YSB型液压三缸泵的改进与实验

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近些年来，随着油田注水、调剖、堵水、注聚等二、三次采油工艺的实施，三缸泵得到了广泛的应用。作为-种传统的注入设备，机械式三缸泵大多采用卧式三柱塞往复泵形式，由于受单-机械泵结构限制，工作柱塞冲次高、行程短。吸入、排出阀体起落频率高，阀体对阀座频繁高压力冲击易使阀体阀座的寿命缩短，造成机械泵吸人介质的性能差、介质吸人量不足的现象，严重时会出现阀体阀座泄漏、疲劳断裂的情况，影响机械泵整体性能的发挥；再者，由于机械泵的高冲次、短行程，易造成介质传递过程中的流量、压力脉动大的缺陷，这样就造成泵对介质分子链过度剪切，降低了介质性能。

为满足油田作业工艺对工作介质在泵送过程中低剪切、少扰动的要求，我们在 2001年就开始研制-种新型的液压三缸泵，与传统的机械式三缸泵相比较，不但使用功能可以替代。而且具有不可比拟的自身优势，液压三缸泵以长行程、低冲次结构和工作方式，避免了活塞对介质的剪切和破坏，保证介质的整体性能，提高介质输送的效率等特点，受到油田使用者的青睐。

为发挥液压三缸泵的较大优势和降低泵的震动噪声等，我们对现有液压三缸泵进行了改进。从改进后的数据分析和实验效果可以看出，三缸泵性能有较大的提高。

1 进行机构改进的原因虽然我们设计出的液压三缸泵已在全国各大油田得到推广和应用，也经常受到用户的诸多好评，但随着油田各使用单位对二、三次采油工艺技术要求的不断提高，对泵的性能要求也提出了更高、更新的要求，经过我们与用户认真沟通并认真听取用户的反劳要求后，了解到油田工艺施工部门提出了几点新的要求，①增大现有泵的排量；② 减少整台设备的震动和噪声；③ 减少对地层注入高分子化合物介质的剪切。为尽快满足用户对油田施工工艺的新要求，我们为此专门成立项目组，针对用户提出的要求对现有的液压三缸泵进行了改进和完善。

2 结构改进与泵流量曲线为使结构方案旧能的简单，以方便于加工、组装和故障诊断等，考虑到泵的换向脉动及活塞吸人与排出速度。设计方案仍沿用用原来的三缸并列结构。因为其好处是：采用三缸结构，始终保持-缸排出，由于三缸交替循环，使得任-个缸的吸入过程可占用排出时间的两倍来完成，这就大大改善了泵的吸入状况，而吸入管也避免了断流现象，提高了排出液体流动的均匀性，增大了泵的排量，防止了缸体内气蚀现象的发生。基于采用三缸并列结构的这些优点，所以我们决定在不改变其整体设计结构的基础上，在机械部件改进方面寻求突破，经过我们项目组认真探讨，并根据油田-线使用的反馈信息，我们采取的改进措施和方面收稿Et期：2013-01-06作者简介：白广辽(1979-)，男，山东菏泽人，助理工程师，大学，主要从事机械设计与机械加工工艺工作。

2013年第7期 液压与气动 109主要包括：① 加长了泵的行程长度；② 加大活塞及缸体的直径；③ 在活塞杆与传递动力端增加橡胶垫圈；④ 在泵的高压出口端增加蓄能器等。

改进前、后的流量曲线对比如图 1所示(注：横坐标为曲柄转角；纵坐标为流量)。

QQ a)改进前流量曲线b)改进后流量曲线图1 改进前后流量对比曲线从前后实验流量曲线的对比中可以看出，改进后流量随做功缸和调频凸轮轴转动相同角度时，因泵缸体和行程的加大，单缸-个行程的时间加长，即第二个缸开始做功的时间与改进前相比，在第-个缸做功前完成前提前开始起作用，第三缸依次在第二缸完成前提前做功，这样循环往复，体现在曲线上就是前后两缸的重叠时间增大，使流量曲线在叠加后向趋于平稳发展，同时也极大地改善了出口端的压力波动。

3 工作原理由于在液压系统方面是对泵的缸体、活塞行程等方面进行的改进 ，所以改进后的 YSB型液压三缸泵的系统工作原理与改进前的工作原理基本相同，在此我就不再叙述整个的动作详细过程，仅简单的加以描述实现运动的过程，实现运动的液压简图如图2所示。

鲰 r鲰 r图2 液压简图在工作过程中任意两组液缸控制阀之间都有互锁装置，且能保证排出缸下行排液的运动始终早于与其匹配的回程缸的运动，这就有利地保证了排液压力的平稳性，起到了保持压力稳定与防止压力脉动的作用。

