一种带压作业机升降油缸液压控制系统

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，特别是涉及一种带压作业机升降油缸液压控制系统。

背景技术

带压作业机是一种新型修井设备，专门用于油、水、气井中油套管环空内有压力的情况下进行起下管柱作业。为了提高油、水、气井采收率、最大限度的保护地下油气资源和环境。各大油田均已大范围推广带压作业机。

带压作业机升降油缸液压控制系统用于控制升降油缸的换向、制动、差动、压力调节等功能，是带压作业机的核心系统。该系统由7个液压控制阀通过液压管线连接而成。各大油田各种复杂井况要求其液压控制系统在各种极端井况均能控制升降油缸高效、快速、平稳运动。

目前，国内使用的带压作业机升降油缸液压控制系统的流量较小，导致油缸速度较慢，且功能不完全，不能满足各种极端井况和作业效率需求。进口的油缸控制系统成本很高，且货期很长，所以设计一套成本合理、大流量、功能齐全、可适用于国内各复杂井况的带压作业机升降油缸液压控制系统是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种带压作业机升降油缸液压控制系统，该系统造价低、货期较短，具有换向、制动、差动及压力调节等多种功能，维护保修成本较低，可适用于各种复杂井况。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种带压作业机升降油缸液压控制系统，该系统包括：液压油箱、液压泵、主换向阀、下降制动阀、上升制动差动阀、升降油缸、先导手柄、远程调压阀、差动选择阀及减压阀，所述液压油箱连接所述液压泵，所述液压泵连接所述主换向阀及减压阀，所述液压泵用于为所述主换向阀及减压阀供油，所述减压阀连接所述先导手柄和差动选择阀，液压油泵供油给减压阀后，经减压阀调压后为先导手柄和差动选择阀供油；

所述先导手柄连接所述主换向阀，所述先导手柄用于控制所述主换向阀的开启度，所述主换向阀的A口连接所述上升制动差动阀，所述上升制动差动阀连接至升降油缸的有杆腔，所述主换向阀的B口连接所述下降制动阀，所述下降制动阀连接至升降油缸的无杆腔；所述主换向阀的T油口连接至所述液压油箱；

所述差动选择阀与所述上升制动差动阀连接，所述远程调压阀连接所述主换向阀。

可选的，所述主换向阀的A口包括A1口和A2口，所述A1口和A2口均连接所述上升制动差动阀，所述主换向阀B口包括B1口和B2口，所述B1口和B2口均连接所述下降制动阀，所述主换向阀的T油口包括T1油口和T2油口，所述T1油口和T2油口均连接置所述液压油箱，所述主换向阀的a1及a2口连接所述先导手柄的a口，所述主换向阀的b1口及b2口连接所述先导手柄的b口。

可选的，所述先导手柄为弹簧自动复位先导手柄，所述先导手柄开启度与输出压力成线性关系，开启度越大，输出压力越大，所述主换向阀的阀芯开启度越大，过油量越大，所述先导手柄的压力控制区间与所述主换向阀的先导压力区间对应，用于通过所述先导手柄实现升降油缸的无极调速，当向所述先导手柄的b口供油时，所述主换向阀控制所述升降油缸上升，当向所述先导手柄的a口供油时，所述主换向阀控制所述升降油缸下降。

可选的，所述主换向阀为多个工作片并联，所述工作片为流量450L/min的大流量负载敏感换向阀，所述主换向阀为开心进油，液控比例换向，系统无动作待命时泵低压卸荷，所述主换向阀进油联设置有溢流阀，用于在油量较小时将多余的液压油溢流回所述液压油箱，所述主换向阀的A1口、A2口、B1口及B2口也设置有溢流阀，用于减小所述升降油缸的压力冲击和工况补油，所述主换向阀内置先导溢流阀，用于与所述远程调压阀配合实现所述升降油缸工作压力的调节。

可选的，所述远程调压阀为插装阀，包括阀块及远程调压阀芯，用于远程调节所述主换向阀的先导溢流阀，控制所述升降油缸的工作压力，所述远程调压阀连接所述主换向阀的LS1口或LS2口。

