CN108758330B - 一种用于保压转移的双液压泵冷却循环保压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压传动技术及冷却循环技术领域，旨在提供一种用于保压转移的双液压泵冷却循环保压系统。该系统包括通过管路相连的冷却系统、电磁阀系统与循环保压系统。冷却系统包括冷却设备、冷水箱与第一制冷机；电磁阀系统包括第一二位二通电磁阀、第二二位二通电磁阀、第三二位二通电磁阀与第四二位二通电磁阀；循环保压系统包括保压转移系统与保压次转移装置。本发明将对天然气水合物样品的压力维持和温度控制功能合二为一，独创性的对天然气水合物样品原位保持中最重要的两个参数全部实现控制，创新性较强对后续天然气水合物样品转移系统的设计具有重要参考意义。

Description

一种用于保压转移的双液压泵冷却循环保压系统

技术领域

本发明涉及液压传动技术及冷却循环技术领域，具体涉及一种用于保压转移的双液压泵冷却循环保压系统。

背景技术

在陆上化石燃料等资源的日益消耗殆尽，新兴的风能、太阳能等能源又不足以作为主要能源供给的背景下，海底资源作为战略储备越来越引起国际重视。这其中天然气水合物因其储量庞大、品质优良，越来越被我国所重视。但是天然气水合物在离开原位高压、低温的环境后会快速分解，如果不对其进行保温保压的处理，便无法提取到高纯度的天然气水合物进行后续的分析或者加工。基于天然气水合物的这种特性，目前我国现有的沉积物样品推送装置在海底钻取得到天然气水合物样品后会马上对其进行保压，待样品提取到岸上环境后仍需进行进一步的保压处理。

为了保证在岸上环境能够为下一步转移分析进行高度保温保压，研制一种适用于深海沉积物保温保压转移的冷却循环保压系统，最大限度的保证样品在转移过程中环境不变，对维持沉积物原有结构及性质具有重要意义，更是保证对样品分析检测成功的关键。该研究成果为我国天然气水合物研究从采集阶段到深入研究水合物性质阶段提供重要支撑，促进天然气水合物的研究进展，加快实现对天然气水合物的最终开采。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于保压转移的双液压泵冷却循环保压系统。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于保压转移的双液压泵冷却循环保压系统，包括冷却系统、电磁阀系统与样品处理系统。

冷却系统包括冷却设备、冷水箱与第一制冷机。冷却设备内包括冷却剂箱、第二制冷机与冷却箱，冷却箱内底部设有第二换热片，中部设有储存容器与冷凝管。冷却剂箱的输入管与输出管与冷却箱相连。第二制冷机通过管路连接第二换热片。冷凝管与储存容器通过管路连接成回路，回路一端连接三位三通电磁阀，另一端连接到电磁阀系统。三位三通电磁阀通过两股管路连接到冷水箱，其中一管路上设有常压大流量海水泵与第一过滤器。另一管路上设有高压变量海水泵与第二过滤器，该管路上还设有支路，通过第一溢流阀连接到冷水箱。冷水箱上设有第一循环泵、第一温度计，内部设有第一换热片，第一换热片通过管路连接第一制冷机。

电磁阀系统包括第一二位二通电磁阀、第二二位二通电磁阀、第三二位二通电磁阀与第四二位二通电磁阀。

样品处理系统包括通过连通器相连并通过支撑架进行支撑的保压转移系统与保压次转移装置。保压转移系统包括设于同一水平高度依次相连的样品推送装置、高压内切割装置、第一球阀、声波及CT装置与第二球阀。保压次转移装置包括次转移样品筒。其中，第一二位二通电磁阀与样品推送装置相连，第二二位二通电磁阀与高压内切割装置相连，第三二位二通电磁阀与声波及CT装置相连，第四二位二通电磁阀与连通器相连。

作为一种改进，样品推送装置上设有第四温度计、第三压力计、第一安全阀、第一排气阀。

作为一种改进，高压内切割装置上设有第五温度计。

作为一种改进，连通器上设有第五压力计。

作为一种改进，声波及CT装置上前端设有第四压力计，后端设有第二安全阀与第二排气阀。

作为一种改进，电磁阀系统的管路上设有第二压力计。

作为一种改进，样品处理系统上还连接有循环回路系统，循环回路系统为三根并联管路分别连接样品推送装置、高压内切割装置与连通器，循环回路系统的管路上还设有第八过滤器、第二溢流阀、第七过滤器、第二单向阀与闸阀。

作为一种改进，第一二位二通电磁阀、第二二位二通电磁阀、第三二位二通电磁阀与第四二位二通电磁阀连接到样品处理系统的四根管路上分别设有第三过滤器、第四过滤器、第五过滤器与第六过滤器。

