第2章 压裂车(2)

（4）现场作业前，应对使用的全部管汇按工作压力进行试压，以确保作业顺利与安全。

2．2．3 YL105－1490型压裂车（2000型）

1．整车概况 YL105－1490型压裂车（2000型）是一种在底盘车上装有一台卧式三缸高压柱塞泵或五缸高压柱塞泵的移动设备。如SJX5360TYL105压裂车上安装的是三缸柱塞泵，SJX5341TYL105压裂车上安装的是五缸柱塞泵。

图2-1 2000型压裂泵车

1—底盘车 2—液压系统 3—车台发动机冷却水箱 4—网络控制箱 5—车台发动机 6—液力传动箱 7—刹车装置 8—传动轴 9—压裂泵 10—吸入管汇 11—排出管汇

该该压裂车主要由底盘车和车台两部分组成，底盘车主要是完成整车移动和为车台发动机启动液压系统提供动力，台上部分是压裂泵车的工作部分，主要由发动机、液力传动箱、传动装置、柱塞泵、吸入管汇、排出管汇、安全系统、燃油系统、动力端系统、液力端润滑系统、动力端润滑系统、散热系统、电路系统、气路系统、液压系统、仪表控制系统、远控箱、加热炉总成等组成，

该车的主要工作原理是通过底盘车取力带动一个液压油泵，油泵驱动车台发动机的启动马达，启动车台发动机，车台发动机所产生的动力，通过液力传动箱和传动轴传送到大泵动力端，驱动压裂泵进行工作，压裂泵将压裂液吸入吸入管汇，经泵增压后由高压排出管排出，注入井下实施压裂作业。

设备操作控制是在仪表车或网络远控箱或车旁控制箱上进行的。操作控制系统对发动机的控制主要是发动启动、油门、停机或紧急停机，同时有发动机高水温低油压报警指示灯，发动机转速显示等；对液力传动箱的控制主要是换挡、解锁及复位操作。同时显示传动箱的闭锁状态，以及对液力传动箱高油压低油温报警指示等；通过超高压保护表来限制大泵最高工作压力，同时在控制面板上能显

示大泵的工作压力和流量，有大泵超压报警功能，大泵润滑油温高、油压低设有报警指示灯。

该设备还配有超高压保护装置和机械超压保护安全阀。自动超压保护装置采用电控形式，施工时，可根据现场作业的压力需要，设定任一压力保护值，在进行压裂施工作业时，操作人员在控制面板上调定最高安全施工压力，当实际排出压力超过这个值时，超压保护装置起作用使柴油机快速回到怠速状态，当超压解除后，可以立即重新启动柱塞泵进行工作，机械超压保护安全阀是根据压力泵车的最高工作压力预先设定的压力保护值，当工作压力超过设定值时，安全阀泄压，从而起到安全保护作用。

该设备主要用于油气田深井、中深井、浅井的各种压裂作业，还可以用于水利喷砂、煤矿高压水利采煤、船舶高压水利除锈等作业。它可以单机进行压裂作业，也可以联机作业。

2．主要要性能参数 YL105- 1490压裂车性能参数根据车台上装有的柱塞泵的缸数不同而不同（表2-4）。

表2-4 YL105- 1490压裂车性能参数

压裂车型号 最大工作压力（MPa） 最大工作流量（L/min-1） 柱塞泵的最大输入功率（kW） 整机外形尺寸（mm）：长?宽?高 轴距（mm） 总重量（kg） YL105- 1490压裂车 105 2547（三缸泵）或7169（五缸泵） 1491（三缸泵）2866（五缸泵） 约10800mm?2500mm?4000mm 1700+4800+1300 35730

3．主要配置及其参数

（1）载车底盘：YL105- 1490型压裂车底盘主要选用德国“梅赛德斯（Mercedes-Benz）”ACTROS4144（4143）8×6（8×4）底盘，该车采用前后双桥，稳定性较好，由于是公路用底盘，作为压裂车底盘，底盘大梁必须进行加固，才能满足油田的道路要求。底盘大梁加固现采用Benz加装副大梁的方式。发动机型号为OM501 LA，V6涡轮增压中冷，功率为430HP（315kW），最大扭矩为2000N·m/1800r。

