CN111155961B - 一种电驱动固井水泥车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电驱动固井水泥车，包括汽车底盘，汽车底盘的大梁上固定连接有检修平台，检修平台上固定连接有混浆罐，混浆罐上部设有混合器、搅拌器，混合器上分别通过管道连接有水路和灰路；混浆罐底部有两个出口，一个出口依次连接有第一砂泵、循环泥浆管汇，循环泥浆管汇的出口分别连接到密度计和二次混浆管汇的一端，二次混浆管汇的另一端连接有所述混合器的进浆口；混浆罐的另一个出口依次连接第二砂泵、增压管汇、柱塞泵、排出管汇，排出管汇上还连接有卸压管汇。本发明的有益效果：设备安装连接方便；功率密度大；整车工作效率高；清洁能源，零排放。
Description
技术领域
本发明属于固井水泥车技术领域，具体涉及一种电驱动固井水泥车。
背景技术
随着我国页岩气资源的不断开发，超深井及复杂地层固井作业的频次越来越高，高压力、大排量、长时不间断固井施工作业已渐成常态，而目前已有的常规单机单泵、双机双泵甚至千型泵固井水泥车受功率限制均不能完全满足施工要求。
常规固井水泥车作业时，动力由车台柴油发动机经变速箱通过传动轴驱动固井柱塞泵，由汽车底盘发动机驱动整车液压系统。而市面上常用的柴油发动机与变速箱通常由不同厂家生产，用户选用时必须对两者进行严格的匹配设计与计算，其安装连接复杂繁琐，对人员的业务素质要求很高；由于固井作业工况的特殊性，而相关国内产品技术尚不成熟，导致设备的购置及维护保养成本居高不下。另外，为保证车辆的道路通过性，尤其在我国山区、丘陵地带的油田道路行驶，车辆尺寸及重量都受到很大限制，因设备结构及重量所限，常规固井水泥车装机功率很难做大。
发明内容
本发明的目的是提供一种电驱动固井水泥车，解决了现有技术中存在的固井水泥车功率低的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种电驱动固井水泥车，包括汽车底盘，汽车底盘的大梁上固定连接有检修平台，检修平台上固定连接有混浆罐，混浆罐上部设有混合器、搅拌器，混合器上分别通过管道连接有水路和灰路；混浆罐底部有两个出口，一个出口依次连接有第一砂泵、循环泥浆管汇，循环泥浆管汇的出口分别连接到密度计和二次混浆管汇的一端，二次混浆管汇的另一端连接有所述混合器的进浆口；混浆罐的另一个出口依次连接第二砂泵、增压管汇、柱塞泵、排出管汇，柱塞泵的另一出口还连接有卸压管汇。
本发明的特点还在于：
水路包括水阀，水阀通过清水管汇连接有清水泵的排出口，清水泵的入口通过吸水管汇连接到计量罐底部，计量罐底部通过四根支腿固定在检修平台上，计量罐下部连接有外供水管汇；清水管汇上依次设有清水流量计和过滤器；灰路包括灰阀，灰阀连接有上灰管线的一端，上灰管线的另一端连接外部供灰装置。
混浆罐上部还设有液位计。
柱塞泵的输入轴通过传动轴连接有交流变频调速电机的输出轴，第一电机的动力输出端连接有第一砂泵，第二电机的动力输出端连接有清水泵，第三电机的动力输出端连接有第二砂泵；交流变频调速电机、第一电机、第二电机、第三电机均通过电线连接配电柜的电源端口。
配电柜还包括控制系统，控制系统包括控制器，控制器的信号输入端分别电连接液位计、密度计、清水流量计，控制系统的信号输出端分别电连接至灰阀、水阀，对灰阀、水阀的开度进行调节。
搅拌器及混合器通过液压管线连接电驱液压站连接电驱液压站，电驱液压站通过电线连接配电柜的电源端口。
检修平台上还设有空压机，空压机的压缩空气出口分别通过气路连接有所述循环泥浆管汇、清水管汇、吸水管汇、外供水管汇、二次混浆管汇和增压管汇中的气控阀门，空压机通过电线连接配电柜的电源端口。
柱塞泵通过柱塞泵座焊接在检修平台上，柱塞泵上部设置有操作平台，操作平台上设有操作台，侧面设置有爬梯。
检修平台上还设有液力端润滑系统和动力端润滑系统。
本发明的有益效果是：(1)设备安装连接方便：本发明采用电机替代传统车台柴油发动机和变速箱，减少了动力单元设置，无需对动力单元的安装连接进行苛刻的设计计算与匹配，使得设备连接更方便快捷，整车结构更简单；(2)功率密度大：本发明采用的交流变频电机等设备国内均有成熟产品可供选择，相对传统固井水泥车，设备购置及维护保养成本更低，电机相较于柴油发动机在同等尺寸重量下具有更大的功率；(3)整车工作效率高，压力波动小：本发明采用电机直接驱动执行元件，可实现无极调速，保证最佳功率输出，使得作业能耗降到最低，避免变速箱换挡带来的压力冲击与波动；(4)清洁能源，零排放：本发明采用电力驱动方式，可直接利用井场网电供电，低噪音、零排放。