作为一种改进，冷凝管与存储容器回路连接到电磁阀系统的管路上设有流量控制阀、第三温度计与蓄能器。

本发明中，样品推送装置与高压内切割装置均为现有技术，其中样品推送装置即为已公开专利201410419344.6一种深海沉积物保压取样转移装置及其应用方法中的样品抓取及推拉单元。高压内切割装置即为同篇专利中公开的切割单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用双液压泵结合工作的方式，常压大流量常压泵先工作向系统注水，高压变量泵再工作充压，既能保证压力要求又能大幅度缩短升压时间，同时尽可能的减小了打压过程的水温升高量。

(2)本发明中通过进出系统海水的温差及流量作为信号输入控制系统，可精准控制冷却设备的瞬时冷却功率，确保能对打压升温后的海水进行精准的二次冷却。

(3)本发明中储存容器和蓄能器联合工作，流量计负反馈调节流量控制阀，当泄漏量较大时将储存容器中冷水快速供入系统，同时蓄能器对压力波动可实现快速响应，既能保证有足够的冷水补偿系统泄漏也能尽快消除压力波动。

(4)本发明中二位四通电磁阀配合溢流阀，实现对保压转移装置的充压、循环，在保证系统压力能够维持稳定的情况下，实现了低温冷水的循环，确保天然气水合物样品最大条件的处于原位温度压力环境下，保证了天然气水合物的样品质量。

(5)本发明中闸阀配合单向阀的结构，以简单的方式实现了对保压次转移装置的卸荷，方便次转移样品筒拆装，同时不影响循环回路的正常工作，泄漏量少、工作效果好。

(6)整个系统将对天然气水合物样品的压力维持和温度控制功能合二为一，独创性的对天然气水合物样品原位保持中最重要的两个参数全部实现控制，创新性较强对后续天然气水合物样品转移系统的设计具有重要参考意义。

附图说明

图1为本发明的冷却系统与电磁阀系统结构示意图。

图2为本发明的样品处理系统与电磁阀系统连接结构示意图。

图中所附标记为：101-第一制冷机，102-冷水箱，103-高压变量海水泵，104-常压大流量海水泵，105-第二制冷机，106-冷却剂箱，107-冷却箱，108-冷凝管，109-储存容器，110-蓄能器，111-样品推送装置，112-高压内切割装置，113-第一球阀，114-声波及CT装置，115-第二球阀，116-连通器，117-保压次转移装置。201-第一换热片，202-第一循环泵，203-第一过滤器，204-第二过滤器，205-第一溢流阀，206-三位三通电磁阀，207-第一单向阀，208-第一流量计，209-第二换热片，210-第二循环泵，211-第一开关阀，212-第二开关阀，213-第二流量计，214-流量控制阀，215-第一二位二通电磁阀，216-第二二位二通电磁阀，217-第三二位二通电磁阀，218-第四二位二通电磁阀，219-第三过滤器，220-第四过滤器，221-第五过滤器，222-第六过滤器，223-第七过滤器，224-第八过滤器，225-第二单向阀，226-闸阀，227-第二溢流阀，228-第一安全阀，229-第一排气阀，230-第二安全阀，231-第二排气阀。301-第一温度计，302-第一压力计，303-第一温度计，304-第三温度计，305-第二压力计，306-第四温度计，307-第三压力计，308-第五温度计，309-第四压力计，310-第六温度计，311-第五压力计。

具体实施方式

结合附图，下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。

图1所示，本发明一种用于保压转移的双液压泵冷却循环保压系统，包括冷却系统、电磁阀系统与样品处理系统。

如图1所示，冷却系统包括冷却设备、冷水箱102与第一制冷机101。冷却设备内包括冷却剂箱106、第二制冷机105与冷却箱107，冷却箱107内底部设有第二换热片209，中部设有储存容器109与冷凝管108。冷却剂箱106的输入管与输出管与冷却箱107相连。第二制冷机105通过管路连接第二换热片209。第一制冷机101通过第一换热片201对将冷水箱102内的海水初步冷却至2～4℃，供海水泵将其注入整个保压系统。其中第一循环泵202用以保证冷水箱102内低温海水循环，第一温度计301输出信号用以调整第一制冷机101的冷却功率。

