第2章 压裂车(5)

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：车台一般选用CAT C13型柴油机或采用DDC 6063HV39型柴油机，CAT C13柴油机功率为382kW（520HP）/2100rpm；DDC 6063HV39型柴油机功率为405kW（550HP）/2100rpm。

（3）传动系统：底盘发动机传出动力，经传动轴传至分动箱，由分动箱带动液压泵，分别通过液压马达驱动吸入供液泵和排出砂泵。另一路动力由车台发动机传出，由分动箱带动液压泵，驱动各机构中的液压马达，以实现输砂、搅拌、胶联、干添、输砂器的起升及液压油的冷却风扇各部工作。整个传动系统采用液压控制驱动方式。

（4）分动箱：分动箱是整个动力传动的中枢，该车分别由底盘和台上发动机驱动分动箱并带动油泵，驱动各执行机构。

（5）吸入系统及吸入泵：整个系统由吸入供液泵、吸入管汇、蝶阀及流量计等组成，由其完成压裂液的吸入，主要管线为8\，连接8\和4\（HALLIBURTON）涡轮流量计，吸入主管线与混合罐入口间安装8\蝶阀，气动控制。吸入口有8个，配4\蝶阀及4\由壬(带由壬堵头)。吸入泵排出主管设置旁通至排出管汇主管的旁通管，并有阀门气动控制。在吸入泵的最低点，安有一个带1″阀门的排液口。

吸入泵装在设备的行驶方的右侧，由液马达驱动。可以以16m3/min的速度

向混合罐供液。吸入管汇能够通过控制隔离阀实现吸入、排出管汇的互换。

吸入泵采用“MISSION”10\8\14\型离心泵，额定压力为0.5 MPa，额定转速为1800 r/min，吸入泵最大流量为16 m3/min(清水)，吸入转向为顺时针(从输入端看)。

（6）排出管路及排出泵：整个系统由排出泵、排出管汇、蝶阀及流量计等组成，由其完成压裂液的排出。8个4\排出接口，配4\蝶阀及4\由壬(带由壬堵头)。可选择在混砂车的任一側排出。

排出泵为“MISSION”12×10×23离心式砂泵，排出泵装在设备的中间，由液马达驱动，额定压力为0.7 MPa，额定转速为1200～1400 r/min，可以以15.9m3/min的速度向泵车供液。排出泵转为顺时针(从输入端看)。

在排出离心泵的管汇安装一个8\放射性密度计和一个8\和4\涡轮流量计。在排出泵的最低点，安有一个带1\阀门的排液口。

排出泵的管路上装有排出流量计，其两端装有8\和4\卡箍。流量计上带相应的两套传感器和电缆将排出液量信号传递到仪表台和网络系统。

（7）混合罐：混合罐采用罐中套罐的结构，其设计以保证在高砂比砂浆的情况下能完全和连续地混合。该混合罐设计结合了大表面积的原理，以保证小砂比和小排量时的混合，防止不均匀混合砂浆。该设计确保砂浆在混合罐中停留最短的时间，这样增进了设备测量、添加剂添加系统以及控制系统的精确性。吸入供液泵供来的液体从侧面进入罐中，并在外腔中切向流动。当液体在外腔中循环后，通过内腔外壁上的径向孔进入内腔，并与输砂器输来的支撑剂充分混合。由于该内腔的表面积较大，支撑剂将完全浸湿，从而不易产生气泡。搅拌系统安装在混合罐的中心，它能完全不断地将砂浆搅拌成匀质的混合液，在内腔底部排出口到排出砂泵之间最大限度地减少产生气体。排出砂泵从内腔底部吸入混合好了的混合液并排出到排出管汇中。罐中心底端还设有4\气动蝶阀以供排出残剩液体及清理混合罐之用。

混合罐配有立式搅拌叶轮，搅拌叶片为45°，与内腔叶片成90°并立于罐中心，搅拌轴由液马达驱动，转速范围为0～400r/min，混合罐容量为1.2m3，混合搅拌叶轮的转速由装在仪表台上的控制阀控制，速度可调，系统调定压力为 20MPa。

混合罐中设有手动、自动液面控制系统，通过调节供液量来控制液面。 （8）螺旋输砂器：螺旋输砂器由绞龙外壳、左右砂斗、绞龙轴、支承台、输砂管支座、油缸分开导轨盒、固定架总成、液马达支架及联轴器、起升油缸和左右分开油缸等组成。该输砂器由液力驱动、可调速的双筒左右螺旋输砂器，左、右绞龙轴由钢板卷制成的叶片与钢管焊接而成。该输砂器的控制采用独立的工作方式，在输砂量小于3m3/min的时候，可使用单筒工作。

该输砂器采用输砂管支座支承，起升油缸带动输砂管在滑道上滑动，由液压油缸起升以便适合于公路行驶和混砂施工作业。螺旋输砂器的起升由安装在两输砂器之间的油缸完成。升降动作由起升阀控制。

螺旋输砂器的砂斗为两个，作业时可由左右分合油缸带动砂斗分开，分合由液压控制并可在45°的范围内左右移动，以便于两台运砂车对其连续加砂。

整个输砂器的液压系统调定压力为25MPa。输砂器及起升到合适位置后由销轴插入支承板中锁定输砂器。

绞龙轴上装有计量齿轮，通过传感器和电缆将输砂信号传递到仪表台和仪表车上，瞬时砂量和累计砂量在仪表台上数显表上直接读出。

绞龙轴由液压马达驱动。转速范围为300～400r/min，最大输砂量不小于6m3/min（两个输砂器同时工作）。

为防止输砂器出现堵砂现象，两个输砂绞龙分别可进行正反向旋转，正常工作时，在操作面板上需将“开关”旋到正转的位置。

螺旋输砂器装有放砂口,以防砂卡。螺旋输砂器正常工作时,输砂斗外沿距地面高度小于900mm，输砂斗带有滤网，防止加砂过程中有较大杂质进入混合罐。

（9）液压系统：液压系统由液压泵、液压马达、油箱、滤清器、冷却器等组成。液压泵动力由车台分动箱取力，通过静液压传动，分别驱动各液压马达，带动排出砂泵、吸入砂泵、螺旋输砂器等。液压系统采用两套过滤装置和压力油过滤，从而保证了液压油清洁度。液压泵、液压马达、阀门等主要液压件均选用进口。

