一种用于调量注入泵的低压变容流量调节机构的制作方法

本实用新型涉及一种用于调量注入泵的低压变容流量调节机构，具体涉及一种可使往复泵改变有效冲程长度的流量调节机构，其属于油田用设备技术领域。

背景技术：

随着油田进入高含水后期开采，以注三元和注聚合物驱油为代表的三次采油技术成为提高原油采收率、继续延长油田稳产期的重要技术手段。随之而产生了三元注入泵和聚合物注入泵，根据每台泵注入的井数先后又分为单泵单井、一泵多井以及一泵三井工艺。

一泵三井的注入工艺相对于单泵单井和一泵多井工艺来说具有较大的技术优势和建造成本优势（这里不再赘述），应用于一泵三井工艺中的注入泵先是比例调节泵，由于这种泵存在着以下问题：

1、泵的密封件使用寿命低；

2、泵的振动和噪音大；

3、密封套磨损后会造成液体的泄漏并产生高压回流造成输送介质的严重剪切；

4、泵维修不方便，维修率高。

流量调节原理：

调量注入泵也是一种往复泵，

其中：Q——泵单缸流量（m³/h）

D——柱塞直径 (m)

S——泵行程长度（m）

n——泵往复次数（rpm）

η——泵容积效率（%）

在这里，只要通过改变D、S、n这三个参数的数值，就可以改变泵的泵的流量值，对于调量泵来说，我们是通过改变S的“有效”值来改变泵的流量的，即将泵的整改行程长度分成两部分，即“无效”行程长度和“有效”行程长度，在“无效”行程阶段，泵没有流量排出，所以，通过改变“无效”行程长度和“有效”行程长度的比率大小即可调节泵的流量值。

技术实现要素：

鉴于现有技术的缺陷，本实用新型提供一种用于调量注入泵的低压变容流量调节机构，其可使得被剪切的介质始终滞留在变容腔体中循环，不会与正常被输送的介质混合并参与介质的输送，确保被输送的介质不会被调节机构剪切。

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案公开本实用新型公开一种用于调量注入泵的低压变容流量调节机构，其包括变容通道、调节阀和变容腔体；所述变容腔体通过变容通道连接至泵腔、变容腔体与变容通道之间设置调节阀，变容腔体内设置蓄能器。

优选的，所述调节阀包括旋转轴和密封套；密封套套装旋转轴在外，所述旋转轴和密封套上各设置两个相对的通孔，所述旋转轴与伺服电机输出轴连接。通孔优选为圆形通孔。旋转轴、密封套相互配合通过间隙密封来控制变容腔体与变容通道的通断，实质是控制变容腔体和泵腔的通断。

优选的，所述变容腔体通过调节阀连接至变容通道；变容腔体还通过单向阀（释放阀）连接至变容通道，单向阀用于将变容腔体内多余的介质排出。

优选的，所述变容腔体内设置冷却装置。

优选的，所述将变容腔体的一部分管道上套装导热管，导热管紧贴泵的吸入腔体设置。

优选的，所述变容通道的容积要大于泵的行程容积，最优情况变容通道的容积是行程容积的1.2～1.5倍，确保在泵的无效行程阶段，被柱塞由泵腔推入到变容通道的介质不会被调节阀剪切，而是始终是同一部分介质（由变容通道进入变容腔体的这部分介质）往返于调节阀，并在变容腔体内循环不断被剪切。

另外，一种用于调量注入泵的低压变容流量调节方法，其具体步骤如下：

步骤1：在泵的排出行程中，调节阀处于开通状态，泵腔通过变容通道（从柱塞前端到调节阀口处的中间通道）与变容腔体连通，泵进入无效行程，柱塞由后始点开始推动介质，泵腔中的介质由泵腔进入变容通道；变容通道中的介质由变容通道进入压力较低（较泵的中间腔压力低）的变容腔体内，其进一步被设在变容腔体内的蓄能器吸收；

步骤2：调节阀关闭，变容通道与变容腔体切断（关闭），无效行程结束，泵进入有效行程，柱塞推动介质由泵腔排出到泵的排出管路中；

步骤3：泵进入吸入行程，设置在调节阀下面的单向阀打开，泵腔通过变容通道与变容腔体连通，步骤1中无效行程阶段被排入变容腔体中的介质全部返回到变容管道中；变容管道内的介质返回泵腔，同时泵的吸入腔内的介质在吸入行程的后期阶段被吸入泵腔；

