CN104674870A - 一种管道输沙系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水利机械设施，特别公开了一种管道输沙系统，它包括依次通过输沙管道连接的采沙船、泥沙浓密器和/或集沙池、一级加压泵站、管道输沙调压塔和二级加压泵站，其中泥沙浓密器和集沙池可任选其一使用，也可以同时使用，而一级加压泵站和二级加压泵站使用的水泵可以是立式液压内胎泥浆泵，也可以是立式液压柱塞泥浆泵，还可以两种同时使用。本发明可实现黄河泥沙的远距离输送，填补煤矿区由于开挖煤所造成的塌陷区，实现农田复垦复耕。

Description

一种管道输沙系统

（一）        技术领域

    本发明涉及一种水利机械设施，特别涉及一种管道输沙系统。

（二）        背景技术

山东省沿黄河区域包括菏泽市、济宁市、泰安市、德州市、济南市及淄博市，地处黄河冲积平原区和山前冲洪积平原区，是重要的粮食主产区，同时，该地区地下煤炭资源较为丰富。近年来，随着煤炭资源开采业在当地国民经济的比重逐步加大，煤炭资源开采业在促进当地社会经济发展的同时，也给带来诸多负面影响，造成了较为严重的地质生态破坏，部分河道断流，道路、桥涵断裂下沉，水电设施损坏。采煤塌陷区常年积水区域，耕地面积减少，粮食减产、绝产，农业经济损失巨大。压煤村庄房屋斑裂、倾斜、倒塌，已严重威胁塌陷区内群众生命财产安全，同时也严重影响该地区城镇化的布局和进程。

因采煤塌陷造成的失地农民逐年增多，失地农民由于没有可靠的就业保障机制和健全的社会保障体系，其长远生计面临严重威胁。采用传统的采煤塌陷区土地复垦方式和方法，在地面轻度沉陷的区域，采取局部平整即可恢复耕种，但在常年积水的重度塌陷区域，因周边区域无山体或丘陵可借土充填，难以复垦为耕地，导致当地耕地面积呈逐年减少的趋势，采煤塌陷区面积逐年增加，若采用传统的土地复垦方式，无法从根本上解决塌陷区土地复垦问题。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种可将黄河泥沙远距离引入塌陷区进行土地复垦的管道输沙系统。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种管道输沙系统，其特征是：包括依次通过输沙管道连接的采沙船、泥沙浓密器和/或集沙池、一级加压泵站、管道输沙调压塔和二级加压泵站，其中：

所述采沙船包括采沙平台和采沙平台下方的前潜沙泵，采沙平台上设有可控制前潜沙泵升降的升降装置，所述采沙平台左侧和右侧分别向外设有支撑杆架，所述支撑杆架的外端设有定滑轮和第一浮筒，所述采沙平台上设有两台卷扬机，卷扬机上的牵引绳绕过定滑轮后连接有第一潜沙泵，第一潜沙泵上连接有外输输沙管道；

所述泥沙浓密器包括平台，所述平台上设有第一砂浆缸，第一砂浆缸内设有与第一砂浆缸同轴心的圆锥台，所述第一砂浆缸上部设有进水管道和溢流管道，所述进水管道沿第一砂浆缸内壁的切线方向设置，所述溢流管道位于圆锥台的上端，所述第一砂浆缸的缸底设有两根沿水流的流动方向并向下45°方向设置的出流管道，所述出流管道下方设有喂料罐；

所述集沙池包括坡底槽式进水渠和出口水位控制闸，所述坡底槽式进水渠底部设有漏斗集沙井，所述漏斗集沙井内设有喂料潜沙泵，所述坡底槽式进水渠上方设有喂料泵房，喂料泵房内设有可使喂料潜沙泵升降的起降控制装置及与喂料潜沙泵连接的泥浆泵。

所述管道输沙调压塔包括PLC控制系统和垂直连接在输沙管道的竖立管道，所述输沙管道上方设有蓄水池，所述竖立管道的上出口向下弯并朝向蓄水池，所述蓄水池底部与竖立管道之间连接有逆向回止阀，所述蓄水池底部设有排水阀，所述蓄水池配套有用于向蓄水池补水的机井）和潜水泵，所述蓄水池内设有压力传感器，所述压力传感器、逆向回止阀、排水阀和压力传感器分别与PLC控制系统电路连接；