可选的，所述减压阀的出油口并联有缓冲蓄能器，用于保证供油及时稳定。

可选的，所述下降制动阀为插装阀，包括阀块及多个平衡阀芯，多个所述平衡阀芯并联，所述下降制动阀的流量与所述升降油缸的无杆腔流量相匹配，用于平衡控制所述升降油缸内的液压油，防止下降时因极端重负载造成的超速失控。

可选的，所述上升制动差动阀为插装阀，包括阀块、多个平衡阀芯及多个差动控制阀芯，所述上升制动差动阀的流量与所述升降油缸的有杆腔流量相匹配，所述多个平衡阀芯并联，用于实现所述升降油缸上升制动功能，防止上升时因极端轻负载造成的超速失控，所述差动控制阀芯包括第一差动阀芯、第二差动阀芯、第三差动阀芯及第四差动阀芯，用于实现所述升降油缸上升差动功能，所述第一差动阀芯连接所述差动选择阀，所述差动选择阀不供油时，所述升降油缸压力作用在所述平衡阀芯上，所述差动控制阀芯无作用，所述差动选择阀供油时，推动所述第一差动阀芯换向，所述升降油缸的无杆腔的压力推动所述第二差动阀芯换向，所述第四差动阀芯控制液压油流回所述液压油箱，所述第四差动阀的P1油口及P2油口相连接，使得升降油缸的有杆腔和无杆腔连通。

可选的，所述差动选择阀为插装阀，包括阀块及两位两通换向阀，所述差动选择阀连接所述上升制动差动阀，用于控制上升差动功能的启闭。

可选的，所述系统还包括高空操作台、平台基板及大流量钢管，所述升降油缸悬挂固定在所述平台基板上，所述主换向阀通过所述大流量钢管连接所述下降制动阀及上升制动差动阀，所述下降制动阀及上升制动差动阀通过所述大流量钢管连接所述升降油缸，所述减压阀、差动选择阀、远程调压阀及先导手柄均设置在所述高空操作台上，所述高空操作台固定在所述平台基板一侧，用于使工作人员操作方便。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的带压作业机升降油缸液压控制系统，该系统造价低、货期较短，具有换向、制动、差动及压力调节等功能，维护保修成本较低，可适用于各种复杂井况；主换向阀采用多片式结构，可根据系统流量配置工作片数量，满足各种型号带压作业机的要求；采用先导手柄控制升降油缸的换向，便于现场作业；升降油缸工作压力调节采用远程调压回路，设置有先导溢流阀及远程调压阀，可以快速、方便、精确的调节升降油缸的工作压力；减压阀并联有缓冲蓄能器，保证精确、快速的控制换向主阀；设置有下降制动阀，可根据作业需求调节制动力，来确保极端负重载荷时升降油缸可控、平稳的工作；设置有上升制动差动阀，当负载较小或者空载时，可提升上升速度，从而提高作业效率；采用差动选择阀，实现升降油缸上升差动功能的启闭；各种阀门均采用插装阀结构，降低了维修保养成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例带压作业机升降油缸液压控制系统结构示意图；

图2为本发明实施例带压作业机升降油缸液压控制系统原理示意图。

附图标记：1、下降制动阀；2、主换向阀；3、上升制动差动阀；4、升降油缸；5、减压阀；6、差动选择阀；7、远程调压阀；8、先导手柄；9、高空操作台；10、平衡阀芯；11、液压泵；12、液压油箱；13、大流量钢管；201、先导溢流阀；301、第一差动阀芯；302第二差动阀芯；303、第三差动阀芯；304、第四差动阀芯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种带压作业机升降油缸液压控制系统，该系统造价低、货期较短，具有换向、制动、差动及压力调节等多种功能，维护保修成本较低，可适用于各种复杂井况。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-2所示，本发明实施例提供的带压作业机升降油缸液压控制系统，包括：液压油箱12、液压泵11、主换向阀2、下降制动阀1、上升制动差动阀3、升降油缸4、先导手柄8、远程调压阀7、差动选择阀6及减压阀5，所述液压油箱12连接所述液压泵11，所述液压泵11连接所述主换向阀2及减压阀5，所述液压泵11用于为所述主换向阀2及减压阀5供油，所述减压阀5连接所述先导手柄8和差动选择阀6，液压油泵11供油给减压阀5后，经减压阀5调压后为先导手柄8和差动选择阀6供油；