步骤4：重复步骤1-3。

低压变容流量调节方法的一个优选方案具体步骤为：

步骤1：在泵的排出行程中，设置在变容通道和变容腔体之间的调节阀处于打开状态，泵进入无效行程，柱塞由后始点开始推动介质，泵腔中的介质由泵腔进入变容通道；变容通道中的介质由变容通道进入压力较低（较泵的中间腔压力低）的变容腔体内，其进一步被设在变容腔体内的蓄能器吸收；

步骤2：当无效行程结束，所述调节阀关闭，变容通道与变容腔体切断，泵进入有效行程，柱塞推动介质排出到泵的排出管路中；

步骤3：泵进入吸入行程，所述调节阀仍处于关闭状态，泵腔内压力降低，变容腔体内的压力大于泵腔内的压力，设置在变容通道与变容腔体之间的单向阀在压力作用下打开，泵腔通过变容通道与变容腔体连通，无效行程阶段被排入变容腔体中的介质部分返回到变容管道中；之后调节阀打开，剩余的无效行程阶段被排入变容腔体中的介质返回到变容管道中；泵的吸入行程中，泵的吸入腔内的介质同时吸入泵腔，至此，泵完成了一个周期的运转；

在变容通道与变容腔体之间设置一个单向阀（释放阀）的作用是，当泵的流量小于50%时，进入到变容腔体中的介质（这部分液体量大于排出到排出管路中的液体量）无法在步骤3中调节阀打开时全部返回到变容管道中，为了避免变容腔体被“吹气球”致使其压力无限升高，必须在泵的吸入行程阶段将多余的液体通过该单向阀返回变容管道。

步骤4：重复步骤1-3。

优选的，具体步骤中往返于调节阀的介质的热量经过变容腔体中的冷却装置时被泵的吸入腔体中的介质带走。

对本实用新型进行进一步说明，在泵的柱塞直径、行程长度、往复次数都不变的情况下，通过改变泵有效行程长度来调节泵的流量，将泵的行程长度划分成两部分组成：S=S₁+S₂其中，S₁为无效行程，柱塞的无效行程中并没有流体从泵的排出管道排出，通过控制介质在低压状态下流至变容腔体内（低压变容），并在变容腔体内滞留并在其中循环流动。S₂为有效行程，柱塞的有效行程中将流体由排出管道排出泵外。当需要改变泵的流量时，本实用新型是通过控制伺服电机将匀速转动的旋转轴瞬间加速转动或减速转动，当旋转轴调整到相对密封套适宜的位置，再回到之前匀速转动状态，从而改变有效行程长度，即达到“调量”效果。

本实用新型的有益效果：使得被剪切的介质始终滞留在变容腔体中循环，不会与正常被输送的介质混合并参与介质的输送，确保被输送的介质不会被调节机构剪切。

附图说明

图1为本实用新型的介质流路原理图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为调节阀处的剖面示意图；

图中：1、变容通道，2、调节阀，3、变容腔体，4、蓄能器，5、旋转轴，6、密封套，7、泵腔，8、柱塞，9、伺服电机，10、单向阀，11、冷却装置，A、被剪切的介质循环流路。

具体实施方式

实施例1

本实用新型公开一种用于调量注入泵的低压变容流量调节方法，当泵的流量等于60%，其具体步骤如下：

步骤1：在泵的排出行程中，设置在变容通道和变容腔体之间的调节阀处于打开状态，泵进入无效行程，柱塞由后始点开始推动介质，泵腔中的介质由泵腔进入变容通道；变容通道中的介质由变容通道进入压力较低（较泵的中间腔压力低）的变容腔体内，其进一步被设在变容腔体内的蓄能器吸收；

步骤2：当无效行程结束，所述调节阀关闭，变容通道与变容腔体切断，泵进入有效行程，柱塞推动介质排出到泵的排出管路中；

步骤3：泵进入吸入行程，所述调节阀仍处于关闭状态，泵的吸入腔内的介质同时吸入泵腔；之后调节阀打开，全部无效行程阶段被排入变容腔体中的介质返回到变容管道中，同时，泵的吸入腔内的介质持续被吸入泵腔，至此，泵完成了一个周期的运转；

