本文選題：大功率方形腔液力變矩器 + 壓裂泵車(chē)��； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及石油、天燃?xì)獾饶茉吹募眲【o缺,對(duì)頁(yè)巖氣的大規(guī)模開(kāi)采與利用勢(shì)在必行,而壓裂泵車(chē)作為一種重要的頁(yè)巖氣壓裂開(kāi)采設(shè)備,其應(yīng)用與發(fā)展備受關(guān)注。液力傳動(dòng)是當(dāng)前壓裂泵車(chē)最常用的傳動(dòng)方式,其主要元件液力變矩器的自身性能及與車(chē)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)之間的匹配情況對(duì)壓裂泵車(chē)的整機(jī)性能有著十分重要的影響。目前壓裂泵車(chē)上所采用的液力變矩器多為向心式渦輪液力變矩器,此類(lèi)變矩器的泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)變化較大,具有較大的正透穿性,使得壓裂泵車(chē)在變矩工況下作業(yè)時(shí),隨著負(fù)載的變化,車(chē)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩變化較大,從而導(dǎo)致其不能在高效區(qū)穩(wěn)定工作。而方形腔液力變矩器的泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)變化較小,能夠充分利用車(chē)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率,提高壓裂泵車(chē)整機(jī)的作業(yè)效率�；诖�,以某型壓裂泵車(chē)為應(yīng)用對(duì)象,設(shè)計(jì)了一款大功率方形腔液力變矩器,并對(duì)其性能及其在壓裂泵車(chē)上的應(yīng)用進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下。(1)利用CFD技術(shù)分別計(jì)算了參考樣機(jī)在忽略與設(shè)置壓力邊界條件時(shí)的原始特性參數(shù),并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,得出了設(shè)置壓力邊界條件是可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)方形腔液力變矩器特性的仿真計(jì)算方法。利用相似設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出了大功率方形腔液力變矩器的循環(huán)圓,確定其有效直徑為705 mm。應(yīng)用等傾角射影法設(shè)計(jì)了大功率方形腔液力變矩器的泵輪、渦輪及導(dǎo)輪葉片,并采用設(shè)置壓力邊界條件的方法對(duì)新設(shè)計(jì)的大功率方形腔液力變矩器進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,分析了其內(nèi)部流場(chǎng)速度與壓力的分布規(guī)律,并對(duì)其性能進(jìn)行了預(yù)測(cè)。(2)根據(jù)某型壓裂泵車(chē)車(chē)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和大功率方形腔液力變矩器的特性參數(shù)建立了兩者的數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行了靜態(tài)匹配計(jì)算,得出了車(chē)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和大功率方形腔液力變矩器的共同工作輸入特性、共同工作輸出特性以及共同工作點(diǎn)的轉(zhuǎn)速變化范圍,分析了匹配結(jié)果的合理性。并對(duì)共同工作下變速箱的輸出特性進(jìn)行了計(jì)算,為壓裂作業(yè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合輸出特性的計(jì)算提供了參數(shù)。(3)分析了壓裂泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)及特性,并在車(chē)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)與大功率方形腔液力變矩器共同工作輸出特性的基礎(chǔ)上,結(jié)合變速箱及壓裂泵的參數(shù),對(duì)換裝大功率方形腔液力變矩器之后壓裂泵車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)合輸出流量與壓力進(jìn)行了計(jì)算,分析了傳動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)合輸出特性,得出了聯(lián)合輸出流量與壓力滿(mǎn)足壓裂施工工藝要求。然后基于某型壓裂車(chē)組在某探井壓裂施工時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),采用MATLAB/Simulink建立了壓裂作業(yè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)匹配模型并進(jìn)行了仿真計(jì)算。通過(guò)對(duì)比換裝大功率方形腔液力變矩器前后動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)合輸出流量及壓裂泵的驅(qū)動(dòng)功率,得出換裝后壓裂泵車(chē)的動(dòng)力性有明顯的提高。同時(shí),對(duì)動(dòng)態(tài)匹配計(jì)算出的車(chē)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)比燃油消耗率和燃油消耗量進(jìn)行了分析,得出了換裝后的壓裂泵車(chē)具有較好的經(jīng)濟(jì)性。此外,對(duì)壓裂作業(yè)時(shí)的液力變矩器效率進(jìn)行了分析,進(jìn)一步驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的大功率方形腔液力變矩器與車(chē)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)、壓裂泵的匹配較為合理。
[Abstract]:With the rapid development of China's economy, petroleum, natural gas and other energy shortage, the large-scale exploitation of shale gas and it is imperative to use, and the fracturing pump as an important split shale gas mining equipment, the application and development of hydraulic transmission is concerned. When the drive before fracturing pump truck most commonly used. Have a very important influence the performance of the matching between the main components of hydraulic torque converter and its performance with the car engine for fracturing pump truck. The present fracturing pump on the torque converter for centripetal turbine hydraulic torque converter pump wheel torque change such torque for larger, with positive penetrating larger, the fracturing pump vehicle in torque condition, the change of the load, the speed and the torque change engine car is larger, which cannot work in the high efficiency area stability . changes of pump wheel torque and the square cavity of hydraulic torque converter is small, can make full use of the power car engine, improving the fracturing pump the working efficiency. Based on this, to a certain type of fracturing pump as the application object, designed a high-power square cavity hydraulic torque converter, and the the performance and application in fracturing pump vehicle were studied. The main research contents and conclusions are as follows. (1) the parameters of the original characteristics of reference prototype in neglect and set pressure when the boundary conditions were calculated by CFD technique, and the calculation results and the experimental data were analyzed, the calculation method of pressure boundary condition is set up the accurate prediction of square cavity simulation characteristics of torque converter can. Using similar design methods to design a high power square cavity hydraulic torque converter circle, determining the effective diameter of 705 mm. design application of angle projection method The square cavity high power pump wheel torque converter, turbine and guide vane, and the method of setting pressure boundary condition of numerical simulation of high power square cavity design new hydraulic torque converter, analyzes the distribution of the internal flow field of velocity and pressure, and its performance is predicted. (2) the mathematical model is established according to the characteristic parameters of a certain type of fracturing pump car engine and high power square cavity hydraulic torque converter, and the static matching calculation, the car engine and the high power square cavity hydraulic torque converter with input characteristics, speed range of work output characteristics and common work, analyzes the rationality of the matching result. And the output characteristics of the work under the gearbox was calculated, calculated as the output characteristic of power transmission system provides reference of fracturing operation. Number. (3) analyzed the structural parameters and characteristics of fracturing pump, and variable output characteristics of converter working together in the car engine with high power hydraulic square cavity, combined with the parameters of gearbox and fracturing pump, combined with the output flow and pressure after fracturing pump power transmission system of installed high-power square cavity hydraulic torque converter was calculated, analyzed the output characteristics of the transmission system, the combined output flow and pressure to meet the requirements of fracturing process. Then a certain type of fracturing truck based on a well fracturing data, using MATLAB/Simulink to establish the dynamic power transmission system matching model and fracturing operation. In the simulation experiment. The driving power of joint output flow and fracturing pump by comparing the installed high-power square cavity hydraulic torque converter and power transmission system, the car change obtained after fracturing pump The power is increased significantly. At the same time, the dynamic matching of the calculated vehicle engine fuel consumption rate and fuel consumption are analyzed, the fracturing pump truck after replacement has a better economy. In addition, the analysis of the fracturing operation of the TorqueConverter efficiency, further verified high power square chamber hydraulic torque converter and the design of the car engine, fracturing pump is more reasonable.

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE934.2

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