石油管材压力机液压设备及其辅助元件设计

包月钦 陈利华 霍军荣

摘要:石油管材压力机是对石油专用油管、套管、管线进行水压试验的设备。文章对石油管材压力机的液压设备的主要结构进行探讨,并对影响其工况的辅助元件设计进行了研究。

关键词:石油管材;压力机;液压设备

中图分类号:TH871 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)20-0017-01

1石油管材液压设备的结构

石油管材液压设备的结构主要有机体、活塞装置、缓冲装置和排气装置。下面分别进行探讨。

{1}机体组件。机体组件与活塞组件形成的密封腔承受油压作用,机体组件要有足够的强度,较高的表面精度和可靠的密封性。

常见的机体组件连接形式有法兰式连接、半环式连接、螺纹式连接、拉杆式连接。

{2}活塞装置。活塞装置主要用来防止液压油的泄漏,在选用密封装置的基本要求是具有良好的密封性能,并随压力的增加自动提高密封性,摩擦阻力要小、耐油、抗腐蚀、寿命长、制造简单、拆装方便。主要有以下几种形式:间隙密封形式活塞环密封形式密封圈密封形式。

{3}缓冲装置。当石油管材液压机拖动负载的质量较大,速度较高时,一般应在液压机中设置缓冲装置,必要时还要设置缓冲回路。原理是:当活塞接近行程终端时,在排油腔内增大回油阻力,降低液压机的运动速度。

{4}排气装置。石油管材液压系统往往会混入空气,使系统工作不稳定,产生振动。严重时会使系统不能正常工作。设计专门的排气装置,将油口布置在缸筒两端的最高处,这样也能使空气随油液排往油箱内,再从油箱溢出。对于速度稳定性要求较高的系统,常在液压缸的最高处设置专门的排气装置,如排气阀。

2石油管材液压设备的辅助元件设计

石油管材液压设备除了以上介绍的几种主要结构外,还有两类主要的辅助元件,它们是滤油器和储能器,其性能直接影响设备的工况。因此文章对这两种辅助设备的设计进行详细讨论。

2.1滤油器设计

石油管道的压力系统故障大多数是由于油液中杂质造成的,油液中的污染杂质会使液压元件运动的结合面磨损,堵塞阀口、卡死阀芯,在系统中安装滤油器,是保证液压系统正常工作的必要手段。

选择滤油器的安装位置时应注意以下几种情况:①泵入口的吸油滤油器:这种方法是用来保护液压泵,使其不至于吸入较大的杂质,可选用粗过滤器,为了不影响吸油能力,防止发生气穴现象,滤油能力应为泵的流量两倍以上,压力损失不得超过0.01～0.035 MPa。②泵出口油路上的高压滤油器:主要用来滤除进入液压系统的污染杂质,使用过滤精度高,滤油器应能承受油路上的工作压力和冲击压力,压力降小于0.35 MPa,并应有安全阀或堵塞报警装置,以防泵过载和滤芯损坏。③系统回油路上的低压滤油器:可滤去油液流入油箱的污染物,因回油路压力很低,可采用耐压较低的精密滤油器,并允许有较大的压力降。④安装在系统以外的旁路过滤系统:在安装滤油器时,只能单向使用,进口了出口不能互换,方便滤芯清洗。

2.2蓄能器设计

在石油管材液压系统中,蓄能器主要负责实现以下几个功能:①辅助动力源:工作周期较短的工作系统或一个循环内速度差别很大的系统,在系统不要大流量时,可以把液压泵输出的多余压力油储存在蓄能器内。到使用时,由蓄能器快速向系统输送能量,可以减少液压泵和电机的消耗。②系统保压:在液压泵停止向系统提供油液的情况下,蓄能器所存储的压力油向系统补充,可以维持系统的压力和运行的机件损坏。③吸收系统脉动、缓和液压冲击:吸收系统压力突变时的冲击,如液压泵突然启动和停止,液压阀的突然关闭和开启,液压缸突然运动和停止,也能吸收液压泵工作时流量的脉动,相当于油路中的平滑滤波。

在选择蓄能器时,应根据其具体的结构形式来进行选择。①重力式蓄能器:主要用地大型液压系统的恒压供油,缺点是反应慢,结构大。②弹簧式蓄能器:利用弹簧的压缩和伸长来储存压力能,结构简单、反应灵敏、但容量小,适用于低压回路起缓冲作用。③薄膜式蓄能器:利用薄膜的弹性来储存压力,主要用于体积和流量较小的情况,如减震器、缓冲器。④活塞式蓄能器:气体和油液由活塞隔开,活塞上部为压缩空气,为防止活塞上下两腔使气液混合,活塞上装O形密封圈。结构简单、寿命长、主要用于大体积大流量的系统中,适用于中高压系统中的吸收压力脉动。

参考文献:

[1] 刘继高.国产首台全自动高压水压试验机[J].重型机械,2007,(1):7-9.