所述先导手柄8连接所述主换向阀2，所述先导手柄8用于控制所述主换向阀2的开启度，所述主换向阀2的A口连接所述上升制动差动阀3，所述上升制动差动阀3连接至升降油缸4的有杆腔，所述主换向阀2的B口连接所述下降制动阀1，所述下降制动阀1连接至升降油缸4的无杆腔；所述主换向阀2的T油口连接至所述液压油箱12；

所述差动选择阀6与所述上升制动差动阀3连接，所述远程调压阀7连接所述主换向阀2。

所述主换向阀2的A口包括A1口和A2口，所述A1口和A2口均连接所述上升制动差动阀3，所述主换向阀2的B口包括B1口和B2口，所述B1口和B2口均连接所述下降制动阀1，所述主换向阀2的T油口包括T1油口和T2油口，所述T1油口和T2油口均连接置所述液压油箱12，所述主换向阀2的a1及a2口连接所述先导手柄8的a口，所述主换向阀2的b1口及b2口连接所述先导手柄8的b口。

所述先导手柄8为弹簧自动复位结构，所述先导手柄8安装在所述高空操作台9上，用于控制所述主换向阀2的阀芯的开启度，使所述主换向阀2的阀芯的过油量不同，所述先导手柄8开启度与输出压力成线性关系，开启度越大，输出压力越大，所述主换向阀2的阀芯开启度越大，过油量越大，所述先导手柄8的压力控制区间与所述主换向阀2的先导压力区间对应，可以通过所述先导手柄8实现升降油缸4的无极调速，当向所述先导手柄8的b口供油时，所述主换向阀2控制所述升降油缸4上升，当向所述先导手柄8的a口供油时，所述主换向阀2控制所述升降油缸4下降，所述先导手柄8的L油口连接所述液压油箱12。

所述主换向阀2为多片式结构，由多个工作片并联而成，工作片为使用率很高的成熟大流量负载敏感换向阀，其流量为450L/min，根据带压作业机速度要求确定工作片的数量，以达到预期的升降速度，首尾片各油口的位置、尺寸根据系统管线布局确定，便于管线的连接，所述主换向阀为开心进油，液控比例换向，系统无动作待命时泵低压卸荷，所述主换向阀2的进油联设置有溢流阀，当主换向阀2的阀芯过油量较小时，多余的液压油通过所述溢流阀流回所述液压油箱12，所述主换向阀2的A1口、A2口、B1口及B2口也设置有溢流阀，用于所述升降油缸4的压力冲击和工况补油，所述主换向阀2内置先导溢流阀201，用于与所述远程调压阀7配合实现所述升降油缸4工作压力的调节；给b1、b2口供油推动主换向阀2换向，使得液压油供给升降油缸4的无杆腔，升降油缸4上升；给a1、a2口供油推动主换向阀2换向，使得液压油供给升降油缸4的有杆腔，升降油缸4下降。

所述远程调压阀7为插装阀，包括阀块及远程调压阀芯，用于远程调节所述主换向阀2的先导溢流阀201，控制所述升降油缸4的工作压力，所述远程调压阀7连接所述主换向阀2的LS1口或LS2口，以图2为例，所述远程调压阀7连接所述主换向阀2的LS2口，远程控制先导溢流阀201的阀芯，从而控制升降油缸4的工作压力。

所述减压阀5用于将液压油调至合适压力后给所述差动选择阀6及先导手柄8供油，所述减压阀5的出油口并联有缓冲蓄能器，用于保证供油稳定性，降低了先导手柄8的控制响应时间。

所述下降制动阀1为插装阀，包括阀块及多个平衡阀芯10，多个所述平衡阀芯10并联，所述下降制动阀1的T3油口连接所述液压油箱12，所述下降制动阀1的流量与所述升降油缸4的无杆腔流量相匹配，用于平衡控制所述升降油缸4内的液压油，防止下降时因极端重负载造成的超速失控，当所述升降油缸4下降时，所述下降制动阀1的开启压力来源于所述升降油缸4的有杆腔提供的先导油压和无杆腔回油背压，当所述有杆腔和无杆腔建立的压力达到所述平衡阀芯10的开启压力后，所述下降制动阀1开启，所述升降油缸4的无杆腔建立回油通道，从而保证所述升降油缸4可控、平稳的下降，所述平衡阀芯10的开启压力可根据不同井况进行调节。

