ハリバートン HT-400 ポンプ

 

HT-400™ のパワー エンドは、エンジンの回転機械エネルギーを静水圧に変換する変換ハブです。その設計哲学は、「高電力密度」というコア指標を中心としています。当社のエンジニアは、構造を正確に最適化することで、ヘリコプターの吊り上げや小型車両への設置の重量制限を維持しながら、最大 800 馬力 (HHP) までの安定した出力サポートを実現しました。

 

ボックス構造 溶接技術の勝利

従来の鋳鉄製エンクロージャとは異なり、HT-400™ はパワー ユニット ハウジングに高張力鋼の溶接構造 (Weldment) を採用しています。この設計の選択は、疲労破壊力学の完全な理解に基づいて意図的に行われています。

• 耐疲労性: ポンプ本体は、破砕およびセメンティング作業中に激しい周期的負荷にさらされます。高強度鋼板は、精密溶接と熱処理の後、内部応力を除去します。-鋳造構造と比較して、引張応力およびせん断応力下で優れた靭性を示し、シェルの亀裂のリスクを大幅に軽減します。
• 軽量の利点: 溶接構造により、エンジニアはベアリング ハウジングなどの重要な荷重がかかる箇所を強化しながら、{0}}非荷重-領域の材料の厚さを減らすことができます。{2}これにより、HT-400™ は、ギアボックスの構成に応じて乾燥重量を 5,500 ～ 6,500 ポンド (2,500 ～ 2,950 kg) に保ちながら、優れた構造剛性を維持することができます。これは、海上プラットフォームや遠隔の油井現場へのヘリコプター輸送にとって特に重要です。
• 左-右ドライブ構成: 最新のセメンティング トラックや破砕リグの複雑なマニホールド レイアウトに対応するように設計された HT-400™ ハウジングは、左ハンドルと右ハンドルの両方の構成を提供します。-このミラー設計により、ツイン ポンプ スキッドの取り付けが可能になり、ドライブ シャフトの接続を簡素化しながらスペース利用を最適化できます。特に、内部回転部品は一般に交換可能ですが、ハウジング自体は軸受穴の位置や取り付け脚の違いにより交換できません。

ギアトランスミッションシステム: 精密減速とトルク増幅

動力伝達の心臓部はウォームギヤ減速機構です。 HT-400™ は、平歯車や傘歯車の代わりにこの設計を採用しています。これは主に、ウォーム ギアが優れた一段減速比とスムーズな動作を提供し、プランジャーの往復運動からの脈動衝撃を効果的に吸収するためです。当社では、さまざまな運用要件に合わせた 2 つのプレミアム ギア セット構成を提供しています。

1. ホルロイドギヤセット（減速比8.6:1）

• デザインの特徴: これは単一の-ギアを包み込むデザインです。硬化鋼製ウォームは、遠心力鋳造されたリン青銅のギア リングを駆動します。{2}
• アプリケーション シナリオ: この構成は 600 BHP（ブレーキ馬力）の定格入力電力を提供し、セメンティングおよび酸性化作業に最適な選択肢となります。{1}ホルロイド歯形の噛み合い特性により、優れた低速制御が可能になります。これは、正確なセメント排出管理が必要な作業に不可欠です。-
• 材料科学: トゥースリングは、優れた摩擦低減と固結防止能力を備えた特殊な青銅合金で作られています。-境界潤滑の条件下では、犠牲材料としての青銅が高価なスチール製ウォームギアを摩耗から効果的に保護します。

 

2. コーンドライブギヤセット（減速比8.4:1）

• 設計の特徴: 高度なダブル エンベロープ設計は、ギアの曲率を取り囲む砂時計型のウォームを特徴とし、同時に噛み合う歯の数を大幅に増加させます。{0}
• アプリケーションシナリオ: 定格入力電力が 800 BHP に増加します。この高い負荷容量により、水圧破砕やコイル状チューブの操作など、高負荷で長期間の連続操作条件に最適です。--
• 新しい歯の利点は次のとおりです。接触面積の増加により、歯の表面にかかる圧力が分散され、接触応力が大幅に軽減され、疲労寿命が延長され、破砕作業時の瞬間的な圧力スパイクに耐えることができます。

 

クランクシャフトとコネクティングロッドのアセンブリ: モーション変換の精密な心臓部

回転運動から往復運動への変換は、機械的応力が最も集中するクランクシャフトとコンロッド機構で発生します。

• 鍛造クランクシャフト: HT-400™ クランクシャフトは高品質の合金鋼から鍛造され、表面硬化を伴う完全な熱処理が施されています。- 3 本のクランクシャフトは 120- 度の位相角で配置されており、この 3 シリンダー設計により流体力学が最適化されて流れが均一になり、排気マニホールド内の圧力変動が大幅に低減されます。クランクシャフトは 4 つのメインベアリング (外側 2 つと内側 2 つ) によって支持されています。この 4 点支持構造により、高荷重時の曲げ変形が最小限に抑えられ、コンロッド ベアリング全体に均一な応力が分散されます。
• 鍛造アルミニウムコンロッド: これはエンジニアリング上の重要な選択です。 HT-400™ は、従来のスチール製コンロッドの代わりに、高強度の鍛造アルミニウム合金コンロッドを採用しています。

