石油管材壓力機(jī)液壓設(shè)備及其輔助元件設(shè)計(jì)

包月欽 陳利華 霍軍榮

摘要:石油管材壓力機(jī)是對(duì)石油專(zhuān)用油管、套管、管線(xiàn)進(jìn)行水壓試驗(yàn)的設(shè)備。文章對(duì)石油管材壓力機(jī)的液壓設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討,并對(duì)影響其工況的輔助元件設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞:石油管材;壓力機(jī);液壓設(shè)備

中圖分類(lèi)號(hào):TH871 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)20-0017-01

1石油管材液壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)

石油管材液壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)主要有機(jī)體、活塞裝置、緩沖裝置和排氣裝置。下面分別進(jìn)行探討。

{1}機(jī)體組件。機(jī)體組件與活塞組件形成的密封腔承受油壓作用,機(jī)體組件要有足夠的強(qiáng)度,較高的表面精度和可靠的密封性。

常見(jiàn)的機(jī)體組件連接形式有法蘭式連接、半環(huán)式連接、螺紋式連接、拉桿式連接。

{2}活塞裝置?；钊b置主要用來(lái)防止液壓油的泄漏,在選用密封裝置的基本要求是具有良好的密封性能,并隨壓力的增加自動(dòng)提高密封性,摩擦阻力要小、耐油、抗腐蝕、壽命長(zhǎng)、制造簡(jiǎn)單、拆裝方便。主要有以下幾種形式:間隙密封形式活塞環(huán)密封形式密封圈密封形式。

{3}緩沖裝置。當(dāng)石油管材液壓機(jī)拖動(dòng)負(fù)載的質(zhì)量較大,速度較高時(shí),一般應(yīng)在液壓機(jī)中設(shè)置緩沖裝置,必要時(shí)還要設(shè)置緩沖回路。原理是:當(dāng)活塞接近行程終端時(shí),在排油腔內(nèi)增大回油阻力,降低液壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度。

{4}排氣裝置。石油管材液壓系統(tǒng)往往會(huì)混入空氣,使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定,產(chǎn)生振動(dòng)。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)不能正常工作。設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的排氣裝置,將油口布置在缸筒兩端的最高處,這樣也能使空氣隨油液排往油箱內(nèi),再?gòu)挠拖湟绯觥?duì)于速度穩(wěn)定性要求較高的系統(tǒng),常在液壓缸的最高處設(shè)置專(zhuān)門(mén)的排氣裝置,如排氣閥。

2石油管材液壓設(shè)備的輔助元件設(shè)計(jì)

石油管材液壓設(shè)備除了以上介紹的幾種主要結(jié)構(gòu)外,還有兩類(lèi)主要的輔助元件,它們是濾油器和儲(chǔ)能器,其性能直接影響設(shè)備的工況。因此文章對(duì)這兩種輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)討論。

2.1濾油器設(shè)計(jì)

石油管道的壓力系統(tǒng)故障大多數(shù)是由于油液中雜質(zhì)造成的,油液中的污染雜質(zhì)會(huì)使液壓元件運(yùn)動(dòng)的結(jié)合面磨損,堵塞閥口、卡死閥芯,在系統(tǒng)中安裝濾油器,是保證液壓系統(tǒng)正常工作的必要手段。

選擇濾油器的安裝位置時(shí)應(yīng)注意以下幾種情況:①泵入口的吸油濾油器:這種方法是用來(lái)保護(hù)液壓泵,使其不至于吸入較大的雜質(zhì),可選用粗過(guò)濾器,為了不影響吸油能力,防止發(fā)生氣穴現(xiàn)象,濾油能力應(yīng)為泵的流量?jī)杀兑陨?壓力損失不得超過(guò)0.01～0.035 MPa。②泵出口油路上的高壓濾油器:主要用來(lái)濾除進(jìn)入液壓系統(tǒng)的污染雜質(zhì),使用過(guò)濾精度高,濾油器應(yīng)能承受油路上的工作壓力和沖擊壓力,壓力降小于0.35 MPa,并應(yīng)有安全閥或堵塞報(bào)警裝置,以防泵過(guò)載和濾芯損壞。③系統(tǒng)回油路上的低壓濾油器:可濾去油液流入油箱的污染物,因回油路壓力很低,可采用耐壓較低的精密濾油器,并允許有較大的壓力降。④安裝在系統(tǒng)以外的旁路過(guò)濾系統(tǒng):在安裝濾油器時(shí),只能單向使用,進(jìn)口了出口不能互換,方便濾芯清洗。

2.2蓄能器設(shè)計(jì)

在石油管材液壓系統(tǒng)中,蓄能器主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能:①輔助動(dòng)力源:工作周期較短的工作系統(tǒng)或一個(gè)循環(huán)內(nèi)速度差別很大的系統(tǒng),在系統(tǒng)不要大流量時(shí),可以把液壓泵輸出的多余壓力油儲(chǔ)存在蓄能器內(nèi)。到使用時(shí),由蓄能器快速向系統(tǒng)輸送能量,可以減少液壓泵和電機(jī)的消耗。②系統(tǒng)保壓:在液壓泵停止向系統(tǒng)提供油液的情況下,蓄能器所存儲(chǔ)的壓力油向系統(tǒng)補(bǔ)充,可以維持系統(tǒng)的壓力和運(yùn)行的機(jī)件損壞。③吸收系統(tǒng)脈動(dòng)、緩和液壓沖擊:吸收系統(tǒng)壓力突變時(shí)的沖擊,如液壓泵突然啟動(dòng)和停止,液壓閥的突然關(guān)閉和開(kāi)啟,液壓缸突然運(yùn)動(dòng)和停止,也能吸收液壓泵工作時(shí)流量的脈動(dòng),相當(dāng)于油路中的平滑濾波。

在選擇蓄能器時(shí),應(yīng)根據(jù)其具體的結(jié)構(gòu)形式來(lái)進(jìn)行選擇。①重力式蓄能器:主要用地大型液壓系統(tǒng)的恒壓供油,缺點(diǎn)是反應(yīng)慢,結(jié)構(gòu)大。②彈簧式蓄能器:利用彈簧的壓縮和伸長(zhǎng)來(lái)儲(chǔ)存壓力能,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)靈敏、但容量小,適用于低壓回路起緩沖作用。③薄膜式蓄能器:利用薄膜的彈性來(lái)儲(chǔ)存壓力,主要用于體積和流量較小的情況,如減震器、緩沖器。④活塞式蓄能器:氣體和油液由活塞隔開(kāi),活塞上部為壓縮空氣,為防止活塞上下兩腔使氣液混合,活塞上裝O形密封圈。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、主要用于大體積大流量的系統(tǒng)中,適用于中高壓系統(tǒng)中的吸收壓力脈動(dòng)。

參考文獻(xiàn):

[1] 劉繼高.國(guó)產(chǎn)首臺(tái)全自動(dòng)高壓水壓試驗(yàn)機(jī)[J].重型機(jī)械,2007,(1):7-9.