一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱及温控方法与流程

本发明涉及石油天然气行业户外作业使用的专用设备领域，具体地说是一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱及温控方法。

背景技术：

1、石油天热气作业设备多用户外露天环境中，且部分设备使用环境跨度较大，如压裂车，可能使用在极北-40℃的极寒天气中，也可能使用在沙漠内承受60℃的超高温天气，传统的液压系统最佳工作温度为50℃～75℃，且随着液压系统的使用，液压系统温度将持续升高，而液压油油箱作为液压系统的储油元件，若能兼顾储油、加热，极端天气散热功能，则不仅能够适应更多极端工况，也能优化设备的整体布局。因此设计一款既满足极寒天气使用的液压油箱是十分必要的。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱及温控方法，解决现有石油设备液压油箱无法同时适配极寒、高温极端工况、散热 / 预热效率低、集成度差、野外防护能力弱、控制简单无安全联锁的缺陷的问题。

2、本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱，包括液压油箱总成、冷却系统、加热系统，所述液压油箱总成设有液压油箱回油口、液压油箱出油口、温度传感器和液位计，所述液压油箱总成自上而下依次设置液压油箱冷却层、液压油箱储油层、液压油箱加热层，液压油箱冷却层与液压油箱储油层流体连通，液压油箱加热层内部填充换热防冻液，液压油箱储油层分别与液压油箱冷却层、液压油箱加热层实现隔离式壁面热交换；所述液压油箱总成外壁整体包覆保温层；所述冷却系统为冷媒压缩式闭环制冷回路，包含压缩机、冷却器、膨胀阀和换热管，所述换热管布置于冷却层内部，高温液压油经回油口先通入冷却层与换热管内低温气液冷媒直接换热，冷媒经压缩机压缩、冷却器散热、膨胀阀节流气化后循环进入换热管；所述加热系统包含加热炉和防冻液扩散管，所述加热炉内置输送泵，所述加热炉输出端连通加热层内的防冻液扩散管，所述防冻液扩散管朝向加热层与储油层相邻的内壁喷射高温防冻液，依靠液体对流形成循环换热回路；所述温度传感器信号端分别电连接冷却系统、加热系统的启停控制单元，当储油层油温高于 60℃时自动启动冷却系统，当储油层油温低于预设低温阈值时自动启动加热系统。

3、作为优化，所述液压油箱冷却层内部设置回型流道结构，经换热降温后的液压油沿回型流道缓慢流入液压油箱储油层，延长油液换热时长，均匀降低储油层整体油温。

4、作为优化，所述液压油箱加热层顶部设有加热层呼吸孔，所述加热层呼吸孔兼作防冻液加注口，高温防冻液沿呼吸孔通道向上对流，加热层底部低温防冻液回流至加热炉，形成竖向对流换热循环，提升储油层加热均匀性。

5、作为优化，所述液压油箱储油层内包括多组错位倾斜导流消泡隔板，所述隔板底部形成杂质沉淀仓，液压油箱回油口通入液压油箱冷却层前端并配套耐高温金属烧结回油过滤器，液压油箱储油层底部设有下沉集油槽，液压油箱出油口布置于集油槽内部。

6、作为优化，所述液压油箱总成还包括冷却层人孔、储油层人孔和加热层人孔，底部设有储油层放油口和加热层放油口。

7、作为优化，所述保温层由内至外依次为纳米气凝胶隔热层、聚氨酯保温层和防水防腐外护板，包裹油箱侧面、顶部、底部，夹层填充防潮干燥剂，隔绝外界 - 40℃极寒、60℃高温环境对储油层油温的干扰；各夹层人孔、管路法兰采用全氟醚 ffkm 双层复合密封件。

8、作为优化，所述压缩机压缩冷媒后形成 90~120℃高温高压液态冷媒，经冷却器与60℃以上高温环境空气换热，冷媒与环境持续维持有效温差；所述冷却系统的冷却器配套车载压缩空气自动吹扫气路，换热管内部设置螺旋导流带、外壁冲压波纹换热结构；冷媒回路设置高低压压力传感器，与控制单元联锁实现超压停机、泄漏报警。