附图说明
图1是本发明一种电驱动固井水泥车的结构示意图；
图2是本发明一种电驱动固井水泥车的俯视图；
图3是本发明一种电驱动固井水泥车的A向示意图；
图4是本发明一种电驱动固井水泥车的B向示意图。
图中，1.汽车底盘，2.配电柜，3.电驱液压站，4.交流变频调速电机，5.计量罐，6.传动轴，7.操作平台，8.柱塞泵，9.操作台，10.密度计，11.混合器，12.清水流量计，13.搅拌器，14.混浆罐，15.上灰管线，16.第一电机，17.过滤器，18.第一砂泵，19.循环泥浆管汇，20.清水管汇，21.柱塞泵座，22.爬梯，23.吸水管汇，24.清水泵，25.外供水管汇，26.第二电机，27.空压机，28.检修平台，29.液力端润滑系统，30.动力端润滑系统，31.卸压管汇，32.二次混浆管汇，33.液位计，34.排出管汇，35.第三电机，36.第二砂泵，37.增压管汇，38.大梁，39.水阀，40.灰阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种电驱动固井水泥车，如图1所示，包括汽车底盘1，汽车底盘1的大梁38上固定连接有检修平台28，检修平台28上固定连接有混浆罐14，混浆罐14上部设有混合器11、搅拌器13及液位计33，混合器11上分别焊接有水阀39的一端和灰阀40的一端，水阀39的另一端通过清水管汇20连接有清水泵24的排出口，清水泵24的吸入口通过吸水管汇23连接到计量罐5底部，计量罐5底部通过四根支腿固定在检修平台28上，计量罐5下部连接有外供水管汇25，外供水管汇25用于向计量罐5供水；清水管汇20上依次设有清水流量计12和过滤器17；灰阀40的另一端连接有上灰管线15的一端，上灰管线15的另一端连接外部流体形态加压后的水泥灰，即供灰系统；
混浆罐14底部有两个出口，一个出口连接有第一砂泵18的吸入口，第一砂泵18的排出口通过循环泥浆管汇19分别连接到密度计10和二次混浆管汇32的一端，二次混浆管汇32的另一端连接有混合器11的进浆口；混浆罐14的另一个出口连接有第二砂泵36的吸入口，第二砂泵36的排出口通过增压管汇37连接有柱塞泵8的吸入口，柱塞泵8的排出口分别连接有排出管汇34和卸压管汇31，卸压管汇31用于排出管汇34排出结束后将系统泄压；
柱塞泵8通过柱塞泵座21焊接在检修平台28上，柱塞泵8上部设置有供人员站立和行走的操作平台7，操作平台7上设有操作台9，侧面设置有爬梯22；
柱塞泵8的输入轴通过传动轴6连接有交流变频调速电机4的输出轴，第一电机16的动力输出端连接有第一砂泵18，第二电机26的动力输出端连接有清水泵24，第三电机35的动力输出端连接有第二砂泵36；
交流变频调速电机4、第一电机16、第二电机26、第三电机35均通过电线连接配电柜2的电源端口；
配电柜2还包括控制系统，控制系统包括控制器，控制器的信号输入端分别电连接液位计33、密度计10、清水流量计12，控制系统的信号输出端分别电连接至灰阀40、水阀39，对灰阀40、水阀39的开度进行调节。
搅拌器13及混合器11采用液压驱动，通过液压管线连接电驱液压站3提供动力，电驱液压站3通过电线连接配电柜2的电源端口；
检修平台28上还设有空压机27，空压机27的压缩空气出口分别通过气路连接有循环泥浆管汇19、清水管汇20、吸水管汇23、清水泵24、外供水管汇25、二次混浆管汇32和增压管汇37中的气控阀门，空压机27通过电线连接配电柜2的电源端口；
配电柜2为整车上装设备提供所需电源及控制信号。
检修平台28上还设有液力端润滑系统29和动力端润滑系统30，动力端润滑系统30对柱塞泵8内的齿轮及轴承进行润滑及降温；液力端润滑系统29对柱塞泵8的柱塞盘根进行润滑。
汽车底盘1为柴油或汽油驱动。
本发明一种电驱动固井水泥车，其工作原理如下：
清水泵24经第二电机26驱动，从计量罐5经吸水管汇23吸入清水，清水经加压后，从清水泵24排出口经清水管汇20、过滤器17及清水流量计12从混合器11的水阀进入到混合器11的混合腔，同时，经外部加压后的水泥灰以流体形态通过上灰管线15从混合器11的灰阀也进入到混合腔，与清水产生碰撞混合，经初始混合后的水泥浆流入到混浆罐14经搅拌器13搅拌被进一步混合。
在混浆罐14中混合后的水泥浆的一路经第一砂泵18通过循环泥浆管汇19被分别输送到密度计10和二次混浆管汇32；密度计10用于实时监测水泥浆的密度，以便控制系统对混合器11的灰阀40进行调节，以使水泥浆密度符合要求；而经二次混浆管汇32进入到混合器11混合腔的水泥浆与清水及水泥灰再次进行混合，这一过程被称作“二次混浆”；在混浆罐14中混合后的水泥浆的另一路则经第二砂泵36通过增压管汇37被输送至柱塞泵8的吸入口，水泥浆经柱塞泵8加压后经排出管汇34被输送至井口进行固井作业。
