液压与气动液压驱动往复泵的设计特点贾光政1王宣银2（。大庆石油学院机械系，黑龙江省安达市151400 2浙江大学流体传动及控制国家重点实验室，浙江省杭州市310027）制方式和特点。

　　1前言往复泵具有输出压力高、效率高、吸入性能好、输送介质适用性广泛等优点，在石油钻井、油田注化学剂等方面发挥着不可替代的作用。随着技术的发展和应用领域的不断扩大，对往复泵的要求也在提高。除了要求往复泵输出高压力、大流量外，还要求具有瞬时流量和压力脉动小、流量调节方便等性能。因此需要认真分析常规往复泵的工作特性，并在此基础上开发出高性能的往复泵。

　　2常规往复泵工作特性常规往复泵的单缸运动特性由动力端的曲柄连杆机构的运动规律来决定。活塞的位移、瞬时速度、瞬时加速度和瞬时流量与曲柄连杆的几何尺寸和运动转角的关系式均相应地按简谐运动规律变化。一台往复泵每一瞬时的总输出流量都是单缸瞬时流量的迭加，结果仍是瞬时变化的。由于往复泵排出流量是脉动的，因而造成往复泵排出系统的压力脉动。加速度近似按余弦曲线的规律瞬时变化，因此造成往复泵吸入系统与排出系统惯性损失的瞬变，从而引起往复泵系统的振动。泵速越高，加速度越高，惯性损失引起的系统振动也越大。经计算，流量脉动相对较小的常规三缸单作用往复泵的流量不均度在0.141左右，这必然引起排出液体压力的脉动和系统的振动。

　　流量与压力的脉动及系统振动，恶化了泵、阀、活塞等运动密封件的工作条件，这不仅降低泵的效率和缩短寿命，而且直接影响泵的工艺性能。现有的解决方法是增加吸入和排出空气包来降低流量和压力脉动，不仅增加了设备的重量和附加费用，而且现场使博士生，主要从事石油机械和流体传动控制方面的科研工作。

　　工业领域早已实现了高压化、系列化、标准化、通用化、小型化、集成化等工作，如今21MPa以上的液压系统随处可见，可是调速器的压力等级一直停留在2 5MPa、4MPa个别为6.3MPa的阶段，这种现状十分不适合于现代的发展要求，也不能很好地体现出液压系统的优点，使得调速器行业的液压技术长期游离于现代液压技术之外，无法与之接轨，制约着液压新技术在调速器中的顺利应用。

　　在通用液压技术取得很大进展的今天，只有提高调速器液压件的标准化程度，并结合调速系统的自身特点和特殊要求，对由标准件组成的系统进行扎实细致的开发研究工作，才能推动和促进调速器自身的技术进步，终使我国的调速器技术水平跻身于世界先液压与气动用效果有时也不理想，特别是在高温和特殊介质条件下，因受化学适应性限制，还无法采用这一方法。为了减小往复栗的流量和压力脉动，已经有很多人作了大量的工作，除了前面所提到的加装空气包外，人们还研制了凸轮机构的低波动往复栗。低波动往复栗的流量波动虽然有了较大改善，但由于其活塞在一个行程内仍然是变速运动，所以流量脉动还是不可避免。

　　液压驱动方式取代常规往复栗的曲轴连杆驱动方式，从根本上改变了往复栗活塞的运动规律，使往复栗的输出流量在理论上是一个恒定值，使瞬时流量的脉动在理论上等于零。

　　3液压驱动往复泵的工作原理与特点液压驱动往复栗是用液压缸代替了常规往复栗中的曲柄连杆机构。由于液压缸能在恒流量控制下做恒速的直线运动，因此从理论上消除了往复栗输出流量和压力的脉动性。但在实际运行中，由于采用的控制方法不够先进，液压往复栗在换向过程中还存在冲击，引起流量和压力的脉动及栗体振动。对于液压往复栗的换向控制，人们已作了一些工作。41中设计了一种液压往复栗的自动换向系统。由于是用一个阀控制2个栗缸，理论上只有一个临界工作点可实现等流量曲线，所以通常工况下的输出流量在换向时仍有脉动。采用旋转换向阀按相位差120*的开关顺序控制1台三缸单作用液压往复栗。在大流量情况下，该阀很难较好地解决换向时的流量波动问题。因此液压往复栗的换向控制仍然是一个技术难题。

　　一般情况下，液压系统要获得好的控制性能，需要采用电液伺服阀或电液比例阀作为控制元件。但这类元件价格较贵，而且抗污染能力低，不适用于工作条件较为恶劣的油田现场。由普通开关阀组成的脉码调制控制（PCM）阀组也可以实现比例或伺服控制，而且开关阀制造成本低，抗污染能力强，可靠性高。PCM阀组中各单个PCM阀的流通面积之间可以按等比序列关系进行设计，称为PCM控制系统万邦烈，李继志。石油矿场水力机械。北京：石油工业出版社，1990.王德玉，张敬陶，马德坤。双缸单作用液压钻井泵换向控制探讨。石油机械，1997（5）。

　　刘有平，汪国栋。液压驱动式钻井泵的初步研究。石。浙江大学学报，1997Vol31.缸单邮：RY章