多功能液壓動力站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多功能液壓動力站，主要由二個機泵組、電控箱，手動換向閥、單流閥、溢流閥、蓄能器、手動減壓調壓溢流閥、常閉電磁閥、常開電磁閥、截止閥、高壓油輸出端、自動控制裝置組成。該液壓動力站，在具備原有功能的基礎上，克服原液壓動力站的缺點和不足，增加了為負載提供任意調節(jié)油壓、控制最佳扭矩、蓄能裝置、多功能倒換、空載延時啟動、自動控制等功能,本發(fā)明操作簡便、節(jié)省電能50%以上,能為多種石油鉆井工具提供液壓動力，也適用于其它行業(yè)靠高壓液壓油為介質之液壓工具提供液壓動力，達到節(jié)能、蓄能、扭矩可控的效果。
【專利說明】多功能液壓動力站
[0001]【技術領域】:
本發(fā)明涉及石油鉆井用的采油、采氣機械，具體地說是一種為石油鉆井工具提供液壓動力的設備。
[0002]【背景技術】:
液壓動力站的主要功能，是為石油鉆井工具(如鉆桿動力鉗、套管動力鉗)提供液壓動力。鉆井工具是為鉆桿或套管提供上卸管柱絲扣的裝置。
[0003]傳統(tǒng)液壓動力站，整體為油箱上置式結構，其主要由有油箱、一個機泵組和機泵組電控箱組成，機泵組置于油箱下部。該機泵組由低壓球閥、濾清器、柱塞泵、電機前后連接而成，電機為柱塞泵提供驅動動力。機泵組在電控箱之起動和停止按鈕的控制下，將油箱中的液壓油通過連接管線輸出為負載鉆井工具提供驅動動力。
[0004]傳統(tǒng)液壓動力站為負載提供液壓動力時，負載扭矩的大小全靠操作人員控制，所以對操作人員的技術能力要求較高，也增加了操作人員的精神壓力。即便如此，仍不能避免發(fā)生負載扭矩過大或過小的情況，難以保證負載的質量——即鉆桿或套管上卸管柱絲扣時的扭矩過大或過小，致使產品不合格率高，乃至損壞——即因扭矩過大而扭壞管柱絲扣的現(xiàn)象；由于電控箱靠啟停按鈕控制，在工作過程中有60%以上的間隙時間(間歇期間機泵組仍處于空載運行的工況)，致使機泵組總是處于不停地運行狀態(tài)之中，尤其夏天，液壓油溫度高、不僅電能浪費嚴重，且因液壓油無阻循環(huán)時間長，液壓油升溫快，安全性差。
[0005]
【發(fā)明內容】
:
為克服傳統(tǒng)液壓動力站存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的是:提供一種可為負載任意調節(jié)油壓、控制最佳扭矩、蓄能節(jié)能、多功能倒換、空載延時啟動、自動控制、節(jié)省能耗的新型液壓動力站。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
本發(fā)明之多功能液壓動力站，有油箱1、1號機泵組和1號機泵組電控箱，機泵組置于油箱1下部，該機泵組由低壓球閥2、濾清器4、柱塞泵6、電機8前后連接而成，電機8為柱塞泵6提供驅動動力；當空氣開關職1和職3合閘時、主令開關011和手動換向閥18同時置于手動工況，由人工手動操作為負載提供液壓動力。本發(fā)明的其特征在于:有2號機泵組、手動換向閥、單流閥、溢流閥、蓄能器28、手動減壓調壓溢流閥29、常閉電磁閥、常開電磁閥、截止閥和自動控制裝置。
[0007]所述自動控制裝置:安裝在機泵組的柱塞泵與電機之間，由壓力變送器和防爆電控箱組成。該防爆電控箱，由主電路和自動控制電路組成，主電路和自動控制電路呈并聯(lián)關系。
[0008]所述主電路，由空氣開關，交流接觸器，熱繼電器串聯(lián)連接。
[0009]所述自動控制電路，由空氣開關、直流繼電器、主令開關、按鈕、交流繼電器、延時時間繼電器、常開電磁閥、常閉電磁閥、數(shù)字顯示控制儀、直流電源(38)構成；直流繼電器線圈與數(shù)字顯示控制儀呈串聯(lián)關系，直流繼電器的觸點與主電路交流接觸器的線圈呈串聯(lián)關系，延時時間繼電器、常開電磁閥、常閉電磁閥與主電路交流接觸器的線圈呈并聯(lián)關系。
[0010]該防爆電控箱的工作原理是:由壓力變送器傳感的電信號輸入到數(shù)字顯示控制儀后，數(shù)字顯示控制儀輸出信號控制直流繼電器的通斷，控制主電路交流接觸器線圈的通斷，實現(xiàn)控制機泵組的啟停功能。
[0011]所述I號機泵組和2號機泵組，為并聯(lián)關系，二者結構相同。
[0012]I號機泵組與手動換向閥18相連，該手動換向閥18再分別與兩個單流閥連接，其中一個單流閥20連接到高壓油輸出端34，另一個單流閥22分兩路連接，一路連接到截止閥25后再連接蓄能器28，另一路又分兩路連接:第一路經截止閥26到油箱1，第二路經高壓濾清器27后，與并聯(lián)的常閉電磁閥31、手動減壓調壓溢流閥29串聯(lián)截止閥33，進行連接后，最后從高壓油輸出端34輸出。
