一種高分子聚合物計量配注泵的製作方法
2023-06-04 18:13:21 1
專利名稱：一種高分子聚合物計量配注泵的製作方法
一種高分子聚合物計量配注泵，它屬於石油採抽生產機械，用於油田注水系統中的高分子聚合物配注。
現在國內油田的開採，已必須採用注入大量高壓水的方法才能進行開採，但是採用單純注水的方法採油效率不高，需注入含有特定高分子聚合物的水溶液。由於一個油井的注水量很大，不可能使用容器配製成特定高分子聚合物的水溶液後再統一注入，而是採用在注水管道中加入高分子聚合物配注支管，使兩者在注水管道中混合，形成一定濃度特定高分子聚合物水溶液。現在油田使用的配注泵，多使用普通容積泵，如齒輪泵、葉片泵、斜盤柱塞泵等。由於注水溶液中高分子聚合物濃度不大，但有一定的精度要求，而且注水壓力很高，流量會發生變化，因而使用普通容積泵配注精度不高，不易準確調整控制配注濃度，使用效果不佳。
本發明的目的是發明一種能精確控制高分子聚合物注入量的計量配注泵，可用於高配注壓力，濃度精度要求高的場合，並能適應配注流量的變化。
本發明的結構如附
圖1所示，它有高分子聚合物輸入管1、配注輸出管2、活塞3、活塞缸4，其特徵在於有電動兩位三通閥5，其公共口與活塞缸4相通，其餘兩口分別與高分子聚合物輸入管1和配注輸出管2相通，活塞3上固接有螺母6，有與螺母6相配合的螺杆7，在螺杆7尾部接有減速器8和交流電動機9，在活塞缸兩端分別裝有活塞位置傳感器10和11，交流電動機9的輸入端接有可變頻電源變換器12，並有標準工業控制介面13，在標準工業控制介面13內插有與可變頻電源變換器12的控制端相連並對其進行控制的控制適配模塊14和與電動兩位三通閥5相連並對其進行控制的控制適配模塊18，還插有分別與活塞位置傳感器10和11相連的測量適配模塊15和16，標準工業控制介面13通過標準串行通訊接口與可和其它設備共有的中央控制計算機17相連。
附圖1為本發明的基本結構示意圖。
附圖2為採用兩套活塞輪流工作的結構示意圖。
本發明在工作時，電動兩位三通閥5使活塞缸4與配注輸出管2相通，交流電動機9以一定速率旋轉，通過減速器8減速後，帶動螺杆7轉動，由於螺母6與螺杆7的作用，螺母6推動活塞3移動，把活塞缸4中的高分子聚合物壓入注水管道中。在活塞3移動到底後，電動兩位三通閥5換向，使高分子聚合物輸入管1與活塞缸4相通，交流電動機9反向旋轉，從而使螺杆7反轉，帶動活塞3反向移動，把高分子聚合物抽入活塞缸4內。在工作時，上述動作都通過中央控制計算機17控制，中央控制計算機17通過定時掃描的形式進行測控。在處於正向配注過程中，中央控制計算機17通過標準串行通訊接口定時發出選通與活塞位置傳感器10相連的測量適配模塊15的地址選通信號，標準工業控制介面13根據地址選通信號的值，選通相應的測量適配模塊15。在選通後，測量適配模塊15把相應的測量值置換為數字量後通過標準串行通訊接口反送回中央控制計算機17。中央控制計算機17在收到測量值後，進行判斷，以確定活塞3是否到底位。當中央控制計算機17在測得活塞3到底位時，通過標準串行通訊接口發出選通與電動兩位三通閥5相連的控制適配模塊18的地址選通信號，標準工業控制介面13選通相應的控制適配模塊18。在控制適配模塊18被選通後，中央控制計算機再發出換向命令。控制適配模塊18在收到換向命令後，驅動電動兩位三通閥5換向，中央控制計算機17在完成選通電動兩位三通閥5換向控制後，再通過標準串行通訊接口發出選通與可變頻電源變換器12相連的控制適配模塊14的地址選能信號，標準工業控制介面13根據地址選通信號選通相應的控制適配模塊14。在控制適配模塊14被選通後，中央控制計算機17發出控制交流電動機9反向旋轉和旋轉速度的數字量，由控制適配模塊14接收並鎖存。然後控制適配模塊14把數字量變為可變頻電源變換器12所需要的控制模擬量輸出，可變頻電源變換器12在得到控制信號後，改變輸出交流電的頻率和相位關係，使交流電機9反向旋轉，帶動活塞3運動，抽取高分子聚合物。在交流電機9反向旋轉過程中，中央控制計算機17的控制方法與前面所述的正向配注過程一樣。中央控制計算機17通過定時掃描的方式，定時通過串口發出選通與活塞位置傳感器11相連的測量適配模塊16的地址選通信號，完成同樣的控制。在活塞3處於正向配注時，中央控制計算機17還可以根據通過其它傳感器得到的信號，主動改變配注速度，調整注水系統的高分子聚合物濃度。在需改變配注速度時，中央控制計算機17通過串口給出選通控制適配模塊14的地選信號。選通後，中央控制計算機17給出將改變的配注速度數字量，由適配模塊14鎖存並轉換後對可變頻電源變換器12的輸出頻率進行改變。從而改變交流電動機9的轉動速度，進而改變活塞3的推進速度。