慣性の利点: アルミニウムの密度は鋼鉄のわずか 3 分の 1 です。-。最大 2,400 RPM の入力速度では、コンロッドの往復慣性質量が減少することで、クランクシャフトとベアリングへの衝撃荷重が大幅に減少し、機械効率が向上します。

.熱管理：アルミニウム合金の優れた熱伝導率は、クランクピンベアリングによって発生する摩擦熱を素早く伝達し、ベアリングの過熱や故障を防ぎます。

故障保護：極度の潤滑不良では、アルミニウム製コンロッドが鍛造スチール製クランクシャフトよりも先に溶解または破損し、「機械的ヒューズ」として機能し、より貴重なクランクシャフトとボックスが完全に破壊されるのを防ぎます。

• クロスヘッドとガイド プレート: 鋳鋼製クロスヘッドは、交換可能な 2 つの青銅シューによってガイドされ、鋼製スライドに沿って往復運動します。スライドは革新的な拡張クランプ機構によってハウジング内に固定されています。この設計により、メンテナンス担当者はクランクシャフトを分解せずにスライドを交換できると同時に、シム調整を通じてクロスヘッドのランニング クリアランス (標準範囲: 0.006-0.012 インチ) を正確に制御でき、摩耗による位置ずれを効果的に防止できます。

潤滑方式：乾式オイルパンと強制給油

HT-400™ はウェットサンプ潤滑システムを備えており、潤滑オイルはウォーム ギア ボックスの底部に直接保管されます。

• 内蔵オイル ポンプ-: 三日月型ギア ポンプはウォーム シャフトによって直接駆動されます。この設計により、オイル流量がポンプの回転速度に比例し、あらゆる動作条件下で重要な摩擦ペアの完全な潤滑が保証されます。
• オイル循環システム: 潤滑油はオイル パンから引き出され、最初に管状熱交換器 (温度調整にエンジン冷却液または海水を使用) を通過して、最適な粘度 (通常、始動時は 40 度以上、動作中は高温制御されます) を維持します。-。次に、オイルはシュローダー磁気フィルターと 25 ミクロンの微細フィルターを通過します。
• フィルター保護: 磁気フィルターがギアの磨耗から出る鉄粉を捕らえ、紙フィルターがその他の粒子状汚染物質を除去します。システムのバイパス バルブは、フィルタが詰まった場合やコールド スタート オイルの粘度が高すぎる場合に、機械部品を保護するために濾過効率が一時的に低下したとしても、オイルの流れが中断されないようにします。-
• 潤滑の重要ポイント: 圧油は、クランクシャフトの内部油路を介して、クロスヘッドレースウェイ、ウォームスラストベアリング、クランクシャフトメインベアリングに供給され、コンロッドの大端部を潤滑します。クロスヘッドピン（リストピン）は、コンロッド内部に設けられた油路を通じて飛沫潤滑または加圧潤滑を受けます。

 

 

ポンプ操作の最前線である油圧装置は、高圧、腐食、摩耗という課題に直接直面しています。 HT-400™ 油圧エンドはモジュール式 3 シリンダー設計を特徴とし、各プランジャーが個別の鍛造鋼製ポンプ ヘッドと組み合わされています。-このモジュラー設計により、メンテナンスコストが大幅に削減されます。シリンダーが腐食した場合、ユーザーは油圧端全体を廃棄することなく、その特定のシリンダーを交換するだけで済みます。

 

構造: 標準および HCLE

多様な作動媒体に対応するために、当社は 2 つの主要な流路形状を開発しました。

1. 標準流体エンド:

• 構造:クロスボア設計を採用し、吸入弁と吐出弁を縦に配置しました。
• 利点：コンパクトな設計でデッドボリュームが小さく、体積効率が高い。
• 適用性: セメンティング、酸性化、および一般的な流体のポンプ輸送に非常に適しています。これは、きれいな流体または低砂比の操作には最も経済的で効率的な選択肢です。
• 仕様: 3-3/8 インチ、4 インチ、4-1/2 インチ、5 インチ、6 インチなどのさまざまなプランジャー サイズと互換性があり、最大圧力容量は 20,000 psi です。