冷凝管108与储存容器109通过管路连接成回路，回路一端连接三位三通电磁阀206，另一端连接到电磁阀系统。冷凝管108与储存容器109回路连接到电磁阀系统的管路上设有流量控制阀214、第三温度计304与蓄能器110。三位三通电磁阀206通过两股管路连接到冷水箱102，其中一管路上设有常压大流量海水泵104与第一过滤器203。另一管路上设有高压变量海水泵103与第二过滤器204，该管路上还设有支路，通过第一溢流阀205连接到冷水箱102。冷水箱102上设有循环泵210、第一温度计301，内部设有第一换热片201，第一换热片201通过管路连接第一制冷机101。高压变量海水泵103及常压大流量海水泵104共同组成系统打压部分，两泵分别与第一过滤器203、第二过滤器204相连，过滤掉海水内的杂质，防止后续阀及管路造成堵塞。三位三通电磁阀206切换右位常压大流量海水泵104先向系统内注水，切换左位接入高压变量海水泵103向系统内打压，第一溢流阀205调定25Mpa，使高压变量海水泵103打入系统的压力维持在25Mpa。蓄能器110在保压系统出现压力波动时进行快速响应，确保系统压力的平稳。同时，当系统出现泄露等情况造成管路瞬间低压，需要大量补充低温海水时，第二流量计213测得冷却设备出口流量增大，调控流量控制阀214增大流量，从而将储存容器109中的低温海水快速补充进保压系统，在维持压力的同时确保有足够的低温海水。

第二制冷机105通过第二换热片209对冷却箱107内的冷却剂进行降温，由于高压泵打压后海水会升温，所以需要进行二次冷却，海水经过浸泡在冷却剂内的冷凝管108，第一流量计208测得冷却设备的进口流量，第一温度计303和第三温度计304测量海水进出冷却设备的温差，通过流量及温差得到需要冷却的海水量，系统通过调整开关阀211、212的工作状态进行冷却剂液面调整，进而控制冷凝管108的浸入长度，将海水温度精准控制在2℃左右。

电磁阀系统包括第一二位二通电磁阀215、第二二位二通电磁阀216、第三二位二通电磁阀217与第四二位二通电磁阀218。电磁阀系统的管路上设有第二压力计305。

如图2所示，样品处理系统包括通过连通器116相连并通过支撑架进行支撑的保压转移系统与保压次转移装置117。所述保压转移系统包括设于同一水平高度依次相连的样品推送装置111、高压内切割装置112、第一球阀113、声波及CT装置114与第二球阀115。保压次转移装置117包括次转移样品筒。其中，第一二位二通电磁阀215与样品推送装置111相连，第二二位二通电磁阀216与高压内切割装置112相连，第三二位二通电磁阀217与声波及CT装置114相连，第四二位二通电磁阀218与连通器116相连。电磁阀系统连接到样品处理系统的四根管路上分别设有第三过滤器219、第四过滤器220、第五过滤器221与第六过滤器222。样品推送装置111上设有第四温度计306、第三压力计307、第一安全阀228与第一排气阀229。

连通器116上设有第五压力计311。声波及CT装置114上前端设有第四压力计309，后端设有第二安全阀230与第二排气阀231。

第二压力计305测量主路海水压力，第一二位二通电磁阀215、第二二位二通电磁阀216、第三二位二通电磁阀217、第四二位二通电磁阀218与第三过滤器219、第四过滤器220、第五过滤器221、第六过滤器222对接然后依次接入样品推送装置111、高压内切割装置112、声波及CT装置114和保压次转移装置117，第一球阀113接在高压内切割装置112和声波及CT装置114之间，起隔离分装作用，第二球阀115及连通器116接在声波及CT装置114和保压次转移装置117之间，用于保压次转移装置117的拆卸。

第四温度计306、第五温度计308、第六温度计310和第三压力计307、第四压力计309，以及第一安全阀228、第二安全阀230和第一排气阀229、第二排气阀231都依次接在样品推送装置111、高压内切割装置112、声波及CT装置114和保压次转移装置117上，用于测量各个装置的压力、温度情况以及充压过程中排气和压力突增的防爆。

样品处理系统上还连接有循环回路系统，循环回路系统为三根并联管路分别连接样品推送装置111、高压内切割装置112与连通器116。循环回路系统的管路上还设有第八过滤器224、第二溢流阀227、第七过滤器223、第二单向阀225与闸阀226。第八过滤器224与第二溢流阀227与样品推送装置111相连组成第一循环回路、与高压内切割装置112相连组成第二循环回路、与连通器116相连组成第三循环回路，第四过滤器220、第五过滤器221分别布置在第二、第三循环回路上，第二单向阀225接在第二、第三循环回路之间用于卸荷时压力阻隔，闸阀226接在第三循环回路用于对连通器116和保压次转移装置117的卸荷。

下面结合附图介绍本发明的工作步骤：

步骤1：初步冷却。第一制冷机101通过第一换热片201对将冷水箱102内的海水初步冷却至2～4℃，第一温度计301输出信号用以调整第一制冷机101的冷却功率。

步骤2：向整个系统内注水充压。三位三通电磁阀206调至右位，常压大流量海水泵104通过第一过滤器203将低温海水注入系统，同时打开第一二位二通电磁阀215、第二二位二通电磁阀216、第三二位二通电磁阀217与第四二位二通电磁阀218，对整个保压转移装置进行注水，打开第一排气阀229、第二排气阀231进行排气。待第一排气阀229、第二排气阀231有水溢出时三位三通电磁阀206调至左位，高压变量海水泵103通过第二过滤器204对系统注水增压，第一溢流阀205调定25Mpa确定系统压力。

