壓裂泵車柱塞潤滑方式的優(yōu)化設(shè)計

林蕾 馬光

摘要：傳統(tǒng)的柱塞潤滑大多是在盤根盒里進行的，盤根盒是接近封閉的閉式系統(tǒng)，潤滑油在里面很難均勻的分布，容易出現(xiàn)盤根和柱塞潤滑不均勻的現(xiàn)象；另外，潤滑油里的細小雜質(zhì)進入盤根盒后很難出來，時間長就磨損柱塞。優(yōu)化后的潤滑方式能讓盤根和柱塞在盤根盒內(nèi)得到了充分的潤滑，明顯提高了盤根和柱塞的使用壽命，減少了易損件的消耗，降低了成本。

關(guān)鍵詞：柱塞潤滑；盤根盒；閉式系統(tǒng)；磨損

引言

目前，壓裂泵車的柱塞潤滑大多是在氣動潤滑泵的作用下，采用多支路輸油管向盤根盒單向注入潤滑油的潤滑方式。

盤根盒是接近封閉的閉式系統(tǒng)，潤滑油進入盤根盒后由于沒有一個有效的通道，特別是在高檔位柱塞快速往復(fù)運動的情況下，潤滑油在盤根盒里面很難均勻分布，易出現(xiàn)盤根和柱塞潤滑不均勻的現(xiàn)象，時間長了容易造成盤根局部高溫，最終導(dǎo)致盤根破損，柱塞出現(xiàn)劃痕，液力端刺漏，對施工造成影響。

此外，盤根潤滑油一般都是循環(huán)利用的，時間久了就會積累一些雜物，由于盤根盒沒有一個有效的出口，這些雜物就很難排出去，久而久之就會刮傷柱塞，給柱塞表面帶來難以修復(fù)的劃痕，降低柱塞的使用壽命。

因此，改進和完善傳統(tǒng)的潤滑方式對于提高盤根和柱塞的使用壽命具有重大的意義。優(yōu)化后的潤滑方式能讓盤根和柱塞在盤根盒內(nèi)得到充分的潤滑，明顯提高了盤根和柱塞的使用壽命，減少了易損件的消耗，降低了成本。

1.柱塞盤根潤滑系統(tǒng)的工作原理

以三缸柱塞泵為例，潤滑系統(tǒng)的原理如下圖所示：

圖1 柱塞盤根潤滑系統(tǒng)原理圖

隔膜泵(也稱氣動潤滑泵)是潤滑系統(tǒng)的心臟，在氣壓的推動下，隔膜泵將油箱里面的潤滑油輸出到主油管線，主油管線通過分配閥形成多個支路(三缸泵就是三條支路，五缸泵是五條支路)，各支路再通過單向閥將潤滑油注入到各缸的盤根盒，給柱塞和盤根提供潤滑和冷卻。

2.潤滑方式的優(yōu)化設(shè)計

2.1優(yōu)化步驟

第一步，將盤根盒底部的小絲堵卸掉；

第二步，將盤根盒原頂部的潤滑管線拆下遷移至盤根盒的底部并擰緊；

第三步，在盤根盒頂部位置安裝一個直角彎脖，并保證直角彎脖的一側(cè)與柱塞平行；

第四步，在直角彎脖的出口加裝一個小針閥，用以控制出口的流量；

2.2優(yōu)化設(shè)計原理圖

(1) 示意圖

圖2 優(yōu)化后的潤滑方式示意圖

(2)尺寸參數(shù)

a、盤根盒絲堵孔徑Ф= 12.7mm;

b、彎脖外徑Ф=12.6mm，內(nèi)徑Ф=9.6mm；彎脖直角邊長L=30.0mm;

c、針閥外徑Ф=9.5mm，內(nèi)徑Ф=6.4mm；針閥整體長L=50.0mm；

（3）優(yōu)化后柱塞潤滑的工作原理

在盤根盒頂部加裝彎脖和針閥后，相當(dāng)于在盤根盒里面給潤滑油建立了一個通道，通道流量的大小由針閥來控制。通道形成后，潤滑油在流通的過程中就會按圖4箭頭所指的方向流動，分布更加均勻，使盤根和柱塞得到充分的潤滑。

此外，通道形成以后，針閥出口的潤滑油直接滴在柱塞表面，給柱塞進行二次潤滑；同時，潤滑油里面的一些雜物也會隨著通道流出，降低柱塞劃傷的幾率，提高柱塞的使用壽命。

3.實際應(yīng)用情況及經(jīng)濟效益分析

（1）優(yōu)化前后的實踐應(yīng)用效果圖

圖3 優(yōu)化前的潤滑方式 圖4 優(yōu)化后的潤滑方式

（2）優(yōu)化前后單車單井消耗統(tǒng)計(五缸柱塞泵，平均施工壓力在50-70Mpa)

表1 優(yōu)化前單車單井盤根、柱塞消耗統(tǒng)計

名稱 更換頻率 每次更換平均數(shù)量 單價 單井消耗

盤根 1次/5井次 15個 30元 90元

柱塞 1次/12井次 5根 1200元 500元

表2 優(yōu)化后單車單井盤根、柱塞消耗統(tǒng)計

名稱 更換頻率 每次更換平均數(shù)量 單價 單井消耗

盤根 1次/8井次 10個 30元 38元

柱塞 1次/20井次 3根 1200元 180元

從上述兩表的消耗統(tǒng)計可以看出，優(yōu)化之后單車盤根的單井消耗降低了52元，單車柱塞的單井消耗降低了320元，優(yōu)化后的設(shè)計帶來了明顯的經(jīng)濟效益，具有很高的推廣價值。

4.小結(jié)

該潤滑方式適用于江漢四機廠2000型、2500型壓裂泵車三缸或者五缸柱塞泵。本優(yōu)化設(shè)計在實踐中得到了廣泛應(yīng)用，并獲得了一致好評。主要有如下幾項優(yōu)點：

(1) 設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，改動部位較少，優(yōu)化所需的材料成本低;

(2) 根據(jù)柱塞往復(fù)運動的快慢，可通過針閥來調(diào)節(jié)出口通道的流量大小，控制簡單方便；

(3) 減少了易損件的消耗，降低了更換柱塞、盤根的工作量；

(4) 實踐應(yīng)用效果明顯，帶來了經(jīng)濟效益。

5.參考文獻

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