压裂车车台动力匹配技术研究

发布时间：2017-09-11 04:27

  本文关键词：压裂车车台动力匹配技术研究

  更多相关文章： 压裂车 柴油机 闭锁式液力变矩器 动力匹配 优化

【摘要】：压裂车是油田压裂作业的核心设备。随着我国油气井深度和开发难度不断增加,压裂作业所需最高工作压力及总施工液量不断增大,连续工作时间不断扩大,对压裂车车台动力系统的性能要求也越来越高。目前,国内厂家在压裂车车台动力系统设计中大多选用国外发动机和液力变矩器,其型号组合也由国外供应商直接给出,从而导致国内企业对于具体的动力匹配过程了解较少,极大影响了我国压裂车及相关石油装备的自主研发生产。本文以2500型压裂车为对象,研究动力匹配理论在压裂车车台动力系统设计中的应用。主要内容如下：(1)车台动力系统总体方案设计。根据车台动力系统工作特点,提出三种备选传动方案并进行对比分析,确定最终传动方案；研究发动机和液力变矩器选型技术,提出车台发动机及液力变矩器选型所需考虑的因素及选型标准,完成发动机和液力变矩器选型。(2)车台动力匹配设计计算。通过实验获得发动机速度特性及液力变矩器原始特性数据,对实验数据进行处理,获得发动机净外特性曲线以及变矩器原始特性曲线；研究发动机与变矩器匹配原则,针对压裂车工作特性选择合适的匹配原则,通过计算初步确定车台液力变矩器循环圆有效直径；介绍了闭锁式液力变矩器闭锁点概念,选用闭锁转速比作闭锁离合器控制参数,并根据相关原则确定闭锁转速比数值；根据以上设计参数,计算动力系统共同工作特性。主要包括共同输入特性、共同输出特性以及压裂泵工作特性等。(3)车台动力匹配优化。利用最小二乘法对柴油机及变矩器实验数据进行拟合,建立柴油机净外特性模型及变矩器原始特性模型,并对两者共同工作特性求解过程进行数学建模；建立车台发动机与变矩器匹配性能评价体系,给出各评价指标定义及计算公式,并引进层次分析法确定各指标相对权重值；以变矩器循环圆有效直径和闭锁转速比为设计变量,基于匹配性能评价网状图构建动力匹配优化模型。优化后动力系统性能有较大改善。(4)车台动力匹配计算及优化软件开发。针对动力匹配问题计算量大、计算过程繁琐等特点,完成压裂车车台动力匹配计算及优化软件开发。该软件采用可视化编程设计软件VB与科学计算软件MATLAB混合编程技术,界面简单易用,可大量减少设计人员重复性工作,提高工作效率。
【关键词】：压裂车 柴油机 闭锁式液力变矩器 动力匹配 优化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE934.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 压裂车研究现状12-13
• 1.2.2 动力匹配技术研究现状13-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 2 车台动力系统总体方案设计16-28
• 2.1 传动方案设计17-19
• 2.2 动力系统功率分配19-20
• 2.3 发动机选型设计20-23
• 2.3.1 发动机型式选择20
• 2.3.2 发动机额定功率20-21
• 2.3.3 额定转速21
• 2.3.4 发动机速度特性曲线21-22
• 2.3.5 发动机型号确定22-23
• 2.4 液力变矩器选型23-27
• 2.4.1 变矩器工作原理23-24
• 2.4.2 液力变矩器选型24-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 车台动力系统匹配设计计算28-43
• 3.1 发动机速度特性及净外特性28-30
• 3.2 液力变矩器原始特性30-33
• 3.3 循环圆有效直径设计33-35
• 3.3.1 变矩器泵轮负荷抛物线33-34
• 3.3.2 循环圆直径确定原则34
• 3.3.3 循环圆有效直径计算34-35
• 3.4 液力变矩器闭锁点设计35-37
• 3.4.1 闭锁点设计原则36
• 3.4.2 闭锁转速比确定36-37
• 3.5 柴油机与变矩器共同工作特性计算37-40
• 3.5.1 共同工作输入特性计算37-38
• 3.5.2 共同工作输出特性计算38-40
• 3.6 压裂泵工作特性计算40-42
• 3.7 本章小结42-43
• 4 动力匹配优化设计43-61
• 4.1 动力匹配计算数学建模43-48
• 4.1.1 柴油机特性建模43-45
• 4.1.2 液力变矩器特性建模45-46
• 4.1.3 共同工作点求解46-47
• 4.1.4 共同工作输出特性计算47-48
• 4.2 车台动力匹配性能评价体系研究48-54
• 4.2.1 匹配性能评价指标48-51
• 4.2.2 各评价指标权重分配51-54
• 4.3 优化设计模型54-57
• 4.3.1 性能评价网状图构建54-55
• 4.3.2 设计变量及约束条件55-56
• 4.3.3 目标函数56-57
• 4.4 优化结果分析57-60
• 4.5 本章小结60-61
• 5 车台动力匹配计算及优化软件开发61-71
• 5.1 软件开发思路61
• 5.2 软件总体结构设计61-64
• 5.3 软件实现方法64-65
• 5.4 软件界面及功能介绍65-70
• 5.4.1 软件主界面65-66
• 5.4.2 发动机净外特性数据处理界面66
• 5.4.3 变矩器原始特性数据处理界面66-68
• 5.4.4 共同工作输入特性界面68
• 5.4.5 共同工作输出特性界面68
• 5.4.6 压裂泵工作特性计算界面68-69
• 5.4.7 匹配评价及优化界面69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况75-76
• 致谢76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐礼超;侯学明;;基于典型工况的装载机发动机与液力变矩器匹配[J];农业工程学报;2015年07期

