陳文東 馬金城 王柏和

摘 要：油田固井車配置的進(jìn)口液力變速器價(jià)位高、維修困難、訂貨周期長(zhǎng)，限制了固井設(shè)備的廣泛使用，國產(chǎn)BY400液力變速器性價(jià)比高，維修方便，通過對(duì)其與柴油機(jī)的匹配研究，為液力變速器的國產(chǎn)化應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：固井車 液力變速器 國產(chǎn)

中圖分類號(hào)：U463.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（c）-00-01

固井車主要承擔(dān)打水泥、洗井、配壓、試液、擠封、小型酸化等作業(yè)，是油田完成固井試油等生產(chǎn)任務(wù)的主要設(shè)備[1]，動(dòng)力系統(tǒng)通常采用液力變速器傳動(dòng)有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）液力變矩器和變速器做成一個(gè)整體，省去機(jī)械離合器的維修調(diào)節(jié)。

（2）柴油機(jī)與傳動(dòng)系由液體工作介質(zhì)柔性聯(lián)接，減少?zèng)_擊和負(fù)荷突變[2]。國內(nèi)固井車常配置Allison 4700OFS傳動(dòng)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(dòng)效率高，但存在：①價(jià)格高推廣應(yīng)用難；②在國外生產(chǎn)制造、供貨周期長(zhǎng)；③配件購置時(shí)間長(zhǎng)價(jià)格高.以上問題限制了固井車在油田的廣泛使用，急需國產(chǎn)化的配置。

1 BY400液力變速器性能參數(shù)

BY400與ALLISON 4700OFS液力變速器性能參數(shù)進(jìn)行對(duì)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(zhuǎn)速1400～2500 r/min，質(zhì)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(zhuǎn)速1700～2300 r/min，質(zhì)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(jī)與BY400液力變速器的匹配

柴油機(jī)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(jī)與液力變矩器匹配問題的方法[3-5]。

2.1 柴油機(jī)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(shù)；-工作油密度，kg/m3；-泵輪轉(zhuǎn)速，r/min；-液力變矩器有效直徑，m。

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

2.2 柴油機(jī)與BY400液力變矩器匹配計(jì)算

（1）柴油機(jī)選擇CAT C13柴油機(jī)，實(shí)際計(jì)算要扣除散熱風(fēng)扇、空壓機(jī)、發(fā)電機(jī)、取力器等消耗的功率，性能參數(shù)如下：柴油機(jī)轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)時(shí)，輸出功率206 kW輸出扭矩1638 N·m，1400轉(zhuǎn)時(shí)，輸出功率252 kW輸出扭矩1733 N·m；1600轉(zhuǎn)時(shí)，輸出功率275 kW輸出扭矩1643 N·m，1800轉(zhuǎn)時(shí)，輸出功率300 kW輸出扭矩1573 N·m，2000轉(zhuǎn)時(shí)，輸出功率300 kW輸出扭矩1416 N·m，2100轉(zhuǎn)時(shí)，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(shí)，=5.072；i=0.36時(shí)，=4.728；i=0.6時(shí)，=4.096；=0.75時(shí)，=4.728；i=0.82時(shí)，=3.286；=0.868時(shí)，=3.041。

（3）利用式計(jì)算不同、時(shí)的值，將發(fā)動(dòng)機(jī)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(biāo)中。

2.3 柴油機(jī)與液力變矩器共同工作特性

從柴油機(jī)與液力變矩器共同工作特性可看出：

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

（2）在啟動(dòng)及低轉(zhuǎn)速時(shí)具有較大的輸出扭矩，易于啟動(dòng)；

（3）液力變矩器輸入特性曲線中的任何一條與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩曲線的交點(diǎn)，都在最大扭矩點(diǎn)右側(cè)，可防止發(fā)動(dòng)機(jī)因負(fù)載突然增大而熄火。

3 結(jié)語

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

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

（2）BY400較ALLISON 4700OFS在故障排除、維護(hù)保養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)性上較有

優(yōu)勢(shì)。

近年來BY400型液力變速器提供給蘭州通用、石油四機(jī)等多家用戶數(shù)十臺(tái)產(chǎn)品使用至今證明，BY400型液力變速器既可以和CAT C13等進(jìn)口柴油機(jī)良好匹配，也可以和國產(chǎn)柴油機(jī)如重康KTA19、河柴TBD234V等良好匹配且性價(jià)比較高，特別適合用于油田固井及壓裂設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

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[2] 朱經(jīng)昌.液力變矩器的設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：國防工業(yè)出版社，1992.

[3] 馬文星.液力傳動(dòng)理論與設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)供液出版社，2004.

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