2500型全液压式压裂车设计研究.pdf

２ ０ １ ５年 第４ ４卷 第２期第３ ２页 石 油 矿 场 机 械 犗 犐 犔 犉 犐 犈 犔 犇 犈 犙 犝 犐 犘犕犈 犖 犜 ２ ０ １ ５，４ ４（２） ３ ２  ３ ６ 文章编号 １ ０ ０ １  ３ ４ ８ ２（２ ０ １ ５）０ ２  ０ ０ ３ ２  ０ ５ ２ ５ ０ ０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， 北京１ ０ ２ ２ ０ ２） 摘要 ２ ５ ０ ０型全液压式压裂车采用５台３ ９ １ｋＷ台上发动机与２ ８ ０ｋＷ底盘发动机联合提供压裂 作业动力， 实现２２ ３ ５ｋＷ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Ｔ Ｅ ９ ３ ４． ２ ０ ３ 文献标识码Ａ 犱 狅 犻 １ ０． ３ ９ ６ ９／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １  ３ ４ ８ ２． ２ ０ １ ５． ０ ２． ０ ０ ７ 犇 狅 犻 狀 犵犚 犲 狊 犲 犪 狉 犮 犺犪 狀 犱犇 犲 狊 犻 犵 狀狅 狀２ ５ ０ ０犎 狔 犱 狉 犪 狌 犾 犻 犮犉 狉 犪 犮 狋 狌 狉 犻 狀 犵犜 狉 狌 犮 犽 Ｘ Ｉ ＡＹ ｉ ｍ ｉ ｎ，Ｓ Ｈ ＩＰ ｅ ｎ ｇ ｆ ｅ ｉ，ＧＵＯＹ ａ ｎ ｊ ｕ ｎ，ＹＡＮＧＸ ｉ ｎ （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１ ０ ２ ２ ０ ２，犆 犺 犻 狀 犪） 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋Ｆ ｉ ｖ ｅｏ ｎ  ｄ ｅ ｃ ｋｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｓｏ ｆ ３ ９ １ｋＷａ ｎ ｄｏ ｎ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅｏ ｆ ２ ８ ０ｋＷａ ｒ ｅｕ ｓ ｅ ｄｏ ｎｃ ｈ ａ ｓ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒｐ ｒ ｏ ｖ ｉ  ｄ ｉ ｎ ｇｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｏ ｎＴ ｈ ｅ ２ ５ ０ ０Ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃＦ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇＴ ｒ ｕ ｃ ｋ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ２２ ３ ５ｋＷｆ ｏ ｒ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｏ ｆ ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ． Ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ａ ｄｏ ｆｕ ｓ ｉ ｎ ｇｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｓｇ ｅ ａ ｒ ｂ ｏ ｘａ ｎ ｄｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ，ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆｈ ｉ ｇ ｈｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅａ ｎ ｄｌ ａ ｒ ｇ ｅｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｙｂ ｙｏ ｉ ｌｐ ｕ ｍ ｐａ ｎ ｄｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋａ ｒ ｅｕ ｓ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈｔ ｈ ｅｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔｏ ｆｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌｏ ｆｈ ｙ  ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃｖ ａ ｌ ｖ ｅｂ ｌ ｏ ｃ ｋ，ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒｕ ｌ ｔ ｒ ａｈ ｉ ｇ ｈｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅａ ｎ ｄ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｙａ ｒ ｅ ｒ ｅ  ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈｈ ａ ｓｗ ｉ ｄ ｅａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｒ ａ ｎ ｇ ｅａ ｎ ｄｌ ｏ ｗｃ ｏ ｓ ｔ ． 犓 犲 狔 狑 狅 狉 犱 狊ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇｔ ｒ ｕ ｃ ｋ；ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ；ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ 传统的压裂泵车主要由底盘和上装设备２部分 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 滑系统、 电路系统、 气路系统、 液压系统、 仪表及控制 系统等（ 即运载、 动力、 传动、 泵送４大件） ， 其中柱塞 压裂泵是压裂车的核心部件［ １］。 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 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 展［ ２］。本文介绍了以液压泵和液压缸为主要部件组 成的全液压压裂泵系统的原理及性能。 １ 常规机械式压裂车 目前国内压裂车上装动力传递均为机械式传动 方式， 压裂泵采用曲轴传动式柱塞泵， 其动力传输方 式如图１所示。 