所述外输输沙管道与进水管道或砂浆池连接，所述喂料罐或隔膜泵通过输沙管道与一级泵站的泥浆泵连接。

所述一级加压泵站和二级加压泵站使用的水泵为立式液压柱塞泥浆泵和/或立式液压内胎泥浆泵，所述立式液压柱塞泥浆泵包括竖立的柱塞式第二砂浆缸，所述柱塞式第二砂浆缸包括缸体、活塞柱和可更换的环形支撑密封圈，环形支撑密封圈固定在缸体上并且套在活塞柱上，所述柱塞式第二砂浆缸上方连接第一液压油缸，所述第一液压油缸的输出端伸入缸体内部与活塞柱固定连接，所述环形支撑密封圈将缸体内腔分隔成上空腔和下空腔，所述下空腔的上部设有压力传感器，所述缸体下端设有侧进口和侧出口，侧进口处设有只进不出的第一进口单向浮动球阀，侧出口处设有只出不进的第一出口单向重力球阀，所述第一进口单向浮动球阀的密度小于1千克/立方米，第一出口单向重力球阀的密度大于1千克/立方米。

所述上空腔侧壁上设有透明的第一敞口式散热示位器，所述侧进口和侧出口上方的下空腔内设有虑位器，所述虑位器通过橡皮筋连接在下空腔的底部，所述虑位器包括由具有超高分子量的聚乙烯材料制成的球体和镶嵌在球体外沿与第二砂浆缸内壁接触的环形部位的土工布，所述活塞柱为镀铬活塞柱，所述活塞柱下端设有由超高分子量聚乙烯材料制成的耐磨帽。

所述第一进口单向浮动球阀的密度为0.94千克/立方米，第一出口单向重力球阀的密度为1.37千克/立方米。

所述立式液压内胎泥浆泵包括竖立的第三砂浆缸，所述第三砂浆缸上端的进口处设有只进不出的第二进口单向浮动球阀，所述第三砂浆缸下端的出口处设有只出不进的第二出口单向浮动球阀，进口和出口之间设有筒柱状的砂浆内胎，所述第三砂浆缸的中部连接有横向的柱塞式水缸，所述柱塞式水缸的另一端连接第二液压油缸，所述第二液压油缸的输出端伸入柱塞式水缸内与柱塞式水缸的柱塞固定连接，所述柱塞式水缸的靠近第二液压油缸的空腔上设有透明的第二敞口式散热示位器，另一端设有加水孔；所述第二进口单向浮动球阀和第二出口单向浮动球阀的密度小于1千克/立方米。

所述砂浆内胎为可压缩可舒张的筒柱状橡胶制品，所述第二进口单向浮动球阀和第二出口单向浮动球阀的密度为0.94千克/立方米。

所述外输输沙管道上设有浮筒。

所述圆锥台用超高分子量聚乙烯材料制成，所述圆锥台外壁在上下方向上的倾斜角度为13.5°

所述坡底槽式进水渠两岸的坡度2a≥30°。

所述竖立管道的高为40米，其内径为0.6米 ，所述蓄水池与输沙管道之间的距离为15米，所述竖立管道由超高分子量聚乙烯材料制成，所述竖立管道外设有钢结构的管道架。

本发明的有益效果是：

①、采用黄河采沙平台，沿垂直水流方向布设3台潜沙泵，增加了黄河河床泥沙补给的工作面的宽度，增加黄河泥沙补给量，即减少移动黄河采沙平台的频次，提高采沙平台的综合机械效率，降低采沙成本；

②、利用泥沙浓密器或集沙池，将黄河采沙平台采集的泥沙浆体含沙量300千克/立方米经浓密后，黄河泥沙浆体含沙量可达到600千克/立方米；

③、利用立式液压柱塞泵或立式液压内胎泵功能，将泵的工作压力设定在8Mpa（扬程800m），以最少的泵站级数（泵站投资少，运行管理人员少及其运行费用低），实现远距离管道输送之目的；

④、通过管道调压塔的特定功能，使多级泵站之间的管道成为连续半封闭状态，既无需在下一级泵站前设泥浆池及其搅拌站，并自动调节泥浆泵的喂料压力，实现多泵站同步协同工作之目的；

