第2章 压裂车(4)

卸的护罩。

（6） 液压系统：负责为车台柴油机启动和风扇液压系统提供动力。 柴油机启动系统：它来自汽车底盘取力器驱动的液压泵，采用双液压启动马达，驱动台上柴油机的启动。

风扇液压系统：通过台上发动机取力，驱动多通道散热器风扇马达。并在主控箱上设置强制冷却开关，风扇可以实现自动调速。

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

（7）泵的润滑：动力端采用连续式压力润滑，由变扭器上的取力器驱动的润滑泵进行润滑。动力端润滑系统包括泄压阀、滤子、仪表、油泵、液压系统管路和润滑油冷却器及储油箱等。

液力端柱塞、盘根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，液力端柱塞上部装有可翻转的盖板，可以观察压裂泵柱塞工作状况。

在液力端之下，装有回收润滑流体的集油盘。通过一个带阀门的三通，可以使回收的润滑油再重新流会到液力端润滑油箱或流向外接放油口。液力端润滑油箱分为净油侧和污油侧两部分，通过过滤网连通。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顶部流向净油侧，以保证润滑油的循环使用。

（7）排出管汇：五缸压裂泵出口装有3\排出管汇、1个50型活动弯头和3\（15000 psi）短管。排出管汇斜向固定在车尾，作业时打开固定卡后，可以将管汇出口移到地面与其它管线进行连接。排出口的接口处装有内扣由壬接头FIG1502。

（8）吸入管汇：为适应压裂泵大排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\蝶阀和外扣由壬接头，扣型FIG206。分别装于车后，离地高度适当，吸入歧管向下倾斜。整个吸入管汇需保证承压2.45MPa以上。吸入管汇采用不锈钢材料，4\蝶阀选用FMC产品。

（9）刹车装置：变速箱内部装有刹车装置，启动刹车装置可以防止输出轴由于惯性带动压裂泵运转，当超压保护后，刹车装置自动启动。

（10）加热装置：为保证泵车能够在冬天或高寒地区正常作业，2500型压

裂车配有加热装置。在车台柴油机的前端装有柴油加热器，为车台柴油机的冷却液进行加热。柴油加热器通过主控台上的开关开启，加热炉自带水泵循环发动机冷却液，同时对发动机油底壳进行加热。待温度达到要求后，需关闭电源，三分钟后加热炉会自动停止工作。加热器的进水和出水管线分别与发动机水道连接，进出口均设有阀门。在启动加热装置之前，必须开启两个阀门与水道连通。加热过程完成后，应将两个阀门关闭。

（11）气压系统：气压系统由底盘发动机提供气源。在压裂车的主控箱上安装有气压表，可以观察气压的大小。气压系统的功能是为压裂泵的液力端润滑提供气压。液力端的润滑系统具有自动控制功能。当启动车台发动机后，系统自动开启液力端润滑系统气源，推动润滑气泵为压裂泵盘根提供润滑。当变速箱换档置于刹车挡位置时，由于压裂泵处于非工作状况，系统会自动切断液力端润滑系统气源，停止对盘根的润滑。

（12）冷却系统：压裂车的冷却系统采用底盘发动机驱动液压系统冷却卧式散热器冷却风扇的转速设有自动和手动两个档位。整个冷却系统由五部分组成：

第一部分是为车台发动机冷却。采用多通道散热器的方式，通过发动机风扇为发动机水路提供冷却。采用从底盘发动机取力，驱动液压泵并带动发动机水箱风扇冷却发动机。

第二部分是为传动箱的润滑油提供冷却，采用多通道散热器的方式，通过发动机水冷却传动箱润滑油。

第三部分是为压裂泵的动力端润滑油提供冷却，采用多通道散热器的方式，通过发动机风扇为动力端润滑油提供冷却。

第四部分是为柴油发动机的柴油提供冷却，采用多通道散热器的方式，通过发动机风扇为发动机柴油提供冷却。

第五部分是为风扇液压系统提供冷却，采用多通道散热器的方式，通过发动机风扇为液压系统提供冷却。

（13）安全保护装置：为保证压裂车在施工过程中的安全，2500型压裂车设置有安全系统。该装置安装在泵头体的另外一个排出口。采用105MPa压力传感器和马丁戴克表，将施工中的压力变化转化为电流或电压的变化。施工前首先设定工作安全压力，当压力达到设定压力值时，控制系统输出信号给发动机，发

动机在得到控制信号后会立即回到待速状况。直感式马丁戴克表可以根据设定压力输出信号给控制系统使发动机回怠速。

（14）台上仪表箱：台上仪表箱用于安装液、气路仪表，其中包括： 大泵油压表：通过直感方式指示压裂泵动力端润滑油压的大小。 传动箱油压表：通过直感方式指示传动箱润滑油压的大小。 传动箱油温表：通过直感方式指示传动箱润滑油温的大小。 发动机油压表：通过直感方式指示发动机润滑油压的大小。 发动机水温表：通过直感方式指示发动机润滑油温的大小。

