[doc] MTU12V-4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造及应用
压裂装备发展现状及发展趋势探讨
压裂装备发展现状及发展趋势探讨山东省东营市257000摘要：国内压裂设备的发展经历了无处不在的从小到大的发展过程。
至此，我国深密页岩油气已进入大规模开发阶段，2500、3000型压裂设备已成为我国页岩气开发和大型压裂工程的主要设备。
在压裂工程上应用大规模压裂设备多年后，电力利用率低，设备使用不合理，尤其是设备配置不会随着施工方式的变化而改变。
科学合理地使用设备对于工程服务提供商延长设备寿命和降低施工成本至关重要。
与此同时，国家排放标准的提高和对车辆公布的限制对大规模削减和配置压裂设备提出了新的要求。
结合我国重点页岩天然气压裂工程现状，从分析压裂施工设备应用数据入手，分析压裂设备使用缺陷，结合今后的工程需要提出解决问题的方法和建议。
关键词：压裂装备；发展现状；发展趋势引言压裂装备主要包括压裂泵注设备、混砂设备、压裂料存储设备和压裂管汇等。
压裂施工时，压裂液、支撑剂等压裂材料按设定配料方案通过混砂设备搅拌均匀，再由往复式泵注设备加压至需要的压力(可高达140MPa)，经压裂管汇、井口进入井筒。
重点介绍了压裂设备中的泵注设备等核心设备的国外和国内发展现状，给出了国内压裂设备电驱化、核心设备单机大功率化的发展趋势，结合国内压裂工艺技术的发展，给出了超长冲程超低冲次压裂泵、支撑剂新工艺流程，指出了压裂装备自动化和智能化发展方向，对提高我国压裂装备技术的水平、保障国家油气安全具有重要的意义。
1国内外压裂装备实质发展情况目前，许多大型压裂设备公司都设在美国，美国也是压裂设备的主要生产国，其中许多公司的产量达到了世界最高水平。
他们将根据工程需要进行调整，以改进压裂设备的施工过程。
对于地形比较平坦、道路交通比较畅通的一些地区，主要使用2000型设备，并采用了相应的拖车结构。
由于区域因素，大多数美国不需要使用大型设备来工作，因此北美地区没有进行过研究1970年以来，中国油田开始从国外进口相关设备，初始阶段主要是1000型，逐步转变为1400-1800型破碎车辆。
MTU携全新石油与天然气解决方案亮相第14届中国国际石油石化技术装备展
MTU携全新石油与天然气解决方案亮相第14届中国国际石油石化技术装备展佚名【期刊名称】《机电设备》【年(卷),期】2014(031)002【总页数】2页(P7-8)【正文语种】中文■ MTU全新压裂动力包与MTU 4000系列发动机一同提供业内最完备的压裂解决方案■ 电动钻井包(EDP)重达17吨，配备的发电机组由符合EPA Tier 2国际排放标准MTU 4000系列发动机支持■ MTU 4000系列海上发动机专为紧急备用电源，消防泵系统以及原始设备制造商而设计■ 针对移动和固定油井应用程序的需求，MTU推出1300系列陆上发动机与 SCR 系统3月19日至3月21日，第14届中国国际石油石化技术装备展览会（CIPPE 2014）在北京举行。
罗尔斯•罗伊斯动力系统公司旗下的动力和推进系统解决方案专家MTU亚洲公司在现场携众多产品参展，重点展示其领先的石油和天然气产品及服务组合。
在CIPPE 2014上，MTU展示了一组功率范围为320千瓦到1865千瓦（429bhp至2500bhp），适用于海陆勘探与生产（E&P）的产品。
与电动钻井包（EDP）、MTU 4000系列和MTU 1300系列发动机一同展示的还有首次在亚洲亮相的MTU全新压裂动力包。
全新MTU压裂动力包作为全面的解决方案，专门为满足高要求及苛刻条件的油井服务行业而设计。
所有部件设计能无缝配合，确保优异性能和最长使用寿命，MTU压裂动力包的真正动力来自其强大的MTU 4000系列发动机和轻便的ZF 8 TX型传动箱。
MTU 4000 S83发动机输出功率范围已提高至1678千瓦到1865千瓦（2250bhp-2500bhp）。
这些关键部件紧密配合，使MTU压裂动力包即使在最严苛的压裂条件下也具有可靠卓越的耐用性和可靠性。
得益于燃油效率和发动机技术的提高，MTU压裂动力包的所有部件实现无缝衔接配合，使用寿命长，降低了生命周期成本。
