涡轮压裂设备制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种涡轮压裂设备，其包括：涡轮发动机，其包括传动轴；第一减速箱，其与所述涡轮发动机的所述传动轴连接；柱塞泵，其与所述第一减速箱连接，并包括第二减速箱，所述第二减速箱包括行星减速箱和平行级减速箱；以及排气模块，其包括排气管道和与排气管道连通的排气消音器，其中，所述行星减速箱包括第一行星减速箱和第二行星减速箱，且所述平行级减速箱连接在所述第一行星减速箱和所述第二行星减速箱之间。本发明专利技术能够简化压裂设备的结构。备的结构。备的结构。

【技术实现步骤摘要】
涡轮压裂设备
[0001]本申请是申请日为2019年9月20日、专利技术名称为“一种半挂车载的涡轮压裂设备”的申请号为201910894342.5专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及涡轮压裂
，具体涉及一种半挂车载的涡轮压裂设备。

技术介绍

[0003]在全球的油气田压裂作业现场，压裂设备的驱动方式主要有两种：
[0004]第一种驱动方式柴油发动机驱动，具体的方案是柴油发动机连接变速箱经传动轴驱动压裂柱塞泵工作。也就是说，动力源是柴油发动机，传动装置是变速箱和传动轴，执行元件是压裂柱塞泵。
[0005]该配置模式存在以下缺点：
[0006](1)、体积大重量大：柴油机驱动变速箱经传动轴驱动压裂柱塞泵，体积大，重量大，运输受限，功率密度小。
[0007](2)、不环保：柴油发动机驱动的压裂设备在井场运行过程中，会产生发动机废气污染和噪音污染，噪音超过105dBA，严重影响周围居民的正常生活。
[0008](3)、不经济：柴油发动机驱动的压裂设备，设备初期的采购成本比较高，设备运行时单位功率燃料消耗费用高，发动机和变速箱的日常维护保养费用也很高。
[0009]第二种驱动方式是电驱压裂，具体的方案是电动机连接传动轴或者联轴器驱动压裂柱塞泵工作。也就是说，动力源是电动机，传动装置是传动轴或者联轴器，执行元件是压裂柱塞泵。
[0010]电驱压裂本身虽然有很多优点，但是压裂井场的供电是电驱压裂实施的先决条件。通常情况下，压裂井场的供电问题并不好解决。要么井场的电网容量太小，带不动整个压裂机组；要么就是井场根本没有电网。所以常见的电驱压裂现场通常会使用发电机发电，最经济的发电燃料是采用天然气，但采用天然气需要用户租用或者购买燃气发电机组。对于一个没有电网的压裂井场来说，燃气发电机组的功率至少需要达到30MW，这对客户来说，购进如此大功率的燃气发电机组是笔不少的投资。更重要的是实际施工过程中因为燃气发电机组故障停机，则整个电驱压裂机组都会瘫痪，严重影响作业质量甚至还可能会导致作业事故。
[0011]为此亟待一种新的压裂设备，解决上述现有柴油发动机驱动压裂和电驱压裂的缺点，可以更好的满足全球油气田压裂市场的需求。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的克服现有技术的不足，提供一种半挂车载的涡轮压裂设备，整个设备的直线连接和特殊底盘的设计，使其重心双重降低，稳定性和安全性都得到了很好的保证，结构更简单，投资成本和运营成本降低，压裂现场的整个瘫痪的风险降低，传动性好，适
合于长时间大负载的连续作业工况。通过对柱塞泵的改进：曲拐与曲轴的旋转中心距离的优化使其额定输入功率提升到5000
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7000hp，柱塞泵上集成减速箱传动比的优化，使其最高输入转速达到16000rpm，超高的转速让减速箱可以直接与涡轮发动机相连，以解决涡轮压裂设备依靠两个减速箱减速，从而降低整车的重量及减少设备外形尺寸。
[0013]本专利技术的目的是通过以下技术措施达到的：一种半挂车载的涡轮压裂设备，所述涡轮压裂设备包括运输装置，排气系统，涡轮发动机和柱塞泵，所述排气系统与涡轮发动机的排气口连接，所述涡轮发动机的输出端与柱塞泵直接连接，所述运输装置用于承载排气系统，涡轮发动机和柱塞泵，所述柱塞泵包括动力端总成、液力端总成和减速箱总成，所述动力端总成的一端与液力端总成连接，所述动力端总成的另一端与减速箱总成连接，所述减速箱总成包括行星减速箱和平行级减速箱，所述行星减速箱和平行级减速箱配合使用，其传动比为60：1—106:1。
[0014]进一步地，所述排气系统、涡轮发动机和柱塞泵沿着动力传动的方向设在同一条直线上。
[0015]进一步地，所述行星减速箱有2个，包括第一行星减速箱和第二行星减速箱，第一行星减速箱的一端与动力端总成连接，第一行星减速箱的另一端与平行级减速箱连接，平行级减速箱的另一端与第二行星减速箱连接。
