油田设备用集中水冷冷却系统及压裂设备组的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种油田设备用集中水冷冷却系统及压裂设备组。该油田设备用集中水冷冷却系统包括：储水箱，具有第一入水口和第一出水口；水循环驱动泵；用于安装在车体底盘上的集中水冷散热器，集中水冷散热器的箱体内设置有多个隔板，隔板将集中水冷散热器的箱体内部分隔成多个彼此相邻设置的冷却水容纳腔和需冷却流体容纳腔；各冷却水容纳腔分别具有第二入水口和第二出水口；第二入水口与第一出水口通过第一水管路相通，且水循环驱动泵设置在第一水管路上；第二出水口与第一入水口通过第二水管路相通；各需冷却流体容纳腔分别具有需冷却流体入口和需冷却流体出口。该油田设备用集中水冷冷却系统散热效果好且有利于降低整车长度尺寸。
【专利说明】油田设备用集中水冷冷却系统及压裂设备组
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及能源开采设备领域，更具体地，涉及一种油田设备用集中水冷冷却系统及压裂设备组。
【背景技术】
[0002]目前的油田设备如压裂车、混砂车均配置有风冷卧式集中散热器。以压裂车为例，压裂车的底盘上设置有车台发动机、压裂柱塞泵、传动箱和风冷卧式集中散热器。该风冷卧式集中散热器包括液压马达、风扇和布置于风扇上方的多个需冷却流体散热管。液压马达由液压泵带动，液压泵从车台发动机或者传动箱取力。风扇在液压马达的驱动下转动，用于对各需冷却流体散热管降温。需冷却流体包括有车台发动机缸套水、中冷水、燃油、传动箱液力变矩器油、液压油和大泵润滑油等，各需冷却流体通过不同的管道进入风冷卧式集中散热器内各自对应的需冷却流体散热管中，经风冷后回到各个系统，并如此循环。
[0003]压裂车的输出功率通常为1800hp — 2500hp，配备的车台发动机功率超过2000hp，车台发动机散热量很大，此外还要为其液压系统、柱塞泵润滑系统、变矩器润滑系统等的油液进行降温，整车散热量非常大。现有技术中如果要达到较好的散热效果，需对风冷卧式集中散热器配置较大的散热面积，这样导致风冷卧式集中散热器的外形尺寸较大，增加了整车长度，使整车转弯半径变大，通过性变差；而要降低整车长度以改善整车的通过性，就需要降低风冷卧式集中散热器的尺寸，而这又会造成散热性能的降低。因此，如何提供一种散热效果好，且有利于降低整车长度尺寸的油田设备用散热系统是本领域的技术人员亟需解决的技术难题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的一个目的在于提供一种散热效果好且有利于降低整车长度尺寸的油田设备用集中水冷冷却系统。本实用新型的另一个目的在于提供一种压裂设备组。
[0005]本实用新型提供的油田设备用集中水冷冷却系统，包括:储水箱，具有第一入水口和第一出水口 ；水循环驱动泵；用于安装在车体底盘上的集中水冷散热器，集中水冷散热器的箱体内设置有多个隔板，隔板将集中水冷散热器的箱体内部分隔成多个彼此相邻设置的冷却水容纳腔和需冷却流体容纳腔；各冷却水容纳腔分别具有第二入水口和第二出水口 ；第二入水口与第一出水口通过第一水管路相通，且水循环驱动泵设置在第一水管路上；第二出水口与第一入水口通过第二水管路相通；各需冷却流体容纳腔分别具有需冷却流体入口和需冷却流体出口。
[0006]进一步地,第一水管路包括:可拆卸连接的进水总管和进水分管；进水总管与储水箱的第一出水口连接，水循环驱动泵设置在进水总管上；进水分管焊接在集中水冷散热器的箱体上，并与各第二入水口连接；第二水管路包括:可拆卸连接的出水总管和出水分管；出水总管与储水箱的第一入水口连接；出水分管焊接在集中水冷散热器的箱体上，并与各第二出水口连接。[0007]进一步地，隔板纵向设置，进水分管水平地位于集中水冷散热器的箱体下方，出水分管水平地位于集中水冷散热器的箱体上方。