中交西筑J4000型沥青混凝土拌和站燃烧器喷油嘴的优化与改进
中交西筑J4000型沥青混凝土拌和站燃烧器喷油嘴的优化与改进靳玉川，李 磊(河北建设集团有限公司路桥分公司设备管理处，河北 保定 071051)河北建设集团有限公司路桥分公司于2007年7月购入一套中交西筑J4000沥青混凝土拌和站（图1）。
该站燃烧器为进口燃烧器，其结构及参数的原始设计均按国外燃料的标准设计和设定。
随着国际市场石油价格的上涨，国内柴油价格也不断攀升，这给以柴油为主要燃料的公路路面施工企业带来一定的压力，造成施工成本增加，经济效益下降，竞争力也随之受到影响。
为提高竞争力，降低施工成本，各施工单位均采用国内廉价燃料如渣油替代价格昂贵的柴油或标准重油。
这一措施的确降低了成本，但由于渣油的各种物理参数与拌和站燃烧器的原始设计参数间的不协调，导致燃烧不充分，燃烧效率低，从而造成环境污染。
另外，燃烧器喷油嘴及相关易损零部件因磨蚀严重而故障多发，设备维护费用增加，甚至配件供应不及时，直接影响施工进度。
因此，针对渣油这种廉价替代燃料，系统地研究燃烧器的参数设定，优化工况参数，改造燃烧器喷油嘴的部件结构，提高工作可靠性，降低能耗和污染，进一步提高经济效益，对施工单位有着重要的经济意义和社会意义。
1 沥青混凝土拌合站燃烧器喷雾燃烧机理分析沥青拌和站是路面施工中的主要大型设备，其燃烧加热系统主要通过具有一定压力、粘度、密度、热值和流量的燃油（本文中论述的廉价燃油为渣油）经喷油嘴喷射使其雾化并燃烧，从而达到加热物料的目的（图2）。
加热的效果主要取决于渣油的性质和雾化的效果。
为了达到一个好的雾化效果，首先应弄清燃烧器喷雾燃烧的机理。
现在常用的液体燃料如柴油、重油及渣油，每一种燃料又有不同的品种、不同的质量等级和牌号。
不论哪种燃料，在燃烧器中燃烧时，都必须利用喷油嘴进行雾化，雾化质量的好图1 中交西筑J4000型集装箱式沥青混凝土搅拌设备坏决定了燃烧效果，雾化的方式有多种。
1.1 影响渣油雾化质量的因素影响渣油雾化质量的主要因素如表1。
mtu4000柴油发动机配套方案详解
MTU4000系列G60柴油发动机配套发电机组方案简述1. 奔驰-mtu4000系列柴油机概述奔驰-mtu4000系列柴油机是mtu和底特律合作开发的新产品，采用诸多世界领先技术，性能超群，是世界柴油机产品中的极品机型。
水冷、4冲程、直喷式燃烧室、气缸排列方式V型90°、废气涡轮增压及增压中冷、湿式可换式缸套、3环钢顶铝裙活塞、活塞喷油震荡冷却、铬陶瓷耐磨层活塞环、一缸一盖、4气门、气门旋转机构、干式排气岐管、电子管理系统(包括数字式电子调速功能)、共轨式燃油喷射系统、电控喷嘴、故障诊断及自动显示系统、24V电系、1500r/min。
排放:达到德国空军TA Luft标准，可以调整达到美国加州大气资源局CARB、环保局EPA、欧共体EURO非公路车辆排放标准。
2. 配套要求：2.1发动机配套：一、冷却系统：配套风扇水箱；预热装置；预热循环水泵；高、低温循环呼吸阀、高、低温膨胀水箱；水位监视器；（详见图纸）二、润滑系统：配套手摇机油泵、离心滤装置、连接软管（DN20）；（详见图纸）三、燃油系统：燃油粗滤、油水分离装置、燃油冷却器、日常燃油箱（>1000升）、连接到发动机的燃油管（DN20；0.1bar-1.5bar）；（详见图纸）四、进排气系统的配套：消声器（详见图纸）2.2发电机配套2.3控制屏配套2.4房子、底盘配套：2.4.1支撑部分：包括发动机支撑；发电机支撑；风扇、水箱支撑；2.4.2房间内部平面布置，内部油、气、水管路，电力线路布置；2.4.3发动机底盘结构设计、房子底盘结构设计；一、水箱的设计（自制，也可以根据现在的水箱选配，比如选用C25的水箱）：1. 由MTU的资料提供可知：平稳工作时：高温循环散热515kW；超速工作时：高温循环散热555kW；机体外管路压力损失0.55bar-0.7bar，流量56m3/h，水泵入口压力0.4bar-1.5bar，系统设计承压2.5bar。
4000马力压裂泵阀箱的设计分析与制造工艺研究开题报告
