75桶混砂车技术方案解析.docx
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75桶混砂车技术方案解析
75桶混砂车技术协议
第一部分：
车载设备总体描述
一、总体设计原则
整车应为正式在国家注册的成熟、可靠的标准产品，取得国家规定的产品公告，有“3C”认证，供货期限从中标之日起算起，供货期为9个月，必须保证用户正常办理车辆落户手续，如不符合公告无法上牌，需方将拒绝付款。
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。
整车采用全液压驱动。
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平台的仪表台上，实现集中控制。
全部供排液管路必须保证能排尽施工后的残液。
混砂车整体布置、车载性能、载荷分布和非等级公路行使性能必须符合国家标准，设备安全可靠，主要技术参数性能符合国家行业有关标准和法规要求。
满足石油矿场油气区安全、环保、健康的要求。
各旋转、运动、高温、登高等有可能对人员造成伤害部位必须有防护罩或防护栏及相应警示装置，各操作、警示铭牌均采用中文标识。
发动机尾气排放、噪音等不得超过国家标准，发动机排气口有可靠的防火装置，并出具相关证明。
装置必须具有良好的密封性能，具有防雨水、防风沙、防震动能力。
所有焊接件，连接件及零部件均安装牢固，满足该车在特殊路况的需求,所有部件能合理牢靠地固定在底盘车上。
二、主要技术参数
主要技术参数
整机尺寸（长x宽x高）mm
12000x2500x4200
最大排量（清水）m3/min
12
砂泵最高排出压力Mpa
0.7
输砂器最大输砂量kg/min
7456
最大输砂浓度kg/m3
2400
台上发动机
CaterpillarC13
发动机功率hp（kW）
520（388）
一号干添排量（2”）
0-100L/min
二号干添排量（13/8”）
0-70L/min
一号液添排量L/min
0—76
二号液添排量L/min
0—76
三号液添排量L/min
0—568
四号液添排量L/min
0—870
吸入管路阀门
4"碟阀8只
排出管路阀门
4"碟阀8只
三、基本性能特点
✧能适应石油天然气压裂酸化现场作业要求。
应能适应吐哈-40℃--+50℃高温干旱、春季风沙、冬季严寒的恶劣气候。
适合油田崎岖、风沙、陡峭和多灰尘环境的非等级路面上长期行驶。
✧全部供货设备的仪器、仪表的计量单位采用公制读取。
全部液动/气动/电路的管路采用彩色编码进行标识。
✧杜绝“三漏”（漏油、漏水、漏气）现象。
灭火装置齐全（2台8Kg灭火器）。
✧安装前、后拖车钩及夜间施工照明系统，包括6盏200W井场低压照明灯。
在设备适当部位安装设备检查、润滑保养图表；整车脂润滑部位采用集中自动润滑，确保设备润滑保养良好。
✧全套装置按照人性化的设计原则，方便操作人员检查、维修，危险部位（机械传动、高温、高压）设置醒目的警示标识并用防护栏予以保护。
✧各关键设备现场均配有操作/维护规程标牌，方便操作人员现场操作/维护设备。
四、主要配置
主要配置
底盘车
MAN8x6
台上发动机（含散热器）
CATC13
分动箱
DURST
液压系统
SauerDanfoss
管汇系统
双吸双排
输砂系统
分离式螺旋输砂系统
搅拌系统
混合搅拌系统（罐中套罐）
液体添加剂系统
4个
固体添加剂系统
2个
液压控制系统
电控液压系统
仪表控制系统
网络自动控制系统
计量系统
流量计检测
密度计量系统
密度计算和数字显示
可选配置
自动控制系统
混砂全自动控制系统
可拆卸操作台或操作室
可拆卸操作台或操作室
预留密度计安装位置
五、设备制造执行标准
设计制造的车载结构执行以下规范和标准的有关规定：
ØNEMA电气工程师协会电气安装标准
ØAPI1500RP美国石油设施电力装置场所分类推荐法
ØGB7258-2004机动车运行安全技术条件
ØGB1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值
ØAPI682机械密封
ØANSIB16.5管法兰与法兰配件
ØSH3059-94石油化工企业管道设计器材选型通则
ØSY4056-1993石油天然气钢制管道对接焊缝射线照相及质量分级
Ø中华人民共和国工业企业噪声控制设计规范
第二部分：
车载设备分项描述
一、车台发动机
发动机配置电启动系统、散热器和风扇的水冷却系统、燃油滤清器和气水分离器、柴油加热型预热器（可以给发动机水箱和机油预热）、发电机及空气压缩机等。
配套发动机参数
制造商
Caterpillar美国原产卡特彼勒
型号
C13
额定转速下输出功率
kw/hp
387.4/520
排水量
in3
763
重量
kg
1149
外形尺寸（长X宽X高）
mm
1287×918×1078
二、传动系统