（2）车台发动机：采用CAT 3251B型车台发动机，该柴油机的功率为1678kW（2250BHP）/1900r，最大扭矩为8434N·m/1900r。液压启动方式。

（3）车台传动箱：配有艾里逊（ALLISON）S9810M型机械液力传动箱。该机械液力传动箱的参数如下：

最大输入功率： 1678 kW（2250HP）； 最高输入转速： 2100r/min； 最大输入扭矩： 8271N·m；

传动箱传动比： i1=3.75；i2=2.69；i3=2.20；i4=1.77；i5=1.58；i6=1.27；

i7=1.00；i8=0.72

（4）柱塞泵总成：YL105－1490型压裂车所使用的压裂泵有两种：一种是3ZB105-1490型卧式单作用三缸柱塞泵；另一种是5ZB105-2500轻型卧式单作用五缸柱塞。

3ZB105-1490型三缸泵由一个动力端总成和一个液力端总成组成。有多种不同的泵头体以适应几种不同规格的柱塞以获得不同压力和流量。该泵的额定最大功率为1491kW（2250HP），冲程为203.2mm（8″），柱塞直径有33/4″、4″、41/2″、5″四种规格。其性能参数见表2-5（表中流量的单位为L/min；压力单位为MPa）：

表2-5 3ZB105-1490型柱塞泵的性能参数

柱塞直径 33/4″ 4″ 41/2″ 5″ 泵冲次/泵转速（r/min） 100r/min 流量 434 493 624 775 压力 140 125 97.4 80 150r/min 流量 654 739 936 1158 压力 137 121 96 77 200r/min 流量 869 986 1248 1550

压力 103 90 72 58 250r/min 流量 1088 1232 1560 1937 压力 82 73 58 47 330r/min 流量 1474 1626 2063 2547 压力 61 55 44 35 5ZB-2500轻型五缸柱塞泵其额定最大功率为1866kW（2500HP），冲程为203.2mm（8″），柱塞直径可在31/2″~63/4″之间选择，以满足施工时不同压力和流量的要求。所有不同直径柱塞的液力端所配的动力端是相同的，该泵的具体性能参数见表2-6（表中流量的单位为L/min；压力单位为MPa）：

表2-6 ZB105-2500型柱塞泵的性能参数

柱塞 直径（mm） 88.9 95.3 泵冲次/泵转速（r/min） 111r/min 流量 700 802 压力 140 121.9 150r/min 流量 950 1086 压力 107.6 94.1 200r/min 流量 1264 1446 压力 80.8 70.7 250r/min 流量 1582 1809 压力 64.6 56.5 330r/min 流量 2086 2385 压力 49 42.8 101.6 114.3 127 139.7 146.1 152.4 165.1 制动功率（kW） 小齿轮轴转速（r/min） 912 1154 1427 1726 1885 2055 2411 107.2 84.7 68.6 56.7 51.9 47.6 40.6 1234 1563 1930 2335 2551 2778 3259 82.8 65.4 52.9 43.8 40.1 36.8 31.4 1643 2082 2574 3111 3399 3702 4345 62.2 49.1 39.7 32.8 30.1 27.6 23.5 2055 2604 3217 3891 4251 4629 5431 49.7 39.2 31.8 26.3 24.0 22.1 18.8 2710 3437 4247 5132 5609 6109 7169 37.7 29.7 24.1 19.9 18.2 16.7 14.3 1790 1866 1866 1866 1866 705 953 1271 1588 2100

液力端主要由泵头体、吸入和排出阀总成、柱塞、盘根、凡尔及凡尔座等组成，在吸入口处装有吸入空气稳压器。柱塞表面喷镀耐磨合金粉，具有良好的耐磨性及抗腐蚀性。柱塞密封由V形盘根、盘根压环和盘根座圈等排列构成。