4000马力压裂泵阀箱的设计分析与制造工艺研究开题报告题目：4000马力压裂泵阀箱的设计分析与制造工艺研究一、研究背景及意义随着页岩气、煤层气和致密油等能源开发的不断深入，液压压裂技术的应用逐渐被广泛采用。
压裂泵是压裂过程中最关键的装备之一，阀箱作为压裂泵的重要组成部分，可控制液体进出和压力的大小，是确保压裂作业顺利进行的关键部件之一。
然而，由于加工难度大、产品质量受限、价格昂贵等原因，国内市场上主流压裂泵的阀箱一般采购自国外，价格高昂，限制了国内压裂泵行业的发展。
因此，对阀箱的设计分析与制造工艺的研究具有重要的现实意义。
本研究旨在探究一种能够满足4000马力压裂泵操作要求的阀箱设计方案和制造工艺，提高我国压裂泵制造水平和市场占有率。
二、研究内容和方法（一）研究内容：1.分析国内外压裂泵阀箱的技术水平和市场现状，总结其特点和不足之处。
2.研究阀箱的设计方案，包括结构、尺寸、材料和工艺等方面的设计要点，着重考虑阀体加工难度和阀门性能的影响。
3.进行阀箱的模拟分析，考虑阀门开启和关闭时的液力特性、压力变化和阀门部件的应力分布等因素。
4.根据阀箱设计方案和模拟分析的结果，制定阀箱的制造工艺方案，包括材料的选用、加工工艺和检测方法等。
5.制造阀箱试制样品，进行性能测试和逐一检验，评估其性能是否符合设计要求。
（二）研究方法：1.文献资料法：收集和分析国内外现有压裂泵阀箱的设计、制造和应用情况，总结其特点和不足之处，为阀箱设计提供理论依据。
2.实验分析法：通过模拟分析和性能测试，探究阀箱的液力特性、应力分布等关键技术指标，为阀箱制造提供技术指导。
3.综合法：将文献资料法和实验分析法综合运用，得出阀箱的设计方案和制造工艺方案，同时优化设计和制造过程。
三、预期成果及应用价值本研究将设计出一种满足4000马力压裂泵操作要求的阀箱设计方案和制造工艺。
研究成果能够提高我国压裂泵技术水平和市场占有率，具有重要的应用价值和社会经济效益。
MTU12V-4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造及应用
图 １ Ｍ Ｕ１Ｖ 一 ００型 发 动 机 主 要 尺 寸 Ｔ ２ ４０
Ａ一总长， Ｂ一总宽 ， Ｃ一总 高， Ｄ一法 兰安装 面到发 动机 末端 长度 ， Ｅ一机轴 中线到 油盘底部 高度 ， Ｆ一机 轴 中线到发动 机
装 配 面 高度 ．
表２ ＭＴ ２ Ｕ１Ｖ一４０ ０ ０型发 动机主尺寸
确控 制 ， 以提高 发 动机 的动 力 性 、 低 油耗 、 降 减少 废
气排放和进行故障检测 。Ｍ Ｕ ２ ４０ Ｔ １Ｖ一 ００型发动机
采用 电脑控制 ， 仪表面板显示转速、 机油压力、 油 柴
压力 、 温 、 温 、 水 油 工作 压 力等实 时数 据 ， 有 自动报 设 警装 置 ， 当发现 某处 压力 不在使 用 范 围内时 ， 自动发 出报 警信 号 ， 控箱 接受 报警 信号 。 远
很大 一部分 是 ２ ０世纪 ９ 前后 引进 的压 裂车组 所 Ｏ年 配备 Ｃ Ｔ ５２型 发 动 机 。整 个 设 备老 化严 重 、 Ａ ３１ 自动 化程度低 、 尾气排 放不符合环保 要求 。为 了提高现有 压裂设 备装 备 性 能 ， 到 国 家 的环 保 标 准 。拟采 用 达
Ｍ Ｕ ２ ４０ Ｔ １Ｖ一 ００型发动机替代 Ｃ Ｔ ５ ２型发动机 。 Ａ ３ １
胡雪莲
（ 中国石化 中原油 田井下特种作业 处压裂专 修车 间 ， 河南 濮阳 ４ ７ ６ ） ５０ １
摘 要： 为了提高压裂 车的性能 、 达到 国家 的环 保标 准 ， 对压 裂撬 装泵 车上发 动机 进行 技术 改造 ， 用 Ｍ Ｕ ２ 采 Ｔ １Ｖ一
４０ 型发动机替代 Ｃ Ｔ５２ ００ Ａ ３ １ 型发动机。该方案降低 了压裂装备 的制造成本 ， 改造后压裂机组工作平稳 、 尾气排 放符
老式压裂车技术改造中的一些构想
老式压裂车技术改造中的一些构想摘要:为发掘设备潜力,针对老式压裂车进行技术改进,使其继续在作业中发挥作用。
改进中,将一些部件的性能特点利用在老式压裂车上,以达到提升设备技术水平和安全性能的目的。
关键词:压裂车技术改造中图分类号:te934 文献标识码:a 文章编号:1672-3791(2012)09(c)-0095-0120世纪80年代,我国进口了很多压裂设备,这些设备30年来在我国的石油工业中发挥了巨大作用。