⑤、该输沙系统为黄河动水采沙，多级泵站同步协同运行，远距离、大流量、长时间、高含沙量的工程与设备高度相结合的系统工程技术。

本发明可实现输送泥沙100km区域范围内，其成本在10-36元/立方米之间，其成本适中，社会效益与经济效益显著。

（四）        附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为采沙船的俯视结构示意图；

图3为图2中A-A向的截面结构示意图；

图4为泥沙浓密器的主视结构示意图；

图5为泥沙浓密器的俯视结构示意图；

图6为集沙池的截面结构示意图

图7为管道输沙调压塔的主视结构示意图

图8为立式液压柱塞泥浆泵的剖视结构示意图；

图9为立式液压内胎泥浆泵的剖视结构示意图。

图中，100采沙船，200集沙池或泥沙浓密器，300管道泥沙调压塔，400一级加压泵站，500二级加压泵站；

11 采沙平台，12前潜沙泵，13支撑杆架，14定滑轮，5卷扬机，16牵引绳，17第一潜沙泵，18外输输沙管道，19浮筒，110第一浮筒；

21 平台，22第一砂浆缸，23圆锥台，24进水管道，25溢流管道，26出流管道，27喂料罐，a圆锥台外壁在上下方向上的倾斜角度；

32坡底槽式进水渠，321漏斗集沙井，2a 坡度，33出口水位控制闸，34喂料泵房，35起降控制装置，36喂料潜沙泵，37隔膜泵，38泄水沟；

41 输沙管道，42竖立管道，43管道架，44蓄水池，45逆向回止阀，46排水阀，47压力传感器，48潜水泵，49 PLC控制系统,410机井；

51 第二砂浆缸，52第一进口单向浮动球阀，53第一出口单向重力球阀，54上空腔，55下空腔，56缸体，57环形支撑密封圈，58活塞柱，59侧进口，510侧出口，511第一敞口式散热示位器，512第一液压油缸,513压力传感器，514底座，515清水区，516混浆区，517砂浆区，518虑位器，5181球体，5182土工布,519耐磨帽，520橡皮筋；

61 第三砂浆缸，62第二进口单向浮动球阀，63第二出口单向浮动球阀，64砂浆内胎，65柱塞式水缸，66水缸体，67密封圈，68柱塞，69注水孔，610散热示位器，611第二液压油缸。

（五）        具体实施方式

附图为本发明的具体实施例。如图1所示，该种管道输沙系统，包括依次通过输沙管道连接的采沙船100、泥沙浓密器和/或集沙池200、一级加压泵站400、管道输沙调压塔300和二级加压泵站500，其中：泥沙浓密器和集沙池可以互相替代，可只使用任一种，也可以两种同时使用，一级加压泵站和二级加压泵站使用的是立式液压内胎泥浆泵和立式液压柱塞泥浆泵，它们可以相互替代，也可以使用任一种或同时使用，每一级泵站可以使用多台，其中：

如图2、图3所示，采沙船包括采沙平台11和采沙平台11下方的前潜沙泵12，采沙平台11上设有可控制前潜沙泵12升降的升降装置，该升降装置为卷扬机，为现有技术（图中未画出），前潜沙泵12上连接有外输输沙管道18，在采沙平台11左侧和右侧分别向外设有支撑杆架13和第一浮筒110，支撑杆架13可固定连接在采砂平台11上，最好是可拆卸地固定在采砂平台11上，支撑杆架13的外端设有定滑轮14，采沙平台11上设有两个卷扬机15，卷扬机15上的牵引绳16绕过定滑轮14后连接有第一潜沙泵17，一个卷扬机15控制一台第一潜沙泵17，潜沙泵17上连接有外输输沙管道18，前潜沙泵12与两个第一潜沙泵17呈三角形分布；为防止外输输沙管道18坠落，在外输输沙管道18上设有浮筒9。

如图4、图5所示，泥沙浓密器包括平台21，在平台21上安装有第一砂浆缸22，第一砂浆缸22内设有与第一砂浆缸22同轴心的圆锥台23，圆锥台23用超高分子量聚乙烯材料制成，圆锥台23外壁在上下方向上的倾斜角度a为13.5°。第一砂浆缸22上部设有进水管道24和溢流管道25，其中进水管道24沿第一砂浆缸22内壁的切线方向设置，溢流管道25位于圆锥台23的上端，与第一砂浆缸22的缸壁垂直，在第一砂浆缸22的缸底安装有两根沿水流的流动方向向下倾斜设置的出流管道26，其倾斜角度为45°，在出流管道26下方设有喂料罐27，喂料罐27位于平台21下方。

