壓裂泵車柱塞推拉器的改進(jìn)與應(yīng)用

林蕾，馬光，戴鳳春中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司壓裂公司

壓裂泵車柱塞推拉器的改進(jìn)與應(yīng)用

林蕾，馬光，戴鳳春
中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司壓裂公司

柱塞推拉器是操作手在檢查柱塞泵液力端的過程中更換柱塞和盤根時常用的工具。傳統(tǒng)柱塞推拉器沒有支撐裝置，拆卸和安裝柱塞時易刮傷盤根和缸體，柱塞容易裝偏；改進(jìn)后的柱塞推拉器能有效避免柱塞與缸體、盤根之間的刮碰，能平穩(wěn)將柱塞推拉至指定位置，降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率。

壓裂泵車；柱塞推拉器；柱塞泵；液力端；柱塞；盤根；缸體

引言

目前，壓裂泵車是我國油氣田壓裂、酸化增產(chǎn)作業(yè)時的關(guān)鍵設(shè)備，柱塞泵是壓裂泵車的核心組成部分，負(fù)責(zé)輸出高壓流體，柱塞推拉器是操作手在檢泵過程中更換柱塞和盤根時常用的工具。傳統(tǒng)的柱塞推拉器沒有支撐和固定裝置，在使用時方向和力量難以把握，拆卸和安裝柱塞時很難保證其平穩(wěn)度和垂直度，柱塞進(jìn)出時容易在缸體與盤根之間產(chǎn)生刮碰，造成盤根刮傷，柱塞表面出現(xiàn)刮痕，甚至出現(xiàn)裝偏現(xiàn)象，降低柱塞和盤根的使用壽命。此外，傳統(tǒng)柱塞推拉器工作效率低，勞動強(qiáng)度大，往往幾根柱塞換下來，就會消耗掉大半的體力。

為了避免柱塞在拆卸和安裝過程中出現(xiàn)刮傷，也為了降低操作手的勞動強(qiáng)度，提高工作效率，在原柱塞推拉器的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，設(shè)計了一款手搖式柱塞推拉器。該推拉器在使用過程中能有效避免柱塞與缸體、盤根之間的刮碰，保證柱塞能平穩(wěn)進(jìn)出，降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率。

一、柱塞推拉器的改進(jìn)方法及工作原理

1、操作平臺

柱塞推拉器的使用以柱塞泵為操作平臺，目前常用的柱塞泵有三缸泵和五缸泵，柱塞泵主要由動力端和液力端兩部分組成。柱塞推拉器是以柱塞泵液力端為操作平臺，來完成柱塞及柱塞盤根的拆卸和安裝工作。

2、改進(jìn)方法及工作原理

（1）改進(jìn)方法

柱塞推拉器的改進(jìn)是在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行的，改進(jìn)方法主要分為如下幾點：

1、將螺紋式推拉桿加長，螺距增寬；優(yōu)點：減少操作時間。

2、推拉器前端鎖緊螺帽改成獨立式，并增加長度；優(yōu)點：方便使用，連接柱塞時防止脫落。

3、加裝一個活動式固定器；優(yōu)點：固定器與缸體連接，確保推拉器能平穩(wěn)進(jìn)出缸體。

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4、推拉器尾部加裝一個可拆卸手搖柄；優(yōu)點：方便操作，省時省力。

改進(jìn)后的柱塞推拉器主要由十字手搖柄，活動式固定器，螺紋式推拉桿以及鎖緊螺帽組成，其基本構(gòu)造如下圖1和圖2所示：

該柱塞推拉器是專門為石油裝備設(shè)計的，為了使工件具有良好的綜合機(jī)械性能，材質(zhì)主要采用45#鋼材，含碳量控制在0.30~ 0.50%，且經(jīng)過了淬火加高溫回火的雙重?zé)崽幚?，充分滿足了工件在使用時所需要的韌性和強(qiáng)度。

（2）工作原理

柱塞端面一側(cè)的螺紋孔與鎖緊螺帽的頂部螺桿相匹配，使用時將鎖緊螺帽順時針旋轉(zhuǎn)進(jìn)入柱塞端面的螺紋孔。因為柱塞較沉，為防止在使用過程中螺桿與柱塞端面螺紋孔出現(xiàn)松動，在螺桿進(jìn)入螺紋孔之后要將鎖緊螺帽順時針鎖緊。

活動式固定器在整個使用過程中主要起固定和支撐作用，活動式固定器通過順時針旋轉(zhuǎn)與壓裂泵車液力端的缸體相連，且能根據(jù)實際需要左右調(diào)整位置，使用靈活。

二、柱塞推拉器改進(jìn)后的實踐應(yīng)用

1、柱塞拆卸

(1)將液力端其中一缸的側(cè)壓帽和側(cè)壓蓋卸下并放好。

(2)將連接柱塞與動力端小連桿的卡箍拆下并放好。

(3)將柱塞推拉器固定在液力端對應(yīng)的缸體上，順時針旋轉(zhuǎn)柱塞推拉器，將推拉桿送至柱塞端面，并將推拉桿前端與柱塞端面通過螺紋咬合，然后將鎖緊螺帽鎖緊。

(4)逆時針旋轉(zhuǎn)手搖柄，柱塞即被推拉桿平穩(wěn)帶出缸體，拆卸柱塞完成。

2、柱塞安裝

(1)將柱塞輕輕放入缸體，利用柱塞推拉器的螺紋推拉桿與柱塞端面進(jìn)行咬合，螺桿與端面充分咬合后順時針將鎖緊螺帽鎖緊。

(2)將活動式固定器與液力端缸體通過螺紋咬合固定。

(3)順時針輕輕的旋轉(zhuǎn)手搖柄，將柱塞平穩(wěn)送至小連桿的端面。

(4)安裝卡箍連接柱塞和動力端小連桿。

(5)逆時針旋轉(zhuǎn)柱塞推拉器，將推拉桿退出，柱塞安裝完成。

三、柱塞推拉器改進(jìn)后的優(yōu)點

改進(jìn)后的柱塞推拉器能應(yīng)用于2000型、2500型及3000型壓裂泵車3.75”-5”三缸或五缸柱塞泵，與傳統(tǒng)柱塞推拉器相比，優(yōu)勢表現(xiàn)明顯。

（1）柱塞能平穩(wěn)進(jìn)出缸體，避免了裝偏現(xiàn)象的發(fā)生，同時也大大降低柱塞表面和盤根密封圈被刮傷的幾率，提高柱塞和盤根的使用壽命；

（2）采用手搖式推拉柱塞，更省力，降低操作工的勞動強(qiáng)度；

（3）柱塞推拉一致性到位，避免多次重復(fù)操作，節(jié)省時間；

（4）可用于液力端上壓蓋和側(cè)壓蓋的拆卸和安裝，用途廣泛。

四、小結(jié)

手搖式柱塞推拉器是對原有工具使用效果的改進(jìn)，也是在實踐應(yīng)用中通過摸索和總結(jié)出來的經(jīng)驗。手搖式柱塞推拉器改進(jìn)后優(yōu)點多，現(xiàn)場使用效果顯著，除了節(jié)省柱塞和盤根，還能節(jié)省時間，降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率，經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有推廣價值。

[1]張仲亮.OPI-1800AWS柱塞泵柱塞失效分析.[J]西華大學(xué)學(xué)報，2005.

[2]李越.柱塞泵的合理使用與故障分析.[J]液壓氣動與密封，2006.