但是随着时间的推移,这些设备上原装的动力机或传动部件性能逐步下降,修理间隔明显缩短,但柱塞泵动力端完好,仍可继续使用。
鉴于动力机或传动部件的老化,修理费用上升,已面临报废。
为降低设备投入,延长设备的使用寿命,可以根据实际情况对这些设备进行技术改造,使其再次发挥作用。
1 超压保护功能针对机械设备而言,使设备始终运行在合理的工况是保护人员和设备安全的有效措施。
因此超压保护、超温保护、过载保护等技术在油田设备中得到了大面积的推广。
其中,针对泵类特车开发的超压保护技术已经成为这些高压设备的标准配置。
具体为:当作业压力超过当前设定压力,动力系统自动降低输出功率或切断动力。
在老式压裂车中,多数没有超压保护功能。
在进行技改时,增加该功能有实际意义。
但具体设备的配置不同,会有多种实施方案。
以万国双机双泵压裂车为例:该车上装发动机为ddc 6v系列柴油机,传动箱为allison 6061液力变速箱。
其中,ddc 6v系列柴油机油门控制方式为拉线控制,allison 6061液力变速箱换挡为手动或气动控制,两种部件均没有电控功能。
在此类产品中,均可用“电接点压力表+继电器+执行元件”的方案实现超压保护的要求,但根据设备的实际情况的不同,执行元件的类型及控制点可以有多种实施方案。
2 更换发动机出于对成本的考虑,通常会使用国产机械调速发动机替代进口发动机,其调速形式为机械调速。
由于调速形式的限制,当超压信号发送后,系统无法自动降速。
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MTU12V－4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造及应用第27卷第16期2011年8月甘肃科技GansuScienceandTechnolog5V o1.27A.No.1620llMTU12V一4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造及应用胡雪莲(中国石化中原油田井下特种作业处压裂专修车间,河南濮阳457061)摘要:为了提高压裂车的性能,达到国家的环保标准,对压裂撬装泵车上发动机进行技术改造,采用MTU12V一4000型发动机替代CAT3512型发动机.该方案降低了压裂装备的制造成本,改造后压裂机组工作平稳,尾气排放符合国家标准.该技术在压裂撬装泵车上的成功应用为今后压裂装备技术的开发及改造具有一定的借鉴意义.关键词:压裂装备;发动机;改造;应用;低成本;高性能中图分类号:TE934.2随着世界各国油气用量需求增大和可动用油气储量的减少,越来越多的可采储量属于低渗透油气储量,石油开采难度不断加大.今后可能所有油气田的投产方式都要通过压裂改造的方式才能实现,老井复压的数量也会增加,这样对压裂装备的需求就越来越大,2】.所以,改造现有压裂装备,提高其性能成为目前所面临的主要问题.1改造方案很大一部分是20世纪9O年前后引进的压裂车组所配备CAT3512型发动机.整个设备老化严重,自动化程度低,尾气排放不符合环保要求.为了提高现有压裂设备装备性能,达到国家的环保标准.拟采用MTU12V一4000型发动机替代CAT3512型发动机.1.1可行性为了确定MTUI2V一4000型发动机替代CAT3512型发动机后能否投入正常使用,现对MTU12V一4000型发动机和CAT3512型发动机性中原油田现有的井下压裂车组所用的发动机,能参数进行对比,结果见表l.表12500型与2000型压裂泵车性能参数对比由表1中对比数据可以看出:与CAT3512发动机相比,MTU12V一4000发动机的输出功率,理论排量和工作压力均得到了很大的提高,幅度都在30%一80%之间.MTU12V一4000型发动机采用供油共轨技术的电喷柴油发动机,工作平稳,节约投资,尾气排放环保,达到国家排放标准.1.2技术指标MTU12V一4000型发动机功率为1678kW,采用四冲程,l2缸发动机,缸径冲程为165/190MM,缸采用V型9o.夹角排列,电喷,水冷结构.