高翔，赵明敏，朱红波，李凡，周永新，吕俊锋

（1.克拉玛依职业技术学院；2.克拉玛依胜利高原机械有限公司，新疆 克拉玛依 834000）

抽油机光杆密封模拟试验台可完成对光杆密封装置即盘根盒的密封性能检测及使用寿命检测，从而完成对光杆密封器的评价。目前，市面上的光杆密封器很多，各种各样，有单盘根盒的、双盘根盒的，有塔形盘根盒、双塔形盘根盒，也出现了一些新型的光杆密封装置，如防喷型高压型的、双向压缩型的、调偏防喷型的、随动对中型的等等，但这些盘根盒并未在油田上广泛应用，分析原因有两点：（1）这些新型盘根盒的性能和使用寿命相比于传统盘根盒并没有多大优势；（2）这些盘根盒的性能和使用寿命没有经过检验，油田不会轻易使用。本文设计的基于二次调节技术的抽油机光杆密封试验台，不但能够完成盘根盒密封性能检测及使用寿命检测，以完成对光杆密封器的评价，而且与传统试验台相比，采用了二次调节技术，可对光杆负载的重力势能进行回收，极大提升了试验台的效率。

1 基于二次调节技术的抽油机光杆密封试验台结构和工作原理

1.1 试验台的结构与工作原理

二次调节技术是近年来新兴的一种节能技术，因其在节能方面具有极大优势，引起了工程技术人员的广泛关注。在二次调节系统中，二次元件能够无损耗地从恒压网络取得能量，因而极大地提升了系统效率。

基于二次调节技术的抽油机光杆密封试验台结构如图1所示，主要由基于二次调节技术的液压系统部分和压力、负载模拟部分组成。液压系统部分能够实现液压缸带动光杆在规定的行程范围内作往复直线运动，主要由电动机、液压泵1、溢流阀2、单向阀3、二位二通电磁换向阀4、蓄能器5、二次元件6和7、单杆活塞缸8，行程开关9、10以及油箱、过滤器、冷却器等组成。二次元件通过自身的闭环反馈控制系统可实现排量正反两个方向调节，即可实现正反转。并且既能工作在泵工况也能工作在马达工况。压力、负载模拟部分可实现对光杆负载和试验盘根盒所受压力的模拟，主要由试验盘根盒12、储油罐13、压力表15和重物块G等组成。

图1 基于二次调节技术抽油机光杆密封试验台工作原理图

基于二次调节技术的抽油机光杆密封试验台工作时，液压泵1和蓄能器5一起向二次元件6供油，带动其转动，使其工作在马达工况。二次元件6和7用联轴器进行刚性连接，因而二次元件7在6的驱动下工作在泵工况，向液压缸8下腔供油，克服负载G推动其上行，从而带动光杆11上行，模拟抽油机上冲程。液压缸8上行速度即光杆11上行速度由二次元件7的排量改变来控制。

液压缸8带动光杆11及其负载G上行至触点触碰到行程开关9时，发出电信号，控制二位二通电磁换向阀4的电磁铁得电。此时，二位二通电磁换向阀4上位工作，液压泵1卸荷。液压缸8在光杆11及其负载的重力作用下下行，开始模拟抽油机下冲程过程。此时，液压缸8下腔排出的压力油带动二次元件7反向转动，使其工作在马达工况。二次元件7驱动二次元件6工作在泵工况，向蓄能器5充液，实现能量的回收储存。液压缸8下行速度及光杆11下行速度可以通过控制二次元件7的排量和改变光杆11的负载G进行综合控制。当液压缸向下运动至触点触碰到行程开关10时，发出电信号，控制二位二通电磁换向阀4的电磁铁失电。此时，二位二通电磁换向阀4工作在下位，液压泵1和蓄能器5一起向二次元件6供油，使其工作在马达工况，开始上冲程过程，即完成一次冲程，如此反复，即可实现光杆往复运动。

1.2 关键技术

（1）二次元件驱动液压缸带动光杆向上运动模拟上冲程，改变二次元件的排量即可控制上冲程运动速度，控制方便，可实现速度的无极调节。

（2）依靠液压缸、光杆及光杆所受负载自重拖动光杆向下运动，模拟下冲程，控制二次元件的排量和改变光杆的负载可对光杆下行速度进行综合控制，可实现无极调速。

（3）下冲程过程液压泵处在卸荷工况，系统效率高。

（4）下冲程时，液压缸、光杆及光杆所受负载的重力势能转化为油液的液压能由二次元件输出，最终进入蓄能器储存起来以供上冲程使用，实现了能量的回收利用。

2 结语

本文设计的基于二次调节技术的抽油机光杆密封模拟试验台通过控制二次元件的排量实现了光杆运动速度的无级调节。下冲程过程中，液压泵处在卸荷工况，避免了系统功率浪费。通过二次元件和蓄能器的配合使用，将下冲程时液压缸、光杆及光杆所受负载的重力势能转化为油液的压力能储存起来供给上冲程时使用，实现了重力势能的回收利用，极大提升了系统的效率。与传统抽油机光杆密封模拟试验台相比，基于二次调节技术的抽油机光杆密封模拟试验台在能量回收利用、系统效率方面体现出较大优势，具有一定价值，同时，也将给后续设计的试验台提供一定的参考。