进水管道24流量为溢流管道25的流量与出流管道26的流量之和，通过调整溢流管道25的闸阀，可控制溢流管道25的流量、出流管道26的流量及其出流管道26的含沙量浓度。

如图6所示，集沙池包括坡底槽式进水渠32和出口水位控制闸33，坡底槽式进水渠32的右岸挖一条泄水沟38，出口水位控制闸33位于泄水沟38内，坡底槽式进水渠32底部设有漏斗集沙井321，漏斗集沙井321内设有喂料潜沙泵36，坡底槽式进水渠32上方设有喂料泵房34，喂料泵房34内设有可使喂料潜沙泵36升降的起降控制装置35及与喂料潜沙泵36连接的泥浆泵37，坡底槽式进水渠32两岸的坡度2a≥30°，最好是30°。

如图7所示，管道输沙调压塔包括PLC控制系统49和垂直设置在输沙管道41的竖立管道42，竖立管道42由超高分子量聚乙烯材料制成，它通过管道架43支撑，管道架43最好是钢结构的，竖立管道42上端向下弯曲，从输沙管道41与竖立管道42的连接处到竖立管道42的最高点的距离h为40米，竖立管道42的内径为0.6米，在输沙管道41上方d=15米处安装有蓄水池44，蓄水池44内保持水的体积为100立方米，液位控制高度5米，蓄水池44的上口朝向竖立管道42的出口，蓄水池44与竖立管道42之间连接有逆向回止阀45，在蓄水池44上安装有排水阀46，蓄水池44配套有用于向蓄水池44补水的机井410和潜水泵48，潜水泵48位于机井410内，在蓄水池44内设有压力传感器47，压力传感器47、逆向回止阀45、排水阀46和压力传感器47分别与PLC控制系统49电路连接。

如图8所示，立式液压柱塞泥浆泵包括一个竖立的柱塞式的第二砂浆缸51，它安装在底座514上，柱塞式的第二砂浆缸51包括缸体56、活塞柱58和可更换的环形支撑密封圈57，活塞柱58为镀铬活塞柱，其下端安装有由超高分子量聚乙烯材料制成的耐磨帽519，环形支撑密封圈57可拆卸地固定在缸体56上并且套在活塞柱58上，环形支撑密封圈57将缸体56内腔分隔成上空腔54和下空腔55，上空腔54侧壁上设有透明的第一敞口式散热示位器511，第一敞口式散热示位器511与上空腔54相连通；泥浆在下空腔55内分成上层的清水区515中层的混浆区516和下层的砂浆区517，下空腔55的清水区515处设有压力传感器513，用于监控下空腔55内的压力；在缸体56下端设有侧进口59和侧出口510，侧进口59和侧出口510对称设置，侧进口59处设有只进不出的第一进口单向浮动球阀52，第一进口单向浮动球阀52的密度小于1千克/立方米，最好是0.94千克/立方米，侧出口510处设有只出不进的第一出口单向重力球阀53，第一出口单向重力球阀53的密度大于1千克/立方米，最好是1.37千克/立方米；在下空腔5的砂浆区517的下部、侧进口59和侧出口510的上方设有虑位器518，它的直径与缸体56飞内径相当，虑位器518通过橡皮筋520或其他弹性物连接在下空腔55的底部，虑位器518包括球体5181和土工布5182，土工布5182镶嵌在球体外沿与第二砂浆缸51内壁接触的环形部位，它可以像赤道带一样镶嵌在球体上，也可以像图8所示的包裹在整个球体5181上，球体5181由具有超高分子量的聚乙烯材料制成，它的比重小于水。柱塞式第二砂浆缸51上方通过法兰连接第一液压油缸512，第一液压油缸512的输出端伸入缸体56内部与活塞柱58固定连接。