正时针旋转,最低稳定转速700r/min,最低点火转速300r/min,最高承载转速2000r/min,最大扭矩8346NM.纵向驱动末端永久下降最大度数为l2.,纵向自由端永久下降最大度数为5..1.3控制部分发动机的控制部分是其核心所在,发动机控制系统用传感器向发动机的电子控制单元提供发动机的工作状况信息,供ECU对发动机工作状况进行精确控制,以提高发动机的动力性,降低油耗,减少废气排放和进行故障检测.MTU12V一4000型发动机采用电脑控制,仪表面板显示转速,机油压力,柴油压力,水温,油温,工作压力等实时数据,设有自动报警装置,当发现某处压力不在使用范围内时,自动发出报警信号,远控箱接受报警信号.第16期胡雪莲:MTU12V一4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造及应用211.4发动机安装MTU12V一4000型发动机安装包括水箱安装,发动机安装,传动连接,风扇与皮带轮连接,各类管线连接,控制部分安装调试几大部分.考虑压裂车整车高度及宽度的要求,反复测量压裂车各安装部位及发动机的主要尺寸,MTU12V一4000型发动机的安装尺寸与发动机倾斜指标参数满足现用压裂装备需要.压裂车底盘及传动箱主要技术数据:底盘全长为9500mm,大梁宽度为780mm,车宽为2400mm,传动箱型号为9000型,飞轮盘型号为0o型,发动机飞轮盘型号为oo型.图1MTU12V一4000型发动机主要尺寸A一总长,B一总宽,C一总高,D一法兰安装面到发动机末端长度,E一机轴中线到油盘底部高度,F一机轴中线到发动机装配面高度.表2MTU12V一4000型发动机主尺寸根据图1及表2中所列MTU12V一4000型发动机主要尺寸确定水箱的固定位置及安装尺寸,制作支座并加固稳定,固定支架包括发动机的前支座,后支座,水箱底座及支架.支架选材用200槽钢,固定螺栓选用M18.支架焊接技术要求:打u型450焊接坡口,来增加强度;采用对称焊接,来防止焊件变形;采用507焊条,加强强度;焊接前,焊条预热,烘烤到300～500℃.在进行传动连接时,先进行内圈连接固定,后进行外圈连接固定.风扇与发动机皮带轮连接采用万向联轴器连接,万向联轴器作用是保证两轴在不同心的情况下,能正常运转.最后进行管线安装,其中包括进出主散热器的两根水管线和连接辅助散热器的循环水管线;连接发动机柴油粗滤的供油管线及细滤一柴油散热器一油水分离器一进发动机高压泵多余燃油回油箱的循环油管线;启动液压管线和呼吸口排气管线.1.5现场测试安装完成后,进行了48h磨合试验,发动机各项指标达到技术要求.然后对MTU12V一4000型发动机上井作业,并对作业数据进行了采集:动力端润滑油压力为1.3MPa,动力端温度为6O℃,变矩器压力为1.4MPa,变矩器温度为7O℃,发动机水温为79℃,转速为1900r/min.1.6实际应用采用MYul2V—400o型发动机改造后的压裂车组次参加大型高压压裂,运转良好,故障发生率大大降低,整车安全性,稳定性得到了很大的提高,使压裂作业得到了安全可靠的保证.自2009年投入使用至今发现,适应各类型压裂生产,故障率低,基本无返厂维修记录,且尾气排放符合环保要求.1.7经济效益1)一台MY ul2V—4000型发动机购价265万元,而用相同性能指标的CAT柴油机则需要475万元.改造一套就可以节约190万元,降低了压裂装备的投资成本.2)MYul2V—4000型发动机通过现场使用,相比其他发动机工作更平稳,且安全性,稳定性也得到了提高,使压裂工作时更加安全可靠.间接经济效益十分可观.3)尾气排放达到了国家排放标,社会效益显而易见.2结论MTUI2V-4000型发动机功率达到1678kW,能够满足油田各项压裂生产需要.并且采用电脑控制,运转平稳,操作控制简便,设有自动报警装置,提高了整车的安全性.MTU12V一4000型发动机采用供油共轨技术的电喷柴油发动机,尾气排放达到国家的环保标准,符合环保要求.参考文献:[1]孙治国.对降低油气田压裂设备制造成本的思考[J].甘肃科技,2009,25(2):91-92.[2]吴汉川.我国压裂设备现状及国产装备研发目标[J].石油机械,2008,36(9):154-159.[3]刘志东,吴汉川.TWINDISC变速箱在2500型压裂车泵车上的应用[J].石油机械,2009,37(6):62-64.。