[0008]进一步地，隔板横向设置，进水分管和出水分管纵向布置于集中水冷散热器的箱体两侧。
[0009]进一步地，出水总管与出水分管的接口靠近集中水冷散热器的箱体上方设置。
[0010]进一步地，水循环驱动泵为电动泵，该油田设备用集中水冷冷却系统还包括用于根据需冷却流体的温度来控制电动泵转速的控制系统。
[0011]进一步地，冷却水容纳腔内水的流向与需冷却流体容纳腔内需冷却流体的流向相反。
[0012]进一步地，车体底盘为压裂车的车体底盘，储水箱由供水车的水箱形成。
[0013]进一步地，车体底盘上设置有车载发动机、压裂泵和散热器支架，集中水冷散热器安装在散热器支架上。
[0014]本实用新型提供的压裂设备组包括压裂车、供水车、混砂车和上述的油田设备用集中水冷冷却系统,压裂车和混砂车中至少一个的底盘上安装有油田设备用集中水冷冷却系统中的集中水冷散热器，油田设备用集中水冷冷却系统的储水箱由供水车的水箱形成。
[0015]本实用新型提供的油田设备用集中水冷冷却系统，其集中水冷散热器安装在车体底盘上，储水箱、水循环驱动泵、第一水管路和第二水管路等可以不安装在车体底盘上，在该油田设备工作时再和集中水冷散热器组装在一起，通过将储水箱内的水和油田设备的需冷却流体在集中水冷散热器内换热的方式对需冷却流体降温，由于水强制对流换热系数远远高于气体强制对流换热系数，水冷的散热效率远高于空冷的散热效率，因此该集中水冷冷却系统可以在保证具有较好的散热性能的同时，安装在车架底盘上的集中水冷散热器的体积也可以大大减小，从而有利于降低整车长度尺寸以改善整车的通过性，而且方便整车布置。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0017]图1示意性示出了本实用新型实施例提供的油田设备用集中水冷冷却系统的原理图；
[0018]图2示意性示出了本实用新型实施例提供的油田设备用集中水冷冷却系统中集中水冷散热器的立体图；
[0019]图3示意性示出了应用有本实用新型实施例提供的油田设备用集中水冷冷却系统的压裂车的主视图。
【具体实施方式】
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0021]参见图1，示出了本实用新型实施例提供的油田设备用集中水冷冷却系统的原理图。在本实施例中，该油田设备用及中水冷冷却系统以应用于压裂车为例进行说明，如图所示，该油田设备用集中水冷冷却系统至少包括:储水箱1、水循环驱动泵2、集中水冷散热器
3、第一水管路和第二水管路。需要说明的是，图1中的空心箭头所指的方向是冷却水的流动方向，实心箭头所指的方向是需冷却流体的流动方向。结合参见图3，对于压裂车来说，压裂车的车架底盘61上设置有车台发动机62、压裂泵63、传动箱65等部件，需冷却流体包括有车台发动机缸套水、中冷水、燃油、传动箱液力变矩器油、液压油和大泵润滑油等。
[0022]储水箱I具有第一入水口 11和第一出水口 12，储水箱I用于提供冷却水。
[0023]集中水冷散热器3用于安装在车体底盘61上。优选地，可以在车体底盘61上安装有散热器支架64，集中水冷散热器3通过安装在散热器支架64上进而稳固地安装在车架底盘61上。结合参考图2可以看出，集中水冷散热器3的箱体内设置有多个隔板31、311，隔板31、311将集中水冷散热器3的箱体内部分隔成多个彼此相邻设置的冷却水容纳腔32和需冷却流体容纳腔33。本领域的技术人员可以理解，各相邻的容纳腔之间互相隔离，以避免水、各需冷却流体发生混合造成热交换后的水、各需冷却流体不能继续使用；另外，各需冷却流体容纳腔33都至少与一个冷却水容纳腔32相邻以使水可以对各需冷却流体进行冷却降温。