如图9所示，立式液压内胎泥浆泵包括一个竖立的第三砂浆缸61，第三砂浆缸61上端的进口处设有只进不出的第二进口单向浮动球阀62，第三砂浆缸61下端的出口处设有只出不进的第二出口单向浮动球阀63，第二进口单向浮动球阀62和第二出口单向浮动球阀63的密度都小于1千克/立方米，最好为0.94千克/立方米。在进口和出口之间设有筒柱状的砂浆内胎64，砂浆内胎64最好用具有弹性的橡胶制作而成，它可压缩可舒张，并且为筒柱状，砂浆内胎64的上下口与第三砂浆缸61的进口和出口分别密闭，砂浆内胎64将第三砂浆缸61内腔分成两个空腔，一个是砂浆内胎64内的空腔，这个空腔与进口和出口连通，一个是砂浆内胎64和第三砂浆缸61内壁之间的空腔，这个空腔与连接于第三砂浆缸61的中部的横向的柱塞式水缸65相连通，柱塞式水缸65通过法兰连接在第三砂浆缸61的中部，柱塞式水缸65与柱塞式油缸的原理是相同的，它包括水缸体66，水缸体66内设有可更换的密封圈67，柱塞68穿过密封圈67并在密封圈67内往复运动，密封圈67将水缸体66分成两个腔，左边的腔与第三砂浆缸61相通，在左边的腔上设有一个注水孔69，该注水孔69是一次性的，注完水后螺栓封堵，右边的腔上设有一个竖直方向的第二敞口式散热示位器610，它是透明的并且与右边的腔相通，柱塞式水缸65的右边通过法兰连接液压油缸611，液压油缸611的输出端伸入到柱塞式水缸65的右边的腔内与柱塞68固定连接。

外输输沙管道（18）通过输沙管道41连接与进水管道（24）或砂浆池（31）连接，所述喂料罐（27）或隔膜泵（37）通过输沙管道与一级泵站的水泵连接：如果用的立式液压柱塞泥浆泵，则与立式液压柱塞泥浆泵的第一进口单向浮动球阀连接，如果是立式液压内胎泥浆泵，则与立式液压内胎泥浆泵的第二进口单向浮动球阀连接。

工作过程如下：首先启动整个系统，包括各种泵和PLC控制系统，采砂船中的前潜沙泵12备用，也就是说用二备一，前潜沙泵12和第一潜沙泵17开始工作，水与床面的泥沙浆液一起进入第一潜沙泵17，并通过外输输沙管道18向外输送至进水管道24或砂浆池31；随着床面泥沙的减少，第一潜沙泵17的吸口离水下床面太远时，通过卷扬机15分别使第一潜沙泵17下降，使第一潜沙泵17的吸口始终保持与床面接近，以保持吸沙的连续性，当达到一定深度，前潜沙泵21再吸不上来沙时，再移动采沙船进行开挖。

流入进水管道24的黄河浆体以流速大于2m/s的速度沿第一砂浆缸22内壁的切向方向进入砂浆缸22内，浆体在其惯性的作用下，遇到第一砂浆缸22内壁后被迫作环向旋转运动。浆体中的泥沙颗粒在离心力的作用下，沿第一砂浆缸22内壁作环向运动。由于所受的离心力不同，浆体中的固体粗颗粒所受的离心力大，能够克服水力阻力向第一砂浆缸22内壁运动，并在自身重力的共同作用下，沿砂浆缸22内壁螺旋向下运动，细而小的颗粒及大部分水则因所受的离心力较小，沿圆锥台23随浆体做回转运动。在同一平面上，第一砂浆缸22内流速分布为：近圆锥台23流速较小，而远离圆锥台23靠近第一砂浆缸22内壁处，流速最大。在后续给料的推动下，浆体继续向下和回转运动，于是粗颗粒继续向周边浓集，而细小颗粒则停留在中心区域，颗粒粒径由中心向内壁越来越大，形成分层排列。     随着浆体从第一砂浆缸22的上部流向圆锥台23的下部，流动断面越来越小，流速变大，在浆体收缩压迫之下，浆体中含有的水不得不改变方向，转而沿圆锥台23向上运动，形成内旋流，由于流速相对较小，若有砂粒，则在重力作用下，继续向下作沉降运动至缸底处，第一砂浆缸22内上部分的水则为含沙量小于5千克/立方米的近乎清水，该部分水经溢流管道25自溢排出，成为溢流，流回黄河。而粗大颗粒则继续沿内壁螺旋向下运动，形成外旋流，最终由出流管道26排入喂料罐27。

由于圆锥台23底部出流管道26流量q小于进水管道24流量Q₁，多余的水量则沿圆锥台23外径面作缓慢旋流运动向上至圆锥台23顶部，经溢流管道25外泄，其流量为Q₂，即Q₁=q+ Q₂。

