CN105545666A - 压裂车动力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压裂车动力装置，包括底座，底座上设有减速器和压裂泵支座，减速器的输出端连接有联轴器，压裂泵支座上设有压裂泵，联轴器的输出端与压裂泵相连；底座上还设有支撑架，支撑架上设有燃气轮机和起动燃气轮机的起动电机，燃气轮机与起动电机的输出端相连，燃气轮机输出的动力经减速器传递以驱动压裂泵工作。由于燃气轮机相比柴油机具有起动速度快、重量轻、占用空间小、功率大、且转速可调的优点，故而本发明的压裂车动力装置相比现有的以柴油机为动力的压裂车动力装置，其不仅起动速度快、重量轻便于运送、安装时占用空间小，且工作时功率大，能满足实际生产的需求、转速可以调节以满足不同功率输出的需求。
Description
技术领域
本发明涉及油气压裂装置领域，特别地，涉及一种压裂车动力装置。
背景技术
传统压裂车的动力装置由柴油机、液力变矩器及压裂泵等设备组成。我国探明页岩地质的天然气储备在26万亿标方，尚未开采煤层气页岩层储量在50万亿标方，每年开采量不足50亿标方。目前，压裂车的出水功率约为3000hp，由于国内页岩气储量及需求量较大，现有的压裂车难以满足压裂要求，故而研制大功率(3000hp以上)压裂泵车势在必行。
发明内容
本发明提供了一种压裂车动力装置，以解决现有的以柴油机为动力的压裂车动力装置难以满足大出水功率的压裂要求的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种压裂车动力装置，包括底座，底座上设有减速器和压裂泵支座，减速器的输出端连接有联轴器，压裂泵支座上设有压裂泵，联轴器的输出端与压裂泵相连；底座上还设有支撑架，支撑架上设有燃气轮机和起动燃气轮机的起动电机，燃气轮机与起动电机的输出端相连，燃气轮机输出的动力经减速器传递以驱动压裂泵工作。
进一步地，支撑架包括沿底座的长度方向间隔设置的第一支架和第二支架；燃气轮机和起动电机集成设置于主机箱装体内，主机箱装体可拆卸地设置于第一支架和第二支架上且位于减速器、压裂泵支座、联轴器以及压裂泵的上方。
进一步地，主机箱装体内设有用于辅助支承燃气轮机的辅助支撑，燃气轮机同时支承于辅助支撑和减速器上。
进一步地，辅助支撑包括与主机箱装体相连且相对设置的两个第一支撑座、分别与两个第一支撑座铰接的两根辅助支杆、以及分别与两根辅助支杆铰接的两个第二支撑座；燃气轮机的一端的相对侧分别与两个第二支撑座固定。
进一步地，主机箱装体呈长方体状，且沿底座的长度方向延伸；主机箱装体的前后两端分别设有可开合的检修门；主机箱装体的顶部设有可拆卸的顶板，顶板上设有用于与起吊设备相连的吊耳。
进一步地，减速器、联轴器、压裂泵以及压裂泵支座沿底座的长度方向依次间隔布置。
进一步地，减速器位于第一支架和第二支架外且与第一支架固定；联轴器、压裂泵以及压裂泵支座位于第一支架和第二支架之间。
进一步地，压裂车动力装置还包括进气系统，进气系统与主机箱装体的端部固定且与燃气轮机连通，以向燃气轮机提供压缩气体。
进一步地，压裂车动力装置还包括冷却器，冷却器设置于底座上且靠近减速器，冷却器与减速器连通用以向整个压裂车动力装置提供滑油。
进一步地，压裂车动力装置还包括电气系统和控制系统，电气系统集成设置于电气柜内，控制系统集成设置于控制柜内，电气柜和控制柜设置于底座上且沿底座的长度方向间隔布置；电气系统与起动电机相连；控制系统控制减速器、联轴器、压裂泵、燃气轮机及起动电机的动作。
本发明具有以下有益效果：
