浅析HSC360混砂车的液压系统优化设计论文（精选2篇）

浅析HSC360混砂车的液压系统优化设计论文 第1篇

HSC360型混砂车主要应用于大、中型的油气井的煤层气、石油和页岩气的压力作业，它按一定比例将支撑剂进行均匀混合，通过低压管汇系统输送给压裂车，进行压裂施工作业。HSC360 混砂车主要包括装载底盘、动力系统、低压管汇系统、液压系统、混合罐等。笔者对风扇冷却的液压系统和搅拌液压系统进行了优化设计，对试制和调试起到一定的指导作用。

1风扇冷却液压系统的优化

液压系统是为混砂车提供动力，主要包括吸入及排出泵系统、搅拌系统、螺旋输砂系统、风扇冷却系统、综合泵系统等。风扇冷却系统，采用小流量的定量泵，实现风扇液压马达的转动，从而驱动风扇工作。搅拌系统通过恒压变量柱塞泵，驱动低速大扭矩液压马达实现动作;搅拌系统设有转速传感器，通过控制比例流量阀，达到无级调节搅拌液压马达速度。

1.1原理上的优化

最初设计风扇冷却系统时候，计算液压泵需要流量不大、功率不高，所以主泵选择定量泵，并采用低速、高速两种工作模式，混砂车的两个冷却部分通过节温器来控制。但现场试制时发现在混砂车长时间工作后，风扇的阻力变大，消耗的功率增大，并产生较大的工作噪声;在两个模式的切换中，对液压马达和机械结构冲击过大，会降低液压马达和风扇的使用寿命。因此，对液压系统进行优化，采用恒压泵作为动力源，利用比例节流阀和压力补偿器控制风扇液压马达转速。

1.2控制方式的优化

风扇冷却采用自动化控制，控制框图如图2 所示。混砂车工作时，液压系统的油温传感器和发动机的油温传感器，发讯给控制系统，控制系统对油温进行比较、判断，输出相对应的电压值控制比例流量阀，从而控制冷却风扇液压马达的转速;当传感器的温度上升达到一定数值时，控制系统会增加冷却风扇的转速，当传感器的温度上升达到设计下限值的时候，控制系统会减少冷却风扇的转速，从而保持冷热平衡。

2搅拌液压系统的优化和数据分析

搅拌系统的液压泵为恒压变量泵，其压力是恒定的，但在不同的工作状态下，液压马达的负载是不同的，从而造成比例流量阀的两端压差在变化，影响控制精度;同时变量泵一直处于高压状态，不仅浪费能源，还会降低液压泵的使用寿命。

2.1搅拌液压系统的优化

通过对上述搅拌液压系统的分析，进行如下的优化：

1)将恒压变量泵优化为负载传感变量泵，优化后的液压原理图如图1 中所示。负载传感变量泵能够按照系统要求，控制变量泵的输出流量保持压力随负载而变化。负载传感变量泵实际上保证比例节流阀的前后两端的压差为恒定值，对比例节流阀起着压力补偿的作用，从而提高搅拌系统的控制精度，并且减少搅拌液压泵长期处于高压的工作状态，提高搅拌系统的使用寿命和效率。

2)采用新的控制方式，并用PID进行校正。优化后搅拌液压系统的控制过程为：控制系统输出电流输入控制信号给比例流量阀的电磁铁，从而调剂比例流量阀的输出流量，控制搅拌液压马达的转速，实现搅拌系统工作，在搅拌液压马达工作的时候，转速传感器会将液压马达的转速反馈回系统，形成了一个闭环控制系统。液压控制系统采用PID，对系统能够更好地纠正误差;输入控制信号是控制系统根据压裂基液的输入量、输砂量浓度来调节的。

2.2搅拌液压系统的数据分析

对比搅拌系统的泵出口压力和转速能够发现：

1)优化后的液压系统，搅拌系统的转速和输入控制信号成线性，并且在优化后的PID 控制方式下，控制精度满足了工作的要求。

2)优化后的搅拌液压系统的输入压力随负载而变化，当搅拌系统不工作、轻载工作时，液压泵处于低压工作，其相对于优化前的恒压泵总处于高压，降低了液压泵的损耗和冲击。

3结语

1)对混砂车的风扇冷却的液压系统进行了改进，并对控制方式进行了优化设计，增加液压系统的寿命，并且起到了节能效果;