MTU4000柴油机曲轴箱压力高及波动大故障分析
柴油机DoeseaEngone第43卷(2021)第2期Voa.43(2021)No.2使用维修SLXK；»<K；»<K；»<K；MTU4000柴油机曲轴箱压力高及波动大故障分析陆鹏，宋大为，苏晓明，王培森，蒋吕(七一一研究所，上海201108)摘要：某船用发电机组MTU4000柴油机运行过程中出现曲轴箱压力高且波动大故障，导致报警停车。
故障排查工作遵循先易后难，先外围再内部的原则，分别对进气系统、排气系统、滑油系统以及各缸内部进行检查&结果表明：上述故障系曲轴箱呼吸器失效导致。
实施相应整改措施后，故障得到彻底排除&关键词：柴油机；曲轴箱；压力；呼吸器中图分类号:TK423.1；TK428文献标识码：B文章编号$1001-4357(2021)02-0057-04 Fault Analysis of MTU4000Diesel Engine Crankcase WithHnghPr%e ur%andLarg%Pr%e ur%FiuhtuatnonLuPeeg，SongDawen Su Xiaoming，Wang Peisee，Jiang Lyu(ShanghaoMaeoneDoeseaEngoneReseaech Insioiuie，Shanghao201108) Abstract:A MTU4000diesel engine in ma/ne gensets had the problem of high pressure and big pressure fluctuation in its crankcase，which led to alarm going-off and gensets shutdown.The inspection was conducted according to the p/nciple of11easy and ouWiVe pa/O/t，daficulte and inner pari second"，and intake system，exhaust system，and lub/cating oil system，as weH as the intend pari of each cylinder were detected upvt/gy.The nults show that the faua was caused by the failure of the crankcase resppatvr•The coresponding troubleshooting measures were applied and this kind of fault never happened again.Key words:diesel engine；sdikcase;pusure;resppatvr0引言某船用柴油发电机组采用MTU4000型柴油机,额定转速1800r/min，额定功率1640kW[1]&前期对该柴油机的增压系统及进、排气系统进行了改造，目标是使该机能在较大吸气真空度及较大排气压力环境下正常运行，并将功率提升至1800kW&改造后该机稳定运行约100h后，在某次试验中，在80%负荷时排温即将超限，接着曲轴箱压力过大报警，后停车[2]&1故障现象正常运行的柴油机曲轴箱压力应为稳定负压。
一种多机双泵压裂车的构想
一种多机双泵压裂车的构想摘要：压裂车是油田生产中的重要设备，用来做油层压裂工艺的。
目前国内现有的压裂车布局为一车一泵，即一台二类底盘上装载一台柱塞泵，随着非常规能源页岩气的崛起，对大型成套压裂机组有了巨大的需求。
由于页岩气开发多处于山区地带，井场空间有限，而大型压裂机组在进行压裂作业时需要占用大量空间，为解决上述问题，提出了在一台二类底盘上布置两台柱塞泵的构想，减少压裂机组载车数量，达到减少占地空间的目的。
关键词：涡轴发动机;柱塞泵;压裂;二类底盘压裂车是油层压裂工艺的主要设备，它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝。