本发明的压裂车动力装置中，由于采用燃气轮机为系统提供动力以驱动压裂泵动作，由于燃气轮机相比柴油机具有起动速度快、重量轻、占用空间小、功率大、且转速可调的优点，故而本发明的压裂车动力装置相比现有的以柴油机为动力的压裂车动力装置，其不仅起动速度快、重量轻便于运送、安装时占用空间小，且工作时功率大，能满足实际生产的需求、转速可以调节以满足不同功率输出的需求。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的压裂车动力装置的主视结构示意图；
图2是图1中的压裂车动力装置的后视结构示意图；
图3是图1中的压裂车动力装置中的辅助支撑的结构示意图。
图例说明
10、底座；20、减速器；30、压裂泵支座；40、联轴器；50、压裂泵；60、支撑架；61、第一支架；62、第二支架；70、燃气轮机；80、起动电机；90、主机箱装体；901、检修门；902、顶板；100、辅助支撑；101、第一支撑座；102、辅助支杆；103、第二支撑座；110、进气系统；120、冷却器；130、电气柜；140、控制柜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1和图2所示，本发明的优选实施例提供了一种压裂车动力装置，包括底座10，底座10上设有减速器20和压裂泵支座30，减速器20的输出端连接有联轴器40，压裂泵支座30上设有压裂泵50，联轴器40的输出端与压裂泵50相连；底座10上还设有支撑架60，支撑架60上设有燃气轮机70和起动燃气轮机70的起动电机80，燃气轮机70与起动电机80的输出端相连，燃气轮机70输出的动力经减速器20传递以驱动压裂泵50工作。工作时，首先通过起动电机80起动燃气轮机70，由于减速器20的输入端与燃气轮机70相连，联轴器40的输入端与减速器20相连，故而燃气轮机70的动力经减速器20和联轴器40传递至与联轴器40相连的压裂泵50上，压裂泵50在驱动力的作用下向油气井内注入高压、大排量的压裂液，压裂液再进入地层以将地层压开。本发明的压裂车动力装置中，由于采用燃气轮机70为系统提供动力以驱动压裂泵50动作，由于燃气轮机相比柴油机具有起动速度快、重量轻、占用空间小、功率大、且转速可调的优点，故而本发明的压裂车动力装置相比现有的以柴油机为动力的压裂车动力装置，其不仅起动速度快、重量轻便于运送、安装时占用空间小，且工作时功率大，能满足实际生产的需求、转速可以调节以满足不同功率输出的需求。
本发明具体的实施例中，燃气轮机70主要包括压气机、燃烧室、压气涡轮及动力涡轮，压气涡轮用于驱动压气机，动力涡轮用于驱动负载并可实现无级调速。工作时，通过起动电机80起动燃气轮机70，燃气轮机70的压气机在转动时将空气吸入，当转速达到一定数值时，燃料系统开始供给燃料，与进来的空气在燃烧室混合燃烧，产生高温高压的燃气，驱动压气涡轮和动力涡轮高速旋转，压气涡轮高速旋转用来带动压气机，以保证空气的连续供给，动力涡轮高速旋转以轴功的形式输出，再经减速器20减速后并经联轴器40后驱动压裂泵50，压裂泵50向油气井内注入高压、大排量的压裂液进入地层以将地层压开。
本发明具体的实施例中，压裂泵50是一种往复、容积式、单作用、卧式柱塞泵，该泵的最大输入功率为5000HP，可以选择不同规格的柱塞以满足用户对不同压力和排量的要求。该泵可以满足油田间歇性油井作业，如酸化、压裂和压井等，主要用于油田大型压裂施工作业。压裂泵50包括动力端、液力端和行星轮减速箱。用户可选用不同规格的柱塞以及相应盘根总成或者液力端总成来进行不同工作性能参数的配置。
本发明具体的实施例中，底座10是采用矩形钢、H型钢和弯折钢板焊接而成的整体结构，是压裂车的主要承力部件。底座10的下端可与汽车底盘的大梁连接，可采用U形螺栓、拉紧或支架限位板等方式进行连接；此外，底座10的下端也可放置于平整基础的地面上，可采用地脚螺栓或膨胀螺栓进行连接。