[0013]所述I號機泵組柱塞泵6的輸出端，并聯(lián)連接壓力變送器12，該壓力變送器12感應的壓力信號，傳遞到數(shù)字顯示控制儀36的輸入端后，由數(shù)字顯示控制儀36輸出端輸出自動控制信號，再控制防爆電控箱14中的交流接觸器KMl的啟停，實現(xiàn)自動控制I號機泵組的啟停。
[0014]常開電磁閥10、溢流閥16與I號機泵組并聯(lián)在油箱I和手動換向閥18之間，實現(xiàn)I號機泵組的空載延時啟動和超高壓自動溢流。
[0015]2號機泵組與手動換向閥19連接，該手動換向閥19再分別與兩個單流閥連接，其中一個單流閥21連接到高壓油輸出端34，另一個單流閥23分兩路連接:一路連接到截止閥25后連接蓄能器28;另一路又分兩路連接:第一路經截止閥26到油箱1，第二路經高壓濾清器27后，與并聯(lián)的常閉電磁閥32、手動減壓調壓溢流閥29串聯(lián)截止閥33，進行連接后，最后從高壓油輸出端34輸出。
[0016]所述2號機泵組柱塞泵7的輸出端，并聯(lián)連接壓力變送器13，該壓力變送器13感應的壓力信號，傳遞到數(shù)字顯示控制儀37的輸入端后，由數(shù)字顯示控制儀37輸出端輸出自動控制信號，再控制防爆電控箱15的交流接觸器KM2的啟停，實現(xiàn)自動控制2號機泵組的啟停；
常開電磁閥11、溢流閥17與2號機泵組并聯(lián)在油箱I和手動換向閥19之間，實現(xiàn)2號機泵組的空載延時啟動和超高壓自動溢流。
[0017]所述蓄能器28，由2只以上的蓄能器鋼瓶組成，呈并聯(lián)連接，內置充氮氣的膠囊。蓄能器28的蓄能原理是:在主令開關置于自動工況時，蓄能器28發(fā)揮蓄能的作用，實現(xiàn)I號機泵組和2號機泵組在工作間隙時停機一避免工作間隙時的空載運行，達到多功能液壓動力站的蓄能和節(jié)能效果。
[0018]在截止閥25和油箱I之間的管路上設有截止閥26。
[0019]在手動換向閥18和截止閥25之間的管路上設有單流閥22 ;手動換向閥18和高壓油輸出端34之間的管路上設有單流閥20 ;手動換向閥19和截止閥25之間的管路上設有單流閥23，手動換向閥18和高壓油輸出端34之間的管路上設有單流閥21。
[0020]在高壓濾清器27和高壓油輸出端34之間的管路上，設有手動減壓調壓溢流閥29、截止閥33與常閉電磁閥31和常閉電磁閥32呈并聯(lián)關系，在不同的工況下為負載提供不同組合的驅動動力(高壓油)。
[0021]本發(fā)明之液壓動力站的工作原理是:當手動換向閥18(或19)主令開關QTl或QT2置于自動工況:一種工況主令開關QT3或QT4置于半自動，常閉電磁閥31或常閉電磁閥32打開，蓄能器28高壓液壓油經常閉電磁閥31或常閉電磁閥32直接從高壓油輸出端34輸出；另一種工況主令開關QT3或QT4置于全自動,常閉電磁閥31或常閉電磁閥32關閉，蓄能器28高壓液壓油經手動減壓調壓溢流閥29減壓調壓穩(wěn)壓后，經手動開啟截止閥33后，再從高壓油輸出端34輸出；實現(xiàn)I號機泵組和2號機泵組半自動和全自動的多種功能倒換。
[0022]本發(fā)明之液壓動力站可實現(xiàn)輸出油壓大小可調，其方法是:
當手動換向閥18置于自動工況，防爆電控箱14空氣開關QFl和QF3合閘，主令開關QTl置于自動工況，主令開關QT3置于全自動工況；
當手動換向閥19置于自動工況，防爆電控箱15空氣開關QF2和QF3合閘，主令開關QT2置于自動工況，主令開關QT4置于全自動工況；
在這兩種全自動工況同時或之一時，根據(jù)負載調節(jié)手動減壓調壓溢流閥29使輸出端具有大小任意調節(jié)穩(wěn)定的油壓。
[0023]該液壓動力站，實現(xiàn)三相電輸入端缺相保護功能的方法是:空氣開關QF1、QF2、QF3合閘時，L1、L2、L3之三相電輸入端任意缺一相時，自動控制裝置都不能控制I號和2號機泵組工作，I號和2號機泵組處于停機工況。
[0024]該液壓動力站機泵組實施空載延時啟動的方法是:空氣開關QFl和QF3合閘時，一種工況主令開關QFl處于自動和手動工況時，I號機泵組柱塞泵輸出的常開電磁閥10需延時時間繼電器KTl延時結束后才能正常關閉，實現(xiàn)I號機泵組的空載延時啟動；另一種工況空氣開關QF，2和QF3合閘時，主令開關QT2處于自動和手動工況時，2號機泵組柱塞泵輸出的常開電磁閥11需延時時間繼電器延時結束后才能正常關閉，實現(xiàn)2號機泵組的空載延時啟動。
[0025]本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于:
一.增設動力站的蓄能節(jié)能設施