图１ 机械式压裂车动力传输示意 该类压裂车台上发动机均为１台大功率发动 机， 配合１台大功率变速箱， 通过１条单一的动力传 输链， 为柱塞泵提供动力， 整车分布如图２所示。  收稿日期２ ０ １ ４  ０ ８  ２ ４ 作者简介 夏益民（１ ９ ８ ０ ） ， 男， 江西万年人， 高级工程师， 硕士，２ ０ ０ ６年毕业于中南大学， 现从事压裂设备设计与技术研究， Ｅ  ｍ ａ ｉ ｌｘ ｉ ａ ｙ ｍ＠ｓ ａ ｎ ｙ ． ｃ ｏ ｍ． ｃ ｎ。 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 式压裂车的泵与传动系统。谢永金［ ３］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 Ａ Ｄ ＡＭ Ｓ分析３ ０ ０ ０型压裂车传动系统扭转振动的 情况， 合理避开发动机在一定转速范围内造成传动 系统与三缸泵的共振区间。 国内压裂车的发展趋势基本集中在高压力、 大 排量、 大功率以及高可靠性。常规机械式压裂车采 用单台大功率发动机与传动箱， 不仅对台上动力及 传动系统提出了更高的要求， 同时对柱塞泵的运行 可靠性及易损件寿命提出了更大的挑战。高昂的开 发成本也是阻碍压裂车向大功率、 高压大排量方向 发展的重要因素。 ２ ２ ５ ０ ０型全液压式压裂车 ２． １ 整车布置与动力传输 ２ ５ ０ ０型全液压式压裂车采用 液压 传 动取 代 传 统的台上动力机械传动， 柱塞泵被油缸式活塞泵替 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３ ９ １ｋＷ。底盘发动机功率为２ ８ ０ｋＷ。因 此， 发动机总的输出功率可达３ ９ １５＋２ ８ ０＝２２ ３ ５ ｋＷ。整车布置如图３所示。 １底盘；２台上发动机；３集成散热装置；４油缸泵。 图３ ２ ５ ０ ０型全液压压裂车整车分布示意 每台发动机串联２台１ ９ ０型油泵，１ ２台油泵的 总输出功率可达２２ ３ ５ｋＷ。发动机动力直接传递 给液压系统主油泵， 主油泵通过主阀组控制油缸式 活塞泵交替动作， 实现压裂介质的吸入与排出， 动力 传输如图４所示。 图４ ２ ５ ０ ０型全液压式压裂车动力传递示意 ２． ２ 油缸泵工作原理与性能 根据图４可知， 主油泵通过主阀组控制油缸泵 交替动作， 实现压裂介质吸入与排出， 油缸泵工作原 理如图５所示。 图５ 油缸泵工作原理 ２． ２． １ 液压油缸无杆腔工作 液压油缸１无杆腔进入压力油时， 活塞杆１往 有杆腔方向运动， 此时输送缸１中压裂介质为排出 过程。液压油缸１与液压油缸２有杆腔连通， 液压 油缸１有杆腔中液压油进入液压油缸２有杆腔， 带 动活塞２往无杆腔方向运动， 输送缸２中压裂介质 为吸入过程。主阀组控制换向后， 液压油缸２无杆 腔进入压力油， 此时输送缸２中压裂介质排出， 输送 ３３ 第４ ４卷 第２期 夏益民， 等２ ５ ０ ０型全液压式压裂车设计研究  缸１中压裂介质吸入。 根据图５计算输送缸１中排出压裂介质的工作 压力为 狆０犛０＝狆２犛２ （ １） 式中 狆０为液压系统主压力，ＭＰ ａ， 最高工作压力按 ３ ５ＭＰ ａ计算；犛０为液压油缸１无杆腔面积，ｍｍ ２； 狆２为液压油缸无杆腔进油时输送缸压裂介质排出 时工作压力，ＭＰ ａ； 犛２为输送缸面积，ｍｍ ２。 输送缸１中活塞体运动速度与液压油缸１中活 塞运动速度一致， 相同时间内运行距离也是一致的。 计算输送缸１内压裂介质排出时流量可得 犙２＝犛 ２ 犛０犙 ０ （ ２） 式中 犙０为液压系统排量，ｍ ３／ ｈ；犙２为液压油缸无 杆 腔 进 油 时 输 送 缸 排 出 压 裂 介 质 的 工 作 排 量， ｍ ３／ ｈ。 