本發明使用由中央控制計算機，標準工業控制介面加各種適配模塊的機電一體化控制模式，可以方便地對其工作進行自動控制。使用由螺杆螺母對推動的活塞擠壓排出高分子聚合物，由於經減速後的螺杆螺母付有有很大的推動力，因而適應於較高的配注壓力，活塞的移動是通過可變頻電源變換器驅動，其移動速度精度很高，而高分子聚合物排出量與活塞移動量保持嚴格的比例關係，因而配注精度很高。
本發明中的減速器可以使用普通齒輪減速器，也可以使用諧波減速器，還可以使用如專利號為CN91209250的「一種大速比差動減速器」。在減速器的輸入軸和輸出軸之間，可以使用超越離合器直接連接。當反向時，輸入軸直接帶動螺杆7轉動，快速帶動活塞3移動，縮短抽取高分子聚合物的時間。也可以在中央控制計算機17中的控制程序中，使抽取速度快於正向配注速度。
本發明中，可以採用如附圖2的結構形式，其中，活塞3、活塞缸4、電動兩位三通閥5、螺母6和螺杆7、減速器8、交流電動機9、活塞位置傳感器10和11，可變頻電源變換器12，控制適配模塊14和18，測量適配模塊15和16都可以是雙份或雙份以上。所有的適配模塊都插於同一個標準工業控制介面13中，由同一臺中央控制計算機17控制輪流工作，這樣可以消除其中一活塞在抽取高分子聚合物時的配注停頓，達到連續工作的目的。
在本發明中，螺母6和螺杆7可以用普通梯形螺杆螺母付，也可以使用滾珠螺杆螺母付。電動兩位三通閥5可以是轉位式的，也可以是移動式的。
本發明中，交流電動機9可以使用普通繞線交流同步電動機。也可使用稀土永磁轉子交流同步電動機，一方面解決由於勵磁所要求的饋電問題，另一方面永磁轉子結構簡單，可以承受較高的轉速，無電絕緣問題。稀土材料製造的永磁體有很高的磁能積，因而有較大的起動力矩和較小的結構尺寸。
在本發明中，用來驅動交流電動機9轉動的可變頻電源變換器12可以使用日本富士公司的G5系列或G7系列逆變器，也可以使用如專利號為CN89209067的「一種大功率數控調壓與交流裝置」。
在本發明中，標準工業控制介面13可以選用美國ME公司(MECHATRONICEQUIPMENTINC.)的I/O32，或是美國OPTO22公司的PB16AH。中央控制計算機17可以選用美國OPTO22公司的LC4控制器，也可以選用美國ME公司的PCS-1工業過程控制工作站，還可以選用普通PC計算機。適配模塊15和16可以採用OPTO22公司的AD3或類似的A/D轉換模塊。適配模塊14和18可選用OPTO22公司的DA3或類似的D/A轉換模塊。
權利要求
1.一種高分子聚合物計量配注泵，它有高分子聚合物輸入管1、配注輸出管2、活塞3、活塞缸4，其特徵在於有電動兩位三通閥5，其公共口與活塞缸4相通，其餘兩口分別與高分子聚合物輸入管1和配注輸出管2相通，活塞3上固接有螺母6，有與螺母6相配合的螺杆7，在螺杆7尾部接有減速器8和交流電動機9，在活塞缸兩端分別裝有活塞位置傳感器10和11，交流電動機9的輸入端接有可變頻電源變換器12，並有標準工業控制介面13，在標準工業控制介面13內插有與可變頻電源變換器12的控制端相連並對其進行控制的控制適配模塊14和與電動兩位三通閥5相連並對其進行控制的控制適配模塊18，還插有分別與活塞位置傳感器10和11相連的測量適配模塊15和16，標準工業控制介面13通過標準串行通訊接口與可和其它設備共有的中央控制計算機17相連。
全文摘要
一種高分子聚合物計量配注泵，它有高分子聚合物輸入管、配注輸出管、活塞、活塞缸。其特徵在於在電動兩位三通閥，活塞上固接有螺母，並有與之相配合的螺杆，在螺母尾部接有減速器和交流電動機，在活塞缸兩端分別裝有活塞位置傳感器，電機接有可變頻電源變換器，有標準工業控制介面，其內插有控制適配模塊和測量適配模塊，並通過串口與可和其它設備共有的中央控制計算機相連。機電一體化控制模式，可以方便地對其工作進行自動控制，因而配注精度很高。
文檔編號F04B17/00GK1079027SQ92103589
公開日1993年12月1日 申請日期1992年5月19日 優先權日1992年5月19日
發明者石行 申請人:北京市西城區新開通用試驗廠