BY400型液力變速器在固井車中的應用

陳文東 馬金城 王柏和

摘 要：油田固井車配置的進口液力變速器價位高、維修困難、訂貨周期長，限制了固井設備的廣泛使用，國產BY400液力變速器性價比高，維修方便，通過對其與柴油機的匹配研究，為液力變速器的國產化應用提供了理論依據。

關鍵詞：固井車 液力變速器 國產

中圖分類號：U463.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-00-01

固井車主要承擔打水泥、洗井、配壓、試液、擠封、小型酸化等作業，是油田完成固井試油等生產任務的主要設備[1]，動力系統通常采用液力變速器傳動有以下優勢。

（1）液力變矩器和變速器做成一個整體，省去機械離合器的維修調節。

（2）柴油機與傳動系由液體工作介質柔性聯接，減少沖擊和負荷突變[2]。國內固井車常配置Allison 4700OFS傳動箱，它重量輕、傳輸功率和扭矩大、操控方便故障率低、帶閉鎖功能傳動效率高，但存在：①價格高推廣應用難；②在國外生產制造、供貨周期長；③配件購置時間長價格高.以上問題限制了固井車在油田的廣泛使用，急需國產化的配置。

1 BY400液力變速器性能參數

BY400與ALLISON 4700OFS液力變速器性能參數進行對比如下：

（1）BY400：最大輸入功率391 kW，最大輸入扭矩1832 N·m，工作轉速1400～2500 r/min，質量1050 kg，外形尺為1225 mm×716 mm×892 mm，速比：0，7.62，5.57，4.00，2.80，2.01，1.39。

（2）ALLISON 4700OFS：最大輸入功率447 kW，最大輸入扭矩2805 N·m，工作轉速1700～2300 r/min，質量527 kg，外形尺寸1130 mm×586 mm×654 mm，速比：0，7.63，3.51，1.91，1.43，1.00，0.74，0.6。

2 柴油機與BY400液力變速器的匹配

柴油機與液力變矩器共同工作特性曲線是常用來比較和判斷柴油機與液力變矩器匹配問題的方法[3-5]。

2.1 柴油機與液力變矩器共同工作輸入特性

液力變矩器泵輪輸入扭矩：

，式中：-泵輪力矩，Nm；-泵輪扭矩系數；-工作油密度，kg/m3；-泵輪轉速，r/min；-液力變矩器有效直徑，m。

液力變矩器在某一轉速比i工作時，為一常數c，則可得，當i值變化時，得到一組泵輪負載拋物線，與柴油機凈扭矩特性曲線以相同比例繪制在同一坐標圖中，可得柴油機與液力變矩器共同工作輸入特性曲線。

2.2 柴油機與BY400液力變矩器匹配計算

（1）柴油機選擇CAT C13柴油機，實際計算要扣除散熱風扇、空壓機、發電機、取力器等消耗的功率，性能參數如下：柴油機轉速1200轉時，輸出功率206 kW輸出扭矩1638 N·m，1400轉時，輸出功率252 kW輸出扭矩1733 N·m；1600轉時，輸出功率275 kW輸出扭矩1643 N·m，1800轉時，輸出功率300 kW輸出扭矩1573 N·m，2000轉時，輸出功率300 kW輸出扭矩1416 N·m，2100轉時，輸出功率293 kW輸出扭矩1615 N·m。

（2）BY400液力變速器有效直徑=0.423 m，工作油密度，工作特性：=0時，=5.072；i=0.36時，=4.728；i=0.6時，=4.096；=0.75時，=4.728；i=0.82時，=3.286；=0.868時，=3.041。

（3）利用式計算不同、時的值，將發動機外特性曲線和變矩器的輸入特性曲線以相同比例繪制在同一坐標中。

2.3 柴油機與液力變矩器共同工作特性

從柴油機與液力變矩器共同工作特性可看出：

（1）變矩器負荷拋物線與柴油機特性曲線相交于最大功率點附近，可輸出柴油機最大功率；

（2）在啟動及低轉速時具有較大的輸出扭矩，易于啟動；

（3）液力變矩器輸入特性曲線中的任何一條與發動機扭矩曲線的交點，都在最大扭矩點右側，可防止發動機因負載突然增大而熄火。

3 結語

雖然ALLISON 4700OFS較BY400在重量、外型、最大功率上有一定優勢，但是BY400具有以下優勢。

（1）BY400較ALLISON 4700OFS在檔位速比配置上更適用于油田壓裂、固井設備；

（2）BY400較ALLISON 4700OFS在故障排除、維護保養和經濟性上較有

優勢。

近年來BY400型液力變速器提供給蘭州通用、石油四機等多家用戶數十臺產品使用至今證明，BY400型液力變速器既可以和CAT C13等進口柴油機良好匹配，也可以和國產柴油機如重康KTA19、河柴TBD234V等良好匹配且性價比較高，特別適合用于油田固井及壓裂設備。

參考文獻

[1] 丁保剛，王忠福.固井技術基礎[M].北京：石油工業出版社，2006.

[2] 朱經昌.液力變矩器的設計與計算[M].北京：國防工業出版社，1992.

[3] 馬文星.液力傳動理論與設計[M].北京：化學供液出版社，2004.

[4] 顏平.液力車輛傳動系統優化匹配的研究[D].江蘇理工大學，2004.

[5] 周紅全，殷琳，丁平芳.柴油機與液力變矩器合理匹配的新研究[J]，工程機械，2005（2）.