通过调整溢流口的闸阀控制其水位或流量，可达到调节溢流管道25流量及圆锥台23底部出流管道26含沙量的浓度。

如果是集沙池，采沙船输送上来的黄河浆体从左岸通过埋设的输沙管道进入坡底槽式进水渠32，由于坡底槽式进水渠32过水断面增大，水流流速明显减慢，由2m/s,降至0.5m/s,首先较大粗颗粒的泥沙沉降至坡底槽式进水渠32的进水端坡底面上，并沿坡底面向漏斗集沙井321的内沉积；而细颗粒的泥沙则沉降在坡底槽式进水渠32的出水端坡底面上，并沿坡底面向漏斗集沙井321的内沉积；少部分细颗粒则在出口控制闸33的控制下从泄水沟38排出。

漏斗集沙井内321沉积的沙子在喂料输沙泵36的作用下通过泥浆泵37被抽入外输送管道。在喂料输沙泵36工作过程中，可通过起降控制装置35来控制从喂料输沙泵36输送的浆体的含沙量。

从集沙池或泥沙浓密器出来的较浓的浆体进入一级加压泵站，如果是立式液压柱塞泥浆泵，事先从侧进口59向下空腔55内注入清水，通过第一敞口式散热示位器511将上空腔54注满水，浆体从侧进口59进入泵内，当第一液压油缸512带动活塞柱58向上运动时，在第二砂浆缸51中形成负压，出口单向重力球阀53在侧出口510与第二砂浆缸51的压差作用下，开始向下运动，侧出口510被封堵，进口单向浮动球阀52在来自输沙管道的浆体的压力作用下，开始向下运动，侧进口59打开，浆体进入第一砂浆缸51中，虑位器518逐渐被顶起，进入第一砂浆缸51的极少的浆体与清水混合，形成混浆区516。

当第一液压油缸512带动活塞柱58向下运动时，推动挤压清水区515的水，水受到挤压，作为向浆体传递能量的传输介质对浆体进行挤压，第二砂浆缸51中的压力增大，致使进口单向浮动球阀52向来料方向移动，堵住侧进口59，使浆体不能进入第二砂浆缸51中，同时，第二砂浆缸51中的浆体也不能向喂料罐27或输沙管道输出砂浆，出口单向重力球阀53向上运动将侧出口510打开，第二砂浆缸51中的浆体从侧出口510流出至外排输沙管道。

在活塞柱58运动过程中会摩擦生热和接收到来自第一液压油缸512发散的热量，使活塞柱58发热，影响泵运行的稳定和工作效率，上空腔54中的水此时可以起到冷却活塞柱58的作用，维持设备稳定运行，同时第一敞口式散热示位器511也有利于下空腔55中的水及时向外散热。

活塞柱58的往复运动，使环形支撑密封圈7受到磨损，密封性变差，环形支撑密封圈57磨损后，会使清水混着砂浆进入上空腔54，环形支撑密封圈57会进一步受到磨损，这时第一敞口式散热示位器511中的水位就会上升，从而提醒操作人员及时更换环形支撑密封圈57。

如果是立式液压内胎泥浆泵，事先将柱塞式水缸65的两个腔都注满水，并且右边的腔的液位要到达第二敞口散热示位器610内，此时左边空腔内的水也进入第三砂浆缸61内壁与砂浆内胎64之间的空腔，当第二液压油缸611的输出端带动柱塞68向油缸方向运动时，在第三砂浆缸61中形成负压，第二出口单向浮动球阀63在第三砂浆缸61出口与第三砂浆缸61的压差作用下，开始向第三砂浆缸61方向运动，第三砂浆缸61出口被封堵，第二进口单向浮动球阀62在来自喂料罐27或输沙管道的浆体的压力下，开始向下运动，第三砂浆缸61进口打开，浆体进入砂浆内胎64中，砂浆内胎64慢慢鼓起；

当柱塞68向第三砂浆缸61方向运动时，推动挤压柱塞式水缸65中的水，水受到挤压，作为向砂浆内胎64内的砂浆传递能量的传输介质对砂浆内胎64进行挤压，砂浆内胎64中的内压力增大，致使第二进口单向浮动球阀62向来料方向移动，堵住第三砂浆缸61的进口，使浆体不能进入砂浆内胎64中，同时砂浆内胎64中的浆体也无法向来料方向溢出，第二出口单向浮动球阀63向下运动将第三砂浆缸61出口打开，砂浆内胎64中的浆体从出口流出。