增加有2-8只總容量50-200L蓄能器(28)，蓄能器(28)由2_8只鋼瓶構成，該2_8只蓄能器鋼瓶呈并聯(lián)連接，鋼瓶內裝有膠囊，膠囊內充裝2-6MPa惰性氣體氮氣，高壓液壓油進入鋼瓶內擠壓充滿氮氣的膠囊，達到蓄存一定容量的高壓液壓油的目的，實現(xiàn)為負載提供連續(xù)的高壓液壓油；在高壓液壓油壓力不足時，由自動控制系統(tǒng)經I號或2號機泵組向蓄能器28中及時補充高壓液壓油，因工作時間遠小于工作間隙時間，電機處于待機時間較多，最終達到蓄能節(jié)能的目的。
[0026]二.增設液壓油壓力自動控制裝置
本發(fā)明，在對液壓油的壓力實現(xiàn)控制的傳統(tǒng)電路中，增加了由壓力變送器12與防爆電控箱14和壓力變送器13與防爆電控箱15構成的自動控制裝置。
[0027]即:壓力變送器12能夠感應到液壓油壓力大小的電信號變化，為數(shù)字顯示控制儀36提供輸入的自動控制電信號，達到自動控制數(shù)字顯示控制儀36輸出端8腳端的啟停24V直流電壓，24V直流電壓再控制直流繼電器KM3的啟停，從而實現(xiàn)交流接觸器KMl自動控制電機Ml啟停的裝置。
[0028]自動控制裝置的作用是讓電機Ml和M2在液壓油設置的上下限之間工作(根據(jù)負載實際情況設計)，以及在半自動、全自動之間按負載要求較佳的功能選擇。因負載中途停用時，電機停止工作，最終達到節(jié)約電能的目的——可節(jié)省電能50%以上；同時，液壓油的無阻循環(huán)時間減少，液壓油升溫慢，安全性好。
[0029]三.增設輸出油壓大小任意調節(jié)的裝置
增設一只手動減壓調壓溢流閥29，安裝在高壓濾清器27與截止閥33之間，其作用是通過手動調節(jié)手動減壓調壓溢流閥29可任意調節(jié)輸出油壓(此油壓低于輸入端油壓)大小穩(wěn)定的油壓，并在調定壓力后因負載的變化產生異常壓力波動如高于調定油壓值時由泄壓口自動溢流，保障油壓的穩(wěn)定可靠；實際使用中根據(jù)扭矩值大小調節(jié)相對應的輸出油壓，保證每次調整壓力后負載的最大扭矩相等。優(yōu)點是能減輕對操作人員的技能要求和注意力，減少故障率，更好地保證鉆井工具的負載質量。
[0030]四.增加多種功能的倒換功能
增加2只手動換向閥18和19和2只常閉電磁閥31和32:手動換向閥安裝在柱塞泵與蓄能器和高壓油輸出之間，常閉電磁閥安裝在濾清器27與高壓油輸出34之間。主要作用是:手動換向閥置于手動位置，功能與原液壓動力站功能基本相同；主令開關肌1和肌2置于自動位置，通過控制不同工況，能完成前三項的新增功能，以及半自動和全自動輸出功能的全自動倒換。
[0031]五.增加動力站油壓最高上限設定的自動停機功能
通過在主電源與主令開關肌1和肌2之間接入直流繼電器1(15和1(16主觸點，通過壓力變送器12和13感應到的油壓壓力信號傳輸?shù)綌?shù)字顯示控制儀36和37控制直流繼電器謂5和1(16主觸點的通斷，達到動力站的最大油壓值時(此值接近溢流閥的值，大于自動控制的上限設定值)自動停機的作用，而不至于油壓壓力太高啟動溢流閥(因溢流閥不一定能可靠溢流造成系統(tǒng)壓力過高)，更好保護系統(tǒng)的完整性。
[0032]六.增加機泵組空載延時啟動功能
當整個動力站工作在手動工況時，機泵組啟動時，液壓油壓力為零，與原液壓動力站的工況一樣。
[0033]在自動工況時:如電機11在自動工況啟動時，常開電磁閥10處于常開工況，液壓油壓力為零，壓力變送器12感應的電信號輸入到數(shù)字顯示控制儀36后，數(shù)字顯示控制儀36的輸出端8腳獲—2價電壓輸出，使直流繼電器1(13吸合，直流繼電器1(13主觸電吸合，使交流接觸器XII吸合和延時時間繼電器01同時通電，經5-10秒延時后吸合，—2價直流電接通常開電磁閥10，常開電磁閥10關閉，空載延時啟動完成，起到保護機泵組的作用；當電機停止工作時，常開電磁閥10斷電，又處于常開狀態(tài)，如此循環(huán)工作，達到機泵組空載延時啟動的功能，延長機泵組的使用時間，電機啟動電流更小。
[0034]七、具有代表性
本多功能液壓動力站只是具有代表性的一種設計，可根據(jù)實際應用設計不同組合的液壓動力站，以滿足不同的負載要求，做到功能實用性，節(jié)約原材料。
[0035]八、拓展性
在具有代表性的本多功能液壓動力站基礎上，還可增加其它功能，如夏天油溫高于設定值的自動降溫功能、冬天油溫低于設定值的自動加溫功能、手動換向閥設計成電磁換向閥、高壓油輸出端34串聯(lián)常閉電磁閥可以自動控制輸出高壓油輸出端、手動減壓調壓溢流閥可以增設多組(根據(jù)實際應用，不同的輸出油壓驅動不同的鉆井工具)。最終實現(xiàn)計算機全自動控制一臺多功能液壓動力站為多套負載提供不同驅動動力的系統(tǒng)。
[0036]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有的有益效果是:
1、輸出油壓大小任意調節(jié):根據(jù)負載扭矩的大小，計算出對應的油壓，調整減壓調壓溢流閥的輸出油壓，就能滿足負載的最大或最佳扭矩，實現(xiàn)全部負載扭矩相等，極大減少操作人員的技能要求和精神壓力。
