全液压压裂车液压系统及作业能力分析

全液压压裂车液压系统及作业能力分析

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张志强,杨　鑫,赵　真,郭　磊,吴　军

(三一重型能源装备有限公司,北京　102202)

摘　要:针对传统机械传动压裂车存在的关键零部件被国外垄断二成本高等问题,首次提出并设计了一种基于液压传动的全液压压裂车三即通过发动机-液压泵-液压油缸-输送缸实现传动的方案三且为了更好地满足当今油井对压裂车高压力和大排量的要求,特设计了高二中二低压三种输送缸三这种全新的设计理念和样机尝试,为真正意义上实现压裂车国产化奠定了基础三

关键词:压裂车;液压;机械传动;作业能力

中图分类号:TE934 文献标志码:A 文章编号:1007-4414(2014)05-0132-03

Analysis of the Hydraulic System and Work Ability of Hydraulic Fracturing Truck

ZHANG Zhi-qiang ,YANG Xin ,ZHAO Zhen ,GUO Lei ,WU　Jun

(Sany Heavy Energy Sources Equipment Corporation ,Beijing　102202,China )

Abstract :Aiming at disadvantages of traditional mechanical transmission fracturing truck ,such as the key parts monopolized by foreign countries ,and the high cost ,a new type of fracturing truck based on hydraulic transmission is proposed and de?signed firstly in this paper.That is ,transmission is completed through engine-hydraulic pump-hydraulic cylinder-delivery cylinder.And in order to meet the requirements of high pressure and large discharge of the fracturing truck ,three kinds of de?livery cylinder of high ,medium and low pressure are designed respectively.Such new design concept and prototype really lay the foundation of the localization of fracturing truck in China.

Key words :fracturing truck ;hydraulic ;mechanical transmission ;work capacity

0　引　言

压裂是油气生产中不可缺少且行之有效的一种增产技术,超过70%的油气井需要压裂技术才能收到较好的开发效果三压裂施工是由压裂车二混砂车二管汇车二仪表车等成套设备组成三其中,压裂车承担了最重要的任务,设备的好坏直接影响了油田的开采三且随着复杂油气田二低渗透油田二煤层气田的开发以及近年来国家提出的页岩气开发等非常规压裂施工的出现,对压裂车的要求越来越高三[1-2]

常见压裂车输出功率为1490~1860kW,均采用机械传动方式,即上车主要由发动机二液力变矩器二变速箱二压裂泵二润滑系统二冷却系统和仪表及控制系统组成三其中大功率发动机二液力变矩器加变速箱二压裂泵等关键零部件均被国外少数几家企业垄断,售价高三据计算上述零部件成本占压裂车总成本的

50%以上三因此,高成本二技术垄断等一直制约着国产压裂车的发展三

三一重能首次提出了有别于以往机械传动的新传动方式 全液压传动,即把大功率发动机拆分成几个常见的小功率发动机,发动机带动多个液压泵合流之后驱动液压缸和输送缸,用输送缸泵送压裂液,解决压裂车成本高二技术长期被国外垄断的问题三

1　液压系统设计

常规2500型机械传动压裂车,其压裂泵出口最

高压力约为140MPa 左右;最大流量约为330m 3/h,发动机功率为1860kW,且更大功率(2205kW 以上)已成为压裂车发展新趋势三由此可见,如果要用全液压传动代替机械传动,液压系统必须具备能够满足作业要求的大功率(高压二大流量)的能力三

整个系统按功能可分为三个部分:动力部分:发动机提供所需功率;传动部分:泵和阀控制油液的压力和流量;执行机构:油缸和输送缸三

1.1　液压系统原理图

根据上述压裂车对液压系统的要求,设计了全液压压裂车,其液压原理图如图1三

1.2　动力部分

传统2500型压裂车压裂泵输出功率为1860kW,在不降低压裂车功率的前提下设计全液压压裂车,其发动机总功率也设计为1980kW(其中一部分功率用于驱动散热器等辅助液压系统)三不同于传统压裂车用一台大功率发动机,此全液压压裂车共使用6台常规发动机,其中包括一台功率为280kW 的底盘发动机,5台安装在上车功率为340kW 的发动机三可大大降低成本,使装配国产发动机成为可能三

四

231四设计与制造

2014年第5期(第27卷,总第133期)

四机械研究与应用四

*收稿日期:2014-07-21

作者简介:张志强(1984-),男,河南周口人,工程师,主要从事压裂设备方面的科研工作三