專利名稱：一種高分子聚合物計(jì)量配注泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高分子聚合物計(jì)量配注泵，它屬于石油采抽生產(chǎn)機(jī)械，用于油田注水系統(tǒng)中的高分子聚合物配注。
現(xiàn)在國內(nèi)油田的開采，已必須采用注入大量高壓水的方法才能進(jìn)行開采，但是采用單純注水的方法采油效率不高，需注入含有特定高分子聚合物的水溶液。由于一個油井的注水量很大，不可能使用容器配制成特定高分子聚合物的水溶液后再統(tǒng)一注入，而是采用在注水管道中加入高分子聚合物配注支管，使兩者在注水管道中混合，形成一定濃度特定高分子聚合物水溶液?，F(xiàn)在油田使用的配注泵，多使用普通容積泵，如齒輪泵、葉片泵、斜盤柱塞泵等。由于注水溶液中高分子聚合物濃度不大，但有一定的精度要求，而且注水壓力很高，流量會發(fā)生產(chǎn)化，因而使用普通容積泵配注精度不高，不易準(zhǔn)確調(diào)整控制配注濃度，使用效果不佳。
本實(shí)用新型的目的是發(fā)明一種能精確控制高分子聚合物注入量的計(jì)量配注泵，可用于高配注壓力，濃度精度要求高的場合，并能適應(yīng)配注流量的變化。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如附


圖1所示，它有高分子聚合物輸入管1、配注輸出管2、活塞3、活塞缸4，其特征在于有電動兩位三通閥5，其公共口與活塞缸4相通，其余兩口分別與高分子聚合物輸入管1和配注輸出管2相通，活塞3上固接有螺母6，有與螺母6相配合的螺桿7，在螺桿7尾部接有減速器8和交流電動機(jī)9，在活塞缸兩端分別裝有活塞位置傳感器10和11，交流電動機(jī)9的輸入端接有可變頻電源變換器12，并有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13內(nèi)插有與可變頻電源變換器12的控制端相連并對其進(jìn)行控制的控制適配模塊14和與電動兩位三通閥5相連并對其進(jìn)行控制的控制適配模塊18，還插有分別與活塞位置傳感器10和11相連的測量適配模塊15和16，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13通過標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口與可和其它設(shè)備共有的中央控制計(jì)算機(jī)17相連。
附
圖1為本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為采用兩套活塞輪流工作的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型在工作時，電動兩位三通閥5使活塞缸4與配注輸出管2相通，交流電動機(jī)9以一定速率旋轉(zhuǎn)，通過減速器8減速后，帶動螺桿7轉(zhuǎn)動，由于螺母6與螺桿7的作用，螺母6推動活塞3移動，把活塞缸4中的高分子聚合物壓入注水管道中。在活塞3移動到底后，電動兩位三通閥5換向，使高分子聚合物輸入管1與活塞缸4相通，交流電動機(jī)9反向旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿7反轉(zhuǎn)，帶動活塞3反向移動，把高分子聚合物抽入活塞缸4內(nèi)。在工作時，上述動作都通過中央控制計(jì)算機(jī)17控制，中央控制計(jì)算機(jī)17通過定時掃描的形式進(jìn)行測控。在處于正向配注過程中，中央控制計(jì)算機(jī)17通過標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口定時發(fā)出選通與活塞位置傳感器10相連的測量適配模塊15的地址選通信號，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13根據(jù)地址選通信號的值，選通相應(yīng)的測量適配模塊15。在選通后，測量適配模塊15把相應(yīng)的測量值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后通過標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口反送回中央控制計(jì)算機(jī)17。中央控制計(jì)算機(jī)17在收到測量值后，進(jìn)行判斷，以確定活塞3是否到底位。當(dāng)中央控制計(jì)算機(jī)17在測得活塞3到底位時，通過標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口發(fā)出選通與電動兩位三通閥5相連的控制適配模塊18的地址選通信號，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13選通相應(yīng)的控制適配模塊18。在控制適配模塊18被選通后，中央控制計(jì)算機(jī)再發(fā)出換向命令。控制適配模塊18在收到換向命令后，驅(qū)動電動兩位三通閥5換向，中央控制計(jì)算機(jī)17在完成選通電動兩位三通閥5換向控制后，再通過標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口發(fā)出選通與可變頻電源變換器12相連的控制適配模塊14的地址選能信號，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13根據(jù)地址選通信號選通相應(yīng)的控制適配模塊14。在控制適配模塊14被選通后，中央控制計(jì)算機(jī)17發(fā)出控制交流電動機(jī)9反向旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)速度的數(shù)字量，由控制適配模塊14接收并鎖存。然后控制適配模塊14把數(shù)字量變?yōu)榭勺冾l電源變換器12所需要的控制模擬量輸出，可變頻電源變換器12在得到控制信號后，改變輸出交流電的頻率和相位關(guān)系，使交流電機(jī)9反向旋轉(zhuǎn)，帶動活塞3運(yùn)動，抽取高分子聚合物。在交流電機(jī)9反向旋轉(zhuǎn)過程中，中央控制計(jì)算機(jī)17的控制方法與前面所述的正向配注過程一樣。中央控制計(jì)算機(jī)17通過定時掃描的方式，定時通過串口發(fā)出選通與活塞位置傳感器11相連的測量適配模塊16的地址選通信號，完成同樣的控制。在活塞3處于正向配注時，中央控制計(jì)算機(jī)17還可以根通過其它傳感器得到的信號，主動改變配注速度，調(diào)整注水系統(tǒng)的高分子聚合物濃度。在需改變配注速度時，中央控制計(jì)算機(jī)17通過串口給出選通控制適配模塊14的地選信號。選通后，中央控制計(jì)算機(jī)17給出將改變的配注速度數(shù)字量，由適配模塊14鎖存并轉(zhuǎn)換后對可變頻電源變換器12的輸出頻率進(jìn)行改變。從而改變交流電動機(jī)9的轉(zhuǎn)動速度，進(jìn)而改變活塞3的推進(jìn)速度。