[0024]优选地，本实施例中，隔板31、311纵向设置(对应于该集中水冷散热器3的立式结构)，隔板31可以与集中水冷散热器3箱体的一侧侧板相平行，箱体内部被分成多个长条形腔室，各长条形腔室分别形成需冷却流体容纳腔33和冷却水容纳腔32，而且可以将每一需冷却流体腔33夹设在两侧的冷却水容纳腔32中间，以使需冷却流体可以取得更好的冷却效果。另外还可以在一个长条形腔室内设置多个隔板311，将一个长条形腔室分隔出多个需冷却流体容纳腔，使得温度不太高的几种需冷却流体(例如燃油、液压油、大泵润滑油和变矩器油)可以共用一个长条形腔室，以优化集中水冷散热器3的结构。
[0025]结合参考图1和图2，各冷却水容纳腔32分别具有第二入水口(图中未示出)和第二出水口 322。第二入水口与第一出水口 12通过第一水管路相通，且水循环驱动泵2设置在第一水管路上，用于将储水箱I内的水通过第一水管路泵送到各冷却水容纳腔32内与需冷却流体换热，该水循环驱动泵2可以采用电动泵或者液压泵。第二出水口 322与第一入水口 11通过第二水管路相通，使换热后的水可以回流至储水箱I内。优选地，本实施例中，第一水管路包括可拆卸连接的进水总管411和进水分管412。进水总管411与储水箱I的第一出水口 12连接，水循环驱动泵2设置在进水总管411上，进水总管411可以采用粗的胶管。进水分管412焊接在集中水冷散热器3的箱体上，并与各第二入水口连接。第二水管路包括可拆卸连接的出水总管421和出水分管422。出水总管421与储水箱I的第一入水口 11连接。出水分管422焊接在集中水冷散热器3的箱体上，并与各第二出水口 322连接。这样，通过设置进水分管412和出水分管422，采用一根进水总管411就可以将储水箱I的水分流至各冷却水容纳腔32内，各冷却水容纳腔32的水可以通过一根出水总管421回到储水箱I内，简化了该油田设备用集中水冷冷却系统的结构。另外，当压裂车完成作业后，可以方便地将进水总管411和进水分管412分离，将出水总管421和出水分管422分离，方便了压裂车的转场运输。
[0026]需要说明的是，储水箱I可以由压裂设备组中的供水车的水箱形成，这样可以充分利用供水车水箱内的水对需冷却流体进行冷却，不需要额外配置冷却源，而且供水车的水箱足够大，换热返回水箱内的水温可以快速回复低温，以便于再次循环至集中水冷散热器3内冷却需冷却流体。而且，换热后的水回流至供水车的水箱内后，还可以继续供给给压裂设备组的混砂车内参与制造压裂液，不会造成水资源的浪费。
[0027]各需冷却流体容纳腔33分别具有需冷却流体入口 331和需冷却流体出口 332，各需冷却流体可以通过不同的管道从需冷却流体入口 331进入需冷却流体容纳腔33内与相邻的冷却水容纳腔32内的水换热后，从需冷却流体出口 332流出经过不同的管道回到各个系统,并如此循环。
[0028]该油田设备用集中水冷冷却系统，可以仅将集中水冷散热器3安装在车体底盘61上，储水箱1、水循环驱动泵2、第一水管路和第二水管路等可以不安装在车体底盘61上，在该油田设备工作时再和集中水冷散热器3组装在一起，通过将储水箱I内的水和油田设备的需冷却流体在集中水冷散热器3内换热的方式对需冷却流体降温，由于水强制对流换热系数远远高于气体强制对流换热系数(水强制对流换热系数为15000W/m2.°C，气体强制对流换热系数为20?100W/m2.°C )，水冷的散热效率远高于空冷的散热效率，因此该集中水冷冷却系统可以在保证具有较好的散热性能的同时，安装在车架底盘61上的集中水冷散热器3的体积也可以大大减小，从而有利于降低整车长度尺寸以改善整车的通过性，而且方便整车布置。
