泵(17)出口连接溢流阀(19)入口，在液压泵(17)出口和溢流阀(19)入口之间连接液压马达/泵(3)的进液口 ；冷却器(20)安装在供液系统油管回路中。
16.根据权利要求14或15所述的液压动力装置，其特征在于，在连接蓄能器(4)的油管路上串联连接压力控制装置，所述的压力控制装置包括单向阀(61)和减压阀(62)，单向阀(61)的出口和减压阀(62)的入口并联，单向阀(61)的入口和减压阀(62)的出口并联，其中单向阀(61)的出口和减压阀(62)的入口并联共同连接蓄能器(4)入口。
17.液压动力装置的势能转化方法，其特征在于，使用一台双轴伸电动机(1)，双轴伸电动机(I)两端各自驱动液压马达/泵(3)，所述液压马达/泵(3)驱动举升液缸(5)，举升液缸(5)与载荷连接；双轴伸电动机(I)在控制装置的控制下能够自动正反转，双轴伸电动机(I)两端的液压马达/泵(3)总是同时分别处于不同的状态:或是泵状态或是马达状态；双轴伸电动机(I)两侧的举升液缸(5)总是同时分别处于不同的状态:或是上行程状态或是下行程状态；处于下行程状态的举升液缸(5)把它所连接的载荷的势能转化为液压能驱动处于马达状态的液压马达/泵(3)，处于马达状态的液压马达/泵(3)和双轴伸电动机(I)一起驱动处于泵状态的液压马达/泵(3 )来驱动举升液缸(5 )提升载荷，这样下行载荷的势能就转化为上行载荷的势能。
18.液压动力装置的操作方法，其步骤包括: 安装液压动力装置； 各举升液缸分别和载荷连接，并使双轴伸电动机一侧的举升液缸的活塞处于上死点，另一侧的举升液缸的活塞处于下死点； 接通电源； 启动供液系统的液压泵(本步骤仅适用于有供液系统的液压动力装置)； 调整双轴伸电动机的控制装置，使双轴伸电动机的起动旋转方向满足:与活塞处于上死点的举升液缸相连的液压马达/泵处于马达状态；启动双轴伸电动机。`
【文档编号】F15B15/14GK103671306SQ201310588139
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】刘常福, 徐文庆, 张雷, 汪云家, 杨斌, 马珍福, 贺启强, 刘丙生, 肖姝, 杭发琴 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司采油工艺研究院