YSB型液压三缸泵未采用压力油液控换向和电信号控制电磁阀换向两种方式，而采用变频电机带动的凸轮轴顶杆换向结构。通过变频器调整变频电机的转速，从而实现三液压缸任意位置上的方向变换，提高了三缸泵的可操作性，三凸轮相位各差 120度，凸轮通过顶动上部顶杆传递力来顶动换向先导阀 ，被顶动的先导阀芯受外力作用运动，从而实现换向压力油通过先导控制阀进入主阀，推动主阀芯运动来实现液压缸活塞的往复运动。

4 改进后的性能实验及特点改进后的 YSB型液压三缸泵通过-系列的室内试验与现场应用，各项预期指标都得到了验证，特别是三个液压缸衔接配合的情况，对三缸是否协调、输出压力是否平稳等均进行了试验和测试。在室内试验中，我们模拟油田现场以出口端加阻尼球阀进行加压试验。试验中液压三缸泵正常满负荷运转换向次数由原来试制的 18次/min(此数为三缸累加换向数)改进为12/min，即单缸由原来的10 s改进为每 15 S来回-个行程。泵的最高测试压力由原来的20 MPa增大至25 MPa，排量由原来的6 m /h增大到7 m /h，改进后的压力脉动测试 0.023-0.039(幅值)，而且通过试验研究表明，脉动值的最小区域正是泵的高效区，即当泵处于高效点运行时，其压力脉动值最小，整个试验过程工作压力平稳，能够满足油田新工艺的技术要求。

表1 改进前后参数对比换向次数 最高压力 最大排量 压力脉动(/min) (MPa) (m /h) (幅值)改进前 18 20 6 0.025-0.041改进后 12 25 7 0.023-0.039测试液压三缸泵改进前后的排出试验压力对比曲线如图3所示。

周期时间∥sa)改进前试验压力曲线周期时间∥sb)改进后试验压力曲线图3 改进前后排出试验压力对比曲线2 dJ R出 2 日1 10 液压与气动 2013年第7期DOI：10.11832/j.issn.1000-4858.2013.07.036某泵控马达电液随动系统失控保护装置的研制谢战洪Development of Protection Equipment f0r Lost Control of CertainElectro.hydraulic Servo SystemXIE Zhan-hong(中国船舶重工集团公司 第七-三研究所，河南 郑州 450015)摘 要：针对泵控马达电液随动系统失控保护难题，通过分析失控机理，确定了组合阀式失控保护装置技术方案。在真实负载上进行了功能、性能实验♂果表明：该装置技术方案设计合理，各项指标达到设计要求，制动效果好，大大提高了系统的安全性，工作稳定可靠，有较大的社会推广价值。

关键词：泵控马达；随动系统；插装阀；失控保护中图分类号：TH137 文献标志码：B 文章编号：1000-4858(2013)07-0110-03引言泵控马达电液随动系统在近半个世纪以来，始终是国内外军工及其他工业部门的主要控制系统之-。

泵控马达电液随动系统将电气和液压有机地结合起来，它综合了两方面的优点，既具有控制大惯量转动负载实现快速调转的响应能力，又具有高精度的控制能力，被广泛应用于国民经济的各个部门，特别是在大功率、快速、精确反应的控制诚。

我们在某型装备随动系统设计中，选择了泵控马达电液随动系统方案。在此随动系统设计规范中规定系统应具有断电、欠压、过压、失相、极限角制动等保护功能，确保人员和设备的安全；同时还要求当系统以最大速度运行时，发生突然失控，失控保护装置应能保证可靠制动。

在实际的泵控马达电液随动系统中，如果没有失控保护装置，在断电、伺服阀卡滞失控等情况发生时，收稿 日期：2013-05·15作者简介：谢战洪(1975-)，男，河南遂平人，高级工程师，硕士 ，主要从事随动系统、变频器的研究、设计工作。

通过试验我们可以看出改进后的压力曲线更趋于直线，使得泵的排出压力比改进前有较大的改善，压力更趋于平稳。除此之外，通过改进后的实验及与改进前的对比，在泵的冲次、冲程、排量、压力脉动、换向平稳性等方面都有较大的改善。

5 结论改进后的 YSB型液压三缸泵已完成了室内试验，各项指标包括用户提出的排量、震动、对高分子化合物的剪切等均达到了改进后的设计要求，现已进行局部规模的推广应用。其改进后的低冲次、长冲程、大排量的工作方式与设计之初的泵相比有了较大程度的改善，通过液压与机械方面的改进，使泵的排出压力更加平稳；提升了泵的最大排量；减少了换向次数并提高换向的平稳性；减少了整机的震动和噪声；并实现了降低对工作介质的剪切率，提高了工艺施工效果，减少了压力脉动对地层的冲击，更加适合于油田的注聚、调剖、堵水等工艺，特别是对剪切率有要求的高分子链化合物为介质的作业工艺。为配合油田二、三次采油的工艺需要，接下来我们将根据油田反馈的信息和新的工艺要求做持续不断的改进和完善整体结构。