（5）柱塞泵的润滑系统：压裂泵的润滑系统包括动力端润滑系统和液力端润滑系统。

动力端采用连续式压力润滑。由S9810M传动箱取力器（PTO）驱动润滑泵进行润滑。动力端润滑系统包括溢流阀、滤清器、油压表、管路和润滑油冷却器及储油箱等组成。储油箱带液位指示器，操作人员可以方便地观察油面和油位。动力端的润滑油是通过发动机散热水箱提供冷却，配有节温器。

液力端柱塞、填料密封圈采用气压式连续压力润滑。设备挂挡后可以自动启动盘根润滑系统，当传动箱挂倒挡后会自动切断气源，气动隔膜泵停止工作。该系统包括所有为柱塞提供润滑的机油池和所必需的附件。在液力端的下面装有回收润滑油的滴液盘，通过一个带阀门的三通，可以使回收的润滑油流向润滑油罐或流向外接放油口，流回润滑油罐的管路上配有Y型过滤器。液力端润滑油箱内部通过隔板分为净油侧和污油侧两部分，隔板顶部开口，通过过滤网将净油侧和污油侧连通。气动润滑泵从净油侧吸油，回收的污油流回污油侧的底部，经沉淀过滤后从隔板的顶部流向净油侧，净油侧和污油侧的顶部都放油丝堵，侧面均有液位指示器。润滑油箱顶盖用螺栓和箱体固定在一起，便于拆装。

（6）液压系统：2000型压裂车根据结构形式的不同有两种不同的液压系统。 一种是立式水箱；另一种是卧式水箱。

立式水箱：车台发动采用立式水箱安装，通过飞轮皮带直接驱动风扇叶片的方式。液压系统负责车台发动机的启动，它来自于汽车底盘取力器驱动的液压泵，车台发动机可以配置单或双液压启动马达，通过转换阀实现分别或同时启动（本车配置双启动马达，并同时工作），由于液压系统只是在发动机启动的短时间内工作，所以不需要配备液压冷却系统。

卧式水箱：车台发动机采用卧式水箱安装，冷却水箱的风扇叶片通过液压马达驱动，液压系统由两部分组成：一是负责车台发动机的启动，它来自于汽车底盘取力器驱动的液压泵，车台发动机可以配置单或双液压启动马达，通过转换阀实现分别或同时启动；二是通过底盘取力器（作业时启动底盘发动机）或者传动箱取力器（正常作业时底盘发动机不工作）安装的液压泵，驱动多通道水箱风扇马达。并在压裂车主控箱上设置强制冷却开关。风扇的开启可以通过设置在发动机和传动箱上的温控开关实现自动开启。由于液压系统在施工过程中始终处于工作状态，所以液压系统液压油需要经过发动机水箱的通道通过风扇进行冷却。

液压系统包含有与之相关的设备，如油箱、滤清器、溢流阀、单向阀等，以确保系统的完整和功能话。

（7）吸入管汇：为适应压裂泵大流量输出和井场管线的连接，吸入管线通常采用两个上水接口。每个接口包括4″蝶阀和外扣或者内扣由壬接头。分别装于车后，离地高度适当，吸入歧管向下倾斜，可确保管线内部留残余液。在泵头体每个吸入口的下方装有顶杆，便于作业完成后排空泵腔内的液体。吸入管汇上装有一个缓冲器以保证压裂泵工作时吸入阀体的稳定性。为适应CO2作业，整个吸入管汇需要保证承压2.45MPa以上。当进行CO2作业时，应将缓冲器拆除，并安装随机配置的堵板。

（8）排出管汇：2000型压裂车根据配置柱塞直径的大小可选用2″或者3″的排除管汇。当最大流量大于1.5m3/min时，通常采用3″的排除管汇。为便于排出管汇与压裂泵的连接，通常在泵的液力端出口与高压直管之间通过“50”型或者“10”型活动弯头连接。高压排出管横向固定在车尾部，施工中应打开支架固定销，将排出管线放在地面并进行支撑。排出接口可以选择外口由壬或者内扣由壬，在压裂泵的另一端出口装有压力传感器，与超高压保护装置进行连接，为提高设备的安全性，在排出管汇上增加一套105MPa安全阀。

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