2. HCLE (高砂比低侵食) 油圧エンド:

• 構造: デザインは「T 字型穴」またはストレートスルー構成を採用しています。-吸気バルブと排気バルブは流体力学の観点から最適に配置されており、通常は直線状に配置されるか、滑らかに移行します。
• 利点: ポンプ キャビティ内の流体の乱流と渦が大幅に減少するため、高速-砂-を含む流体によるポンプ本体のエロージョン摩耗（ウォッシュアウト）が軽減されます。
• 適用性: 特に高濃度のプロパントを含む厳しい条件における水圧破砕 (Frac) 向けに特別に設計されています。-研磨スラリーを輸送する際のポンプヘッドの耐用年数を大幅に延長します。

コア材料と製造プロセス

OEM として、Halliburton はほぼ完璧な材料選択基準を維持し、すべてのコンポーネントが極端な動作条件に耐えられるようにしています。{0}

• ポンプヘッド本体の材質 (4330V 鍛造鋼):

油圧エンドポンプヘッドの材質として主にAISI 4330V（バナジウム改質ニッケル-クロム-モリブデン合金鋼）を選択します。

技術的利点: 4330V 鋼は、標準の 4140 鋼と比較して優れた焼入れ性と衝撃靱性を示します。当社の製造プロセスでは真空脱ガス技術を採用し、鋼中の水素含有量と非金属介在物を最小限に抑えます。これは高圧条件下での疲労亀裂の発生を防ぐために重要です。-

.自動フレッタージュ: すべての高圧油圧ユニットは、精密機械加工の前に自動フレッタージュを受けます。-内部キャビティに超高圧を加えると、金属壁が塑性変形し、圧力解放後に残留圧縮応力が残ります。このプレストレスは、ポンピング中に生成される引張応力を効果的に打ち消し、ポンプの疲労寿命を数倍に延ばします。

• バルブとシート:

材質: 材質は SAE 8620 または 20CrMnTi 高級浸炭鋼で作られています。

・熱処理：深浸炭焼入れ後、表面硬度はHRC 58～62に達し、優れた耐摩耗性を発揮します。コアは HRC 30 ～ 40 の靭性を維持し、毎分数百回のバルブシート衝撃による巨大な衝撃荷重に耐え、脆性破壊を防ぎます。

設計の詳細: バルブ シートの外周は通常、テーパー (例: 1:4 または同様の比率) で設計されており、高圧下でのセルフ ロック シールを実現するためにくさび効果に依存しています。-洗い流しを防ぐためにO-リングも付属しています。

• プランジャー:

Colmonoy® コーティング: 標準プランジャーは、Colmonoy® 88 または同様のニッケル基超合金のスプレー-溶接層を備えたスチール ベースを備えています。このクロム、ホウ素、シリコン、タングステンの合金は、スプレー溶接によってベース上に堆積され、HRC 60+. の硬度を実現しています。コーティングは耐摩耗性だけでなく、ニッケル含有量が高いため、塩水や酸に対しても高い耐食性-を備えています。-

セラミックプラグ: 極度の腐食性または摩耗性の高い環境向けに、ジルコニアセラミックプラグを提供しています。これらのプラグは、コストが高く熱衝撃に敏感であるにもかかわらず、非常に滑らかな表面と低い摩擦係数を備えており、パッキン寿命を大幅に延長します。

スペーサー部品

絶縁フレームは動力側と油圧側を接続するブリッジであり、そのオープンな設計が非常に重要です。

• 機能：観察窓があり、オペレータがプランジャシール（パッキン）の漏れを目視検査することができます。さらに重要なことは、2 つのコンポーネントを物理的に隔離することで、腐食性の破砕流体やセメント スラリーがパワー-側のクランクケースの乳化潤滑油に侵入するのを防ぎ、これにより壊滅的なパワー側の故障が回避されることです。-
• モデル ：

1. L-2 モデルは、耐久性を高めるための溶接構造を備えており、通常 800HP 破砕構成で使用されます。
2. L-4 タイプは、12 本の独立したサポート パイプがボルトで固定されており、600HP セメンティング構成で一般的に使用される軽量設計です。

 

 

HT-400™ は、幅広い性能範囲を通じて驚くべき多用途性を示します。さまざまなサイズのプランジャー直径に切り替えることで、オペレーターは最大圧力と最大容量の間でシームレスに移行できます。この 1 台のポンプで、20,000 psi の高圧試験と大量の水注入操作の両方を実行できます。{6}}

 

パフォーマンス データ シート (ギア比 8.6:1、エンジン速度 2,100 RPM に基づく)

プランジャー直径 (インチ/mm)	最大使用圧力 (PSI)	最大変位(BBL/min)	最大変位(GPM)	1 回転あたりの変位 (gal/rev)	代表的な応用分野
6.0" (152.4)	6,250	19.2	806	1.939	輸送および地上配送用の大容量フロントマウント液体ポンプ-
5.0" (127.0)	9,000	13.4	563	1.346	従来のセメンティング、中圧破砕-
4.5" (114.3)	11,200	10.8	454	1.090	業界標準のサイズで、圧力と変位のバランスが取れており、酸性化やセメンティングに広く使用されています。{0}
4.0" (101.6)	14,000	8.5	357	0.861	-セメントの高圧押出、深井戸操作
3.375" (85.7)	20,000	6.1	256	0.613	超高圧地層試験、深層水注入、圧力運転