9、一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱的温控方法，包含高温制冷控制流程与低温预热控制流程：

10、高温制冷流程：液压系统工作后高温液压油由液压油箱回油口进入液压油箱冷却层，换热管内低温低压气液冷媒吸收油液热量气化为气态冷媒；气态冷媒送入压缩机压缩为 90~120℃高温高压液态冷媒，高温冷媒输送至冷却器与外界空气散热，再经膨胀阀节流转化为低温低压气液混合冷媒，重新进入换热管循环换热，直至储油层油温回落至 50~75℃最优工作区间后冷却系统停机；

11、低温预热流程：环境温度低于 - 30℃时，加热炉启动并通过内置输送泵抽取加热层防冻液加热，高温防冻液经防冻液扩散管喷射至加热层内壁，通过壁面传导加热储油层液压油；低温防冻液下沉回流至加热炉持续循环，直至储油层油温达到液压系统启动温度后加热炉停机；

12、保温层全程隔绝环境冷热干扰，三层夹层独立分区换热，实现沙漠 60℃高温、极北-40℃高寒全域自适应温控。

13、本发明的有益效果是：本发明提供的一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱及温控方法，该油箱可适用于高温、高寒等极端恶劣的室外作业环境，当设备用于夏季沙漠环境时，由于环境温度过高，液压油温度与环境温差太小，传统的散热手段散热效果不佳，无法将液压系统产生的热量散出去，使用本发明专利，可利用冷媒气化吸热的特点，将高温的液压油冷却至适宜工作温度，满足液压系统的正常运行。当作业设备位于极寒地区时，液压油由于温度低，粘度大，流动性差，甚至出现液压油凝固的状况，此时需要对液压油进行加热以满足液压系统的正常运行；使用本发明专利，对液压系统油箱内的液压油进行加热，使液压油箱内液压油加热至液压油流动性较好的温度（液压系统内大多数液压油储存在液压油箱内，且液压油箱通常距液压泵较进）就能能满足液压系统的基本运转，满足液压系统启动需求（液压系统正常运转后呈现升温状态，启动后低温环境更利于液压系统运行），通过本发明专利，既可以使设备在高温气候施工，又可以应用于极寒的低温天气。

1.一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱，包括液压油箱总成、冷却系统、加热系统，所述液压油箱总成设有液压油箱回油口、液压油箱出油口、温度传感器和液位计，其特征在于：

2.根据权利要求 1 所述一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱，其特征在于：所述液压油箱冷却层内部设置回型流道结构，经换热降温后的液压油沿回型流道缓慢流入液压油箱储油层，延长油液换热时长，均匀降低储油层整体油温。

3.根据权利要求 1 所述一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱，其特征在于：所述液压油箱加热层顶部设有加热层呼吸孔，所述加热层呼吸孔兼作防冻液加注口，高温防冻液沿呼吸孔通道向上对流，加热层底部低温防冻液回流至加热炉，形成竖向对流换热循环，提升储油层加热均匀性。

4.根据权利要求 1 所述一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱，其特征在于：所述液压油箱储油层内包括多组错位倾斜导流消泡隔板，所述隔板底部形成杂质沉淀仓，液压油箱回油口通入液压油箱冷却层前端并配套耐高温金属烧结回油过滤器，液压油箱储油层底部设有下沉集油槽，液压油箱出油口布置于集油槽内部。

5.根据权利要求 1 所述一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱，其特征在于：所述液压油箱总成还包括冷却层人孔、储油层人孔和加热层人孔，底部设有储油层放油口和加热层放油口。

6.根据权利要求 1 所述一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱，其特征在于：所述保温层由内至外依次为纳米气凝胶隔热层、聚氨酯保温层和防水防腐外护板。

7.根据权利要求 1 所述一种高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱，其特征在于：所述冷却器配套车载压缩空气自动吹扫气路，所述换热管内部设置螺旋导流带和外壁冲压波纹换热结构；冷媒回路设置高低压压力传感器，与控制单元联锁实现超压停机、泄漏报警。

8.一种权利要求 1-7 任一所述高温高寒极端天气下石油设备用液压油箱的温控方法，其特征在于，包含高温制冷控制流程与低温预热控制流程：