[0029]另外，现有技术的油田用设备采用的风冷卧式集中散热器重心高度高，使整车重心较高，行驶不稳，且刚性不好，工作过程中振动明显。而且风冷卧式集中散热器从车台发动机或传动箱取力，通常需要高达60?80KW的驱动功率，消耗了整车功率，降低了功率输出。而采用本实用新型实施例的油田设备用集中水冷冷却系统，当压裂车处于运输状态时，集中水冷散热器3箱体内可以空载，有利于降低整车重心高度，提高行驶稳定性，而且结构刚性好，工作过程中振动小，噪音小。另外，水循环驱动泵2可以采用外接动力源，不需要从压裂车的车台发动机62或者变速箱取力，因此可以提高压裂车的输出功率。
[0030]优选地，本实施例中因隔板31、311纵向设置，可以将进水分管412水平地位于集中水冷散热器3的箱体下方，出水分管422水平地位于集中水冷散热器3的箱体上方，使冷却水的流动方向为由下到上，可以保证冷却水中的气泡顺利排出。
[0031]优选地，冷却水容纳腔32内水的流向与需冷却流体容纳腔33内需冷却流体的流向相反。本实施例中，需冷却流体入口 331开设于集中水冷散热器3的箱体上方，需冷却流体出口开设于集中水冷散热器3的箱体下方，结合参考图2，图2中的由下至上的箭头Fl表示的冷却水的流动方向，由上至下的箭头F2表示的各需冷却流体的流动方向，通过将水的流向和需冷却流体的流向相反设置，可以取得更好的冷却效果。
[0032]优选地，水循环驱动泵2为电动泵，该电动泵的转速可调，以加大或减小冷却水的排量，达到更好的冷却效果。优选地，该油田设备用集中水冷冷却系统还包括用于根据需冷却流体的温度(例如根据需冷却流体中的发动机缸套水的水温)来控制电动泵转速的控制系统5，通过设置该控制系统5，实现对水循环驱动泵2的自动调速，以增大或减小冷却水的排量，使集中水冷散热器3维持在合适的散热能力。
[0033]需要说明的是，虽然本实施例中以隔板31纵向设置为例进行说明，在其他的实施方式中，也可以将隔板31横向设置(即隔板31水平设置，对应于该集中水冷散热器3的卧式结构)，横向设置的隔板31将集中水冷散热器3的箱体内分成多层。此时，可以进水分管和出水分管纵向布置于集中水冷散热器3的箱体任意两侧，优选地，进水分管和出水分管布置于箱体对立的两侧。当集中水冷散热器3采用卧式结构时，同样可以将冷却水容纳腔32内水的流向与需冷却流体容纳腔33内需冷却流体的流向相反，以取得更好的冷却效果。另外，优选地，出水总管与出水分管二者相连接的接口靠近集中水冷散热器I的箱体上方设置，以保证卧式结构的集中水冷散热器3内的冷却水气泡能够顺利排出。
[0034]另外需要说明的而是，虽然本实施例中，该油田设备用集中水冷冷却系统以应用于压裂车为例进行说明，本领域的技术人员可以理解，该油田设备用集中水冷冷却系统还可以应用到混砂车等其他需要散热的油田用设备上。
[0035]本实用新型实施例还提供了一种压裂设备组，该压裂设备组包括压裂车、供水车、混砂车和上述的油田设备用集中水冷冷却系统，压裂车和混砂车中至少一个的底盘上安装有油田设备用集中水冷冷却系统中的集中水冷散热器，油田设备用集中水冷冷却系统的储水箱由供水车的水箱形成。
