关于2500型全液压式压裂车设计研究

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1、２０１５年第４４卷石油矿场机械第２期第３２页犗犐犔犉犐犈犔犇犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０１５，４４（２）：３２３６文章编号：１００１３４８２（２０１５）０２００３２０５２５００型全液压式压裂车设计研究夏益民，石鹏飞，郭雁军，杨鑫（三一重型能源装备有限公司，北京１０２２０２）摘要：２５００型全液压式压裂车采用５台３９１ｋＷ台上发动机与２８０ｋＷ底盘发动机联合提供压裂作业动力，实现２２３５ｋＷ输入功率。用主油泵与液压阀组取代传统的传动箱与传动轴，实现高压力、大排量压裂作业。通过主

2、阀组控制换向与输送缸体更换，满足超高压、大排量的各种压裂工况参数要求，适用范围更广，压裂成本更低。关键词：全液压压裂车；传动；设计中图分类号：ＴＥ９３４．２０３文献标识码：Ａ犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３４８２．２０１５．０２．００７犇狅犻狀犵犚犲狊犲犪狉犮犺犪狀犱犇犲狊犻犵狀狅狀２５００犎狔犱狉犪狌犾犻犮犉狉犪犮狋狌狉犻狀犵犜狉狌犮犽ＸＩＡＹｉｍｉｎ，ＳＨＩＰｅｎｇｆｅｉ，ＧＵＯＹａｎｊｕｎ，ＹＡＮＧＸｉｎ（犛犪狀狔犎犲犪狏狔犈狀犲狉犵狔犈狇狌犻狆犿犲狀狋犆狅．，犔狋犱．，犅犲犻犼犻狀犵１０２２０２，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｆｉｖｅｏｎｄｅｃｋｅ

3、ｎｇｉｎｅｓｏｆ３９１ｋＷａｎｄｏｎｅｅｎｇｉｎｅｏｆ２８０ｋＷａｒｅｕｓｅｄｏｎｃｈａｓｓｉｓｆｏｒｐｒｏｖｉｄｉｎｇｐｏｗｅｒｏｎＴｈｅ２５００ＨｙｄｒａｕｌｉｃＦｒａｃｔｕｒｉｎｇＴｒｕｃｋ，ｗｈｉｃｈａｃｈｉｅｖｅ２２３５ｋＷｆｏｒｐｏｗｅｒｏｆｉｎｐｕｔ．Ｉｎｓｔｅａｄｏｆｕｓｉｎｇｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｓｇｅａｒｂｏｘａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｈａｆｔ，ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｂｙｏｉｌｐｕｍｐａｎｄｈｙｄｒａｕｌｉ

4、ｃｖａｌｖｅｂｌｏｃｋａｒｅｕｓｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｃｏｎｖｅｙｉｎｇｃｙｌｉｎｄｅｒａｎｄｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｖａｌｖｅｂｌｏｃｋ，ｖａｒｉｏｕｓｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｆｏｒｕｌｔｒａｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙａｒｅｒｅａｌｉｚｅｄ，ｗｈｉｃｈｈａｓｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｎｇｅａｎｄｌｏｗｃｏｓｔ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｔｒｕｃｋ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｄｅｓｉｇｎ传统的压裂泵车主要由底盘和上装设备２部

5、分１常规机械式压裂车组成。主要的上装设备包括发动机、液力传动箱、压裂泵、吸入排出管汇、安全系统，燃油系统、压裂泵润目前国内压裂车上装动力传递均为机械式传动滑系统、电路系统、气路系统、液压系统、仪表及控制方式，压裂泵采用曲轴传动式柱塞泵，其动力传输方系统等（即运载、动力、传动、泵送４大件），其中柱塞式如图１所示。［１］压裂泵是压裂车的核心部件。国产压裂车的性能远低于国外水平，主要问题是技术落后、功能不齐全、可靠性差、故障率高、易损图１机械式压裂车动力传输示意件寿命短。国产压裂车性能差的原因之一是多采用类比法经验设计，而不是在技术引进基础上加以发该类压裂车台上发动机均为１台大功率

6、发动展［２］。本文介绍了以液压泵和液压缸为主要部件组机，配合１台大功率变速箱，通过１条单一的动力传成的全液压压裂泵系统的原理及性能。输链，为柱塞泵提供动力，整车分布如图２所示。收稿日期：２０１４０８２４作者简介：夏益民（１９８０），男，江西万年人，高级工程师，硕士，２００６年毕业于中南大学，现从事压裂设备设计与技术研究，Ｅｍａｉｌ：ｘｉａｙｍ＠ｓａｎｙ．ｃｏｍ．ｃｎ。第４４卷第２期夏益民，等：２５００型全液压式压裂车设计研究·３３·统的台上动力机械传动，柱塞泵被油缸式活

7、塞泵替代。由台上发动机和底盘发动机共同为油泵提供动力。台上发动机采用５台小功率发动机，单台发动机功率３９１ｋＷ。底盘发动机功率为２８０ｋＷ。因此，发动机总的输出功率可达３９１×５＋２８０＝２２３５ｋＷ。整车布置如图３所示。１—底盘；２—台上发动机；３—传动箱；４—传动轴；５—柱塞泵。图２机械式压裂车整车分布示意目前国内对压裂车的研究主要集中在常规机械［３］式压裂车的泵与传动系统。谢永金等对比试验分析三缸泵与五缸泵性能参数，为压裂车向高性能方向发展提供参考。王彬［４］等通过动力学仿真软件１—底盘；２—台上