摘要:對(duì)SNC - H300高壓注水泵進(jìn)行技術(shù)改造,用“LT3404臥式三缸單作用柱塞泵”代替原有的雙擊雙作用式二缸活塞泵,以提高技術(shù)性能和工作可靠性,提高經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞:高壓注水泵;設(shè)計(jì);匹配;定位
Technica l Transforma tion of Veh icle with HSTJ5140TGJ30High - pressureWater Injection Pump.
Abstract: In technical transformation of SNG - H300 high - pressure water injection pump, LT3404 horizontal 3 – cylinder single - action plunger pump substitutes original 2 - cylinder double - action p iston pump to imp rove technical performances and reliability and increase economic efficiency.
Key words: high - pressure water injection pump; design;match; positioning
1 選題理由
汽車管理大隊(duì)原有HSTJ5140TGJ30高壓注水泵車5臺(tái),配備SNC - H300高壓注水泵, 該泵是雙擊雙作用式二缸活塞泵,通過活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生高壓。該泵于1996年購(gòu)置,外表已嚴(yán)重銹蝕,液壓元件磨損,橡膠密封件老化,漏油漏水嚴(yán)重,液力端密封圈經(jīng)常竄水, 最高工作壓力不足10MPa (原設(shè)計(jì)30MPa) ,導(dǎo)致高壓井注水困難,故障率達(dá)30%,嚴(yán)重影響了正常作業(yè),無法滿足生產(chǎn)需要。SNC - H300高壓注水泵雖屬淘汰泵型,但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度考慮,可進(jìn)行技術(shù)改造,以提高技術(shù)性能和工作可靠性,滿足采油廠原油生產(chǎn)需要,建議用“LT3404臥式三缸單作用柱塞泵”代替原有的雙擊雙作用式二缸活塞泵。
2 兩種泵的技術(shù)性能對(duì)照
2. 1 LT3404三缸柱塞泵的技術(shù)性能
2. 1. 1 技術(shù)性能
a. 三缸柱塞泵總體分為動(dòng)力端和液力端,動(dòng)力端由取力裝置和偏心曲軸組成。
b. 三個(gè)偏心輪中心互差120°,致使柱塞運(yùn)動(dòng)互差1 /3個(gè)周期,保證了柱塞在整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期所產(chǎn)生的壓力和排量是恒定的。三缸柱塞泵工作壓力可達(dá)35 MPa。
c. 液力端采用三缸、三泵頭形式,泵頭自
身定位,工作、維修簡(jiǎn)單易行。柱塞密封采用耐壓、耐腐蝕的合成橡膠制成,能很好防止泄壓和竄水,使工作壓力穩(wěn)定。
d. 泵的潤(rùn)滑分別由動(dòng)力端、液力端各自潤(rùn)滑,從而增強(qiáng)了設(shè)備的精度及耐用度。兩個(gè)潤(rùn)滑油泵由LT3404三缸柱塞泵的減速齒來提供動(dòng)源。
e. 該泵自帶減速機(jī)構(gòu),曲軸前端有一對(duì)減速齒,減速比為3. 9。
2. 1. 2 技術(shù)參數(shù)
LT3404三缸柱塞泵的技術(shù)參數(shù)見表1。
2. 2 SNC - H300高壓注水泵的技術(shù)性能
2. 2. 1 技術(shù)性能
a. 該泵減速機(jī)構(gòu)主要由蝸輪、蝸桿構(gòu)成,變速范圍小。
b. 動(dòng)力端為蝸輪、蝸桿。
c. 液力端為二缸雙擊雙作用活塞,泵效率低于80%。
d. 活塞是橡膠件,壽命短,易損。
2. 2. 2 技術(shù)參數(shù)
當(dāng)前正在使用的SNC - H300高壓注水泵的技術(shù)參數(shù)見表2。
3 改造需解決的技術(shù)問題
3. 1 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率匹配問題
原車配置“東風(fēng)康明斯6BT - 118—01”發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)功率為118 kW。LT3404臥式三缸單作用柱塞泵的柱塞直徑為95 mm,柱塞沖程為160 mm?！八β省庇?jì)算公式:P = F•Q /612式中, P為水功率, F 為壓力, Q 為排量, 612 為系數(shù)。由F = 35 MPa,Q = 142 L /min,得出一檔“水功
率”為: P = 35 ×10 ×142 /612 = 81. 20 ( kW) ?！皟?chǔ)備功率”等于發(fā)動(dòng)機(jī)功率減去水功率。
各檔“水功率”見表3 (計(jì)算得出) 。由計(jì)算可知,各檔運(yùn)行時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)都有一定的儲(chǔ)備功率,原車發(fā)動(dòng)機(jī)完全可以作為“LT3404三缸柱塞泵”的動(dòng)力源。