[0016]进一步地，所述行星减速箱包括一个太阳轮、四个行星齿轮和一个齿轮圈，四个行星齿轮组成行星齿轮机构，太阳轮位于行星齿轮机构中心，行星齿轮和相邻的太阳轮、齿轮圈处于常啮合状态，所述平行级减速箱包括小齿轮和大齿轮，小齿轮与第一行星减速箱中的太阳轮同轴，大齿轮与第二行星减速箱的太阳轮同轴。
[0017]进一步地，所述减速箱总成的输入角度可以根据输入要求进行调整。
[0018]进一步地，所述动力端总成的另一端与减速箱总成通过花键或者柔性联轴器连接。
[0019]进一步地，所述动力端总成包括曲轴箱体、十字头箱体和间隔架，所述十字头箱体的一端与曲轴箱体连接，所述十字头箱体的另一端与间隔架连接，液力端总成设在间隔架一端，通过螺栓依次穿过间隔架、十字头箱体与曲轴箱体连接，减速箱总成通过螺栓与曲轴箱体连接，所述曲轴箱体内的曲轴采用合金钢锻造而成，包括六个轴颈和五个曲拐，相邻两个轴颈之间设一个曲拐，所述曲拐与曲轴的旋转中心距离为120至160mm。
[0020]进一步地，所述运输装置包括底盘，所述底盘设有运输段，承载段和搭接段，所述运输段，承载段和搭接段依次连接，在涡轮压裂设备工作状态时，所述底盘的承载段能接触地面，在涡轮压裂设备运输状态时，所述底盘的承载段不接触地面。
[0021]进一步地，所述运输装置包括车轮和车轴，所述车轮设在车轴的两端，所述车轴与底盘连接，所述车轴数量为3个以上。
[0022]进一步地，在涡轮压裂设备工作状态时，所述底盘的承载段底面和车轮底部处于同一水平线上。
[0023]进一步地，所述搭接段的底部设有斜面，在斜面上设有凸起，当在涡轮压裂设备运输状态时，所述斜面能与外部拖力的设备配合使用，所述凸起能帮助固定运输装置，防止运输装置与外部拖力的设备分离。
[0024]进一步地，所述运输装置上设有液压动力单元，所述液压动力单元用于驱动涡轮
压裂半挂车上的液压系统。
[0025]进一步地，所述液压动力单元为柴油发动机驱动或电动机驱动。
[0026]进一步地，所述运输装置上设有散热系统，所述散热系统对涡轮压裂半挂车上所用的油品进行冷却。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：首先，所述排气系统、涡轮发动机和柱塞泵沿着动力传动的方向设在同一条直线上，替换了现有设备中的上下结构设置，使整个设备的重心得以降低，其次采用特殊底盘的设计，使其设备重心双重降低，稳定性和安全性都得到了很好的保证，运输更方便，结构更简单，投资成本和运营成本降低。采用设备直线排布的方式，传动性好，适合于长时间大负载的连续作业工况。采用单涡轮发动机驱动单柱塞泵的模式，使压裂现场整个瘫痪的风险降低。通过对柱塞泵的改进：曲拐与曲轴的旋转中心距离的优化使其额定输入功率提升到5000
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7000hp，柱塞泵上集成减速箱总成传动比的优化，使其最高输入转速达到16000rpm，超高的转速让减速箱总成可以直接与涡轮发动机相连，以替换现有涡轮压裂设备依靠两个减速箱减速，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮压裂设备，其包括：。涡轮发动机，其包括传动轴；第一减速箱，其与所述涡轮发动机的所述传动轴连接；柱塞泵，其与所述第一减速箱连接，并包括第二减速箱，所述第二减速箱包括行星减速箱和平行级减速箱；以及排气模块，其包括排气管道和与排气管道连通的排气消音器，其中，所述行星减速箱包括第一行星减速箱和第二行星减速箱，且所述平行级减速箱连接在所述第一行星减速箱和所述第二行星减速箱之间。2.根据权利要求1所述的涡轮压裂设备，其中，所述第二减速箱的传动比为60:1
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106:1。3.根据权利要求1所述的涡轮压裂设备，其中，所述排气消音器、所述排气管道和所述涡轮发动机沿所述传动轴的长度方向顺次排列。4.根据权利要求1所述的涡轮压裂设备，其中，所述第一行星减速箱和所述第二行星减速箱均包括太阳轮、均匀分布的多个行星齿轮和齿轮圈，所述太阳轮位于所述多个行星齿轮的中心。5.根据权利要求4所述的涡轮压裂设备，其中，所述平行级减速箱包括小齿轮和大齿轮，所述小齿轮与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张日奎，常胜，张鹏，兰春强，吴义朋，李心成，李先策，
申请(专利权)人：烟台杰瑞石油装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：