[0036]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种油田设备用集中水冷冷却系统，其特征在于，包括: 储水箱(1)，具有第一入水口(11)和第一出水口(12)； 水循环驱动泵(2); 用于安装在车体底盘上的集中水冷散热器(3)，所述集中水冷散热器(3)的箱体内设置有多个隔板，所述隔板将所述集中水冷散热器(3)的箱体内部分隔成多个彼此相邻设置的冷却水容纳腔(32)和需冷却流体容纳腔(33)； 各所述冷却水容纳腔(32)分别具有第二入水口和第二出水口(322)； 所述第二入水口与所述第一出水口(12)通过第一水管路相通，且所述水循环驱动泵(2)设置在所述第一水管路上；所述第二出水口(322)与所述第一入水口(11)通过第二水管路相通； 各所述需冷却流体容纳腔(33)分别具有需冷却流体入口(331)和需冷却流体出口(332)。
2.根据权利要求1所述的油田设备用集中水冷冷却系统，其特征在于， 所述第一水管路包括:可拆卸连接的进水总管(411)和进水分管(412);所述进水总管(411)与所述储水箱(1)的第一出水口(12)连接，所述水循环驱动泵(2)设置在所述进水总管(411)上；所述进水分管(412)焊接在所述集中水冷散热器(3)的箱体上，并与各所述第二入水口连接； 所述第二水管路包括:可拆卸连接的出水总管(421)和出水分管(422);所述出水总管(421)与所述储水箱(1)的第一入水口(11)连接；所述出水分管(422)焊接在所述集中水冷散热器(3)的箱体上，并与各所述第二出水口(322)连接。
3.根据权利要求2所述的油田设备用集中水冷冷却系统，其特征在于，所述隔板纵向设置，所述进水分管(412)水平地位于所述集中水冷散热器(3)的箱体下方，所述出水分管(422)水平地位于所述集中水冷散热器(3)的箱体上方。
4.根据权利要求2所述的油田设备用集中水冷冷却系统，其特征在于，所述隔板横向设置，所述进水分管和所述出水分管纵向布置于所述集中水冷散热器(3)的箱体两侧。
5.根据权利要求4所述的油田设备用集中水冷冷却系统，其特征在于，所述出水总管与所述出水分管的接口靠近所述集中水冷散热器(I)的箱体上方设置。
6.根据权利要求1所述的油田设备用集中水冷冷却系统，其特征在于，所述水循环驱动泵(2)为电动泵，该油田设备用集中水冷冷却系统还包括用于根据需冷却流体的温度来控制所述电动泵转速的控制系统(5)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的油田设备用集中水冷冷却系统，其特征在于，所述冷却水容纳腔(32)内水的流向与所述需冷却流体容纳腔(33)内需冷却流体的流向相反。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的油田设备用集中水冷冷却系统，其特征在于，所述车体底盘(61)为压裂车的车体底盘，所述储水箱(1)由供水车的水箱形成。
9.根据权利 要求8所述的油田设备用集中水冷冷却系统，其特征在于，所述车体底盘(61)上设置有车载发动机(62)、压裂泵(63)和散热器支架(64)，所述集中水冷散热器(3)安装在所述散热器支架(64)上。
10.一种压裂设备组，其特征在于，包括压裂车、供水车、混砂车和权利要求1至9中任一项所述的油田设备用集中水冷冷却系统，所述压裂车和所述混砂车中至少一个的底盘上安装有所述油田设备用集中水冷冷却系统中的集中水冷散热器(3)，所述油田设备用集中水冷冷却系统 的储水箱(1)由所述供水车的水箱形成。
【文档编号】F28F9/22GK203785486SQ201420211552
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】陈秋红, 王安伟 申请人:三一重型能源装备有限公司