壓裂泵車柱塞潤滑方式的優化設計

林蕾 馬光

摘要：傳統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，潤滑油在里面很難均勻的分布，容易出現盤根和柱塞潤滑不均勻的現象；另外，潤滑油里的細小雜質進入盤根盒后很難出來，時間長就磨損柱塞。優化后的潤滑方式能讓盤根和柱塞在盤根盒內得到了充分的潤滑，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。

關鍵詞：柱塞潤滑；盤根盒；閉式系統；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，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運動的情況下，潤滑油在盤根盒里面很難均勻分布，易出現盤根和柱塞潤滑不均勻的現象，時間長了容易造成盤根局部高溫，最終導致盤根破損，柱塞出現劃痕，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的劃痕，降低柱塞的使用壽命。

因此，改進和完善傳統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。優化后的潤滑方式能讓盤根和柱塞在盤根盒內得到充分的潤滑，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.柱塞盤根潤滑系統的工作原理

以三缸柱塞泵為例，潤滑系統的原理如下圖所示：

圖1 柱塞盤根潤滑系統原理圖

隔膜泵(也稱氣動潤滑泵)是潤滑系統的心臟，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.潤滑方式的優化設計

2.1優化步驟

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優化設計原理圖

(1) 示意圖

圖2 優化后的潤滑方式示意圖

(2)尺寸參數

a、盤根盒絲堵孔徑Ф= 12.7mm;

b、彎脖外徑Ф=12.6mm，內徑Ф=9.6mm；彎脖直角邊長L=30.0mm;

c、針閥外徑Ф=9.5mm，內徑Ф=6.4mm；針閥整體長L=50.0mm；

（3）優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.實際應用情況及經濟效益分析

（1）優化前后的實踐應用效果圖

圖3 優化前的潤滑方式 圖4 優化后的潤滑方式

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

表1 優化前單車單井盤根、柱塞消耗統計

名稱 更換頻率 每次更換平均數量 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 優化后單車單井盤根、柱塞消耗統計

名稱 更換頻率 每次更換平均數量 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計可以看出，優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，優化后的設計帶來了明顯的經濟效益，具有很高的推廣價值。

4.小結

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。本優化設計在實踐中得到了廣泛應用，并獲得了一致好評。主要有如下幾項優點：

(1) 設計結構簡單，改動部位較少，優化所需的材料成本低;

(2) 根據柱塞往復運動的快慢，可通過針閥來調節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) 實踐應用效果明顯，帶來了經濟效益。

5.參考文獻

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