柱塞泵8由交流变频调速电机4经传动轴6驱动，柱塞泵8的排量大小直接通过调节交流变频调速电机4的转速得到，交流变频调速电机4的功率及转速均符合固井施工工况要求，其转速为无级调速，无需通过变速箱进行换挡操作。
配电柜2为整车上装设备提供所需电源及控制信号。
搅拌器13及混合器11采用液压驱动，由电驱液压站3提供动力；混浆罐14上的液位计33实时监测罐中的水泥浆液位以便控制系统对混合器11的水阀39进行调节，避免水泥浆溢罐或抽干。
动力端润滑系统30对柱塞泵8内的齿轮及轴承进行润滑及降温；液力端润滑系统29对柱塞泵8的柱塞盘根进行润滑；空压机27为整车气控阀件提供气源。
本发明一种电驱动固井水泥车，其有益效果在于：(1)采用电机替代传统车台柴油发动机和变速箱，减少了动力单元设置，无需对动力单元的安装连接进行苛刻的设计计算与匹配，使得设备连接更方便快捷，整车结构更简单；(2)采用的交流变频电机，设备购置及维护保养成本更低，电机相较于柴油发动机在同等尺寸重量下具有更大的功率；(3)采用电机直接驱动执行元件，可实现无极调速，保证最佳功率输出，使得作业能耗降到最低，避免变速箱换挡带来的压力冲击与波动；(4)采用电力驱动方式，可直接利用井场网电供电，低噪音、零排放。
Claims (4)
1.一种电驱动固井水泥车，其特征在于，包括汽车底盘（1），汽车底盘（1）的大梁（38）上固定连接检修平台（28），检修平台（28）上固定连接混浆罐（14），混浆罐（14）上部还设有液位计（33），混浆罐（14）上部设有混合器（11）、搅拌器（13），混合器（11）上分别通过管道连接水路和灰路；所述检修平台（28）上还设有液力端润滑系统（29）和动力端润滑系统（30）；
所述水路包括水阀（39），水阀（39）通过清水管汇（20）连接清水泵（24）的排出口，清水泵（24）吸入口通过吸水管汇（23）连接到计量罐（5）底部，计量罐（5）底部通过四根支腿固定在检修平台（28）上，计量罐（5）下部连接外供水管汇（25）；清水管汇（20）上依次设有清水流量计（12）和过滤器（17）；
所述灰路包括灰阀（40），灰阀（40）连接上灰管线（15）的一端，上灰管线（15）的另一端连接外部供灰装置；
所述混浆罐（14）底部有两个出口，一个出口依次连接第一砂泵（18）、循环泥浆管汇（19），循环泥浆管汇（19）的出口分别连接到密度计（10）和二次混浆管汇（32）的一端，二次混浆管汇（32）的另一端连接所述混合器（11）的进浆口；所述混浆罐（14）的另一个出口依次连接第二砂泵（36）、增压管汇（37）、柱塞泵（8）、排出管汇（34），柱塞泵（8）的另一出口连接卸压管汇（31）；所述柱塞泵（8）通过柱塞泵座（21）焊接在检修平台（28）上，柱塞泵（8）上部设置操作平台（7），操作平台（7）上设有操作台（9），侧面设置爬梯（22）；
所述柱塞泵（8）的输入轴通过传动轴（6）连接交流变频调速电机（4）的输出轴，第一电机（16）的动力输出端连接第一砂泵（18），第二电机（26）的动力输出端连接清水泵（24），第三电机（35）的动力输出端连接第二砂泵（36）；所述交流变频调速电机（4）、第一电机（16）、第二电机（26）、第三电机（35）均通过电线连接配电柜（2）的电源端口。
2.根据权利要求1所述的一种电驱动固井水泥车，其特征在于，所述配电柜（2）还包括控制系统，控制系统包括控制器，控制器的信号输入端分别电连接液位计（33）、密度计（10）、清水流量计（12），控制系统的信号输出端分别电连接至灰阀（40）、水阀（39），对灰阀（40）、水阀（39）的开度进行调节。
3.根据权利要求1所述的一种电驱动固井水泥车，其特征在于，所述搅拌器（13）及混合器（11）通过液压管线连接电驱液压站（3），电驱液压站（3）通过电线连接配电柜（2）的电源端口。
4.根据权利要求1所述的一种电驱动固井水泥车，其特征在于，所述检修平台（28）上还设有空压机（27），空压机（27）的压缩空气出口分别通过气路连接所述循环泥浆管汇（19）、清水管汇（20）、吸水管汇（23）、外供水管汇（25）、二次混浆管汇（32）和增压管汇（37）中的气控阀门，空压机（27）通过电线连接配电柜（2）的电源端口。
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