本發(fā)明涉及地質(zhì)鉆探工程液壓系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種頂驅(qū)鉆機(jī)用溫控液壓系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前國(guó)內(nèi)外的深井鉆機(jī)、海洋及淺海石油鉆井平臺(tái)、施工特殊工藝井大多配備了頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置也簡(jiǎn)稱為頂驅(qū)。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置可從井架上部空間直接旋轉(zhuǎn)鉆桿，沿專用導(dǎo)軌向下送進(jìn)，完成鉆桿旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，循環(huán)鉆井液，接立柱，上卸扣和倒劃眼等多種鉆井操作。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置明顯提高了鉆井作業(yè)的能力和效率，并已成為石油鉆井行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。由于工作環(huán)境存在高低溫情況，因此，頂驅(qū)鉆機(jī)液壓系統(tǒng)需使用溫控系統(tǒng)以調(diào)節(jié)溫度來適應(yīng)高低溫的工作環(huán)境。目前，頂驅(qū)鉆機(jī)用溫控液壓系統(tǒng)的技術(shù)手段主要存在以下缺點(diǎn)：加熱形式及控制單一，通常是安裝電控加熱，可靠性不高，難以適應(yīng)高低溫環(huán)境要求；油田設(shè)備電子元器件均要求防爆，故一般溫控系統(tǒng)成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種頂驅(qū)鉆機(jī)用溫控液壓系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

一種頂驅(qū)鉆機(jī)用溫控液壓系統(tǒng)，其包括液壓泵站、溫控閥組、主閥和冷卻器；所述主閥上設(shè)有用于加熱主閥內(nèi)油路的加熱溢流閥，加熱溢流閥的進(jìn)油路上串聯(lián)有第一液控開單向閥；所述液壓泵站包括液壓油箱和卸荷閥，所述液壓油箱的內(nèi)部裝有油溫傳感器和電加熱器；所述冷卻器連通于液壓油箱；所述溫控閥組包括電磁換向閥、第一調(diào)速閥、第二調(diào)速閥、第一節(jié)流閥、第二節(jié)流閥、第二液控開單向閥；電磁換向閥的進(jìn)油口連通于液壓油箱；電磁換向閥位于中位時(shí)，液壓油箱的油經(jīng)卸荷閥和冷卻器回至液壓油箱；電磁換向閥的第一出油口依次連通第一調(diào)速閥和冷卻器；電磁換向閥的第二出油口連接有三個(gè)油路，第一個(gè)油路通過第二液控開單向閥連通于液壓油箱；第二個(gè)油路包括依次連接的第一節(jié)流閥、第一液控開單向閥、加熱溢流閥；第三油路依次通過第二調(diào)速閥、第二節(jié)流閥、第二液控開單向閥而連通于液壓油箱。

較佳地，所述冷卻器與所述液壓油箱之間設(shè)有回油過濾器。

較佳地，所述冷卻器包括用于驅(qū)動(dòng)冷卻部件的液壓馬達(dá)、用于旁通回油的旁通溢流閥、用于對(duì)液壓馬達(dá)補(bǔ)油的單向閥。

較佳地，所述液壓泵站還包括變量柱塞泵，所述變量柱塞泵連接于所述液壓油箱的出油口。

較佳地，所述變量柱塞泵和所述液壓油箱之間設(shè)有吸油過濾器。

較佳地，所述電磁換向閥與所述液壓油箱之間還設(shè)有背壓閥。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：低溫加熱時(shí)，回油屏蔽冷卻器及過濾器，實(shí)現(xiàn)直接回油，提高了系統(tǒng)可靠性；同時(shí)因減少了散熱路徑，強(qiáng)化了加熱保溫效果。閥體加熱部分，通過液壓控制信號(hào)進(jìn)行控制，可有效降低防爆環(huán)境下的控制成本，并提高系統(tǒng)可靠性。系統(tǒng)同時(shí)安裝電加熱器方式及溢流加熱方式，當(dāng)超低溫時(shí)，通過電加熱器實(shí)現(xiàn)對(duì)油箱油液加熱，保證主泵的正常運(yùn)行條件。當(dāng)加熱到合適溫度后可選擇再聯(lián)合泵進(jìn)行溢流加熱，兩方式各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化加熱效果，可減少單方面裝機(jī)功率。加熱模式與冷卻模式通過同一電磁換向閥控制，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械式互鎖及電器互鎖且溫控閥組置于地面，提高了系統(tǒng)可靠性及維護(hù)的便利性。本系統(tǒng)可以適應(yīng)高低溫環(huán)境要求，對(duì)油箱及主閥進(jìn)行自適應(yīng)加熱或冷卻，并在保證可靠性的基礎(chǔ)上有效降低制造成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的溫控液壓系統(tǒng)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面舉個(gè)較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本發(fā)明。