整车６台发动机同时工作时共计有１ ２台１ ９ ０ 型油泵， 排量为２． ２ ８１ ０ －３ ｍ ３／ ｒ， 油泵输入转速为 １ ２ ４０ ０ ２ｒ／ｈ（ 发动机输入转速） ， 综合可得液压系统 排量为２ ８ ２． ７ ４ｍ ３／ ｈ。根据液压油缸设计参数， 液 压油缸 缸 径犇０＝２ ８ ０ ｍｍ； 活 塞 杆 杆 径犱 ０＝１ ３ ０ ｍｍ； 结合输送缸内径计算液压油缸无杆腔进油时， 排出压裂介质时最大工作压力与最大出口流量如表 １所示。 表１ 液压油缸无杆腔进油时输送缸工作压力与排量 液压系 统排量／ （ｍ ３ ｈ －１） 液压油 缸缸径／ ｍｍ 液压油 缸杆径／ ｍｍ 输送缸 内径／ ｍｍ 输送缸工 作压力／ ＭＰ ａ 输送缸工 作排量／ （ｍ ３ｈ－１） １ ４ ０１ ４ ０７ ０． ７ ０ ２ ８ ２． ７ ４２ ８ ０１ ３ ０１ ８ ５８ ０． ２１ ２ ３． ４ １ ２ ４ ０４ ７． ６２ ０ ７． ６ ８ 根据表１可知， 液压油缸无杆腔进油时 输送缸 内径为１ ４ ０ｍｍ时， 最大工作压力为１ ４ ０ＭＰ ａ， 该组 输送缸为超高压缸； 输送缸内径为１ ８ ５ｍｍ时， 最大 工作压力为８ ０． ２ＭＰ ａ； 输送缸内径为２ ４ ０ｍｍ时， 最大工作压力为４ ７． ６ＭＰ ａ。 ２． ２． ２ 液压油缸有杆腔工作 液压油缸１有杆腔进入压力油时， 活塞杆１往 无杆腔方向运动， 此时输送缸１中压裂介质为吸入 过程。液压油缸１与液压油缸２无杆腔连通， 液压 油缸１无杆腔中液压油进入液压油缸２无杆腔， 带 动活塞杆２往有杆腔方向运动， 输送缸２中压裂介 质为排出过程。主阀组控制换向后， 液压油缸２有 杆腔进入压力油， 此时输送缸２中压裂介质为吸入， 输送缸１中压裂介质为排出。 与式（ １） 类似， 输送缸１中排出压裂介质的工作 压力为 狆０犛１＝ 狆 ′ ２犛２ （ ３） 式中 犛１为液压油缸１有杆腔面积，ｍｍ ２； 狆 ′ ２为液 压油缸有杆腔进油时输送缸压裂介质排出时工作压 力，ＭＰ ａ。 与式（ ２） 类似， 输送缸２内压裂介质排出时流量 可得 犙 ′２＝犛 ２ 犛１犙 ０ （ ４） 式中 犙 ′２为液压油缸有杆腔进油时输送缸排出压 裂介质的工作排量，ｍ ３／ ｈ。 根据液压系统排量及油缸设计参数， 结合输送 缸内径计算液压油缸有杆腔进油时， 排出压裂介质 时最大工作压力与最大工作流量如表２所示。 表２ 液压油缸有杆腔进油时输送缸工作压力与排量 液压系 统排量／ （ｍ ３ｈ－１） 液压油 缸缸径／ ｍｍ 液压油 缸杆径／ ｍｍ 输送缸 内径／ ｍｍ 输送缸工 作压力／ ＭＰ ａ 输送缸工 作排量／ （ｍ ３ｈ－１） １ ４ ０１ ０ ９． ８ ２９ ０． ０ ７ ２ ８ ２． ７ ４２ ８ ０１ ３ ０１ ８ ５６ ２． ８ ９１ ５ ７． ３ ２ ２ ４ ０３ ７． ３ ７２ ６ ４． ７ ８ 根据表２可知， 液压油缸有杆腔进油时 输送缸 内径为１ ４ ０ｍｍ时， 最大工作排量为９ ０． ０ ７ｍ ３／ ｈ； 输送缸内径为１ ８ ５ｍｍ时， 最大工作排量为１ ５ ７． ３ ２ ｍ ３／ ｈ； 输送缸内径为２ ４ ０ｍｍ时， 最大工作排量为 ２ ６ ４． ７ ８ｍ ３／ ｈ， 该组输送缸为大排量缸。 ２． ２． ３ 油缸泵性能 综合表１与表２， 液压油缸无杆腔进油时为高 压工作状态， 根据输送缸内径不同， 能达到的最大工 作压力随输送缸内径增大而减小。