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3. 2 變速箱的匹配問題
HSTJ5140TGJ30高壓注水泵車使用的是A1211700B13 - 010 五速變速箱,此變速箱有5個(gè)前進(jìn)擋和1個(gè)倒檔。各檔減速比見表4。一檔沖次計(jì)算(發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算轉(zhuǎn)速2 100 r /min)為:沖次=發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速÷變速箱速比÷取力箱速比÷三缸泵速比= 2100 ÷7. 31 ÷1. 912 ÷3. 9 = 39 (次/min)各檔計(jì)算沖次見表5。
通過計(jì)算,各檔雖有一定沖次誤差,但發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍較寬,完全可以抵消沖次誤差。換泵后,
用原車變速箱完全可以。
3. 3 取力箱的配備
3. 3. 1 傳動(dòng)位置要求
變速箱與取力箱之間的傳動(dòng)軸、變速箱與后橋之間的傳動(dòng)軸、取力箱與泥漿泵之間的傳動(dòng)軸,軸與水平線之間的夾角均應(yīng)在0～13°范圍內(nèi)。
3. 3. 2 傳動(dòng)方向要求
泥漿泵曲軸的旋轉(zhuǎn)方向:順時(shí)針方向。取力箱處的傳動(dòng)路線見圖1。泥漿泵曲軸的前端有一對(duì)減速齒,若保證泥漿泵的曲軸按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),取力箱應(yīng)為四軸,即通過三對(duì)齒嚙合換向。
3. 3. 3 傳動(dòng)系統(tǒng)減速要求
變速箱、取力箱、泥漿泵減速齒,三者的總傳動(dòng)比滿足泥漿泵設(shè)計(jì)沖次要求。
3. 3. 4 扭力要求
能夠承受泥漿泵設(shè)計(jì)壓力35 MPa時(shí)的扭力。通過分析,選取“四軸三級(jí)寬斜齒取力箱”,減速比為1. 912。原取力箱為三軸,不能使用。
3. 3. 5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及改制
改造安裝工作中,兩根軸需重新設(shè)計(jì)制造:一是變速箱到取力箱之間的傳動(dòng)軸;二是取力箱到大泵之間的傳動(dòng)軸。二軸的扭力要求為8 000～10 000 N•M。通過計(jì)算得知兩軸可以相同。
3. 3. 6 各部件的定位
3. 3. 6. 1 取力箱的定位
● 變速箱與取力箱之間的傳動(dòng)定位該項(xiàng)定位是整個(gè)設(shè)備裝配的關(guān)鍵,以變速箱輸出軸為基準(zhǔn),保證變速箱與取力箱之間的傳動(dòng)軸與水平面的夾角在0～13°之內(nèi)。
● 取力箱與LT3404臥式三缸柱塞泵之間傳動(dòng)的定位以取力箱為基準(zhǔn), 保證取力箱的輸出軸與LT3404三缸泵的輸入軸之間夾角在0 ～13°之內(nèi)。
3. 3. 6. 2 LT3404臥式三缸柱塞泵的定位
保證取力箱的輸出軸與LT3404三缸泵的輸入軸之間夾角在0～13°之內(nèi),并且使三缸泵的重心在汽車的承載重心內(nèi),保證汽車正常行駛。
3. 3. 6. 3 吸入、排出管線的布局
吸入管線的布局: 左側(cè)布局,流程短,易盤管。排出管線布局:左側(cè)布局,流程短,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。吸入管線配備放水閥,排出管線配備放壓閥。
4 改造后使用效果分析
a. 改造后,通過一段時(shí)期的上井工作,泵壓、排量都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,性能穩(wěn)定,故障率大大降低,
工作效率提高了40%。
b. 該泵設(shè)計(jì)合理,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改造時(shí)布局合理,工作時(shí)的傳動(dòng)噪聲及運(yùn)動(dòng)噪聲比改造前降低20 db。
5 改造后技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析
5. 1 改造費(fèi)用
a. 單臺(tái)設(shè)備改造費(fèi): 350型臥式三缸柱塞泵改造費(fèi)為22元,取力箱為4萬元, 傳動(dòng)軸為0. 6萬元,
改裝費(fèi)2萬元,合計(jì)28. 6萬元。
b. 5臺(tái)設(shè)備改裝費(fèi)為143萬元。
5. 2 節(jié)約直接投資費(fèi)用
利用了原車底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱,比購(gòu)置新車每臺(tái)可節(jié)約25萬元,五臺(tái)共節(jié)約125萬元。
5. 3 改裝后效益
a. 改造后,生產(chǎn)效率可提高35% ,年可增產(chǎn)原油4 000 t,每年直接創(chuàng)收1 200萬元。
b. 按照工藝要求完成施工作業(yè),有利于油井完好,保持油井良好產(chǎn)能,對(duì)油井穩(wěn)產(chǎn)具有良好促進(jìn)作
關(guān)鍵詞:高壓注水泵;設(shè)計(jì);匹配;定位
Technica l Transforma tion of Veh icle with HSTJ5140TGJ30High - pressureWater Injection Pump.
