BY400型液力变速器在固井车中的应用

陈文东 马金城 王柏和

摘 要：油田固井车配置的进口液力变速器价位高、维修困难、订货周期长，限制了固井设备的广泛使用，国产BY400液力变速器性价比高，维修方便，通过对其与柴油机的匹配研究，为液力变速器的国产化应用提供了理论依据。

关键词：固井车 液力变速器 国产

中图分类号：U463.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-00-01

固井车主要承担打水泥、洗井、配压、试液、挤封、小型酸化等作业，是油田完成固井试油等生产任务的主要设备[1]，动力系统通常采用液力变速器传动有以下优势。

（1）液力变矩器和变速器做成一个整体，省去机械离合器的维修调节。

（2）柴油机与传动系由液体工作介质柔性联接，减少冲击和负荷突变[2]。国内固井车常配置Allison 4700OFS传动箱，它重量轻、传输功率和扭矩大、操控方便故障率低、带闭锁功能传动效率高，但存在：①价格高推广应用难；②在国外生产制造、供货周期长；③配件购置时间长价格高.以上问题限制了固井车在油田的广泛使用，急需国产化的配置。

1 BY400液力变速器性能参数

BY400与ALLISON 4700OFS液力变速器性能参数进行对比如下：

（1）BY400：最大输入功率391 kW，最大输入扭矩1832 N·m，工作转速1400～2500 r/min，质量1050 kg，外形尺為1225 mm×716 mm×892 mm，速比：0，7.62，5.57，4.00，2.80，2.01，1.39。

（2）ALLISON 4700OFS：最大输入功率447 kW，最大输入扭矩2805 N·m，工作转速1700～2300 r/min，质量527 kg，外形尺寸1130 mm×586 mm×654 mm，速比：0，7.63，3.51，1.91，1.43，1.00，0.74，0.6。

2 柴油机与BY400液力变速器的匹配

柴油机与液力变矩器共同工作特性曲线是常用来比较和判断柴油机与液力变矩器匹配问题的方法[3-5]。

2.1 柴油机与液力变矩器共同工作输入特性

液力变矩器泵轮输入扭矩：

，式中：-泵轮力矩，Nm；-泵轮扭矩系数；-工作油密度，kg/m3；-泵轮转速，r/min；-液力变矩器有效直径，m。

液力变矩器在某一转速比i工作时，为一常数c，则可得，当i值变化时，得到一组泵轮负载抛物线，与柴油机净扭矩特性曲线以相同比例绘制在同一坐标图中，可得柴油机与液力变矩器共同工作输入特性曲线。

2.2 柴油机与BY400液力变矩器匹配计算

（1）柴油机选择CAT C13柴油机，实际计算要扣除散热风扇、空压机、发电机、取力器等消耗的功率，性能参数如下：柴油机转速1200转时，输出功率206 kW输出扭矩1638 N·m，1400转时，输出功率252 kW输出扭矩1733 N·m；1600转时，输出功率275 kW输出扭矩1643 N·m，1800转时，输出功率300 kW输出扭矩1573 N·m，2000转时，输出功率300 kW输出扭矩1416 N·m，2100转时，输出功率293 kW输出扭矩1615 N·m。

（2）BY400液力变速器有效直径=0.423 m，工作油密度，工作特性：=0时，=5.072；i=0.36时，=4.728；i=0.6时，=4.096；=0.75时，=4.728；i=0.82时，=3.286；=0.868时，=3.041。

（3）利用式计算不同、时的值，将发动机外特性曲线和变矩器的输入特性曲线以相同比例绘制在同一坐标中。

2.3 柴油机与液力变矩器共同工作特性

从柴油机与液力变矩器共同工作特性可看出：

（1）变矩器负荷抛物线与柴油机特性曲线相交于最大功率点附近，可输出柴油机最大功率；

（2）在启动及低转速时具有较大的输出扭矩，易于启动；

（3）液力变矩器输入特性曲线中的任何一条与发动机扭矩曲线的交点，都在最大扭矩点右侧，可防止发动机因负载突然增大而熄火。

3 结语

虽然ALLISON 4700OFS较BY400在重量、外型、最大功率上有一定优势，但是BY400具有以下优势。

（1）BY400较ALLISON 4700OFS在档位速比配置上更适用于油田压裂、固井设备；

（2）BY400较ALLISON 4700OFS在故障排除、维护保养和经济性上较有

优势。

近年来BY400型液力变速器提供给兰州通用、石油四机等多家用户数十台产品使用至今证明，BY400型液力变速器既可以和CAT C13等进口柴油机良好匹配，也可以和国产柴油机如重康KTA19、河柴TBD234V等良好匹配且性价比较高，特别适合用于油田固井及压裂设备。

参考文献

[1] 丁保刚，王忠福.固井技术基础[M].北京：石油工业出版社，2006.

[2] 朱经昌.液力变矩器的设计与计算[M].北京：国防工业出版社，1992.

[3] 马文星.液力传动理论与设计[M].北京：化学供液出版社，2004.

[4] 颜平.液力车辆传动系统优化匹配的研究[D].江苏理工大学，2004.

[5] 周红全，殷琳，丁平芳.柴油机与液力变矩器合理匹配的新研究[J]，工程机械，2005（2）.