[发明专利]一种油液混合动力压裂车及其控制方法

说明书

本发明公开了一种油液混合动力压裂车及其控制方法，包括：底盘行走系统和上装作业系统。所述底盘行走系统包括：行走柴油发动机，其输出轴上固定第一主动齿轮；第一离合器；变速器；驱动桥。所述上装作业系统包括：大功率柴油机，其输出轴上固定第二主动齿轮；小功率柴油机组；液压泵组，其与第二从动齿轮、主阀组和第一从动齿轮连接；主阀组，其通过主油路连接开关电磁阀组和液压马达组，通过齿轮系驱动压裂泵；第一、第二高压蓄能器，其与两位三通换向阀、三位三通换向阀连通。本发明通过控制所述两位三通换向阀、所述三位三通换向阀和所述各发动机的工作状态，实现油液混合模式的切换，以满足压裂车负载功率不断大范围变化的动力需求。

技术领域

本发明涉及节能型工程机械领域，特别涉及一种油液混合动力压裂车及其控制方法。

背景技术

压裂车主要用于油、汽、水井的各种压裂作业以及酸化作业，压裂作业通过向井内注入高压、大排量液体，将地层压开，再将支撑剂加入挤压出来的裂缝中，增强地层的渗透率，提高油、汽、水的产量。

压裂车根据其使用工况，一般要求具有超高压力、大功率、大排量、长时间作业和工作区间范围大的特点。传统的压裂车一般由底盘行走机构和上装设备两部分组成，其中上装设备主要有柴油发动机、液力传动箱、压裂泵、吸入排除管汇、安全系统、燃油系统、压裂泵润滑系统、电路系统、气路系统、液压系统、仪表及控制系统，其传动路线为：柴油发动机—液力传动箱—传动轴—压裂泵，但其需要最大功率超过3000kW的单柴油机，效率极低，且成本高。因此提出了多发动机驱动的模式，该模式下又分为三种传动模式，一种是多个发动机耦合后通过传动轴驱动压裂泵，一种是将发动机输出通过液压泵转变为液压传动，液压驱动马达，马达再驱动压裂泵，一种是全液压传动，即用油缸泵替换压裂泵，直接用液压驱动油缸泵实现压裂介质的吸入与排出。

目前，行业内的一些公司和有关高校已经在油液混动压裂车方面取得了一些进展。如：公开号CN205026040U的专利“一种用于压裂车的液压传动系统及压裂车”的液压传动系统包括发动机单元、液压传动油路、压裂执行机构和液压油箱，发动机单元的每一台发动机都有液压驱动单元，驱动压裂泵，具有供油能力强、驱动能力强，输出最大压力、最大排量大的优点；石油矿场机械期刊编号1001-3482(2015)02-0032-05的“2500型全液压式压裂车设计研究”采用全液压传动，通过主阀组控制油缸泵的交替动作，实现压裂介质的吸入与排除，能够满足超高压、大排量的各种压裂工况的需求，适用范围广，压裂成本低。

但以上的油液混动的效率较低、能耗大，造成较大的燃油浪费以及排气污染。鉴于此，发明了一种油液混合动力压裂车及其控制方法。该发明不仅解决了效率较低的问题，充分利用了发动机的高效率区域，节约了燃料和减少了排放污染，还实现了压裂车的长时间高效工作。由于利用了行走柴油机，可以减少上装的柴油机数量及其配备的附属设备，减轻了上装质量，从而减少了车辆运行时的能量消耗，还降低了设备成本。

发明内容

本发明的目的在于提出一种油液混合动力压裂车，根据负载功率的变化提供不同的动力驱动方法，从而保证发动机能长时间运行在稳态高效率工作区，不受压裂泵负载功率变化的影响。

本发明还提供了一种油液混合动力压裂车的控制方法，由柴油机组和两高压蓄能器共同驱动，使柴油机一直在高效稳定区工作，通过高压蓄能器调节负载功率的波动，从而改善了压裂车的燃油经济性和排放性，且控制方法简单易实现。

本发明提供的技术方案为：一种油液混合动力压裂车，包括底盘行走系统和上装作业系统；

所述底盘行走系统包括：

行走柴油发动机，其输出轴上固定第一主动齿轮；

第一离合器，连接所述行走柴油发动机输出轴以及变速器输入轴；

驱动桥，与所述变速器输出轴连接，所述驱动桥两端连接驱动轮；