2)对混砂车的搅拌液压系统进行了优化设计，并将优化后的方案应用于实际调试生产中起到一定的指导意义。

浅析HSC360混砂车的液压系统优化设计论文 第2篇

1 风扇冷却液压系统的优化

液压系统可为混砂车提供动力, 主要包括吸入/排出泵系统、搅拌系统、螺旋输砂系统、风扇冷却系统、综合泵系统等。风扇冷却系统采用小流量的定量泵驱动风扇工作。搅拌系统通过恒压变量柱塞泵驱动低速大扭矩马达动作。该系统设有转速传感器, 通过控制比例流量阀, 可达到无级调节搅拌马达速度的效果。

1.1 原理方面的优化

在设计风扇冷却系统的初期, 计算液压泵需要的流量小、功率低, 主泵选择定量泵, 并采用低速、高速两种工作模式, 混砂车的两个冷却部分通过节温器控制。但在现场试制时发现, 在混砂车长时间工作后, 风扇的阻力会变大, 进而使消耗功率增大, 且伴随有巨大的噪声;在两种工作模式的切换过程中, 对液压马达和机械结构的冲击过大, 缩短了液压马达和风扇的使用寿命。因此, 对液压系统进行了优化, 采用恒压泵作为动力源, 利用比例节流阀和压力补偿器控制风扇马达的转速。优化后液压系统的结构如图1 所示。

1.2 控制方式的优化

风扇冷却采用自动化控制, 控制框如图2 所示。混砂车工作时, 液压系统的油温传感器和发动机的油温传感器会发送讯息至控制系统, 控制系统会比较、判断油温, 并输出相对应的电压值控制比例流量阀, 从而控制冷却风扇马达的转速。当传感器的温度上升至一定数值时, 控制系统会加快冷却风扇的转速;当传感器的温度上升至设计下限值时, 控制系统会减慢冷却风扇的转速, 从而保持冷热平衡。

2 搅拌液压系统的优化和数据分析

搅拌系统的液压泵为恒压变量泵, 其压力是恒定的, 但在不同工作状态下, 马达的负载是不同的, 进而造成比例流量阀两端压差的变化, 影响了控制精度;变量泵始终处于高压状态, 这样不仅浪费能源, 还会缩短液压泵的使用寿命。

2.1 搅拌液压系统的优化

通过上述分析, 可进行如下优化。

2.1.1 将恒压变量泵换为负载传感变量泵

优化后的液压系统工作原理如图1 所示。在图1 中, 负载传感变量泵可按照系统要求控制输出流量、保持压力随负载而变化, 即保证比例节流阀前、后两端的压差恒定, 并对比例节流阀起到压力补偿的作用, 从而提高搅拌系统的控制精度, 缩短搅拌液压泵长期处于高压状态的时间, 延长搅拌系统的使用寿命。

2.1.2 采用新的控制方式和用PID校正

优化后搅拌液压系统的控制过程为:控制系统输出电流控制信号给比例流量阀的电磁铁, 从而调节比例流量阀的输出流量、控制搅拌马达的转动。在搅拌马达运行时, 转速传感器会将马达的转速反馈回系统, 从而形成闭环控制系统。液压控制系统的模型采用PID, 可纠正系统误差。此外, 系统根据压裂基液的输入量、输砂量来调节控制信号的输入。调试现场搅拌马达转速采样曲线如图3 所示。

2.2 搅拌液压系统的数据分析

混砂车安装完成后, 采集了搅拌系统的泵出口压力和转速等数据。搅拌泵出口的压力值如表1 所示 (优化前的数据。

对比搅拌系统泵出口的压力和转速可发现: (1) 在图3 中, 优化后的搅拌液压系统的转速和输入控制信号成线性, 且优化后的PID调节和控制可满足精度要求。 (2) 在表1 中, 优化后的搅拌液压系统的输入压力随负载而变化。当搅拌系统不工作、轻载工作时, 液压泵处于低压状态, 相比于优化前的恒压泵而言, 大大降低了损耗和冲击的程度。

3 结束语

综上所述, 对混砂车的风扇冷却液压系统进行了改进, 并对控制方式进行了优化设计, 延长了液压系统的寿命, 并起到了节能效果;对混砂车的搅拌液压系统进行了优化设计, 并将优化后的方案应用到了实际调试生产中, 起到了一定的参考意义。

摘要：对混砂车的搅拌液压系统和风扇冷却的液压系统进行了设计, 并在原理和控制方式方面进行了优化, 获得了节能效果, 从而为试制提供了参考和依据。

关键词：混砂车,风扇冷却系统,螺旋输砂系统,搅拌系统

参考文献

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