[0037]2、增加節(jié)能裝置:在工作間歇期間，蓄能器油壓達到上限，電機停止工作(一般操作間歇時間遠大于操作時間)，預估節(jié)約50%以上的電能。由于降低了電機工作時間的同時，也減小了液壓油的循環(huán)時間，使油溫更低，安全性更高。
[0038]3、增加蓄能裝置:降低輸出壓力脈動，輸出油壓穩(wěn)定，升壓緩慢，波動很小，也能保障電機達到設置油壓上限值時，電機停止工作(在工作間歇時)。
[0039]4、采用雙機泵組工作:原電機功率由37KW，調整為雙18.5KW電機，采用雙機泵組結構，單機泵組工作基本能保證負載要求，特殊高扭矩大排量時可采用雙機泵組工作。減小了現(xiàn)場的用電總負荷，利于設備檢修(一用一待)，提高設備的完整性。
[0040]5、保持原有功能不變:增加油壓達到設置上限值停止機泵組工作的保護功能。
[0041]6、增加機栗組空載延時啟動:減小電機啟動電流，提聞機栗組的完整性，不易損壞機泵組。
[0042]7、具備三相電輸入端缺相保護:更好保護電機和自動控制裝置的完好。
[0043]8、油壓上限(最大值)斷電保護:溢流閥溢流前可由自動控制裝置設置油壓上限(最大值)保護，可實現(xiàn)電機溢流閥溢流前自動停止工作的功能和效果，溢流閥基本不會發(fā)生溢流現(xiàn)象，系統(tǒng)更安全。
[0044]本發(fā)明適用于石油行業(yè)為多種鉆井工具提供液壓動力，也可以為其它需要靠高壓液壓油為介質的其它液壓工具提供液壓動力，主要目的達到節(jié)能、蓄能、扭矩可控的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1是本發(fā)明多功能液壓動力站的構造和液壓原理示意圖；
圖2是本發(fā)明多功能液壓動力站的電路結構和電氣原理示意圖。

【具體實施方式】
[0046]實施例一種新型液壓動力站本實施例按二個附圖的設計完成:
圖1顯示了本實施例之液壓動力站的構造和液壓工作原理
如圖1所不:I是油箱，2和3是低壓球閥，4和5是低壓濾清器，6和7是柱塞泵，8是電機Ml (防爆)，9是電機M2 (防爆)，10、11是常開電磁閥，12和13是電子壓力變送器，14和15是防爆電控箱，16和17是溢流閥，18和19是手動換向閥，20、21、22、23是單流閥，，25,26和33是截止閥，27是高壓濾清器，28是蓄能器，29是手動減壓調壓溢流閥，31、32是常閉電磁閥，24、30和35是壓力表，34是高壓油輸出端。
[0047]該多功能液壓動力站為油箱上置，機泵組置于油箱下部，I號機泵組和2號機泵組呈并聯(lián)關系；
在I號機泵組的輸出端，第一路連接壓力變送器12，防爆電控箱14，壓力變送器12感應的壓力信號，傳遞到數(shù)字顯示控制儀36的輸入端后，由數(shù)字顯示控制儀36輸出端控制防爆電控箱14中的交流接觸器的啟停，實現(xiàn)控制1號機泵組的啟停；第二路連接常開電磁閥10，連接到油箱1，第三路連接溢流閥16，連接到油箱1 ；第四路連接手動換向閥18，該手動換向閥18再分別與兩個單流閥連接:其中一個單流閥20連接到高壓油輸出端34，另一個單流閥22分兩路連接，一路連接到蓄能器壓力表24和截止閥25后連接蓄能器28 ；第二路經截止閥26回到油箱1，第三路徑高壓濾清器27后，并聯(lián)連接常閉電磁閥31和手動減壓調壓溢流閥29，連接截止閥33后，再連接高壓油輸出端34，輸出。
[0048]在2號機泵組的輸出端，第一路連接壓力變送器13，防爆電控箱15，壓力變送器13感應的壓力信號，傳遞到數(shù)字顯示控制儀37的輸入端后，由數(shù)字顯示控制儀37輸出端控制防爆電控箱15中的交流接觸器的啟停，實現(xiàn)控制2號機泵組的啟停；第二路連接常開電磁閥11，連接到油箱1，第三路連接溢流閥17，連接到油箱1。第四路連接手動換向閥19，該手動換向閥19再分別與兩個單流閥連接:其中一個單流閥21連接到高油壓輸出端34，另一個單流閥23分兩路連接，一路連接到蓄能器壓力表24和截止閥25后連接蓄能器28 ；第二路經截止閥26回到油箱1，第三路經高壓濾清器27后，并聯(lián)連接常閉電磁閥32和手動減壓調壓溢流閥29，連接截止閥33后，再連接高壓油輸出端34，輸出。
[0049]圖1中顯示的傳統(tǒng)液壓動力站功能的結構是:油箱1中的液壓油通過1號機泵組，經手動換向閥18置于手動位置，連接單流閥20直接通過高壓油輸出端34為負載提供液壓動力，實現(xiàn)傳統(tǒng)液壓動力站功能。