（a）吸入与排出泵系统：液压泵为DENISION电控变量柱塞泵，驱动DENISION定量柱塞马达，带动吸入砂泵工作。通过操作台上的电位计和自动控制系统改变柱塞泵的输出流量，从而达到无级调节柱塞马达速度，且速度调节性

能好，液压系统的最大压力为28MPa。

（b）搅拌系统：液压泵为DENISION电控变量柱塞泵，驱动低速大扭拒定量摆线马达，通过操作台上的电位计改变柱塞泵的输出流量，从而达到无级调节搅拌马达速度。液压系统的最大工作压力为20MPa。搅拌马达速度0-200r/min。

（c）螺旋输砂系统：液压泵为DENISION电控变量柱塞泵，驱动低速大扭矩定量摆线马达，液压泵卸载采用气控切断阀，快速达到液压泵卸载，通过仪表台上的电位计针形阀改变柱塞泵的输出流量，从而达到无级调节输砂马达速度。由于液压泵为压力补偿式，从而达到一种节能的效果。全套系统采用开式静压传动系统，两套螺旋输砂器分别采用两个马达驱动，互不干涉，可达到比较精确同步。系统最大工作压力25MPa。

（d）综合泵系统：液压泵采用DENISION变量柱塞泵，驱动螺旋输砂器起升和分合油缸、冷却器、两个胶联泵、干添系统。通过仪表台上的各自电位计及三联阀分别对各驱动机构进行调速和操作。由于液压泵为变量泵，在调速过程中避免了液压油发热，并达到节能效果，系统最大工作压力14MPa。

（e）液压辅件：液压油箱容积为500L。进出油滤清器全部采用可拆自封式滤清器，维修方便。整个液压系统液压油采用风冷式冷却器，冷却效果好。另外各液压管线及接头均采用可拆式高压软管接头，有利于液压系统维修。

（10）液体添加剂系统：本系统由两台胶联泵（表2-10）、油马达、联轴器、液添罐、蝶阀、流量计、单向阀、由壬总成、马达支座以及管汇件等组成。

表2-10 胶联泵

序号 1号胶联泵 2号胶联泵 类型 齿轮泵 齿轮泵 排量范围 20～180 L/min 60～340 L/min 备注 可调，流量计计量 可调，流量计计量

配备200L液体添加剂罐一个，液体添加剂罐安装在高于液体添加泵的适当位置，以确保泵的连续吸入。本系统工作可靠、计量准确，能方便地向混合罐中输送各种液体添加剂；同时本系统也能直接向排出管汇输送添加剂而不经混合罐混合，从而方便油田现场作业。液添系统的流程可达到如下功能：

吸入方式：能从车台液体添加剂罐吸入，也能从地面的液体添加剂罐吸入。

排出方式：能注入混合罐，也能直接注入混砂车排出管汇。 控制方式：由混砂车操作控制室手动或自动比例控制。

（11）干粉添加剂系统：该系统流量为0-100L/min，可自动调节。整个系统由混砂车操作控制室手动或自动比例控制。干粉添加剂装置由液压驱动，配置相应的加料斗、喷射混合装置，以保证干粉添加剂的混合质量。

（12）操作控制台：该操作台装有计算机控制和显示系统，手动控制系统，液气电路控制开关等。

（13）控制系统：混砂车自动控制系统由主机和触摸屏组成。具有手动和自动操作切换功能，作业时通过触摸屏输入自动控制要求后，混砂车能够实现排量、液面、密度、添加剂比例的自动控制以及相应的施工参数显示。

自动控制系统安装在操作室的仪表台上，可以以数字的方式显示施工参数。采集的数据可以通过接口输出到仪表车并打印输出。

（14）气路系统：气路系统通过仪表台控制，分为四条支路：控制混合罐底部的放液蝶阀的开启；控制吸入管路与混合罐之间的阀门；控制流量计的转换阀门；控制旁通管路的开启。

（15）接线箱总成：该混砂车操作室下装有一个接线箱总成，用于将混砂车中的流量、砂量、压力和密度信号通过数字传输电缆线传输给仪表车，实现混砂车和仪表车之间的通讯。 2．2．6 仪表车

目前我国2000型压裂机组所配备的为SEV5151TYB型仪表车，该车主要由底盘车，数据采集、监测、分析系统，泵车控制系统及其附属件组成，能够集中控制6~8台泵车，并能实时采集、显示、记录压裂作业全过程数据，对数据进行分析处理，打印输出。整台设备操作简单，方便，安全，技术含量高，移动性能好，满足压裂作业的工况要求。车内配备照明系统、操作台、供电系统、计算机系统、泵车控制系统、混砂车控制系统。

压裂作业时仪表车通常要对压裂大泵的压力、套压、密度、混合液流量、基液流量、液添流量、干添流量、CO2流量、N2流量等进行采集与分析。

1．载车底盘 主要采用原装进口“Mercedes-Benz”ACTROS 2032 4×4，该车发动机为奔驰OM501 LA ，V6涡轮增压中冷，柴油机功率为235kW（320HP）

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