车台发动机传出动力至分动箱，由分动箱多头引出油泵，分别驱动各机构中的油马达，再驱动吸入供液泵、输砂绞龙、混合罐搅拌、胶联泵、干添、螺旋输砂器升降和分合、排出砂泵等。
整个传动系统采用全液压驱动，具有操作方便，工作可靠的特点。
分动箱：
型号：
Durst
驱动形式：
一个输入、四个输出
分动箱是整个动力传动的中枢，它由一个输入轴和四个输出轴及齿轮、箱体、法兰所组成。
输入轴的一端与传动轴连接，四个输出轴的一端分别挂有油泵，驱动各执行机构。
并且与发动机能柔性连接。
三、泵及吸入、排出管路
1、配套吸入砂泵参数
型号
“MISSION”10"×8"×14"
额定压力
MPa
0.5
额定转速
r/min
1750
吸入泵最大排量（清水）
m3/min
12
吸入泵转向
顺时针（从输入端看）
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"电磁流量计，吸入主管线与混合罐入口间安装8"蝶阀，液压控制。
吸入口有8个，配4″蝶阀及4″Fig206M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，并有阀门液压控制。
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12m3/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。
2、配套排出砂泵参数
型号
“MISSION”10"×8"×14"
额定压力
MPa
0.7
额定转速
r/min
1750
排出泵最大排量（清水）
m3/min
12
排出泵转向
顺时针（从输入端看）
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″Fig206F由壬（带由壬堵头）。
可选择在混砂车的任一側排出。
排出泵：
液压驱动Mission10×8×14离心式砂泵，排出泵装在设备的左侧，由液马达驱动，可以以12m³/min的速度向泵车供液。
在排出离心泵的管汇1个8″电磁流量计。
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"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。
排出管路能够通过控制隔离阀实现排出、吸入管汇的互换。
四、混砂罐
混砂罐采用罐中套罐的结构，保证在高砂比砂浆的情况下能完全和连续地混合。
混砂罐设计结合大表面积的原理，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"蝶阀以供排出残剩液体及清理混合罐之用。
混砂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1.59m3，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。
混砂罐中设有手动、自动液面控制系统，通过调节供液量来控制液面。
混砂罐安装在靠近底盘车的后部，混砂罐开口处有网格子状地板。
五、螺旋输砂器：
采用12"绞龙。
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。
有液力驱动的、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1.75m3/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。
最大输砂量7456kg/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。
六、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、阀件等主要液压件均选用进口。
1.吸入及排出泵系统
液压泵为电控变量柱塞泵，驱动定量柱塞马达，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。
整套液压系统采用闭式和开式静压传动系统，速度调节性能好。
液压系统的最大压力为28MPa。
2.搅拌系统
液压泵为电控变量柱塞泵，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0-300r/min。
3.螺旋输砂系统
液压泵为电控变量柱塞泵，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。
4.综合泵系统
液压泵采用变量柱塞泵，驱动螺旋输砂器起升和分合油缸、冷却器、两个胶联泵。
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。
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