可选地，如图1和图2所示，支撑架60包括沿底座10的长度方向间隔设置的第一支架61和第二支架62；燃气轮机70和起动电机80集成设置于主机箱装体90内，主机箱装体90可拆卸地设置于第一支架61和第二支架62上且位于减速器20、压裂泵支座30、联轴器40以及压裂泵50的上方。本发明的压裂车动力装置中，包括由减速器20、压裂泵支座30、联轴器40以及压裂泵50构成的底层结构，及由主机箱装体90构成的上层结构，该种结构布置方式有利于装置的紧凑，且噪音较大的燃气轮机70及起动电机80均安装在主机箱装体90内，不仅美观，且具有防雨、防尘及消音等优点。
本发明具体的是实力中，如图1所示，主机箱装体90呈长方体状，且沿底座10的长度方向延伸；主机箱装体90为封闭式结构，其前后两端分别设有可开合的检修门901；主机箱装体90的顶部设有可拆卸以安装燃气轮机70和起动电机80的顶板902，顶板902上设有用于与起吊设备相连的吊耳，通过起吊设备可将主机箱装体90整体起吊，便于运输。
可选地，如图1和图2所示，主机箱装体90内设有用于辅助支承燃气轮机70的辅助支撑100，燃气轮机70同时支承于辅助支撑100和减速器20上。燃气轮机70采用减速器20作主支承点，避免了燃气轮机70多点支撑过约束的缺陷，且保证了燃气轮机70和减速器20的同心度要求。本发明具体的实施例中，减速器20用于燃气轮机70的减速传动，将燃气轮机70的高速输出转换为压裂泵50的低转速输入；减速器20独立安装，作为燃气轮机70的主支撑，具有足够的刚度和强度来传递功率和扭矩；减速器20配装离合器，以在任何工况下都能够实现与联轴器40的即离即合，即实现与压裂泵50的即离即合。
可选地，如图3所示，辅助支撑100包括与主机箱装体90相连且相对设置的两个第一支撑座101、分别与两个第一支撑座101铰接的两根辅助支杆102、以及分别与两根辅助支杆102铰接的两个第二支撑座103；燃气轮机70的一端的相对侧分别与两个第二支撑座103固定。由于两个第二支撑座103分别与两根辅助支杆102铰接，而两根辅助支杆102分别与两个第一支撑座101铰接，故而当燃气轮机70装设于辅助支撑100上，其在运行过程中可实现自然对中。本发明的辅助支撑100不仅与减速器20配合以共同承受燃气轮机70的主体重量，同时还兼顾调整燃气轮机70的中心，吸收燃气轮机70热膨胀后的尺寸偏差，在机组运输和运行过程中，辅助支撑100有吸振、减振功能，保障燃气轮机70的安全，确保机组正常运行。
可选地，如图1所示，减速器20、联轴器40、压裂泵50以及压裂泵支座30沿底座10的长度方向依次间隔布置。且减速器20位于第一支架61和第二支架62外且与第一支架61固定；联轴器40、压裂泵50以及压裂泵支座30位于第一支架61和第二支架62之间。
可选地，如图1所示，压裂车动力装置还包括进气系统110，进气系统110与主机箱装体90的端部固定且与燃气轮机70连通，以向燃气轮机70提供压缩气体。
可选地，如图1所示，压裂车动力装置还包括冷却器120，冷却器120设置于底座10上且靠近减速器20，冷却器120与减速器20连通用以向整个压裂车动力装置提供滑油。
可选地，如图2所示，压裂车动力装置还包括电气系统和控制系统，电气系统集成设置于电气柜130内，控制系统集成设置于控制柜140内，电气柜130和控制柜140设置于底座10上且沿底座10的长度方向间隔布置；电气系统与起动电机80相连；控制系统控制减速器20、联轴器40、压裂泵50、燃气轮机70及起动电机80的动作。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种压裂车动力装置，其特征在于，