本實(shí)用新型使用由中央控制計(jì)算機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面加各種適配模塊的機(jī)電一體化控制模式，可以方便地對其工作進(jìn)行自動控制。使用由螺桿螺母對推動的活塞擠壓排出高分子聚合物，由于經(jīng)減速后的螺桿螺母付有有很大的推動力，因而適應(yīng)于較高的配注壓力，活塞的移動是通過可變頻電源變換器驅(qū)動，其移動速度精度很高，而高分子聚合物排出量與活塞移動量保持嚴(yán)格的比例關(guān)系，因而配注精度很高。
本實(shí)用新型中的減速器可以使用普通齒輪減速器，也可以使用諧波減速器，還可以使用如專利號為CN91209250的“一種大速比差動減速器”。在減速器的輸入軸和輸出軸之間，可以使用超越離合器直接連接。當(dāng)反向時，輸入軸直接帶動螺桿7轉(zhuǎn)動，快速帶動活塞3移動，縮短抽取高分子聚合物的時間。也可以在中央控制計(jì)算機(jī)17中的控制程序中，使抽取速度快于正向配注速度。
本實(shí)用新型中，可以采用如附圖2的結(jié)構(gòu)形式，其中，活塞3、活塞缸4、電動兩位三通閥5、螺母6和螺桿7、減速器8、交流電動機(jī)9、活塞位置傳感器10和11，可變頻電源變換器12，控制適配模塊14和18，測量適配模塊15和16都可以是雙份或雙份以上。所有的適配模塊都插于同一個標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13中，由同一臺中央控制計(jì)算機(jī)17控制輪流工作，這樣可以消除其中一活塞在抽取高分子聚合物時的配注停頓，達(dá)到連續(xù)工作的目的。
本實(shí)用新型中，螺母6和螺桿7可以用普通梯形螺桿螺母付，也可以使用滾珠螺桿螺母付。電動兩位三通閥5可以是轉(zhuǎn)位式的，也可以是移動式的。
本實(shí)用新型中，交流電動機(jī)9可以使用普通繞線交流同步電動機(jī)。也可使用稀土永磁轉(zhuǎn)子交流同步電動機(jī)，一方面解決由于勵磁所要求的饋電問題，另一方面永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，可以承受較高的轉(zhuǎn)速，無電絕緣問題。稀土材料制造的永磁體有很高的磁能積，因而有較大的起動力矩和較小的結(jié)構(gòu)尺寸。
在本實(shí)用新型中，用來驅(qū)動交流電動機(jī)9轉(zhuǎn)動的可變頻電源變換器12可以使用日本富士公司的G5系列或G7系列逆變器，也可以使用如專利號為CN89209067的“一種大功率數(shù)控調(diào)壓與交流裝置”。
在本實(shí)用新型中，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13可以選用美國ME公司(MECHATRONICEQUIPMENT INC.)的I／O 32，或是美國OPTO 22公司的PB16AH。中央控制計(jì)算機(jī)17可以選用美國OPTO 22公司的LC4控制器，也可以選用美國ME公司的PCS－1工業(yè)過程控制工作站，還可以選用普通PC計(jì)算機(jī)。適配模塊15和16可以采用OPTO 22公司的AD3或類似的A／D轉(zhuǎn)換模塊。適配模塊14和18可選用OPTO 22公司的DA3或類似的D／A轉(zhuǎn)換模塊。
權(quán)利要求1.一種高分子聚合物計(jì)量配注泵，它有高分子聚合物輸入管1、配注輸出管2、活塞3、活塞缸4，其特征在于有電動兩位三通閥5，其公共口與活塞缸4相通，其余兩口分別與高分子聚合物輸入管1和配注輸出管2相通，活塞3上固接有螺母6，有與螺母6相配合的螺桿7，在螺桿7尾部接有減速器8和交流電動機(jī)9，在活塞缸兩端分別裝有活塞位置傳感器10和11，交流電動機(jī)9的輸入端接有可變頻電源變換器12，并有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13內(nèi)插有與可變頻電源變換器12的控制端相連并對其進(jìn)行控制的控制適配模塊14和與電動兩位三通閥5相連并對其進(jìn)行控制的控制適配模塊18，還插有分別與活塞位置傳感器10和11相連的測量適配模塊15和16，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13通過標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口與可和其它設(shè)備共有的中央控制計(jì)算機(jī)17相連。
專利摘要一種高分子聚合物計(jì)量配注泵，它有高分子聚合物輸入管、配注輸出管、活塞、活塞缸，其特征在于有電動兩位三通閥，活塞上固接有螺母，并有與之相配合的螺桿，在螺母尾部接有減速器和交流電動機(jī)，在活塞缸兩端分別裝有活塞位置傳感器，電機(jī)接有可變頻電源變換器，有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面，其內(nèi)插有控制適配模塊和測量適配模塊，并通過串口與可和其它設(shè)備共有的中央控制計(jì)算機(jī)相連。機(jī)電一體化控制模式，可以方便地對其工作進(jìn)行自動控制，因而配注精度很高。
文檔編號F04B13/00GK2135663SQ9220970
公開日1993年6月9日 申請日期1992年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月19日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