在柱塞68运动过程中会因摩擦生热和接收到来自第二液压油缸611发散的热量，使柱塞68发热，影响泵运行的稳定和工作效率，柱塞式水缸65中的水此时可以起到冷却柱塞68的作用，维持设备稳定运行，同时第二敞口散热示位器610也有利于柱塞式水缸65中的水及时向外散热。

柱塞68的往复运动，使柱塞68与柱塞式水缸65间的密封圈67受到磨损，密封性变差，密封圈67磨损后，会使柱塞式水缸65的左边的腔的水流到右边的腔内，这时第二敞口散热示位器610中的水位就会上升，从而提醒操作人员及时更换密封圈67。

从一级加压泵站出来的浆体经输沙管道流过管道输沙调压塔然后再进入二级加压泵站，最终填入塌陷区，当一级泵站正常工作、二级泵站出现故障时，通过输沙管道41输送的水沙将通过竖立管道42向上运动，随着水沙中的增多，输沙管道41内的压力增大，超过次级泵站输沙能力的水沙通过竖立管道42排到蓄水池44中，减轻输沙管道41内的压力；当蓄水池44中的水位超过液位控制显示，排水阀46打开，将夜缸中的水自动排至规划区域；当二级泵站正常工作，而一级泵站出现故障时，输沙管道41内的输浆体量不足，达不到设计输送浆体量时，输沙管道41内的压力减少，竖立管道42内的水沙就会降下来补充缺少的浆体量，此时竖立管道42中的压强就会相应变小，逆向回止阀45在压差的作用下自动打开，蓄水池44中的水流出，补充到输沙管道41中，同时，潜水泵48工作，维持蓄水池44中的液位，保证二级泵站按照设计流量输送。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。

Claims (9)

1.一种管道输沙系统，其特征是：包括依次通过输沙管道连接的采沙船、泥沙浓密器和/或集沙池、一级加压泵站、管道输沙调压塔和二级加压泵站，其中：

所述采沙船包括采沙平台（11）和采沙平台（11）下方的前潜沙泵（12），采沙平台（11）上设有可控制前潜沙泵（12）升降的升降装置，所述采沙平台（11）左侧和右侧分别向外设有支撑杆架（13）和第一浮筒（110），所述支撑杆架（13）的外端设有定滑轮（14），所述采沙平台（11）上设有两台卷扬机（15），卷扬机（15）上的牵引绳（16）绕过定滑轮（14）后连接有第一潜沙泵（17），第一潜沙泵（17）上连接有外输输沙管道（18）；

所述泥沙浓密器包括平台（21），所述平台（21）上设有第一砂浆缸（22），第一砂浆缸（22）内设有与第一砂浆缸（22）同轴心的圆锥台（23），所述第一砂浆缸（22）上部设有进水管道（24）和溢流管道（25），所述进水管道（24）沿第一砂浆缸（22）内壁的切线方向设置，所述溢流管道（25）位于圆锥台（23）的上端，所述第一砂浆缸（22）的缸底设有两根沿水流的流动方向并向下45°方向设置的出流管道（26），所述出流管道（26）下方设有喂料罐（27）；

所述集沙池包括坡底槽式进水渠（32）和出口水位控制闸（33），所述坡底槽式进水渠（32）底部设有漏斗集沙井（321），所述漏斗集沙井（321）内设有喂料潜沙泵（36），所述坡底槽式进水渠（32）上方设有喂料泵房（34），喂料泵房（34）内设有可使喂料潜沙泵（36）升降的起降控制装置（35）及与喂料潜沙泵（36）连接的隔膜泵（37）；

所述管道输沙调压塔包括PLC控制系统（49）和垂直连接在输沙管道（41）的竖立管道（42），所述输沙管道（41）上方设有蓄水池（44），所述竖立管道（42）的上出口向下弯并朝向蓄水池（44），所述蓄水池（44）底部与竖立管道（42）之间连接有逆向回止阀（45），所述蓄水池（44）底部设有排水阀（46），所述蓄水池（44）配套有用于向蓄水池（44）补水的机井（410）和潜水泵（48），所述蓄水池（44）内设有压力传感器（47），所述压力传感器（47）、逆向回止阀（45）、排水阀（46）和压力传感器（47）分别与PLC控制系统（49）电路连接；

