老式壓裂車技術(shù)改造中的一些構(gòu)想

1、老式壓裂車技術(shù)改造中的一些構(gòu)想作者：王新來源：科技資訊2012年第27期王新(中原石油勘探局井下特種作業(yè)處壓裂七隊(duì)河南濮陽457001)摘要:為發(fā)掘設(shè)備潛力，針對(duì)老式壓裂車進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),使其繼續(xù)在作業(yè)中發(fā)揮作用。改進(jìn) 中，將一些部件的性能特點(diǎn)利用在老式壓裂車上，以達(dá)到提升設(shè)備技術(shù)水平和安全性能的目的。關(guān)鍵詞:壓裂車 技術(shù) 改造中圖分類號(hào):TE934文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)：1672-3791(2012)09(c)-0095-0120世紀(jì)80年代，我國進(jìn)口了很多壓裂設(shè)備，這些設(shè)備30年來在我國的石油工業(yè)中發(fā)揮了巨 大作用。但是隨著時(shí)間的推移，這些設(shè)備上原裝的動(dòng)力機(jī)或傳動(dòng)部件性能逐步下降，修理間隔明

2、 顯縮短，但柱塞泵動(dòng)力端完好,仍可繼續(xù)使用。鑒于動(dòng)力機(jī)或傳動(dòng)部件的老化，修理費(fèi)用上升，已 面臨報(bào)廢。為降低設(shè)備投入，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造， 使其再次發(fā)揮作用。1超壓保護(hù)功能針對(duì)機(jī)械設(shè)備而言，使設(shè)備始終運(yùn)行在合理的工況是保護(hù)人員和設(shè)備安全的有效措施。因此 超壓保護(hù)、超溫保護(hù)、過載保護(hù)等技術(shù)在油田設(shè)備中得到了大面積的推廣。其中，針對(duì)泵類特車 開發(fā)的超壓保護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為這些高壓設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置。具體為：當(dāng)作業(yè)壓力超過當(dāng)前設(shè)定壓力, 動(dòng)力系統(tǒng)自動(dòng)降低輸出功率或切斷動(dòng)力。在老式壓裂車中，多數(shù)沒有超壓保護(hù)功能。在進(jìn)行技改時(shí)，增加該功能有實(shí)際意義。但具體 設(shè)備的配置不同，

3、會(huì)有多種實(shí)施方案。以萬國雙機(jī)雙泵壓裂車為例：該車上裝發(fā)動(dòng)機(jī)為DDC 6V系 列柴油機(jī),傳動(dòng)箱為ALLISON 6061液力變速箱。其中，DDC 6V系列柴油機(jī)油門控制方式為拉線 控制,ALLISON 6061液力變速箱換擋為手動(dòng)或氣動(dòng)控制，兩種部件均沒有電控功能。在此類產(chǎn)品中，均可用“電接點(diǎn)壓力表+繼電器+執(zhí)行元件”的方案實(shí)現(xiàn)超壓保護(hù)的要求，但 根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況的不同，執(zhí)行元件的類型及控制點(diǎn)可以有多種實(shí)施方案。2更換發(fā)動(dòng)機(jī)出于對(duì)成本的考慮，通常會(huì)使用國產(chǎn)機(jī)械調(diào)速發(fā)動(dòng)機(jī)替代進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)，其調(diào)速形式為機(jī)械調(diào) 速。由于調(diào)速形式的限制，當(dāng)超壓信號(hào)發(fā)送后，系統(tǒng)無法自動(dòng)降速。根據(jù)此項(xiàng)限制，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)油

4、路上增加一個(gè)燃油電磁閥，由配套繼電器控制。當(dāng)繼電器 接受到超壓信號(hào)時(shí),控制燃油電磁閥動(dòng)作，切斷燃油供給,使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。此方案的優(yōu)點(diǎn)：總體成 本低,系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員素質(zhì)要求低。缺點(diǎn)：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命有一定損害。如有條件更換電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，則只需在油門電路中增加繼電器即可，可使發(fā)動(dòng)機(jī)直接降為怠速。如設(shè)備中保留的變速箱是氣動(dòng)控制，則可以考慮將變速箱控制氣路中安裝一個(gè)電磁換向閥， 繼電器控制此換向閥放空，可以使變速箱直接轉(zhuǎn)換為空擋，從而切斷動(dòng)力。由于氣路放空和變速 箱動(dòng)作需要1.52s的時(shí)間，所以此方案的缺點(diǎn)是系統(tǒng)動(dòng)作滯后。但綜合考慮，個(gè)人推薦使用該 3方o3更換變速箱國產(chǎn)液力變速箱控制已升級(jí)為電控方