所述上升制动差动阀3为插装阀，包括阀块、多个平衡阀芯10及多个差动控制阀芯，所述上升制动差动阀3的L油口连接所述液压油箱12，多个所述平衡阀芯10的流量与所述升降油缸4的有杆腔流量相匹配，用于实现上升制动功能及差动功能，上升制动功能的实现过程为，当所述升降油缸4上升时，所述平衡阀芯10的开启压力来源于无杆腔提供的先导油压和有杆腔的回油背压，当无杆腔和有杆腔建立的压力达到平衡阀芯10的开启压力时，所述平衡阀芯10开启，所述升降油缸4的有杆腔建立回油通道，从而保证升降油缸可控、平稳的下降，平衡阀芯10的开启压力可根据不同井况进行调节。

所述差动功能的实现过程为，所述差动控制阀芯包括第一差动阀芯301、第二差动阀芯302、第三差动阀芯303及第四差动阀芯304，当所述第一差动阀芯301的X口，即所述差动选择阀6未供油时，所述升降油缸4的无杆腔压力(上升油压)直接作用在所述平衡阀芯10上，所述差动控制阀芯不起作用，上升差动功能关闭，当X口供油时，推动第一差动阀芯301换向，所述升降油缸4的无杆腔的压力(上升油压)作用于第二差动阀芯302上并推动第二差动阀芯302换向，第二差动阀芯302换向后，第四差动阀芯304控制液压油流回液压油箱12，所述第四差动阀芯304的P1、P2油口连通，即升降油缸的有杆腔和无杆腔连通，差动功能开启，在差动功能模式下，所述升降油缸4的上升速度可提升为原速度的D

所述差动选择阀6为插装阀，包括阀块及两位两通换向阀，所述差动选择阀6的L油口连接所述液压油箱12，所述差动选择阀6设置在所述高空操作台9上，用于控制升降油缸4的上升差动功能的启闭，工作原理为，所述减压阀5供油给所述差动选择阀6，通过换向阀芯控制液压油方向，所述差动选择阀6有两个位置，位置1：液压油截止，差动功能关闭，位置2：液压油供给上升制动差动阀3的第一差动阀芯301，当升降油缸4上升时差动功能开启，升降油缸4下降时差动功能关闭。

该系统还包括高空操作台9、平台基板及大流量钢管13，所述升降油缸4悬挂固定在所述平台基板上，所述主换向阀2通过所述大流量钢管13连接所述下降制动阀1及上升制动差动阀3，所述下降制动阀1及上升制动差动阀3通过所述大流量钢管13连接所述升降油缸4，所述减压阀5、差动选择阀6、远程调压阀7及先导手柄8均设置在所述高空操作台9上，所述高空操作台9固定在所述平台基板一侧，用于使工作人员操作方便。

本发明提供的带压作业机升降油缸液压控制系统，该系统造价低、货期较短，具有换向、制动、差动及压力调节等功能，维护保修成本较低，可适用于各种复杂井况；主换向阀采用多片式结构，可根据系统流量配置工作片数量，满足各种型号带压作业机的要求；采用先导手柄控制升降油缸的换向，便于现场作业；升降油缸工作压力调节采用远程调压回路，设置有先导溢流阀及远程调压阀，可以快速、方便、精确的调节升降油缸的工作压力，升降油缸换向功能采用负载敏感阀系统，可感受系统流量、压力需求，效率远高于常规液控系统；减压阀并联有缓冲蓄能器，保证精确、快速的控制换向主阀；设置有下降制动阀，可根据作业需求调节制动力，来确保极端负重载荷时升降油缸可控、平稳的工作；设置有上升制动差动阀，当极端轻负载时，平衡阀芯动作保证升降油缸可控、平稳的运行，当负载较小或者空载时，差动控制阀芯动作可提升上升速度，从而提高作业效率；各种阀门均采用插装阀结构，降低了维修保养成本。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。