75桶混砂车技术方案讲解

1、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

2、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。、主要技术参数主要技术参数整机尺寸（长 x宽 x高） mm12000x2500x

3、4200最大排量（清水） m3/min12砂泵最高排出压力 Mpa0.7输砂器最大输砂量 kg/min7456最大输砂浓度 kg/ m32400台上发动机Caterpillar C13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/min076二号液添排量 L/min076三号液添排量 L/min0568四号液添排量 L/min0870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、

4、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

5、 /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MAN 8x6台上发动机（含散热器）CAT C13分动箱DURST液压系统Sauer Danfoss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：NEMA电气工程师协会电气安装标准API 1500

6、RP美国石油设施电力装置场所分类推荐法GB7258-2004机动车运行安全技术条件GB1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值API682机械密封ANSI B16.5管法兰与法兰配件SH3059-94石油化工企业管道设计器材选型通则SY4056-1993石油天然气钢制管道对接焊缝射线照相及质量分级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

7、C13额定转速下输出功率kw/hp387.4/520排水量in3763重量kg1149外形尺寸（长 X 宽 X 高）mm1287 9181078二、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。

8、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MPa0.5额定转速r/min1750吸入泵最大排量 （清水）m3/min12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 4Fig206M 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

9、液马达驱动。可以以12m 3/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MPa0.7额定转速r/min1750排出泵最大排量 （清水）m3/min12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 4Fig206F 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 Mission 10 814 离心式砂泵，排出泵装在设备的左侧，由液马达驱动， 可以以 12m 3/min 的速度

10、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

11、。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 0400r/min ，混合罐容量为 1.59m 3，混合搅拌叶轮的转速由装在仪表台上的 控

12、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 1.75m 3/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，

13、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

14、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

15、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

16、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。系统最大工作压力 14MPa 。5. 液压辅件液压油箱容积足够， 出品装可拆滤清器。 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

17、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。七、液体添加剂系统系统由四台液添泵、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。胶联泵：序号类型排量范围备注1 号液添泵柱塞泵0 76 L/min进口2 号液添泵齿轮泵0 76 L/min进口3 号液添泵齿轮泵0 568L/min进口4 号液添泵螺杆泵0 870L/min进口液添罐： 378.5L 带刻度液添罐 4 个系统工作可靠、计量准确（流量计及传感器必需用进口件） ，能方便地向混合罐中输送各种液体添加剂；同时也能直接向排出管汇输送添加剂而不经混合罐混合，从而

18、方便油田现场作业。控制方式：由混砂车操作控制室手动或自动比例控制。八、干添系统干添一排量 ： 0-70L/min ，可调，排量传感器必需用进口件。干添二排量 ： 0-100L/min ，可调，排量传感器必需用进口件。控制方式：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。九、操作室固定在平台上，可拆卸的操作室 ,隔热性能好。装有仪表、监测工控计算机及控制阀的操作台。照明灯、座椅、空调及暖风。在台上安装可调照明灯 6 盏。十、 电器与计量仪表本混砂车电器系统和控制操纵系统均安装在平台操作室里的仪表台上。操作室里安

19、装有仪表箱、放大器、显示仪表等。由卡车自身两台蓄电池提供电源。仪表台上安装有主控电源开关。打开 开关全车电源接通 (车台上 )，反之则关闭。仪表台上设有车台发动机启动按钮和油门控制装置，以 便对车台发动机进行控制。对于计量仪表， 本车分三处进行 : 一处是在吸入排出主管线上各装有8和 4涡轮流量计各一只，其每个流量计带有两个传感器插头。 一个通往仪表台数显表， 计量排出液体的瞬时流量和累计流量； 第二处是对输砂量的计量。 在螺旋输砂器的轴端装有计量齿轮， 传感器通过两个齿轮的转动来分别 计量瞬时砂量和累计砂量(在每个绞龙上安装一个备用传感器接口，用于便携仪表使用) 。第三处 是计量胶联泵的瞬时

20、和累计流量。 以上三处计量的显示内容和数据在手动控制下均在仪表台上的数 显表上显示出。另外还可传输至仪表车 ,以便仪表车进行数据采集、监控。 (所有流量计、传感器、 传感器接头、二次数显表均选用进口件) 。数显表共显示以下数据：液添 1 瞬时排量 (L/min) 、累计量 (L)液添 2 瞬时排量 (L/min) 、累计量 (L)液添 3 瞬时排量 (L/min) 、累计量 (L)液添 4 瞬时排量 (L/min) 、累计量 (L)干添 1 瞬时排量 (L/min) 、累计量 (L)干添 2 瞬时排量 (L/min) 、累计量 (L)左输砂器瞬时砂量 (m3/min) 、累计量 (m3)右输砂