[0050]圖1中顯示的液壓動力站新增加功能的結構是:手動換向閥18或19置于自動位置時，液壓油通過手動換向閥18或19，經單流閥22或23，經截止閥25到蓄能器28中(作為蓄能高壓液壓油),再經高壓濾清器27(過濾)后，分2種工況輸出:一種工況是，高壓液壓油在半自動工況下，由自動控制裝置的半自動工況控制常閉電磁閥31或32接通后，輸出高壓液壓油；另一種工況是，高壓液壓油在全自動工況下，經手動減壓調壓溢流閥29后，手動開啟截止閥33，輸出高壓液壓油，這兩種不同的輸出方式為負載提供可控的輸出液壓動力，達到為負載蓄能和提供最佳扭矩的效果。
[0051]第一種工況，功能與傳統(tǒng)液壓動力站相同，增加油壓上限值停機保護功能。
[0052]當手動換向閥18或19置于手動位置時，防爆電控箱14或15的主令開關肌1或0X2置于手動工況，可采取單機泵組工作。如輸出油壓和排量不能滿足負載要求，采取單機泵組工作，增加液壓系統(tǒng)的油壓和排量，達到控制裝置油壓上限設置而停泵(此油壓上限設置比溢流閥16和17的調整值約低)。當輸出油壓下降至設定油壓的下限值后，重新啟動電機。實質是增加系統(tǒng)油壓的保護功能，基本杜絕溢流閥溢流現(xiàn)象，增加系統(tǒng)安全性。
[0053]第二種工況:1號或2號機泵組半自動工況，當手動換向閥18或19處于自動位置時，主令開關肌1或肌2置于自動，主令開關肌3或肌4置于半自動，液壓油經手動換向閥18或19，單流閥22或23后，一路油蓄存在蓄能器28中，一路油經常閉電磁閥31接通后，直接為負載提供由低至高的油壓，直到油壓達到設定的最佳扭矩油壓值時停泵，達到一次負載扭矩的操作，下次需再次操作時，油壓停泵時泄壓至設定的油壓下限值時，電機再啟動，循環(huán)工作。
[0054]第三種工況，1號或2號機泵組全自動工況，當手動換向閥18或19處于自動位置時，主令開關肌1或肌2置于自動，主令開關肌3或嘰4置于全自動，液壓油經手動換向閥18或19，液壓油經單流22或23后，蓄存在蓄能器28中，電機的啟停完全由自動控制中的上下限設定值控制，此時常閉電磁閥31斷電處于閉合工況，蓄能器28蓄存的高壓油經手動減壓調壓溢流閥29，經手動調整后油壓的大小可調且穩(wěn)定，由負載的技術要求確定油壓的大小，所以調整后的油壓就是負載的最佳扭矩油壓，此最佳油壓能長時間不間斷的為負載提供動力，使多功能液壓動力站具有輸出油壓大小可調穩(wěn)定的功能，減輕操作人員工作壓力，保證鉆井工具的負載質量。
[0055]通過上述三種工況的描述，2只手動換向閥18和19和2只常閉電磁閥31和32，手動減壓調壓溢流閥29的配合使用，達到半自動、全自動的多功能倒換，為不同需求的負載提供多種不同的液壓驅動動力。
[0056]圖2顯示了本實施例之液壓動力站的電路結構及工作原理:
圖2中，QFl、QF2和QF3是空氣開關，KMl和KM2是交流接觸器，F(xiàn)Rl和FR2是熱繼電器，KM3、KM4、KM5和KM6是直流繼電器，QT1、QT2、QT3和QT4是主令開關，SBl和SB3是啟動按鈕，SB2和SB4是停止按鈕，KTl和KT2是延時時間繼電器，KAl和KA2交流繼電器、36和37是數(shù)字顯示控制儀，38是直流電源，F(xiàn)U是保險管；其中Ml和M2是電機，是自動控制裝置的負載。
[0057]自動控制裝置由圖中虛線框內的高壓電器部分和虛線框外的低壓電器部分組成；因虛線框內的高壓電器部分屬于高壓器件，對人容易產生觸電和電器閃爆的風險，所以對虛線框內的高壓電器部分進行防爆隔離，而低壓電器部分可以在防爆隔離外，做到高低壓隔離分開，保障人員和設備安全。
[0058]自動控制裝置由壓力變送器12連接防爆電控箱14和壓力變送器13連接防爆電控箱15構成。
[0059]防爆電控箱14和15，是由圖2中除輸入端壓力變送器12和13及負載電機Ml和M2之外的其它器件構成，即防爆電控箱由主電路和自動控制電路構成:主電路，由控制機泵組啟停的空氣開關、交流接觸器、熱繼電器和負載電機串聯(lián)構成；自動控制電路，由空氣開關QFl、QF2和QF3，啟動按鈕SBl和SB3，停止按鈕SB2和SB4，交流繼電器KAl和KA2，直流繼電器KM3、KM4、KM5和KM6，延時時間繼電器KTl和KT2，常開電磁閥10和11，常閉電磁閥31和32，數(shù)字顯示控制儀36和37，24V直流電源38構成，自動控制電路中空氣開關QF3與24V直流電源38串聯(lián)連接，空氣開關QF1、QF2和QF3各控制范圍內的器件呈并聯(lián)連接。
[0060]防爆電控箱14自動控制電路的連接:主令開關QTl自動控制輸出端與主令開關QT3全自動控制輸出端直接連接，直流繼電器KM3的線圈與數(shù)字顯示控制儀36呈串聯(lián)，直流繼電器KM5的線圈與數(shù)字顯示控制儀36呈串聯(lián)，直流繼電器KM3和KM5的線圈呈串聯(lián)，交流繼電器KAl延時時間繼電器KT1、延時時間繼電器KTl的線圈與交流接觸器KMl的線圈呈并聯(lián)關系，常開電磁閥10的電磁線圈與延時時間繼電器KTl的線圈呈串聯(lián)，常閉電磁閥31的電磁線圈與交流繼電器KAl的線圈呈串聯(lián)。