2 陶佳琦;翁正新;;VB访问Access数据库的研究[J];微型电脑应用;2014年10期

3 王立兵;刘庆丰;;我国压裂车组的研发现状及发展趋势[J];中国仪器仪表;2013年09期

4 杨文彬;;Access数据库在VB中的编程及应用[J];赤峰学院学报(自然科学版);2011年09期

5 曲永哲;史永庆;齐洁;张艳红;;XJ9029型修井机动力匹配方案设计计算[J];石油矿场机械;2010年10期

6 常绿;;装载机发动机与液力变矩器功率匹配优化[J];农业机械学报;2010年07期

7 李晓勇;张康;李栋成;叶叶沛;;基于COC的发动机选型评估模型的应用研究[J];中国民航大学学报;2010年03期

8 梁艳红;吕新民;刘雪艳;;发动机与液力变矩器匹配优化[J];机械设计与制造;2009年06期

9 桂勇;骆清国;孔令伟;龚正波;;基于液力变矩器与发动机匹配工作性能的液力变矩器结构参数优化[J];装甲兵工程学院学报;2009年01期

10 张小平;谢平;付军刚;;压裂设备的发展现状与展望[J];石油天然气学报;2008年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 刘钊;装载机用发动机与液力变矩器匹配及评价指标研究[D];长安大学;2013年

2 杜洋;基于AMESim的装载机液力传动匹配的研究与特性分析[D];吉林大学;2012年

3 李颖;水平井分段压裂及控水压裂技术研究[D];中国石油大学;2011年

4 刘艳春;试油压裂排液技术研究[D];东北石油大学;2011年

5 孙德臣;工程机械发动机与液力变矩器匹配方法研究[D];西南交通大学;2011年

6 吴雅莉;液力变矩器与发动机匹配及变速器档位优化研究[D];武汉理工大学;2009年

7 朱建华;液力变矩器理论设计方法的研究[D];重庆大学;2008年

8 刘让杰;哈里伯顿1400压裂泵动力端三维建模与失效分析[D];西南石油学院;2004年

，

本文编号：828629