摘要：传统双金属温度计控制系统在寒温带或者极地地区使用，因气温较低，压缩气源中水汽可能会凝结成冰。一旦出现此类情况，将影响系统使用，进而危及到钻采安全。因此开发针对在寒温带或者极地地区的控制系统将十分必要。本文shou先介绍了一种低温液控型控制系统的基本组成和控制原理，然后重点介绍了系统的详细设计及校核，#后描述了系统的功能特征。
寒带地区冬季比较寒冷，双金属温度计控制系统因气温过低会产生很多问题。气路上的控制阀件，在低温环境下开启闭合会迟钝或者失灵。所以，设计一种适用于低温环境下的双金属温度计控制系统对设备现场生产进度、安全防范具有重要意义。
1?系统组成和控制原理
低温液控型双金属温度计控制系统由液控主站和远端控制台组成。系统的工作原理（见图1）是储存在蓄能器组中的压力油通过蓄能器高压球阀、再经减压溢流阀减压后，进入集成阀组，到各三位四通换向阀进油口。只需拉动相应的手动三位四通换向阀手柄，便可迅速实现“开”、“关”设备的动作，当蓄能器压力降低到预设值时，电机重新启动，为蓄能器冲液，直到压力在此到达系统控制压力。
1.1? 液控主站
液控主站是制备、储存与控制压力油流向的液压装置。液控主站包括电机泵组、手动泵、油箱、过滤器、压力表、集成控制阀组和蓄能器组等。
1.2? 远端控制台
远端控制台放置在操作台上，方便现场人员操作，以使在#短时间内控制设备的开关动作。远端控制台与液控主站用电源线及通讯线连接，触摸屏通电后显示液控主站上各种压力。远端控制台包括集成控
制阀组、压力表等。
2? 总体方案设计
低温
双金属温度计控制系统采用液控液的形式，控制部分采用集成式模块化设计，油箱内部增加了S型蒸汽加热管线。液控主站配有电动油泵和手动油泵两套好立的动力源。其液控主站和远端控制台之间使用液压软管
和电缆连接。
2.1? 使用条件
（1）系统额定压力：21MPa；（2）设备的温度等级：极地-40~50℃。
3? 计算与校核
3.1? 选择要求的预存压力
P0＝1.0/（1.5/ P2－0.5/ P1）
P1————蓄能器完全充满时的#大压力（觉对压力）P1= 21 MPa
P2————大于所操纵执行元件tuijian的#小压力（觉对压力）P2= 8.4 MPa
P0＝1/（1.5/8.4-0.5/21） ＝6.46 MPa
所以预充压力P0取7MPa
3.2? 蓄能器容积的计算
3.2.1 按容积计算公式如下：
FVR=BV×min（VEv，VEp）
式中：FVR———— 功能液量要求FVR=133.2L
BV ———— 蓄能器容积（氮气和压力液）
VE ———— 容积率，可用流体的体积与蓄能器中气体体积的比值
VEv ———— 在容积极限情况下的VE
VEp ———— 在压力极限情况下的VE
有关VEv，VEp的计算方法
VEv＝（1.0-P0/P1）/1.5＝（1-7/21）/1.5＝0.445
VEp＝（P0/P2-P0/P1）/1.0＝（7/8.4-7/21）/1＝0.5
所以有效容积率取VEv＝0.445
BV＝FVR/VEv＝133.2/0.445＝299.3（L）
3.2.2 所要求的蓄能器数量
单只瓶的容积取11GAL（41.6L）
所需瓶数=299.3/41.6=7.2个
圆整到8个，因此，至少配8个40L蓄能器，蓄能器 的容积=41.6×8=332.8L
3.2.3 蓄能器#低可用液量要求
根据波义耳（Boyle）定律（等温条件下）得：
P1·V1=P2·V2 V1—蓄能器初始容积
V2—蓄能器#终气体体积
把数据代入上式得：
7×332.8＝21×V2
V2=110.9（L）
3.3? 泵流量的计算
系统泵组的总排量应能在15min内使整个蓄能器系统从预充压力升至控制系统的额定压力，蓄能器
压力由预充压力7MPa升至21MPa所需液量为332.8-110.9=221.9L
泵组的流量
泵的输出流量Q≥Kq=14.8×1.3=19.24L/min（K为系统泄漏系数，取1.3）
按照系统的压力和流量要求，在产品样本中选取相应的柱塞泵V=28ml/r
电机转速选用1450r/min，系统流量q=0.028×1450=40.6L/min=0.68L/s
3.4? 电机功率的计算
选用标准电机功率P=18.5kW
3.5? 油箱容积的计算
控制液箱的容积应至少等于蓄能器储存液量两倍，即：油箱容积V≥221.9×2=443.8
3.6? 油箱热功率的计算
环温度-40℃，正常液压油启动温度10℃，液压油比热容2.1，密度0.91，箱热量Q=cm△T=2.1×0.91×443.8×50=42405.09kJ，若加热时间为2h功率P= tQ=11.78kW
4? 结论
（1）低温液控型双金属温度计控制系统采用集成式控制模块的形式，除了手动换向阀外，其余阀件均采用插装阀，整个阀组集成度高，结构紧凑，体积小；而且减少了管路数量，也相应的减少了泄漏点。
（2）采用多重保温措施，油箱内部集成蒸气管线，外部管路配电伴热带，保证系统极寒情况下也能
正常运行。
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