盘根润滑气压表及气压调节阀：用于调节盘根润滑气泵供气压力的大小。 启动油压表：采用直感方式观察启动油泵的油压高低。 风扇主油压表：指示风扇主油泵油压值。 风扇补油压表：指示风扇补油泵油压值。

（15）台上控制箱：台上控制箱内装有各种电气元件、电气显示仪表与控制接头。为便于检查维修，所有接线、接头均有清晰的标记。面板主要元件包括:

发动机综合显示仪：可以同时显示发动机水温、油压、转速、进气压力、故障代码等多项参数。

传动箱综合显示仪：可以同时显示传动箱油温、油压、档位、故障代码等多项参数。

还有气压表、电压表、主控箱电源熔断器、照明灯熔断器、加热炉熔断器、照明灯开关、主控箱总电源开关、控制系统电源开关、加热器开关、加热器电源指示灯、发动机紧急停机按钮、发动机启停钥匙开关ABB、散热风扇手自动切换开关。

（16）单车网络控制箱（网络控制屏）：每台压裂车配置1套单车网络控制箱。控制箱可以实现压裂车的现场操作控制。控制箱的功能与仪表车内的泵控单元相同。可以实现单台和多台压裂车的启动、调速、换档、解锁、停机等控制功能；发动机、传动箱、压裂泵等系统的故障报警功能；发动机转速、压裂泵输出理论排量、实际施工压力、压力预制、超压保护等显示和安全装置等。控制距离为10米，控制屏为15″AB工业屏。 2．2．5 混砂车

混砂车是油田压裂机组中的关键设备之一。混砂车的主要功能是将液体和多种支撑剂按一定的比例要求混合，然后将混合好的液体以一定的压力输送给压裂车，压裂泵再将混合液加压后挤入地层。混砂车的工作流程：吸入泵（离心泵）向混砂罐提供清水、输砂器向混砂罐提供干砂、液添泵向混砂罐提供胶联剂（支承剂）以及干粉添加等，经混砂罐内搅拌器充分搅拌后，由砂泵（离心泵）从罐内吸出排给压裂车的柱塞泵吸入端。此过程为连续动态过程，上述所有执行均为液压驱动，并可无级变速，最终实现各种介质按比例、按排量的混合液排出。

目前国内的2000型压裂机组中所配备的混砂车有输出排量75bbl（12m3）和100bbl（16m3）两种规格，分别为HS210型和HS360型（图2-3）。也有适合中小型压裂、酸化作业的配套混砂车HSC60型，它的输出排量为40bbl（6m3）。 各种型号的混砂车在配置和性能参数不同，但在其工作原理和结构基本类似，下面以HS360为例，介绍常用混砂车的结构原理。

图2-3 HS360混砂车

1—斯太尔底盘 2—底盘取力总成 3—前挡泥板总成 4—动力系统 5—构架

6—操作平台7—电气控制系统 8—液压系统 9—发射性密度计 10—低压管汇 11—液添系统

12—干添系统 13—混合罐 14—螺旋输砂器 15—吸入泵总成 16—排出泵总成

1．整车概述 HS360型混砂车能实现比例混砂，并能按压裂工艺的要求有效地向压裂车供应不同要求的压裂液，适用于大、中型压裂、酸化施工。该车配有两台规格为10\8\14\和12\10\23\的“MISSION”砂泵分别作为吸入供液泵和排出砂泵。

正常作业时，混砂车将压裂液经供液泵送至混合罐内，并与干添加剂系统、液体添加剂系统和输砂系统所提供的压裂所需的辅助剂及支撑剂混合后，经排出砂泵排出至压裂车。混砂车的最大流量可达16m3 /min (清水性能)。本车采用全液压驱动，动力分别由底盘发动机和车台柴油机提供。两部分动力经过各自的分动箱带动油泵，油泵再分别驱动各油马达以实现各部工作。

底盘发动机和车台发动机的控制机构、指示仪表、各油泵压力表以及显示混砂车工况的计量仪表均安装在操作室内的仪表台上，能够实现发动机的启动、调速、停机以及显示发动机与油泵的运转情况。在仪表台上还可同时控制混砂车各部位，了解其工况，并实现集中控制。仪表台上安装有网络控制系统。

2．主要要性能参数 HS360混砂车的基本性能参数见表2-9。

表2-9 HS360混砂车性能参数

混砂车型号 砂泵最大流量（m3/min） 砂泵最大压力（MPa） 螺旋输砂器输砂量（m3/min/） 混合液罐容积（m3） 吸入管路阀门 排出管路阀门 整机外形尺寸（mm）：长?宽?高 轴距（mm） 总重量（kg） HS360混砂车 15.9（100bbl） 0.7 6 1.5 4″蝶阀8只 4″蝶阀8只 约12000mm?2500mm?4200mm 1700+4800+1350 29000

3．主要配置及其参数

（1）载车底盘：HS360型混砂底盘主要选用德国“梅赛德斯（Mercedes-Benz）”ACTROS4144 8×6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

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