如圖1所示，一種頂驅(qū)鉆機(jī)用溫控液壓系統(tǒng)，其包括液壓泵站、溫控閥組、主閥和冷卻器；主閥上設(shè)有用于加熱主閥內(nèi)油路的加熱溢流閥11，加熱溢流閥11的進(jìn)油路上串聯(lián)有第一液控開單向閥10。

液壓泵站包括液壓油箱1和卸荷閥8，液壓油箱1的內(nèi)部裝有油溫傳感器3和電加熱器4；液壓油箱的出油口設(shè)有變量柱塞泵6，變量柱塞泵6連接有止回閥7和卸荷閥8。變量柱塞泵6和液壓油箱1之間設(shè)有吸油過濾器5。

冷卻器連通于液壓油箱；冷卻器與液壓油箱1之間設(shè)有回油過濾器2。冷卻器包括用于驅(qū)動(dòng)冷卻部件的液壓馬達(dá)13、用于旁通回油的旁通溢流閥12、用于對(duì)液壓馬達(dá)補(bǔ)油的單向閥14。

溫控閥組包括電磁換向閥15、第一調(diào)速閥16、第二調(diào)速閥17、第一節(jié)流閥18.1、第二節(jié)流閥18.2、第二液控開單向閥19。電磁換向閥15位于中位時(shí)，液壓油箱的油經(jīng)卸荷閥8和冷卻器回至液壓油箱；電磁換向閥15的第一出油口依次連通第一調(diào)速閥16和冷卻器；電磁換向閥15的第二出油口連接有三個(gè)油路，第一個(gè)油路通過第二液控開單向閥19連通于液壓油箱1；第二個(gè)油路包括依次連接的第一節(jié)流閥18.1、第一液控開單向閥10、加熱溢流閥11；第三油路依次通過第二調(diào)速閥17、第二節(jié)流閥18.2、第二液控開單向閥19而連通于液壓油箱1。電磁換向閥15與液壓油箱1之間還設(shè)有背壓閥20。

連接頂驅(qū)主閥及地面動(dòng)力源的是管匯，上下管匯使用快速接頭9.1、9.2、9.3完成連接。

本發(fā)明的液壓系統(tǒng)，其具體控制方式為：

鉆機(jī)施工中，默認(rèn)狀態(tài)，溫控閥組中的電磁換向閥15處于中位，此時(shí)處在待壓狀態(tài)，液壓泵站提供的壓力油直接到達(dá)電磁換向閥15的P口，卸荷閥8的回油直接通過冷卻器及回油過濾器2進(jìn)入油箱1。實(shí)現(xiàn)常溫下的介質(zhì)循環(huán)。而第一液控開單向閥10和第二液控開單向閥19的控制油經(jīng)電磁換向閥15的Y型中位泄壓。背壓閥20主要是保證管道中的油液保持。

當(dāng)液壓油箱1的油溫升高并超過設(shè)定溫度(如：55℃)時(shí)，電磁換向閥15左位導(dǎo)通，冷卻模式生效，并通過第一調(diào)速閥16，保證一定流量通過液壓馬達(dá)13，驅(qū)動(dòng)風(fēng)冷式冷卻器實(shí)現(xiàn)回油的全面冷卻。當(dāng)油液溫度低于設(shè)定溫度(如：30℃)時(shí)，控制電磁換向閥15回中位，停止散熱。

