數控液動計量配注高分子泵的製作方法
2023-10-07 05:11:49 2
專利名稱：數控液動計量配注高分子泵的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於油田注水系統的配注高分子聚合物的水泵，屬於石油開採供水設備技術領域。
我國的許多油田需要在開採石油的同時，往地層內注水，以保持地層內部壓力的恆定或基本不變。為了改善油田注水效果，現在在注水的同時還附加配注高分子聚合物，也就是在高壓注水系統中按照一定比例定量配注某些高分子聚合物。為此，需要對高分子聚合物的流量進行控制，以保證配注比例；同時又要對它提供輸送能量。由於高分子聚合物的分子鏈非常容易被切斷，若使用普通的高壓計量泵，由於結構方面的原因，混有高分子聚合物的液體在流道中不能始終保持層流狀態流動，因此，在配注過程中會不同程度地使聚合物的分子鏈被切斷，影響配注效果，而且，配注時的流量計量也需要專門計量設備才能完成。即需要兩臺設備才能完成上述工作，控制複雜，能耗大，還效果不盡如意。
本實用新型的目的是提供一種集計量和輸送為一體的高分子配注泵，使用數字控制，在機電一體化控制系統中用於油田注水。
本實用新型的結構組成如
圖1所示它是由數控電力拖動裝置和液動增壓配注裝置兩部分構成的，前者是由一個由可變頻電源1B控制的數控稀土永磁電機1A驅動齒輪泵2，以及裝於液動缸筒3、4處的兩個磁敏位移傳感器9、10和控制高壓三通閥7A、7B動作的數控執行器8構成，後者是有兩個用無縫鋼管制成的高壓液動缸筒3、4，兩個缸筒內分別裝有一個鐵芯橡膠活塞5、6把缸體分隔成兩個部分，其下部是甘油11，與齒輪泵2構成通路，上部是配注高分子聚合物的高壓水12，通過兩個高壓三通閥7A、7B與進、出口13、14交替構成通路，傳感器9、10和數控執行器8，可變頻電源1B的適配模塊都插在標準工業控制介面1C裡的插槽中，接口介面1C通過標準串行通信接口與可與其他測控設備共用的中央控制計算機1D相連。
本實用新型是採用當代高技術成果，用數控電力拖動系統作為本裝置的驅動動力，同時，將傳統的高壓計量泵的計量、液流換向、機械傳動等功能，都由原來的機械方法改為用電子信息技術來處理，這樣就可以用少量簡單的機械部件，就構成了一種集計量、監控、泵液三種功能於一體的新型液動設備。
本實用新型的工作原理如下由數控稀土永磁電機1A、可變頻逆變電源1B、標準工業控制接口介面1C和控制計算機1D構成的是一種全數控電力拖動裝置(已申請專利，專利申請號92100001.4)，它是利用控制計算機1D根據程序設定的策略、實時隨機發出控制指令，通過接口介面1C使可變頻逆變電源1B把從供電網饋入的工頻交流電變成頻率、相位都可變的交流電輸出，它不僅可以被控改變輸出電流的頻率和相位關係，還可以被控改變輸出電流的大小。而數控稀土永磁電機又是一種轉速範圍很廣、機械特性特硬的同步電機，上述全數控電力拖動裝置可以實時對電機的轉速、加速度、方向、扭矩、行程都實行隨機控制，實際上也就是對與電機1A裝成一體的齒輪泵2的輸出狀態進行實時隨機的定量輸出控制。齒輪泵2的進出口與高壓液動缸筒3、4中被鐵芯橡膠活塞5、6分隔而成的兩個下半部缸體中充滿的甘油(或其他具有等同功能的動力液)構成通路，齒輪泵2的轉速可以從0到最大轉速之間進行正反向旋轉。當泵2正向旋轉時，(如附圖所示)將動力液甘油從缸筒3泵向缸筒4，活塞5下行，活塞6上行，同時在數控執行器8的控制下，流道平滑的高壓三通閥7A使含有高分子聚合物的水從進口13處吸入並導向缸筒3，而三通閥7B則使在缸筒4裡受活塞頂壓而獲取輸送能量的含有高分子聚合物的高壓水與出口14連通，被配注到油田地層裡。此時，缸筒3處於進液狀態，缸筒4處於排液狀態。當活塞5下行到達磁敏位移行程傳感器10的位置時，傳感器10的適配模塊通過接口介面1C向控制計算機1D發出訊號，在計算機1D的統一指令下，數控執行器8動作，使三通閥7A、7B置換位置，泵2反向旋轉。這樣，上述過程被翻轉而進行，即缸筒4處於進液狀態，而缸筒3處於排液狀態。如是交替進行就構成一個工作循環。
由於是通過動力液的傳遞而使含有高分子聚合物的高壓水獲取輸送能量的，可使高分子聚合物在流道中始終保持層流狀態，並確保聚合物分子鏈不遭破壞，並且流程簡單，機械結構也簡單，工作平穩可靠，整個操作運行實行機電一體化控制，毋需專人管理、維修，其能耗也比傳統的計量泵低得多，可以大量節能。數控裝置通過設置齒輪泵2的轉速，可達到控制和計量它的流量的目的，再通過計算機的換算和積分，就可以計算出所排出的含有高分子聚合物的高壓水總量。而計算機又是與其他測控設備共用的，在其標準工業接口介面中可以插入其他適配模塊，對其他參數進行測量或控制，構成一個油井開採作業的機電一體化測控系統。本實用新型也可用於化工系統中類似用途的其他工作。
權利要求1.一種數控液動計量配注高分子泵，其特徵在於它是由數控電力拖動裝置和液動增壓配注裝置兩部分構成的，前者是由一個由可變頻電源1B控制的數控稀土永磁電機1A驅動齒輪泵2，以及裝於液動缸筒3、4處的兩個磁敏位移傳感器9、10和控制高壓三通閥7A、7B動作的數控執行器8構成，後者是有兩個用無縫鋼管制成的高壓液動缸筒3、4，兩個缸筒內分別裝有一個鐵芯橡膠活塞5、6把缸體分隔成兩個部分，其下部是甘油11，與齒輪泵2構成通路，上部是配注高分子聚合物的高壓水12，通過兩個高壓三通閥7A、7B與進、出口13、14交替構成通路，傳感器9、10和數控執行器8，可變頻電源1B的適配模塊都插在標準工業控制介面1C裡的插槽中，接口介面1C通過標準串行通信接口與可與其他測控設備共用的中央控制計算機1D相連。
專利摘要一種數控液動計量配注高分子泵，是由全數控電力拖動裝置和齒輪泵，兩個高壓液動缸筒、鐵芯橡膠活塞、高壓三通閥、磁敏位移行程傳感器等液壓部件構成的集計量、監控、泵液功能於一體的新型機電一體化設備。通過泵送動力液的傳遞，使含有高分子聚合物的高壓水配注油田地層裡。結構新穎、簡單、工作平穩可靠，使聚合物在流道中始終保持層流狀態，其分子鏈不受破壞，能耗少，是一種比較理想的油田注水設備。
文檔編號F04B13/00GK2135664SQ9222209
公開日1993年6月9日 申請日期1992年5月21日 優先權日1992年5月21日
發明者石行 申請人:北京市西城區新開通用試驗廠