[0061]在控制I號機泵組啟停中:第一種直流繼電器KM5的觸點、主令開關QTl置于手動、停止按鈕SB2、啟動按鈕SB1、交流接觸器KMl的線圈、熱繼電器FRl常閉觸點呈串聯(lián)連接；第二種直流繼電器KM5的觸點、主令開關QTl置于自動、主令開關QT3置于全自動、直流繼電器KM3、交流接觸器KMl的線圈、熱繼電器FRl常閉觸點呈串聯(lián)連接；第三種直流繼電器KM5的觸點、主令開關QTl置于自動、主令開關QT3置于半自動、直流繼電器KM3、交流接觸器XII的線圈、熱繼電器服1常閉觸點呈串聯(lián)連接，交流繼電器以1與直流繼電器1(13、交流接觸器XII的線圈、熱繼電器常閉觸點呈并聯(lián)連接。
[0062](注:防爆電控箱15在自動控制電路中的連接與防爆電控箱14相同，此處不做贅述。)
空氣開關職3是自動控制裝置的低壓供電開關，整個自動控制裝置需由三相電同時供電才能正常工作，其中空氣開關職3控制11相線，為2價直流電源提供220交流輸入電源，主電路的交流接觸器服1的啟停由[2相13相線完成，而主電路的交流接觸器的啟停需要空氣開關職3即11相線通電且控制內的器件全部正常工況下才能完成啟停工況，假如三相電輸入端缺相，自動控制裝置則不能工作，所以具備輸入端缺相保護功能。
[0063]自動控制裝置安裝在圖1的電機與柱塞泵輸出之間，由壓力變送器，防爆電控箱構成。
[0064]自動控制的一種情況是:由柱塞泵6輸出端連接的壓力變送器12感應的壓力電信號，傳遞到數(shù)字顯示控制儀36輸入端，數(shù)字顯示控制儀36的輸出端輸出控制信號控制防爆電控箱14，最終控制1號機泵組自動啟停，達到節(jié)能的效果。
[0065]自動控制裝置須在空氣開關職3閉合情況下，直流電源38通過相線11提供220乂交流電，經隔離變壓器轉變?yōu)椤癡低壓交流電，經整流濾波穩(wěn)壓后輸出—2價直流電；直流電源38為數(shù)字顯示控制儀，壓力變送器，直流繼電器，電磁閥等提供低壓直流安全電壓。
[0066]所述自動控制裝置，一種情況是:數(shù)字顯示控制儀36的1端得到—2價，2端接2價的接地端后，數(shù)字顯示控制儀36得電正常工作，通過數(shù)字顯示控制儀36的各種參數(shù)設置(主要是壓力值的參數(shù)設置),使其數(shù)字顯示控制儀36的8腳端輸出+24直流電，其直流2價直流繼電器1(15線圈得電吸合，主電路在空氣開關職1閉合時，13相電壓經1(15主觸點(直流繼電器謂5線圈得電吸合)送到主令開關肌1的進端；同時數(shù)字顯示控制儀36的6腳端輸出—2價電受壓力變送器12的傳感電信號大小自動控制它的有無，使其直流繼電器1(13的通斷控制交流接觸器1(11線圈的13相電的通斷，達到壓力變送器12傳遞的液壓油的大小自動控制交流接觸器服1的啟停，即自動控制電機(11)8的自動啟停。最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)自動控制的目的，達到節(jié)能的效果。
[0067]主令開關肌1具有停止、手動和自動三種工況，主令開關肌3具有半自動和全自動二種工況。
[0068]主令開關011置于手動工況時:電氣原理與傳統(tǒng)液壓動力站相同。
[0069]主令開關肌1置于停止工況時:整個自動控制系統(tǒng)斷電停止工作。
[0070]主令開關肌1置于自動動工況時，有兩種工況:
一種工況:主令開關肌3置于半自動工況，交流繼電器以1吸合，打開常閉電磁閥31，高壓液壓油經電磁閥31到輸出端，輸出高壓油完成——實現(xiàn)半自動功能控制。
[0071]油壓的上下限控制由壓力變送器和數(shù)字顯示控制儀36控制直流繼電器謂3的斷通(上限直流繼電器斷開，下限直流繼電器接通)完成。
[0072]另一種工況:主令開關肌3置于全自動工況時，油壓的上下限控制由壓力變送器
12的信號控制數(shù)字顯示控制儀36的輸出端，再控制直流繼電器1(13的斷通，達到控制交流接觸器XII的斷通，實現(xiàn)自動控制電機11的停啟，高壓液壓油在經手動減壓調壓溢流閥29后，經截止閥33到輸出端，輸出大小穩(wěn)定可調高壓油完成——實現(xiàn)全自動功能控制。
[0073]所述防爆電控箱14的主電路工作原理:主電路是指控制I號機泵組啟停的空氣開關QFl、交流接觸器KMl、熱繼電器FRl和負載電機Ml構成；空氣開關QFl是控制I號機泵組電機Ml的電源，空氣開關QFl合閘后，自動控制信號控制交流接觸器KMl的啟停，經熱繼電器FRl直接控制電機Ml的啟停。
[0074]防爆電控箱14的自動控制電路工作原理是:
I:自動控制電路工況之一是:各種工況正常工作的條件，空氣開關QF3合閘，提供24V直流電源。這時壓力變送器12感應到I號機泵組輸出的油壓變送為4-20mA電信號，當油壓在數(shù)字顯示控制儀36第一設定的上限范圍內，數(shù)字顯示控制儀36的工況是5腳與6腳接通，直流繼電器KM5線圈吸合，空氣開關QFl合上后，主令開關QTl進端得電，指示燈亮，表示自動功能的控制電路輸入電正常，主令開關QTl和QT3才能正常工作，手動、半自動和全自動功能才能正常工作。
[0075]2:自動控制電路工況之二是:手動工況，主令開關QTl與QT3開關配合使用，如圖2所示:在手動工況下，按啟動按鈕SBl后，延時220V交流繼電器線圈KTl與交流接觸器線圈同時得電，延時繼電器5 —10秒后吸合，24V直流電經延時繼電器后關閉常開電磁閥10，達到電機空載啟動正常后帶壓工作(保護電機和柱塞泵及系統(tǒng))。在手動工況時，系統(tǒng)油壓在數(shù)字顯示控制儀36第一控制油壓的上限時停泵，油壓在下降到下限值時，啟動按鈕才能啟動I號機泵組，停止按鈕隨時起作用。
[0076]3:自動控制電路工況之三是:半自動工況，主令開關QT3置于半自動，220V交流繼電器線圈KAl得電吸合，24V直流電經KAl主觸點后打開常閉電磁閥31，蓄能器的高壓液壓油直接驅動負載，油壓處于緩慢上升，直到達到數(shù)字顯示控制儀36的第二控制壓力的上限設定值后停泵，油壓下降到第二控制壓力的下限設定值時啟泵，實現(xiàn)蓄能半自動控制負載，達到最佳負載。
[0077]4:自動控制電路工況之四是:自動工況，主令開關QT3置于全自動，實現(xiàn)蓄能，電機啟停實現(xiàn)數(shù)字顯示控制儀36第二控上下限設置后自動工作，蓄能器油壓經手動減壓調壓溢流閥29減壓調壓后，大流量穩(wěn)定的高壓液壓油控制最佳負載扭矩，實現(xiàn)全自動控制最佳扭矩的目的。
[0078]數(shù)字顯示控制儀36在此自動控制電路中的特點和應用如下:
A:當數(shù)字顯示控制儀36的1，2端正確接通+24V直流電、數(shù)字顯示控制儀36 —級和二級參數(shù)的正確設置、接線端接線正確連接下，壓力變送器12感應的電信號正確接入數(shù)字顯示控制儀36的3腳和11腳時，電子壓力變送器感應的油壓值小于第一控制的上限設置值時，5腳與6腳接通，+24V電壓使直流24V直流繼電器KM5吸合，直流繼電器KM5主觸點得電，使整個自動控制電路獲得L3相電壓，主令開關QTl獲得L3相電壓，整個手動，半自動和全自動正常工作。如油壓壓力超出系統(tǒng)第一控制的上限設置值時，5腳與6腳斷開，直流繼電器KM5斷開，整個自動控制電路斷電，這就是最高壓力設置的保護功能。
[0079]B:當數(shù)字顯示控制儀36的1，2端正確接通+24V直流電、數(shù)字顯示控制儀36—級和二級參數(shù)的正確設置、接線端接線正確連接下，壓力變送器12感應的電信號正確接入數(shù)字顯示控制儀36的3腳和11腳時，電子壓力變送器感應的油壓值直接在第二控制的上下限設置值之間工作，實現(xiàn)油壓達到第二控制的上限設置值時電機停止工作，油壓下降到在第二控制的下限設置值時電機啟動工作，實現(xiàn)油壓在設定范圍內的全自動工作。
[0080]0:整個自動控制和系統(tǒng)油壓上限保護功能由數(shù)字顯示控制儀36完成。此數(shù)字顯示控制儀36自動控制功能在十多年中經幾百只31？440數(shù)字顯示控制儀的實際應用性能非常穩(wěn)定，操作簡單，完全能實現(xiàn)油壓自動控制功能。
[0081]該實施例實現(xiàn)了自動控制裝置的功能:油壓上限保護，輸入端缺相保護、電機空載延時啟動，手動、半自動和全自動多功能的控制和轉換。具有電路簡單，控制功能強，成本低廉，技術成熟、高低壓電器分開等優(yōu)點。為其它各類由變送器作為控制信號的自動控制電路，提供了低成本，高穩(wěn)定的參考電路，適合推廣應用。
[0082]顯然，本發(fā)明的該實施例，僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【權利要求】
1.多功能液壓動力站，有油箱(1)、1號機泵組和I號機泵組電控箱，機泵組置于油箱(I)下部，該機泵組由低壓球閥(2)、濾清器(4)、柱塞泵￠)、電機(8)前后連接而成，電機(8)為柱塞泵(6)提供驅動動力；當空氣開關(QFl)和(QF3)合閘時、主令開關(QTl)和手動換向閥(18)同時置于手動工況，由人工手動操作為負載提供液壓動力；其特征在于:有2號機泵組、手動換向閥、單流閥、溢流閥、蓄能器(28)、手動減壓調壓溢流閥(29)、常閉電磁閥、常開電磁閥、截止閥和自動控制裝置； 所述自動控制裝置，安裝在機泵組的柱塞泵與電機之間，由壓力變送器和防爆電控箱組成；該防爆電控箱，由主電路和自動控制電路組成，主電路和自動控制電路呈并聯(lián)關系；所述主電路，由空氣開關，交流接觸器，熱繼電器串聯(lián)連接； 