所述外输输沙管道（18）与进水管道（24）或砂浆池（31）连接，所述喂料罐（27）或隔膜泵（37）通过输沙管道与一级泵站的泥浆泵连接。

2.根据权利要求1所述的管道输沙系统，其特征是，所述一级加压泵站和二级加压泵站使用的泥浆泵为立式液压柱塞泥浆泵和/或立式液压内胎泥浆泵，所述立式液压柱塞泥浆泵包括竖立的柱塞式第二砂浆缸（51），所述柱塞式第二砂浆缸（51）包括缸体（56）、活塞柱（58）和可更换的环形支撑密封圈（57），环形支撑密封圈（57）固定在缸体（56）上并且套在活塞柱（58）上，所述柱塞式第二砂浆缸（51）上方连接第一液压油缸（512），所述第一液压油缸（512）的输出端伸入缸体（56）内部与活塞柱（58）固定连接，所述环形支撑密封圈（57）将缸体（56）内腔分隔成上空腔（54）和下空腔（55），所述下空腔（55）的上部设有压力传感器（513），所述缸体（56）下端设有侧进口（59）和侧出口（510），侧进口（59）处设有只进不出的第一进口单向浮动球阀（52），侧出口（510）处设有只出不进的第一出口单向重力球阀（53），所述第一进口单向浮动球阀（52）的密度小于1千克/立方米，第一出口单向重力球阀（53）的密度大于1千克/立方米；所述立式液压内胎泥浆泵，包括竖立的第三砂浆缸（61），所述第三砂浆缸（61）上端的进口处设有只进不出的第二进口单向浮动球阀（62），所述第三砂浆缸（61）下端的出口处设有只出不进的第二出口单向浮动球阀（63），进口和出口之间设有筒柱状的砂浆内胎（64），所述第三砂浆缸（61）的中部连接有横向的柱塞式水缸（65），所述柱塞式水缸（65）的另一端连接第二液压油缸（611），所述第二液压油缸（611）的输出端伸入柱塞式水缸（65）内与柱塞式水缸（65）的柱塞（68）固定连接，所述柱塞式水缸（65）的靠近第二液压油缸（611）的空腔上设有透明的第二敞口式散热示位器（610），另一端设有加水孔（69）；所述第二进口单向浮动球阀（62）和第二出口单向浮动球阀（63）的密度小于1千克/立方米。

3.根据权利要求2所述的管道输沙系统，其特征是，所述上空腔（54）侧壁上设有透明的第一敞口式散热示位器（511），所述侧进口（59）和侧出口（510）上方的下空腔（55）内设有虑位器（518），所述虑位器（518）通过橡皮筋（520）连接在下空腔（55）的底部，所述虑位器（518）包括由具有超高分子量的聚乙烯材料制成的球体（511）和镶嵌在球体（5181）外沿与第二砂浆缸（51）内壁接触的环形部位的土工布（5182），所述活塞柱（58）为镀铬活塞柱，所述活塞柱（58）下端设有由超高分子量聚乙烯材料制成的耐磨帽（519）。

4.根据权利要求3所述的管道输沙系统，其特征是，所述第一进口单向浮动球阀（52）的密度为0.94千克/立方米，第一出口单向重力球阀（53）的密度为1.37千克/立方米。

5.根据权利要求2所述的管道输沙系统，其特征是，所述砂浆内胎（64）为可压缩可舒张的筒柱状橡胶制品，所述第二进口单向浮动球阀（62）和第二出口单向浮动球阀（63）的密度为0.94千克/立方米。

6.根据权利要求1所述的管道输沙系统，其特征是，所述外输输沙管道（18）上设有浮筒（19）。

7.根据权利要求1所述的管道输沙系统，其特征是，所述圆锥台（23）用超高分子量聚乙烯材料制成，所述圆锥台外壁在上下方向上的倾斜角度（a）为13.5°。

8.根据权利要求1所述的管道输沙系统，其特征是，所述坡底槽式进水渠（32）两岸的坡度2a≥30°。

9.根据权利要求1所述的管道输沙系统，其特征是，所述竖立管道（42）的高为40米，其内径为0.6米 ，所述蓄水池（44）与输沙管道（41）之间的距离为15米，所述竖立管道（42）由超高分子量聚乙烯材料制成，所述竖立管道（42）外设有钢结构的管道架（43）。