压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大件组，即压裂车的基本布局是一台二类底盘车+大功率柴油机+液力传动箱+柱塞泵组成。
其基本结构可见（图1）我厂生产的2500型压裂车。
<E：＼书＼排版＼中小企业管理与科技?上旬刊201601＼文件＼30-1.jpg>图1压裂车在进行压裂作业时，一般是以6-12台车为一组进行作业。
同样以2500型压裂车为例，一台压裂车的外形尺寸为12122mm（长）×2500mm（宽），即为30平方米，12台车占用面积为360平方米。
随着国家加大了对新能源的开发力度，中石化在涪陵地区进行页岩气的商业开发，由于页岩气开发工艺的需要，对大型成套压裂机组有了巨大的需求。
由于页岩气的开发处于山区地带，井场空间有限，而大型压裂机组需要占用大量空间，为解决上述问题，提出了在一台二类底盘上布置两台柱塞泵的构想，即通过减少载车数量，不减少压裂泵数量的前提下，缩小压裂机组的占地空间。
1 技术方案的探讨1.1 基本构想要实现在同样的一台二类底盘上布置两台柱塞泵，如果采用原有的技术方案是很难实现的，因为柴油机及散热水箱体积基本占具了压裂车一半的空间。
基于国内现有技术条件，笔者大胆提出了在压裂车上使用涡轴发动机替代活塞式柴油机的构想。
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MTU12V－4000型发动机在压裂撬装泵车
上的改造及应用
第27卷第16期
2011年8月
甘肃科技
GansuScienceandTechnolog5
V o1.27
A.
No.16
20ll
MTU12V一4000型发动机在压裂
撬装泵车上的改造及应用
胡雪莲
(中国石化中原油田井下特种作业处压裂专修车间,河南濮阳457061)摘要:为了提高压裂车的性能,达到国家的环保标准,对压裂撬装泵车上发动机进行技术改造,采用MTU12V一
4000型发动机替代CAT3512型发动机.该方案降低了压裂装备的制造成本,改造后压裂机组工作平稳,尾气排放符
合国家标准.该技术在压裂撬装泵车上的成功应用为今后压裂装备技术的开发及改造具有一定的借鉴意义.
关键词:压裂装备;发动机;改造;应用;低成本;高性能
中图分类号:TE934.2
随着世界各国油气用量需求增大和可动用油气
储量的减少,越来越多的可采储量属于低渗透油气
储量,石油开采难度不断加大.今后可能所有油气
田的投产方式都要通过压裂改造的方式才能实现,
老井复压的数量也会增加,这样对压裂装备的需求
就越来越大,2】.所以,改造现有压裂装备,提高其
性能成为目前所面临的主要问题.
1改造方案
很大一部分是20世纪9O年前后引进的压裂车组所
配备CAT3512型发动机.整个设备老化严重,自动
化程度低,尾气排放不符合环保要求.为了提高现有
压裂设备装备性能,达到国家的环保标准.拟采用
MTU12V一4000型发动机替代CAT3512型发动机.
1.1可行性
为了确定MTUI2V一4000型发动机替代
CAT3512型发动机后能否投入正常使用,现对
MTU12V一4000型发动机和CAT3512型发动机性
中原油田现有的井下压裂车组所用的发动机,能参数进行对比,结果见表l.
表12500型与2000型压裂泵车性能参数对比
由表1中对比数据可以看出:与CAT3512发动
机相比,MTU12V一4000发动机的输出功率,理论排量和工作压力均得到了很大的提高,幅度都在30%一
80%之间.MTU12V一4000型发动机采用供油共
轨技术的电喷柴油发动机,工作平稳,节约投资,尾
气排放环保,达到国家排放标准.
1.2技术指标
MTU12V一4000型发动机功率为1678kW,采用
四冲程,l2缸发动机,缸径冲程为165/190MM,缸采用V型9o.夹角排列,电喷,水冷结构.正时针旋
转,最低稳定转速700r/min,最低点火转速
300r/min,最高承载转速2000r/min,最大扭矩
8346NM.纵向驱动末端永久下降最大度数为l2.,
纵向自由端永久下降最大度数为5..