Abstract: In technical transformation of SNG - H300 high - pressure water injection pump, LT3404 horizontal 3 – cylinder single - action plunger pump substitutes original 2 - cylinder double - action p iston pump to imp rove technical performances and reliability and increase economic efficiency.
Key words: high - pressure water injection pump; design;match; positioning
1 選題理由
汽車管理大隊(duì)原有HSTJ5140TGJ30高壓注水泵車5臺(tái),配備SNC - H300高壓注水泵, 該泵是雙擊雙作用式二缸活塞泵,通過活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生高壓。該泵于1996年購(gòu)置,外表已嚴(yán)重銹蝕,液壓元件磨損,橡膠密封件老化,漏油漏水嚴(yán)重,液力端密封圈經(jīng)常竄水, 最高工作壓力不足10MPa (原設(shè)計(jì)30MPa) ,導(dǎo)致高壓井注水困難,故障率達(dá)30%,嚴(yán)重影響了正常作業(yè),無法滿足生產(chǎn)需要。SNC - H300高壓注水泵雖屬淘汰泵型,但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度考慮,可進(jìn)行技術(shù)改造,以提高技術(shù)性能和工作可靠性,滿足采油廠原油生產(chǎn)需要,建議用“LT3404臥式三缸單作用柱塞泵”代替原有的雙擊雙作用式二缸活塞泵。
2 兩種泵的技術(shù)性能對(duì)照
2. 1 LT3404三缸柱塞泵的技術(shù)性能
2. 1. 1 技術(shù)性能
a. 三缸柱塞泵總體分為動(dòng)力端和液力端,動(dòng)力端由取力裝置和偏心曲軸組成。
b. 三個(gè)偏心輪中心互差120°,致使柱塞運(yùn)動(dòng)互差1 /3個(gè)周期,保證了柱塞在整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期所產(chǎn)生的壓力和排量是恒定的。三缸柱塞泵工作壓力可達(dá)35 MPa。
c. 液力端采用三缸、三泵頭形式,泵頭自
身定位,工作、維修簡(jiǎn)單易行。柱塞密封采用耐壓、耐腐蝕的合成橡膠制成,能很好防止泄壓和竄水,使工作壓力穩(wěn)定。d. 泵的潤(rùn)滑分別由動(dòng)力端、液力端各自潤(rùn)滑,從而增強(qiáng)了設(shè)備的精度及耐用度。兩個(gè)潤(rùn)滑油泵由LT3404三缸柱塞泵的減速齒來提供動(dòng)源。
e. 該泵自帶減速機(jī)構(gòu),曲軸前端有一對(duì)減速齒,減速比為3. 9。
2. 1. 2 技術(shù)參數(shù)
LT3404三缸柱塞泵的技術(shù)參數(shù)見表1。
2. 2 SNC - H300高壓注水泵的技術(shù)性能
2. 2. 1 技術(shù)性能
a. 該泵減速機(jī)構(gòu)主要由蝸輪、蝸桿構(gòu)成,變速范圍小。
b. 動(dòng)力端為蝸輪、蝸桿。
c. 液力端為二缸雙擊雙作用活塞,泵效率低于80%。
d. 活塞是橡膠件,壽命短,易損。
2. 2. 2 技術(shù)參數(shù)
當(dāng)前正在使用的SNC - H300高壓注水泵的技術(shù)參數(shù)見表2。
3 改造需解決的技術(shù)問題
3. 1 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率匹配問題
原車配置“東風(fēng)康明斯6BT - 118—01”發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)功率為118 kW。LT3404臥式三缸單作用柱塞泵的柱塞直徑為95 mm,柱塞沖程為160 mm?！八β省庇?jì)算公式:P = F•Q /612式中, P為水功率, F 為壓力, Q 為排量, 612 為系數(shù)。由F = 35 MPa,Q = 142 L /min,得出一檔“水功率”為: P = 35 ×10 ×142 /612 = 81. 20 ( kW) ?！皟?chǔ)備功率”等于發(fā)動(dòng)機(jī)功率減去水功率。
各檔“水功率”見表3 (計(jì)算得出) 。由計(jì)算可知,各檔運(yùn)行時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)都有一定的儲(chǔ)備功率,原車發(fā)動(dòng)機(jī)完全可以作為“LT3404三缸柱塞泵”的動(dòng)力源。
3. 2 變速箱的匹配問題
