[发明专利]数控液动计量配注高分子泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于油田注水系统的配注高分子聚合物的水泵，属于石油开采供水设备技术领域。

背景技术

我国的许多油田需要在开采石油的同时，往地层内注水，以保持地层内部压力的恒定或基本不变。为了改善油田注水效果，现在在注水的同时还附加配注高分子聚合物，也就是在高压注水系统中按照一定比例定量配注某些高分子聚合物。为此，需要对高分子聚合物的流量进行控制，以保证配注比例;同时又要对它提供输送能量。由于高分子聚合物的分子链非常容易被切断，若使用普通的高压计量泵，由于结构方面的原因，混有高分子聚合物的液体在流道中不能始终保持层流状态流动，因此，在配注过程中会不同程度地使聚合物的分子链被切断，影响配注效果，而且，配注时的流量计量也需要专门计量设备才能完成。即需要两台设备才能完成上述工作，控制复杂，能耗大，还效果不尽如意。

发明内容

本发明的目的是提供一种集计量和输送为一体的高分子配注泵，使用数字控制，在机电一体化控制系统中用于油田注水。

本发明的结构组成如图1所示：它是由数控电力拖动装置和液动增压配注装置两部分构成的，前者是由一个由可变频电源1B控制的数控稀土永磁电机1A驱动齿轮泵2，以及装于液动缸筒3、4处的两个磁敏位移传感器9、10和控制高压三通阀7A、7B动作的数控执行器8构成，后者是有两个用无缝钢管制成的高压液动缸筒3、4，两个缸筒内分别装有一个铁芯橡胶活塞5、6把缸体分隔成两个部分，其下部是甘油11，与齿轮泵2构成通路，上部是配注高分子聚合物的高压水12，通过两个高压三通阀7A、7B与进、出口13、14交替构成通路，传感器9、10和数控执行器8，可变频电源1B的适配模块都插在标准工业控制介面1C里的插槽中，接口介面1C通过标准串行通信接口与可与其他测控设备共用的中央控制计算机1D相连。

本发明是采用当代高技术成果，用数控电力拖动系统作为本装置的驱动动力，同时，将传统的高压计量泵的计量、液流换向、机械传动等功能，都由原来的机械方法改为用电子信息技术来处理，这样就可以用少量简单的机械部件，就构成了一种集计量、监控、泵液三种功能于一体的新型液动设备。

本发明的工作原理如下：

由数控稀土永磁电机1A、可变频逆变电源1B、标准工业控制接口介面1C和控制计算机1D构成的是一种全数控电力拖动装置（已申请专利，专利申请号：92100001.4），它是利用控制计算机1D根据程序设定的策略、实时随机发出控制指令，通过接口介面1C使可变频逆变电源1B把从供电网馈入的工频交流电变成频率、相位都可变的交流电输出，它不仅可以被控改变输出电流的频率和相位关系，还可以被控改变输出电流的大小。而数控稀土永磁电机又是一种转速范围很广、机械特性特硬的同步电机，上述全数控电力拖动装置可以实时对电机的转速、加速度、方向、扭矩、行程都实行随机控制，实际上也就是对与电机1A装成一体的齿轮泵2的输出状态进行实时随机的定量输出控制。齿轮泵2的进出口与高压液动缸筒3、4中被铁芯橡胶活塞5、6分隔而成的两个下半部缸体中充满的甘油（或其他具有等同功能的动力液）构成通路，齿轮泵2的转速可以从0到最大转速之间进行正反向旋转。当泵2正向旋转时，（如附图所示）将动力液甘油从缸筒3泵向缸筒4，活塞5下行，活塞6上行，同时在数控执行器8的控制下，流道平滑的高压三通阀7A使含有高分子聚合物的水从进口13处吸入并导向缸筒3，而三通阀7B则使在缸筒4里受活塞顶压而获取输送能量的含有高分子聚合物的高压水与出口14连通，被配注到油田地层里。此时，缸筒3处于进液状态，缸筒4处于排液状态。当活塞5下行到达磁敏位移行程传感器10的位置时，传感器10的适配模块通过接口介面1C向控制计算机1D发出讯号，在计算机1D的统一指令下，数控执行器8动作，使三通阀7A、7B置换位置，泵2反向旋转。这样，上述过程被翻转而进行，即缸筒4处于进液状态，而缸筒3处于排液状态。如是交替进行就构成一个工作循环。

由于是通过动力液的传递而使含有高分子聚合物的高压水获取输送能量的，可使高分子聚合物在流道中始终保持层流状态，并确保聚合物分子链不遭破坏，并且流程简单，机械结构也简单，工作平稳可靠，整个操作运行实行机电一体化控制，毋需专人管理、维修，其能耗也比传统的计量泵低得多，可以大量节能。数控装置通过设置齿轮泵2的转速，可达到控制和计量它的流量的目的，再通过计算机的换算和积分，就可以计算出所排出的含有高分子聚合物的高压水总量。而计算机又是与其他测控设备共用的，在其标准工业接口介面中可以插入其他适配模块，对其他参数进行测量或控制，构成一个油井开采作业的机电一体化测控系统。本发明也可用于化工系统中类似用途的其他工作。