21、器瞬时砂量 (m3/min) 、累计量 (m3)左、右输砂器转速( rpm )排出泵瞬时排量 (m3/min) 、累计量 (m3)吸入泵瞬时排量 (m3/min) 、累计量 (m3)仪表台上的控制项目包括以下内容：总电源开关车台发动机电源开关车台发动机启动按钮车台发动机油门各系统自动 /手动转换开关两个螺旋输砂器绞龙控制搅拌控制 吸入泵控制排出泵控制四个液添泵控制混合罐液面自动 /手动切换开关风扇马达控制混合罐蝶阀控制照明灯控制空调开关仪表台上的仪表板设有下列显示仪表：车台发动机燃油油位表车台发动机水温表、油压表排出砂泵压力表吸入泵压力表液压油温度表液压系统电流表吸入主油压表；吸入补油压表排出

22、主油压表；排出补油压表左输砂油压表；右输砂油压表搅拌泵油压表综合泵油压表混合罐液位控制表自动控制二次表电流表气压表控制系统 ：采用自动控制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 （触摸屏显示包括 :吸入排量、排出排量、油压、套压、砂比、砂量、液添排量等）。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 过接口输出到便携式仪表车并打印输出。远程显示及控制仪表 ,包括不小于 50 米的传输电缆一套。混砂车自动控制系

23、统分为：液面自动控制系统：液面自动控制系统由超声波液位计、计算机、吸入泵驱动板组成 。 工作时， 通过液位计将实时检测到的液面信号反馈给计算机， 计算机将该数据与作业设定 数据进行比较， 输出控制信号给吸入泵驱动电路板，从而调节吸入泵转速，维持液面高度的稳定，实现液面自动控制。混砂自动控制系统：混砂自动控制系统是实现作业中良好砂比的重要前提。 该系统设计 为砂比控制模式。 系统可实现混砂车全作业过程的自动控制， 一旦将施工程序事先编好并 输入计算机，在工作期间不用操作人员协助，混砂车依据程序执行压裂、加砂施工程序。 无论作业过程中液体流速和配比如何变化， 程序会自动调节控制信号， 实现砂比精确

24、控制， 砂比（砂体积 /基液体积）误差范围 3% 。系统可对双绞龙进行独立控制，双绞龙可设置 同速、不同速、变速比控制。作业时，如果某一绞龙手动控制，另一绞龙仍可依据作业设 置自动达到控制要求。液体添加剂自动控制系统：该系统由液添排量传感器、计算机、液添泵驱动电路板组成。 工作时， 无论吸入流量如何变化， 计算机均可按照设定配比控制液添泵转速从而实现液添 过程的自动控制。 系统可对多台液添泵单独设置工作， 也可由计算机依据作业过程中的需 要选择液添泵工作。即多台液添泵可同时或不同时，同速或不同速工作。系统设置有手 / 自动切换开关，操作人员亦可在无反馈的情况下实现开环控制。干粉添加剂自动控制系

25、统：该系统由干粉排量传感器、计算机、干粉添加剂泵驱动电路板 组成。工作时， 无论吸入流量如何变化， 计算机均可按照设定配比精确控制干粉添加剂泵 转速从而实现干添过程的自动控制。系统设置有手/自动切换开关，操作人员亦可在无反馈的情况下实现开环控制。排出自动控制系统：系统由排出压力传感器、计算机、排出泵驱动电路板组成。该系统主 要通过混合液排出压力反馈信号与设定排出压力值的比较，计算机实时调节排出泵转速， 保证混砂车混合液满足排出压力要求， 以确保排出管线充满， 压裂车在压裂施工中高效率运转。十二、 旁路系统旁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

26、合罐之间的阀门 控制旁通管路的开启。 各蝶阀必须采用进口件。第三部分 辅助系统集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、压力和含砂浓度信号 传输给仪表车。所有电缆采用进口件，插头必须防水，穿线均为环境密封型，所有布线有标号，并且所有连接 点都在端子板上。二、预热系统安装一台安装哈斯柏林低温加热器，可对台上发动机、液压系统、燃油系统等进行预热。三、其他附件1工具箱设备装有工具箱。2. 标牌所有标牌均为中文。第四部分 其它一、技术培训为了达到熟练操作和维护设备的目的， 设备在出厂前调试检验时需方派 2 名技术操作人员和 1 名设备验收人员进行技术培训和验收。供方提供需方培训人员在培训期间的当地交通、工作午餐、 培训教室、教材、培训设备等。需方培训人员的机票、食宿费用等由需方支付。设备到达需方现场验收时，供方的技术人员对需方操作人员进行操作和维护方面的技术培训， 以保证设备投入正常使用后需方的操作和技术人员能够熟悉掌握其操作和维护方法。培训内容包括设备原理、工艺流程、系统组成、现场操作、设备维护与保养、设计计算、控