液压油缸有杆腔 进油时为大排量工作状态， 根据输送缸内径不同， 能 达到的最大工作排量随输送缸内径增大而增大。油 缸泵性能参数如表３。 表３ 油缸泵性能参数 输送缸内 径／ｍｍ 额定工作 压力／ＭＰ ａ 额定工作排量／ （ｍ ３ｈ－１）  １ ８ ５（ 常用缸）８ ０． ２１ ５ ７． ３ ２  １ ４ ０（ 超高压缸）１ ４ ０． ０９ ０． ０ ７  ２ ４ ０（ 大排量缸）４ ７． ６２ ６ ４． ７ ８ ４３ 石 油 矿 场 机 械 ２ ０ １ ５年２月  整车设计可配置３组输送缸， 常用缸作为基本 配置， 超高压缸与大排量缸选配， 更换后用于更高压 力或更大排量工况。 ２． ３ 油缸泵结构与安装 油缸泵分别由主油缸、 连接箱、 输送缸、 液力端、 铰接座５大部件组成。其中主油缸、 连接箱、 输送缸 数量分别为２个， 左右平行并排布置， 为分体式结 构。主油缸与输送缸通过连接箱相连， 输送缸与液 力端 密 封 连 接， 均 采 用 插 入 式 止 口 结 构， 如 图６ 所示。 １副梁；２主油缸；３连接箱；４输送缸； ５液力端；６铰接座；７连杆。 图６ 油缸泵结构与安装示意 油缸泵与副梁安装方式采用３点铰接式安装。 左右平行并排布置的２套主油缸、 连接箱、 输送缸在 尾端通过液力端固定， 中间部位通过把两边的连接 箱安装于同一个铰接座， 从而固定左右２套油缸泵 送系统， 并通过铰接座与副梁用销轴连接。油缸泵 尾部通过连杆与副梁尾部安装座铰接， 即３点铰接 定位。 首先， 分体式连接箱可降低输送缸与主油缸的 装配难度， 左右输送缸、 主油缸的平行度要求大幅降 低， 整套泵送系统在左右、 前后方向均可允许一定程 度的制造与装配误差， 从而降低制造与装配的成本。 其次， 整个油缸泵通过铰接座、 连杆与副梁进行３点 式铰接， 一方面可进行精确定位， 另一方面可允许输 送缸、 连杆等部件在加工与装配过程中出现小的误 差， 原理如图７所示。 图７ ３点定位原理示意 Δ 犗１犗２犃中，犗１犗２、犗１犃与犗２犃长度满足三角 形三边长度关系式 犗１犗２＋犗２犃＞犗１犃 犗１犗２－犗２犃＜犗１犃 （ ５） 根据图７可知， 三边长度满足关系式（ ５） ， 即可 确定以犗１为圆心， 以长度犗１犃为半径的圆必与以 犗２为圆心， 以犗２犃为半径的圆有交点。由此可知， 输送缸、 副梁及连杆在加工制造与装配过程中若出 现误差， 只要３边长度能满足关系式（ ５） ， 即可保证 油缸泵能通过３点装配定位， 且尽量避免输送缸受 力产生预变形。 ３ 性能参数对比 机械式２ ５ ０ ０型压裂车在不同的变速箱传动比 与柱塞直径时， 对应有不同的最大工作压力与出口 排量， 其整机性能参数如表４所示。 表４ 机械式２ ５ ０ ０型压裂车整机性能参数 挡 位 变速箱 传动比 冲次／ ｍ ｉ ｎ －１ ８ ８． ９ ０ｍｍ柱塞９ ５． ２ ５ｍｍ柱塞１ ０ １． ６ ０ｍｍ柱塞１ １ ４． ３ ０ｍｍ柱塞１ ２ ７． ０ ０ｍｍ柱塞 排量／ （ｍ ３ｈ－１） 压力／ ＭＰ ａ 排量／ （ｍ ３ｈ－１） 压力／ ＭＰ ａ 排量／ （ｍ ３ｈ－１） 压力／ ＭＰ ａ 排量／ （ｍ ３ｈ－１） 压力／ ＭＰ ａ 排量／ （ｍ ３ｈ－１） 压力／ ＭＰ ａ １３． ７ ５８ ０３ ０． １ ８１ ３ ９． ９ ５３ ４． ６ ４１ ２ １． ９ ３３ ９． ４ ２１ ０ ７． １ ５４ ９． ８ ６８ ４． ７ １６ １． ５ ６６ ８． ６ １ ２２． ６ ９１ １ １４ ２． ０ ６１ ２ ５． ２ １４ ８． ２ ９１ ０ ９． ０ ５５ ４． ９ ６９ ５． ８ ２６ ９． ５ ４７ ５． ７ ３８ ５． ８ ６６ １． ３ ４ ３２． ２ ０１ ３ ６５ １． ４ ２１ ０ ４． ５ １５ ９． ０ ５９ １． ０ １６ ７． ２ ０７ ９． ９ ７８ ５． ０ ２６ ３． ２ １１ ０ ５５ １． １ ８ ４１． ７ ７１ ６ ９６ ３． ９ ６８ ４． ０ ２７ ３． ３ ９７ ３． ２ ２８ ３． ５ ２６ ４． ３ ４１ ０ ５． ６ ６５ ０． ８ ６１ ３ ０． ５４ １． １ ８ ５１． ５ ８１ ８ ９７ １． ６ ４７ ５． ０ １８ ２． ２ ２６ ５． ３ ６９ ３． ５ ４５ ７． ４ ５１ １ ８． ３ ８４ ５． ３ ９１ ４ ６． ２３ ６． ７ ７ ６１． ２ ７２ ３ ５８ ９． １ ０６ ０． ３ １１ ０ ２． ２ ９５ ２． ５ ４１ １ ６． ４ ０４ ６． １ ７１ ４ ７． ３３ ６． ４ ８１ ８ １． ９２ ９． ５ ５ ７１． ０ ０２ ９ ９１ １ ３． ２４ ７． ４ ９１ ２ ８． ６ ２４ １． ７ ８１ ４ ７． ７ ８３ ６． ３ ６１ ８ ７． ０ ８２ ８． ７ ２２ ３ ０． ９２ ３． ２ ７ 根据表４可知， 机械式２ ５ ０ ０型压裂车在柱塞直 径为８ ８． ９ｍｍ（ ３． ５英寸） 、 变速箱传动比为３． ７ ５时 取得最大工作压力为１ ３ ９． ９ ５ＭＰ ａ， 此时出口排量为 ３ ０． １ ８ｍ ３／ ｈ。在柱塞直径为１ ２ ７ｍｍ（５英寸） 、 变速 箱传动比为１时取得最大压裂泵出口排量为２ ３ ０． ９ ｍ ３／ ｈ， 此时工作压力为２ ３． ２ ７ＭＰ ａ。 ５３ 第４ ４卷 第２期 夏益民， 等２ ５ ０ ０型全液压式压裂车设计研究  根据前述分析与式（ １）～（４） ， 计算输送缸直径 为１ ４ ０ｍｍ（ 超高压缸） 时油缸泵工作压力与出口排 量， 如表５所示。 表５ ２ ５ ０ ０型全液压式压裂车输送缸直 径为１ ４ ０犿犿时整机性能参数 无杆腔进油有杆腔进油 液压系 统压力／ ＭＰ ａ 出口 压力／ ＭＰ ａ 排量／ （ｍ ３ ｈ －１） 液压系 统压力／ ＭＰ ａ 出口 压力／ ＭＰ ａ 排量／ （ｍ ３ ｈ －１） ３ ５． ０１ ４ ０． ０５ ０． ６ ５３ ５． ０１ ０ ９． ８６ ５． １ ６ ３ ４． ０１ ３ ６． ０５ ２． １ ４３ ３． ２１ ０ ２． ０６ ８． ６ ９ ３ ２． ５１ ３ ０． ０５ ４． ５ ５３ １． ３９ ６． ０７ ２． ８ ６ ３ １． ０１ ２ ４． ０５ ７． １ ９２ ９． ３９ ０． ０７ ７． ８ ３ ２ ８． ０１ １ ２． ０６ ３． ３ ２２ ８． ３８ ７． ０８ ０． ５ ８ ２ ７． ０１ ０ ８． ０７ ０． ７ ０２ ７． ０８ ３． ０９ ０． ０ ７ 输送缸直径为１ ４ ０ｍｍ、 无杆腔进油工作状态 时， 最 大 工 作 压 力 为１ ４ ０ ＭＰ ａ， 此 时 出 口 排 量 为 ５ ０． ６ ５ｍ ３／ ｈ。 同理， 计算输送缸直径为１ ８ ５ ｍｍ（ 常用缸） 、 ２ ４ ０ｍｍ（ 大排量缸） 时工作压力与出口排量分别如 表６～７所示。 