蒋发光，卓昌荣，贺环庆，李　峰，李贞丽

(1.西南石油大学 机电工程学院，成都 610500；2.石油天然气装备教育部重点实验室，成都 610500；

3.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西 宝鸡 721002)①



车载压裂泵阀箱轻型化研究

蒋发光1，2，卓昌荣1，2，贺环庆3，李峰3，李贞丽1，2

(1.西南石油大学 机电工程学院，成都 610500；2.石油天然气装备教育部重点实验室，成都 610500；

3.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西 宝鸡 721002)①

摘要：随着油井压裂工艺的发展和路政要求的提高，对压裂设备的轻型化要求越来越高。结合3500型车载压裂泵阀箱的工作特性，建立阀箱在10个典型作业工况下有限元分析模型，进行静强度分析。基于变密度法拓扑优化方法进行阀箱模型的轻型化研究，优化后阀箱模型的质量减小约21.5%，阀箱模型最大变形平均增大约7.5%，最大应力平均减小约3.3%。优化前后的阀箱模型各工况最大变形及最大应力的变化规律均一致，优化后的模型变形更加协调，应力分布得到明显改善，阀箱模型结构的力学性能更优。为阀箱轻型化设计提供一定的参考。

关键词：压裂泵；阀箱；轻型化；拓扑优化；应力

1阀箱模型作业工况分析及静强度分析

3500型车载压裂泵作业时，其动力端驱动5个柱塞往复运动，迫使阀箱的5个腔室吸液与排液交替进行。在阀箱某腔室排液时，其内部结构表面承受高压(约139.7 MPa)液体介质作用；吸液时，吸液阀与排液阀之间的内腔室表面承受吸入液体介质压力(近似于0)作用。结合压裂泵动力端曲轴的转角，可以将阀箱在一个工作循环内分为10个典型作业工况，如表 1所示，表中列出腔室的吸液阀与排液阀间内表面作用有高压液体介质；……