HSTJ5140TGJ30高壓注水泵車使用的是A1211700B13 - 010 五速變速箱,此變速箱有5個(gè)前進(jìn)擋和1個(gè)倒檔。各檔減速比見表4。一檔沖次計(jì)算(發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算轉(zhuǎn)速2 100 r /min)為:沖次=發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速÷變速箱速比÷取力箱速比÷三缸泵速比= 2100 ÷7. 31 ÷1. 912 ÷3. 9 = 39 (次/min)各檔計(jì)算沖次見表5。
通過計(jì)算,各檔雖有一定沖次誤差,但發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍較寬,完全可以抵消沖次誤差。換泵后,
用原車變速箱完全可以。
3. 3 取力箱的配備
3. 3. 1 傳動(dòng)位置要求
變速箱與取力箱之間的傳動(dòng)軸、變速箱與后橋之間的傳動(dòng)軸、取力箱與泥漿泵之間的傳動(dòng)軸,軸與水平線之間的夾角均應(yīng)在0～13°范圍內(nèi)。
3. 3. 2 傳動(dòng)方向要求
泥漿泵曲軸的旋轉(zhuǎn)方向:順時(shí)針方向。取力箱處的傳動(dòng)路線見圖1。泥漿泵曲軸的前端有一對(duì)減速齒,若保證泥漿泵的曲軸按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),取力箱應(yīng)為四軸,即通過三對(duì)齒嚙合換向。
3. 3. 3 傳動(dòng)系統(tǒng)減速要求
變速箱、取力箱、泥漿泵減速齒,三者的總傳動(dòng)比滿足泥漿泵設(shè)計(jì)沖次要求。
3. 3. 4 扭力要求
能夠承受泥漿泵設(shè)計(jì)壓力35 MPa時(shí)的扭力。通過分析,選取“四軸三級(jí)寬斜齒取力箱”,減速比為1. 912。原取力箱為三軸,不能使用。
3. 3. 5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及改制
改造安裝工作中,兩根軸需重新設(shè)計(jì)制造:一是變速箱到取力箱之間的傳動(dòng)軸;二是取力箱到大泵之間的傳動(dòng)軸。二軸的扭力要求為8 000～10 000 N•M。通過計(jì)算得知兩軸可以相同。
3. 3. 6 各部件的定位
3. 3. 6. 1 取力箱的定位
● 變速箱與取力箱之間的傳動(dòng)定位該項(xiàng)定位是整個(gè)設(shè)備裝配的關(guān)鍵,以變速箱輸出軸為基準(zhǔn),保證變速箱與取力箱之間的傳動(dòng)軸與水平面的夾角在0～13°之內(nèi)。
● 取力箱與LT3404臥式三缸柱塞泵之間傳動(dòng)的定位以取力箱為基準(zhǔn), 保證取力箱的輸出軸與LT3404三缸泵的輸入軸之間夾角在0 ～13°之內(nèi)。
3. 3. 6. 2 LT3404臥式三缸柱塞泵的定位
保證取力箱的輸出軸與LT3404三缸泵的輸入軸之間夾角在0～13°之內(nèi),并且使三缸泵的重心在汽車的承載重心內(nèi),保證汽車正常行駛。
3. 3. 6. 3 吸入、排出管線的布局
吸入管線的布局: 左側(cè)布局,流程短,易盤管。排出管線布局:左側(cè)布局,流程短,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。吸入管線配備放水閥,排出管線配備放壓閥。
4 改造后使用效果分析
a. 改造后,通過一段時(shí)期的上井工作,泵壓、排量都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,性能穩(wěn)定,故障率大大降低,
工作效率提高了40%。
b. 該泵設(shè)計(jì)合理,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改造時(shí)布局合理,工作時(shí)的傳動(dòng)噪聲及運(yùn)動(dòng)噪聲比改造前降低20 db。
5 改造后技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析
5. 1 改造費(fèi)用
a. 單臺(tái)設(shè)備改造費(fèi): 350型臥式三缸柱塞泵改造費(fèi)為22元,取力箱為4萬元, 傳動(dòng)軸為0. 6萬元,
改裝費(fèi)2萬元,合計(jì)28. 6萬元。
b. 5臺(tái)設(shè)備改裝費(fèi)為143萬元。
5. 2 節(jié)約直接投資費(fèi)用
利用了原車底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱,比購(gòu)置新車每臺(tái)可節(jié)約25萬元,五臺(tái)共節(jié)約125萬元。
5. 3 改裝后效益
a. 改造后,生產(chǎn)效率可提高35% ,年可增產(chǎn)原油4 000 t,每年直接創(chuàng)收1 200萬元。
b. 按照工藝要求完成施工作業(yè),有利于油井完好,保持油井良好產(chǎn)能,對(duì)油井穩(wěn)產(chǎn)具有良好促進(jìn)作