表６ ２ ５ ０ ０型全液压式压裂车输送缸直径 为１ ８ ５犿犿时整机性能参数 无杆腔进油有杆腔进油 液压系 统压力／ ＭＰ ａ 出口 压力／ ＭＰ ａ 排量／ （ｍ ３ ｈ －１） 液压系 统压力／ ＭＰ ａ 出口 压力／ ＭＰ ａ 排量／ （ｍ ３ ｈ －１） ３ ５． ０８ ０． ２９ １． ８ ９３ ５． ０６ ２． ９１ ０ ３． ２ ９ ３ ３． ６７ ７． ０８ ５． ３ ０３ ３． １５ ９． ５１ ０ ９． ２ ２ ３ １． ９７ ３． ０８ ９． ８ ５３ １． ４５ ６． ５１ １ ５． １ ３ ３ ０． １６ ９． ０９ ５． ２ ２２ ９． ８５ ３． ５１ ２ １． ３ １ ２ ８． ４６ ５． ０１ ０ ０． ９ ２２ ８． １５ ０． ５１ ２ ８． ６ ５ ２ ７． １６ ２． ０１ ２ ３． ２ １２ ７． １４ ８． ７１ ５ ７． ３ ２ 表７ 全液压式压裂车输送缸直径 为２ ４ ０犿犿时整机性能参数 无杆腔进油有杆腔进油 液压系 统压力／ ＭＰ ａ 出口 压力／ ＭＰ ａ 排量／ （ｍ ３ ｈ －１） 液压系 统压力／ ＭＰ ａ 出口 压力／ ＭＰ ａ 排量／ （ｍ ３ ｈ －１） ３ ５． ０４ ７． ６１ ３ ９． ３ ０３ ５． ０３ ７． ４１ ９ ２． １ ６ ３ ３． １４ ５． ０１ ４ ７． ３ ０３ ３． ５３ ５． ０２ ０ ０． ７ ６ ３ １． ６４ ３． ０１ ５ ４． ２ ９３ ２． １３ ３． ５２ ０ ９． ５ ２ ３ ０． １４ １． ０１ ６ １． ９ ８３ ０． ２３ １． ５２ ２ ２． ７ ０ ２ ８． ７３ ９． ０１ ６ ９． ８ ８２ ８． ７３ ０． ０２ ２ ４． ３ ４ ２ ７． ０３ ６． ８２ ０ ７． ６ ８２ ７． ０２ ８． ２２ ６ ４． ７ ８ 根据表６～７可知， 输送缸直径为１ ８ ５ｍｍ、 无 杆腔进油时最大工作压力为８ ０． ２ＭＰ ａ， 此时出口排 量为９ １． ８ ９ｍ ３／ ｈ； 有杆腔进油时最大出口排量为 １ ５ ７． ３ ２ｍ ３／ ｈ， 此时工作压力为４ ８． ７ ＭＰ ａ。输送缸 直径为２ ４ ０ ｍｍ、 有 杆 腔 进 油 时 最 大 出 口 排 量 为 ２ ６ ４． ７ ８ｍ ３／ ｈ， 此时工作压力为２ ８． ２ＭＰ ａ。 拟合表４～７为曲线， 对比如图８所示。 图８ ２ ５ ０ ０型全液压式压裂车与机械式 压裂车整机性能参数拟合对比 根据图８可知， 全液压式压裂车整机性能可以 覆盖机械式压裂车的工作压力与出口排量曲线， 即 该全液压式压裂车工作压力与出口排量范围更广， 适用范围更大。 ４ 结论 １） ２ ５ ０ ０型全液压式压裂车可实现大功率、 高 压力、 大排量压裂作业， 适用范围更广。 ２） 多台小功率发动机组合压裂， 一方面对于 不同排量需求的作业可选择合适的发动机台数， 节 约压裂成本； 另一方面多台发动机相互备用， 提高压 裂作业的可靠性。 ３） 油缸式压裂泵通过主阀组换向控制实现无 杆腔进油与有杆腔进油不同的工作压力与出口排 量， 满足各种工况的压裂作业， 液压控制系统集成多 种工况下的工作压力与出口排量参数， 通过简单的 面板操作实现。 参考文献 ［１］ 王立兵， 刘庆丰．我国压裂车组的研发现状及发展趋势 ［Ｊ］．中国仪器仪表， ２ ０ １ ３（９） ３ ０  ３ ３． ［２］ 刘有平．提高国产压裂车技术装备水平的建议［Ｊ］．石 油机械， １ ９ ９ ７（７） ４ ４  ４ ６． ［３］ 谢永金， 秦斌， 胡泽辉．用于２ ０ ０ ０型压裂车的三缸泵和 五缸泵 实 验 研 究 ［Ｊ］．石 油 矿 场 机 械，２ ０ ０ ７，３ ６（９） ７ ０  ７ ２． ［４］ 王彬， 吴磊， 肖文生．油田压裂泵车车载设备传动系统 扭振分析［Ｊ］．石油矿场机械， ２ ０ １ ４，４ ３（５） ３ １  ３ ４． ６３ 石 油 矿 场 机 械 ２ ０ １ ５年２月 