注: データは 90% の体積効率に基づいて計算されています。最大入力電力は 600 BHP (ホルロイド ギア) または 800 BHP (コーン ドライブ ギア) に制限されます。

 

物理的な寸法と重量

HT{1}400™ のコンパクトな設計により、さまざまな車両搭載システムやスキッド マウント システムにシームレスに統合できます。-

• 長さ: 約 56 ～ 77 インチ (1,422 ～ 1,956 mm)、スペーサーが取り付けられているかどうか、および油圧エンドの種類によって異なります。
• 幅：約50インチ（1,270mm）。
• 高さ：約47インチ（1,194mm）。
• 乾燥重量: 約 5,500 ポンド (2,500 kg) ～ 6,500 ポンド (2,950 kg)。同じクラスの Quintuplex ポンプと比較して、重量が大幅に向上し、輸送コストとシャーシの負荷が軽減されます。

 

 

OEM メーカーとして、私たちは機器の信頼性が設計だけでなく、適切なメンテナンスと高品質のコンポーネントにも依存することを理解しています。{0}}この章では、HT-400™ ポンプのメンテナンスおよび修理マニュアルに基づいた主要なメンテナンス戦略について説明します。

 

シーリングシステム: パッキンとシーリング

高圧シールは、ポンプ動作において最も頻繁に交換される消耗品です。

• 梱包アセンブリ:

1. ヘッダー リングは通常 HNBR または青銅で作られ、構造的なサポートを提供するためにパッキン アセンブリのベースに配置されます。
2. 圧力リング: コアのシール要素。標準的な動作条件では、ニトリルゴムと綿生地の複合材をお勧めします。酸性または高温の環境では、ケブラー®-強化 HNBR またはフッ素ゴム (バイトン)、さらには化学浸食や高温クリープに耐える PEEK を推奨します。-
3. メスアダプター: 上部の圧力リングにより、シール材が高圧で押し出されるのを防ぎます。

• 潤滑シール: スタッフィング ボックス ナットの内側にあり、プランジャー潤滑剤がパッキン領域に確実に残り、乾燥摩擦を防ぎます。
• メンテナンスに関する注意事項: 新しいパッキンを取り付けるときは、慣らし運転を行ってください。-きれいな水を使用し、2000 psi ずつ圧力を 2,000 psi まで徐々に上げます。動作圧力に達するまでパッキングランドを調整しながら、各圧力レベルを 20 ～ 30 分間維持します。パッキングランドを一気にロックすると過熱、焼損の原因となりますので絶対に行わないでください。

 

バルブシステムアセンブリ：バルブ本体とゴム

• バルブ インサート: バルブ シールの防御の第一線を形成します。

1. ポリウレタン: 標準的な赤または茶色のゴム。水ベースのスラリーやセメントに適しており、優れた耐摩耗性と約 160 度 (71 度) の上限動作温度を備えています。{0}}
2. 高温用コンパウンド: 黄色または白色のゴム。華氏 200 度までの油-ベースのスラリーまたは酸溶液に適しています+.

• スプリング: 腐食や破損を防ぐために、ステンレス鋼のスプリングを使用する必要があります。 5 インチおよび 6 インチのポンプ ヘッドの皿ばねの取り付け方向に注意してください。小さい方の端がプランジャーに面している必要があります。バルブが全開にならない恐れがあります。

 

 

推奨スペアパーツリスト (RSPL)

遠隔地での緊急事態に対処するために、お客様には次の重要なスペアパーツ キットを常に携帯することをお勧めします。

1. 流体端消耗品パッケージ: ベーン ラバー、ベーン スプリング、パッキン セット、O リング、ベーン カバー シーリング パッドの完全なセットが含まれています。
2. 予備品は予備のバルブボディとバルブシートのセット、予備のプランジャーです。
3. パワーユニットメンテナンスキット：シュローダーフィルターカートリッジ、ギアボックスカバーガスケット、ウォームシャフトオイルシール。

品番インデックス（例）

お客様が部品を見つけやすいように、いくつかの高周波コンポーネントと摩耗しやすいコンポーネントの参照番号を以下に示します。{0}

• 4.5" ワニスラバー (標準ポリウレタン): Legacy No.316.22049
• 4.5 インチ バージ (円錐): レガシー No.316.22047
• シュローダーフィルターカートリッジ：SAP No.100021412（K-25）
• パワーエンド大型カバーシール：SAP No.100002810

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