1.3控制部分
发动机的控制部分是其核心所在,发动机控制
系统用传感器向发动机的电子控制单元提供发动机的工作状况信息,供ECU对发动机工作状况进行精确控制,以提高发动机的动力性,降低油耗,减少废
气排放和进行故障检测.MTU12V一4000型发动机采用电脑控制,仪表面板显示转速,机油压力,柴油
压力,水温,油温,工作压力等实时数据,设有自动报
警装置,当发现某处压力不在使用范围内时,自动发
出报警信号,远控箱接受报警信号.
第16期胡雪莲:MTU12V一4000型发动机在压裂撬装泵车上的改造及应用21
1.4发动机安装
MTU12V一4000型发动机安装包括水箱安装,
发动机安装,传动连接,风扇与皮带轮连接,各类管
线连接,控制部分安装调试几大部分.考虑压裂车
整车高度及宽度的要求,反复测量压裂车各安装部
位及发动机的主要尺寸,MTU12V一4000型发动机
的安装尺寸与发动机倾斜指标参数满足现用压裂装
备需要.
压裂车底盘及传动箱主要技术数据:底盘全长
为9500mm,大梁宽度为780mm,车宽为2400mm,传
动箱型号为9000型,飞轮盘型号为0o型,发动机飞
轮盘型号为oo型.
图1MTU12V一4000型发动机主要尺寸
A一总长,B一总宽,C一总高,D一法兰安装面到发动机末端
长度,E一机轴中线到油盘底部高度,F一机轴中线到发动机
装配面高度.
表2MTU12V一4000型发动机主尺寸
根据图1及表2中所列MTU12V一4000型发动机主要尺寸确定水箱的固定位置及安装尺寸,制作支座并加固稳定,固定支架包括发动机的前支座,后支座,水箱底座及支架.支架选材用200槽钢,固
定螺栓选用M18.支架焊接技术要求:打u型450
焊接坡口,来增加强度;采用对称焊接,来防止焊件变形;采用507焊条,加强强度;焊接前,焊条预热,
烘烤到300～500℃.
在进行传动连接时,先进行内圈连接固定,后进
行外圈连接固定.风扇与发动机皮带轮连接采用万向联轴器连接,万向联轴器作用是保证两轴在不同心的情况下,能正常运转.
最后进行管线安装,其中包括进出主散热器的
两根水管线和连接辅助散热器的循环水管线;连接发动机柴油粗滤的供油管线及细滤一柴油散热器一油水分离器一进发动机高压泵多余燃油回油箱的循环油管线;启动液压管线和呼吸口排气管线.
1.5现场测试
安装完成后,进行了48h磨合试验,发动机各项
指标达到技术要求.然后对MTU12V一4000型发动机上井作业,并对作业数据进行了采集:动力端润滑油压力为1.3MPa,动力端温度为6O℃,变矩器压
力为1.4MPa,变矩器温度为7O℃,发动机水温为79℃,转速为1900r/min.
1.6实际应用
采用MYul2V—400o型发动机改造后的压裂
车组次参加大型高压压裂,运转良好,故障发生率大大降低,整车安全性,稳定性得到了很大的提高,使压裂作业得到了安全可靠的保证.自2009年投入使用至今发现,适应各类型压裂生产,故障率低,基本无返厂维修记录,且尾气排放符合环保要求.
1.7经济效益
1)一台MY ul2V—4000型发动机购价265万
元,而用相同性能指标的CAT柴油机则需要475万元.改造一套就可以节约190万元,降低了压裂装备的投资成本.
2)MYul2V—4000型发动机通过现场使用,相
比其他发动机工作更平稳,且安全性,稳定性也得到了提高,使压裂工作时更加安全可靠.间接经济效益十分可观.
3)尾气排放达到了国家排放标,社会效益显而
易见.
2结论
MTUI2V-4000型发动机功率达到1678kW,能
够满足油田各项压裂生产需要.并且采用电脑控制,运转平稳,操作控制简便,设有自动报警装置,提高了整车的安全性.MTU12V一4000型发动机采用供油共轨技术的电喷柴油发动机,尾气排放达到国家的环保标准,符合环保要求.
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