压裂运砂车出砂口的液压式改造

摘 要： 运砂车又称砂罐车，是油田压裂时用来运送压裂砂的特种专用车辆，施工过程中的机械化代替人工作业，是每个单位所追求的，在压裂施工时，需要将运砂车的砂罐立起，然后打开出砂口闸板，及时将压裂砂卸出，确保加砂时的砂量充足，但各油田的运砂车都是手动旋转丝杠手轮（或撬杠）而带动出砂闸板开启或闭合而达到出砂目的，这种人工操作安全系数低，劳动强度大，本着以人为本的思想体念，为降低工人的劳动强度，提高工人的安全系数，在不影响砂罐正常起升的情况下，改造运砂车自带的液压系统，改装成液压式出砂口，真正做到省时、省力、安全。

关键词： 运砂车；出砂口；液压式；改造

中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210070－01

1 目前的运砂车出砂口

1.1 目前运砂车的出砂现状

目前，压裂技术服务大队所使用的运砂车产自不同的生产产家，出砂口均为手动旋转丝杠手轮（或撬杠）而带动出砂闸板开启或闭合而达到出砂目的。因为运砂车出砂时需用液压缸将砂罐立起，最高时与水平面呈60°夹角，车内的压裂砂全都囤积到出砂闸板上，给闸板一个斜向下的压力，致使工人在转动手轮（或撬杠）开启出砂闸板时很费力，无形中加大了工人的劳动强度。在出砂过程中，由于高度差的原因，工人为了操作方便，需站在混砂车的加砂斗边缘，稍有不慎就会滑下致伤，安全系数低。目前运砂车的出砂现状如图1所示。

图1 目前运砂车的出砂现状

1.2 改造运砂车出砂口的目的

1）解决因砂罐立起，压裂砂全部囤积在出砂闸板上，造成的出砂闸板开启困难的问题；

2）解决工人“登高作业”，不慎下滑致伤的问题；

3）解决工人劳动强度大，安全系数低的问题。

2 运砂车出砂口的改造措施

2.1 运砂车自带液压系统原理

目前的运砂车自带一套液压系统，用于砂罐的立起与降落。这套液压系统的工作原理是：液压油由液压泵泵入液压缸内，为保护液压系统，在液压泵的出油口有一溢流阀，由换向阀控制液压油进入液压缸的进出管线，从而达到砂罐的立起与降落。自带液压系统原理图如图2所示。

1-液压油箱 2-液压泵 3-溢流阀 4-换向阀 5-起升液缸

图2 自带液压系统原理图

2.2 运砂车出砂口的改造方案

运砂车出砂口的改造，是在运砂车自带的液压系统上改造而成的。具体改造方案如下：在溢流阀的后端加装一个管线三通，引出一根管线接一个双向液压马达，液压马达的轴上联接小齿轮，在出砂口的手轮（或撬杠）与丝杠之间焊接一个大齿轮，小齿轮与大齿轮相啮合，小齿轮与大齿轮的传动比为1:2。因这两套液压系统都有三位四通阀，即换向阀，在液缸的起升或出砂闸板的闭合过程中，两套液压系统互不干扰，完全能够满足现场施工要求。改造的出砂口液压系统原理图如图3所示。

1-液压油箱 2-液压泵 3-溢流阀 4-手动换向阀（1） 5-双向液压马达 6-小齿轮 7-大齿轮 8-手轮 9-丝杠固定支架 10-丝杠 11-出砂口 12-出砂闸板 13-丝杠螺帽 14-手动换向阀（2） 15-起升液缸

图3 改造的出砂口液压系统原理图

2.3 改造的运砂车出砂口的优点

1）机械化代替人工作业，操作简便，大大降低了工人的劳动强度；

2）由于手动换向阀安装在运砂车的后下部，工人在现场操作时，不再“登高作业”，提高了操作工人的安全系数；

3）解决了因砂罐立起，压裂砂全部囤积在出砂闸板上，造成的出砂闸板开启困难的问题；

4）该装置是在原有出砂装置的基础上加装上去的，保留了运砂车自带的丝杠手轮，若该装置的液压系统出现问题，可以拆卸双向液压马达的进出油管线，仍可以使用丝杠手轮开启出砂闸板，不会造成出砂闸板不能开启而无法出砂的状况发生。

3 运砂车出砂口的改造效果

该装置在加工、调试完成后，进行了现场试验，效果非常好。出砂闸板开启和闭合的速度快，工人在地面只需拨动换向阀的手柄就可以很轻松的完成出砂闸板开启和闭合的过程，安全系数明显提高，劳动强度大大降低，并未出现液压系统出现问题和出砂闸板无法开启的状况，深受工人的好评。改造前后的运砂车出砂口施工对比情况如表1所示。

表1 改造前后的运砂车出砂口施工情况对比

4 结论

随着科学技术的发展，机械化作业代替人工作业必然会成为一种趋势。运砂车出砂口的成功改造，解决了现场存在的劳动强度大、安全系数低等问题。虽然这项技术改进只是合理的利用了原车自带的液压系统，却为整个压裂施工的顺利完成起到了保驾护航作用，说明了小改革也能解决大问题。目前液压系统在生产上应用广泛，比较实用，液压系统可靠，操作简单，容易掌握，具有有广阔的发展前景，为以后的改造提供了有力的技术支持。

参考文献：

[1]成大先，机械设计手册（第五版），化学工业出版社，2010.10.

作者简介：

张红运（1985-），2008年毕业于承德石油高等专科学校机械制造及其自动化专业，现为井下作业公司压裂技术服务大队实习技术员。