5、式,并具有直接空擋功能。只需在變速箱控制電路中增 加繼電器,就可達(dá)到目的。如條件允許同時(shí)更換發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，則建議采取機(jī)械變速箱+電控變速箱的方式來實(shí)現(xiàn)，具 體方法同上?？墒雇度胱畹停b置性能不降低,滿足設(shè)備使用工況。4整機(jī)功能拓展隨著壓裂設(shè)備的裝機(jī)功率日益提高，很多老式壓裂車在輸出功率上已不能滿足高壓大排量的 注入要求。雖然不能作為壓裂施工的主力裝備，但仍可完成套管平衡、試壓、碰壓等作業(yè)。在完 成上述作業(yè)時(shí)，均要求設(shè)備以穩(wěn)定壓力和小排量泵送液體，在老式壓裂車中基本都是通過調(diào)整針 型閥開度、調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和變速箱擋位等三種手段實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際作業(yè)中，這三種手段需要配合 調(diào)整,不能僅依靠一種方法。因

6、自動(dòng)化程度較低，對(duì)于操作者的技術(shù)水平要求較高，且勞動(dòng)強(qiáng)度大。鑒于上述情況，在更換變速箱時(shí)應(yīng)多考慮新變速箱的相關(guān)功能。在小排量工況下，常見的液 力變速箱因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，實(shí)際工作在變扭工況，會(huì)有傳遞效率低、溫升快的缺陷。如讓液力變 速箱工作在閉鎖工況,則會(huì)因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高、變速比小的原因超出作業(yè)要求。解決方案:采用具有緩速功能變速箱。在重型汽車底盤安裝的液力變速箱，通常會(huì)加裝液力 緩速器。該緩速器主要在車輛起步或低速行駛中發(fā)揮作用，相當(dāng)于變速箱有一個(gè)大減速比的擋位。 如在改造時(shí)選用的變速箱配套加裝液力緩速器，可以使整機(jī)在高壓小排量工況長(zhǎng)期工作。另有的 變速箱通過軟件控制，使變速箱具有“蠕動(dòng)”功能，如

7、ZF系列變速箱，可以通過軟件控制摩擦片 在一定頻率下結(jié)合與分離，可以使壓裂泵在極低的輸入轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，非常適合試壓或碰壓作業(yè)要 求。5冷卻系統(tǒng)的自動(dòng)控制在壓裂車中，安裝了多個(gè)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的冷卻器，分別用來冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、柱塞泵 動(dòng)力端中的液體。在現(xiàn)有設(shè)備中多數(shù)使用“定量泵+定量馬達(dá)”的形式來驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，即風(fēng)扇轉(zhuǎn)速 與定量泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速成正比，與系統(tǒng)被冷卻部件的溫度沒有關(guān)系。我國油藏分別較廣，由于地域的不同，設(shè)備的冷卻要求也不盡相同。在高溫地區(qū)，要求冷卻氣 流大，提升冷卻速度;低溫地區(qū)，則要求冷卻速度不能過快，否則會(huì)因冷卻油液在低溫下粘度增大， 降低傳動(dòng)效率，同時(shí)增大油耗。技改時(shí)可以使用“溫控開

8、關(guān)+電磁溢流閥”方案對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，在溫控開關(guān)上設(shè)定被 冷卻部件溫度的上限和下限，觸電開關(guān)和電磁溢流閥的控制電路相連。作業(yè)起始階段，部件處于 冷車狀態(tài)，電磁溢流閥處于卸荷狀態(tài),使液壓泵空轉(zhuǎn)，不輸出動(dòng)力，降低油耗；當(dāng)溫度超標(biāo)時(shí)，溫控 開關(guān)控制電磁溢流閥關(guān)閉卸荷，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，冷卻風(fēng)扇開始工作；當(dāng)溫度降低至系統(tǒng)下限時(shí)，溫 控開關(guān)控制電磁溢流閥開啟卸荷，冷卻風(fēng)扇停止工作。此方案原理簡(jiǎn)單、設(shè)備投入及安裝難度小，是冷卻系統(tǒng)具有自動(dòng)啟動(dòng)/停止功能。但由于沒 有轉(zhuǎn)速控制，系統(tǒng)只有0或額定轉(zhuǎn)速兩個(gè)工況，如需中間工況,需要配合調(diào)整液壓泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速來 獲得，相對(duì)而言操作并不簡(jiǎn)便。有條件的廠家可以用“溫度傳感器+PLC+電控變量泵+定量馬達(dá)” 的方案進(jìn)行改造，以獲得更好的改造效果。冷卻系統(tǒng)自動(dòng)控制的最終評(píng)價(jià)結(jié)果在于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的液壓馬達(dá)能否因溫度變化而改變轉(zhuǎn)速，因 此使用PLC作為控制核心較為理想。在壓裂車中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已安裝了 PLC,使用其剩余的通 道為冷卻系統(tǒng)進(jìn)行控制，無需增加額外成本。6結(jié)語多數(shù)老式壓裂設(shè)備已進(jìn)入報(bào)廢期，但多數(shù)設(shè)備中其核心部件(