步骤4：重复步骤1-3。

步骤1-4中往返于调节阀的介质的热量经过变容腔体中的冷却装置时被泵的吸入腔体中的介质带走。

另一方面本实用新型公开一种用于调量注入泵的低压变容流量调节机构，如图2所示，其包括变容通道1、调节阀2和变容腔体3；所述变容腔体3通过变容通道1连接至泵腔7、变容腔体3与变容通道1之间设置调节阀2，变容腔体3内设置蓄能器4。

其中调节阀2包括旋转轴5和密封套6；密封套6套装旋转轴5在外，所述旋转轴5和密封套6上各设置两个相对的圆形通孔，所述旋转轴5与伺服电机9输出轴连接。旋转轴5、密封套6相互配合通过间隙密封来控制变容腔体3与变容通道1的通断，实质是控制变容腔体3和泵腔7的通断，泵的一个行程，旋转轴旋转180°。

变容腔体3内设置冷却装置11，其如图2所示，是将变容腔体3的一部分管道上套装导热管，导热管紧贴泵的吸入腔体设置。

变容通道3的容积是行程容积的1.2倍，确保在泵的无效行程阶段，被柱塞8由泵腔推入到变容通道3的介质不会被调节阀剪切，而是始终是同一部分介质（由变容通道进入变容腔体的这部分介质）往返于调节阀2，并在变容腔体3内循环不断被剪切。

实施例2

本实用新型公开一种用于调量注入泵的低压变容流量调节方法，当泵的流量等于40%，其具体步骤如下：

步骤1：在泵的排出行程中，设置在变容通道和变容腔体之间的调节阀处于打开状态，泵进入无效行程，柱塞由后始点开始推动介质，泵腔中的介质由泵腔进入变容通道；变容通道中的介质由变容通道进入压力较低（较泵的中间腔压力低）的变容腔体内，其进一步被设在变容腔体内的蓄能器吸收；

步骤2：当无效行程结束，所述调节阀关闭，变容通道与变容腔体切断，泵进入有效行程，柱塞推动介质排出到泵的排出管路中；

步骤3：泵进入吸入行程，所述调节阀仍处于关闭状态，设置在变容通道与变容腔体之间的单向阀在压力作用下打开，泵腔通过变容通道与变容腔体连通，无效行程阶段被排入变容腔体中的介质部分返回到变容管道中；之后调节阀打开，剩余的无效行程阶段被排入变容腔体中的介质返回到变容管道中；泵的吸入行程中，泵的吸入腔内的介质同时吸入泵腔，至此，泵完成了一个周期的运转；

步骤4：重复步骤1-3。

步骤1-4中往返于调节阀的介质的热量经过变容腔体中的冷却装置时被泵的吸入腔体中的介质带走。

另一方面本实用新型公开一种用于调量注入泵的低压变容流量调节机构，如图2所示，其包括变容通道1、调节阀2和变容腔体3；所述变容腔体3通过变容通道1连接至泵腔7、变容腔体3与变容通道1之间设置调节阀2，变容腔体3内设置蓄能器4。

其中调节阀2包括旋转轴5和密封套6；密封套6套装旋转轴5在外，所述旋转轴5和密封套6上各设置两个相对的圆形通孔，所述旋转轴5与伺服电机9输出轴连接。旋转轴5、密封套6相互配合通过间隙密封来控制变容腔体3与变容通道1的通断，实质是控制变容腔体3和泵腔7的通断。

变容腔体3通过调节阀2连接至变容通道1的同时变容腔体3还通过单向阀10（释放阀）连接至变容通道1，单向阀10用于将变容腔体3内多余的介质排出。

变容腔体3内设置冷却装置11，其如图2所示，是将变容腔体3的一部分管道上套装导热管，导热管紧贴泵的吸入腔体设置。

变容通道3的容积是行程容积的1.5倍，确保在泵的无效行程阶段，被柱塞8由泵腔推入到变容通道3的介质不会被调节阀剪切，而是始终是同一部分介质（由变容通道进入变容腔体的这部分介质）往返于调节阀2，并在变容腔体3内循环不断被剪切。