所述自動控制電路，由空氣開關、直流繼電器、主令開關、按鈕、交流繼電器、延時時間繼電器、常開電磁閥、常閉電磁閥、數(shù)字顯示控制儀、直流電源(38)構成；直流繼電器的線圈與數(shù)字顯示控制儀呈串聯(lián)關系，直流繼電器的觸點與主電路的控制交流接觸器的線圈呈串聯(lián)關系，延時時間繼電器、常開電磁閥、常閉電磁閥與主電路的控制交流接觸器的線圈呈并聯(lián)關系； 所述I號機泵組和2號機泵組，為并聯(lián)關系，二者結構相同； I號機泵組與手動換向閥(18)相連，該手動換向閥(18)再分別與兩個單流閥連接，其中一個單流閥(20)連接到高壓油輸出端(34)，另一個單流閥(22)分兩路連接，一路連接到截止閥(25)后再連接蓄能器(28)，另一路又分兩路連接:第一路經截止閥(26)到油箱(I)，第二路經高壓濾清器(27)后，再與并聯(lián)的常閉電磁閥(31)、手動減壓調壓溢流閥(29)串聯(lián)截止閥(33)連接后，最后從高壓油輸出端(34)輸出； 所述I號機泵組柱塞泵￠)的輸出端，并聯(lián)連接壓力變送器(12)，該壓力變送器(12)感應的壓力信號，傳遞到數(shù)字顯示控制儀(36)的輸入端后，由數(shù)字顯示控制儀(36)輸出端輸出自動控制信號，再控制防爆電控箱(14)中主電路的交流接觸器KMl的啟停，實現(xiàn)自動控制I號機泵組的啟停； 常開電磁閥(10)、溢流閥(16)與I號機泵組并聯(lián)在油箱(I)和手動換向閥(18)之間，實現(xiàn)I號機泵組的孔載延時啟動和超高壓自動溢流； 2號機泵組與手動換向閥(19)連接，該手動換向閥(19)再分別與兩個單流閥連接，其中一個單流閥(21)連接到高壓油輸出端(34)，另一個單流閥(23)分兩路連接:一路連接到截止閥(25)后連接蓄能器(28);另一路又分兩路連接:第一路經截止閥(26)到油箱(I)，第二路經高壓濾清器(27)后，再與并聯(lián)的常閉電磁閥(32)、手動減壓調壓溢流閥(29)串聯(lián)截止閥(33)，進行連接后，最后從高壓油輸出端(34)輸出； 所述2號機泵組柱塞泵(7)的輸出端，并聯(lián)連接壓力變送器(13)，該壓力變送器(13)感應的壓力信號，傳遞到數(shù)字顯示控制儀(37)的輸入端后，由數(shù)字顯示控制儀(37)輸出端輸出自動控制信號，再控制防爆電控箱(15)中主電路的交流接觸器KM2的啟停，實現(xiàn)自動控制2號機泵組的啟停； 常開電磁閥(11)、溢流閥(17)與2號機泵組并聯(lián)在油箱(I)和手動換向閥(19)之間，實現(xiàn)2號機泵組的空載延時啟動和超高壓自動溢流。
2.根據(jù)權利要求1所述多功能液壓動力站，其特征在于:所述蓄能器(28)，由2只以上的蓄能器鋼瓶組成，呈并聯(lián)連接，內置充氮氣的膠囊。
3.根據(jù)權利要求1所述多功能液壓動力站，其特征在于:在截止閥(25)和油箱(I)之間的管路上設有截止閥(26)。
4.根據(jù)權利要求1所述多功能液壓動力站，其特征在于:在手動換向閥(18)和截止閥(25)之間的管路上設有單流閥(22);手動換向閥(18)和高壓油輸出端(34)之間的管路上設有單流閥(20);手動換向閥(19)和截止閥(25)之間的管路上設有單流閥(23)，手動換向閥(18)和高壓油輸出端(34)之間的管路上設有單流閥(21)。
5.根據(jù)權利要求1和2所述多功能液壓動力站的工作方法，其特征在于:當主令開關置于自動工況:一種工況主令開關置于半自動，常閉電磁閥(31)或常閉電磁閥(32)打開，蓄能器(28)高壓液壓油經常閉電磁閥(31)或常閉電磁閥(32)直接從高壓油輸出端(34)輸出；另一種工況主令開關置于全自動，常閉電磁閥(31)或常閉電磁閥(32)關閉，蓄能器(28)高壓液壓油經手動減壓調壓溢流閥(29)減壓調壓穩(wěn)壓后，經手動開啟截止閥(33)后，再從高壓油輸出端(34)輸出；實現(xiàn)I號機泵組和2號機泵組半自動和全自動的多種功能倒換。
6.根據(jù)權利要求5所述多功能液壓動力站的工作方法，其特征在于，實現(xiàn)輸出油壓大小可調的方法是: 當手動換向閥(18)置于自動工況，防爆電控箱(14)空氣開關QFl和QF3合閘，主令開關QTl置于自動工況，主令開關QT3置于全自動工況； 當手動換向閥(19)置于自動工況，防爆電控箱(15)空氣開關QF2和QF3合閘，主令開關QT2置于自動工況，主令開關QT4置于全自動工況； 在這兩種全自動工況同時或之一時，根據(jù)負載調節(jié)手動減壓調壓溢流閥(29)使輸出端具有大小任意調節(jié)穩(wěn)定的油壓。
【文檔編號】F15B11/00GK104389827SQ201410586411
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權日:2014年10月29日
【發(fā)明者】范清云, 劉嘉明 申請人:范清云, 劉嘉明