包括底座(10)，所述底座(10)上设有减速器(20)和压裂泵支座(30)，所述减速器(20)的输出端连接有联轴器(40)，所述压裂泵支座(30)上设有压裂泵(50)，所述联轴器(40)的输出端与所述压裂泵(50)相连；
所述底座(10)上还设有支撑架(60)，所述支撑架(60)上设有燃气轮机(70)和起动所述燃气轮机(70)的起动电机(80)，所述燃气轮机(70)与所述起动电机(80)的输出端相连，所述燃气轮机(70)输出的动力经所述减速器(20)传递以驱动所述压裂泵(50)工作。
2.根据权利要求1所述的压裂车动力装置，其特征在于，
所述支撑架(60)包括沿所述底座(10)的长度方向间隔设置的第一支架(61)和第二支架(62)；
所述燃气轮机(70)和所述起动电机(80)集成设置于主机箱装体(90)内，所述主机箱装体(90)可拆卸地设置于所述第一支架(61)和所述第二支架(62)上且位于所述减速器(20)、所述压裂泵支座(30)、所述联轴器(40)以及所述压裂泵(50)的上方。
3.根据权利要求2所述的压裂车动力装置，其特征在于，
所述主机箱装体(90)内设有用于辅助支承所述燃气轮机(70)的辅助支撑(100)，燃气轮机(70)同时支承于所述辅助支撑(100)和所述减速器(20)上。
4.根据权利要求3所述的压裂车动力装置，其特征在于，
所述辅助支撑(100)包括与所述主机箱装体(90)相连且相对设置的两个第一支撑座(101)、分别与所述两个第一支撑座(101)铰接的两根辅助支杆(102)、以及分别与所述两根辅助支杆(102)铰接的两个第二支撑座(103)；
所述燃气轮机(70)的一端的相对侧分别与所述两个第二支撑座(103)固定。
5.根据权利要求2所述的压裂车动力装置，其特征在于，
所述主机箱装体(90)呈长方体状，且沿所述底座(10)的长度方向延伸；
所述主机箱装体(90)的前后两端分别设有可开合的检修门(901)；
所述主机箱装体(90)的顶部设有可拆卸的顶板(902)，所述顶板(902)上设有用于与起吊设备相连的吊耳。
6.根据权利要求2所述的压裂车动力装置，其特征在于，
所述减速器(20)、所述联轴器(40)、所述压裂泵(50)以及所述压裂泵支座(30)沿所述底座(10)的长度方向依次间隔布置。
7.根据权利要求6所述的压裂车动力装置，其特征在于，
所述减速器(20)位于所述第一支架(61)和所述第二支架(62)外且与所述第一支架(61)固定；
所述联轴器(40)、所述压裂泵(50)以及所述压裂泵支座(30)位于所述第一支架(61)和所述第二支架(62)之间。
8.根据权利要求2所述的压裂车动力装置，其特征在于，
所述压裂车动力装置还包括进气系统(110)，所述进气系统(110)与所述主机箱装体(90)的端部固定且与所述燃气轮机(70)连通，以向所述燃气轮机(70)提供压缩气体。
9.根据权利要求2所述的压裂车动力装置，其特征在于，
所述压裂车动力装置还包括冷却器(120)，所述冷却器(120)设置于所述底座(10)上且靠近所述减速器(20)，所述冷却器(120)与所述减速器(20)连通用以向整个压裂车动力装置提供滑油。
10.根据权利要求2所述的压裂车动力装置，其特征在于，
所述压裂车动力装置还包括电气系统和控制系统，所述电气系统集成设置于电气柜(130)内，所述控制系统集成设置于控制柜(140)内，所述电气柜(130)和所述控制柜(140)设置于所述底座(10)上且沿所述底座(10)的长度方向间隔布置；
所述电气系统与所述起动电机(80)相连；
所述控制系统控制所述减速器(20)、所述联轴器(40)、所述压裂泵(50)、所述燃气轮机(70)及所述起动电机(80)的动作。
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