當(dāng)油溫傳感器3檢測(cè)到的液壓油箱1的油溫低于設(shè)定溫度(如：15℃)時(shí)，電磁換向閥15右位導(dǎo)通，加熱模式生效，油壓第一路到達(dá)第二液控開單向閥19，幾乎同時(shí)油壓第二路經(jīng)過節(jié)流閥18.1到達(dá)第一液控開單向閥10，于是加熱溢流閥11開始溢流，實(shí)現(xiàn)頂驅(qū)主閥體的加熱。第三路油壓通過第二調(diào)速閥17，到達(dá)第二節(jié)流閥18.2也實(shí)現(xiàn)溢流，系統(tǒng)回油因第二液控開單向閥19的開啟，故大部分回油不經(jīng)冷卻器及過濾器，直接回到液壓油箱1。屏蔽了冷卻器及過濾器，提高了系統(tǒng)元件的安全可靠性。

當(dāng)油溫傳感器3檢測(cè)到的液壓油箱1油溫超低(如：-20℃以下)時(shí)，此時(shí)變量柱塞泵6禁止直接啟動(dòng)，僅可通過電加熱器4對(duì)液壓油箱1內(nèi)的油液實(shí)行加熱，當(dāng)油溫超過泵最低啟動(dòng)溫度后才允許啟動(dòng)運(yùn)行。

在控制上，電加熱與溢流加熱根據(jù)需要可以同時(shí)進(jìn)行，從而縮減加熱等待時(shí)間。也可獨(dú)立運(yùn)行，這種互為補(bǔ)充的控制方式整體上提高了頂驅(qū)鉆機(jī)低溫條件下的自適應(yīng)能力。

第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥是可調(diào)的，可以實(shí)現(xiàn)完全關(guān)閉，當(dāng)僅需要對(duì)油箱加熱，或僅對(duì)頂驅(qū)上的主閥體進(jìn)行加熱時(shí)，可手動(dòng)關(guān)閉切斷其中之一。

液壓泵站位于地面或鉆井平臺(tái)上，與頂驅(qū)本體分離。溫控閥組其內(nèi)部集成的有加熱用的節(jié)流閥，用于對(duì)油箱節(jié)流加熱循環(huán)，并可通過電磁換向閥根據(jù)油箱溫度傳感器提供的自動(dòng)控制信號(hào)選擇加熱模式、冷卻模式和常態(tài)待壓中位模式。當(dāng)開啟加熱模式時(shí)，既可選擇對(duì)閥體加熱，同時(shí)也可通過集成于溫控閥組內(nèi)部的節(jié)流閥溢流對(duì)油箱油液加熱，并同時(shí)開啟與冷卻器、過濾器并聯(lián)的旁通回油通道。

主閥內(nèi)部集成的加熱溢流閥進(jìn)油路上串聯(lián)有液控單向閥，常溫時(shí)保持關(guān)閉，低溫上時(shí)，通過溫控閥提供的開啟控制信號(hào)，開啟該液控單向閥實(shí)現(xiàn)溢流加熱。

本發(fā)明的溫控液壓系統(tǒng)可以適應(yīng)高低溫環(huán)境要求，對(duì)油箱及主閥進(jìn)行自適應(yīng)加熱或冷卻，并在保證可靠性的基礎(chǔ)上有效降低制造成本。具體為：

1、低溫加熱時(shí)，回油屏蔽冷卻器及過濾器，實(shí)現(xiàn)直接回油，提高了系統(tǒng)可靠性。同時(shí)因減少了散熱路徑，強(qiáng)化了加熱保溫效果。

2、閥體加熱部分，通過液壓控制信號(hào)進(jìn)行控制，可有效降低防爆環(huán)境下的控制成本，并提高系統(tǒng)可靠性。

3、系統(tǒng)同時(shí)安裝電加熱器方式及溢流加熱方式，當(dāng)超低溫時(shí)，通過電加熱器實(shí)現(xiàn)對(duì)油箱油液加熱，保證主泵的正常運(yùn)行條件。當(dāng)加熱到合適溫度后可選擇再聯(lián)合泵進(jìn)行溢流加熱，兩方式各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化加熱效果，可減少單方面裝機(jī)功率。

4、加熱模式與冷卻模式通過同一電磁換向閥控制，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械式互鎖及電器互鎖且溫控閥組置于地面，提高了系統(tǒng)可靠性及維護(hù)的便利性。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。