步骤3：二次冷却。打压后升温的海水经过冷凝管108，第二制冷机105通过第二换热片209对将冷却箱107内的冷却剂进行冷却进而冷却冷凝管108内的高压海水。第一流量计208测得高压海水流量，第一温度计303和第三温度计304测量海水进出冷却设备的温差，当管路内海水流量增大或打压后温度升高较多时，控制开关阀212向冷却箱107内注入冷却剂，增加冷凝管108的浸入长度，从而加大冷却功率，当管路内海水流量减少或打压后温度升高不多时，控制开关阀211将冷却箱107内冷却剂回流至冷却剂箱106，减少冷凝管108的浸入长度，从而降低冷却功率，通过冷凝管浸入长短的改变实现对高压海水温度的精准控制。

步骤4：温度及压力补偿。当系统出现压力波动或者出现较大量的泄露时，蓄能器110对压力波动进行快速响应，同时由于系统泄漏失水，第二流量计304测得流速增大，流速信号反馈给控制系统调整流量控制阀214增大输出流量，将储存容器109内提前冷却好的低温高压海水快速补充进入系统，当系统压力及水量得到补偿后第二流量计304检测到的流速信号减小，流量控制阀214输出流量减小，直至稳定状态关闭。

步骤5：低温高压水循环。第一、第二与第三循环回路分别接在样品推送装置111、高压内切割装置112、声波及CT装置114和连通器116上，将第二溢流阀227调整至略低于25Mpa的压力，正常工作时实现低温高压海水的循环，保证对天然气水合物样品的冷却效果。

步骤6：卸荷拆装保压次转移装置。当保压转移系统内部完成切割、扫描、推送工作，需要将保压次转移样品进行封装转移时，关闭第二球阀115，将第四二位二通电磁阀218调至左位关闭状态，打开闸阀226对连通器116内高压海水进行卸荷，然后拆卸连通器116，更换次转移样品筒，重新连接后关闭闸阀226，调整第四二位二通电磁阀218至右位开启状态再次充压。

因此，本发明的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括在权利要求书之下实施或者执行本发明的所有等效方案。

Claims (9)

1.一种用于保压转移的双液压泵冷却循环保压系统，其特征在于，包括冷却系统、电磁阀系统与样品处理系统；

所述冷却系统包括冷却设备、冷水箱与第一制冷机；所述冷却设备内包括冷却剂箱、第二制冷机与冷却箱，冷却箱内底部设有第二换热片，中部设有储存容器与冷凝管；冷却剂箱的输入管与输出管与冷却箱相连；第二制冷机通过管路连接第二换热片；所述冷凝管与储存容器通过管路连接成回路，所述回路一端连接三位三通电磁阀，另一端连接到电磁阀系统；三位三通电磁阀通过两股管路连接到冷水箱，其中一管路上设有常压大流量海水泵与第一过滤器；另一管路上设有高压变量海水泵与第二过滤器，该管路上还设有支路，通过第一溢流阀连接到冷水箱；所述冷水箱上设有第一循环泵、第一温度计，内部设有第一换热片，第一换热片通过管路连接第一制冷机；

所述电磁阀系统包括第一二位二通电磁阀、第二二位二通电磁阀、第三二位二通电磁阀与第四二位二通电磁阀；

所述样品处理系统包括通过连通器相连并通过支撑架进行支撑的保压转移系统与保压次转移装置；保压转移系统包括设于同一水平高度依次相连的样品推送装置、高压内切割装置、第一球阀、声波及CT装置与第二球阀；所述保压次转移装置包括次转移样品筒；其中，第一二位二通电磁阀与样品推送装置相连，第二二位二通电磁阀与高压内切割装置相连，第三二位二通电磁阀与声波及CT装置相连，第四二位二通电磁阀与连通器相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述样品推送装置上设有第四温度计、第三压力计、第一安全阀与第一排气阀。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压内切割装置上设有第五温度计。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述连通器上设有第五压力计。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述声波及CT装置上前端设有第四压力计，后端设有第二安全阀与第二排气阀。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电磁阀系统的管路上设有第二压力计。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述样品处理系统上还连接有循环回路系统，所述循环回路系统为三根并联管路分别连接样品推送装置、高压内切割装置与连通器，循环回路系统的管路上还设有第八过滤器、第二溢流阀、第七过滤器、第二单向阀与闸阀。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一二位二通电磁阀、第二二位二通电磁阀、第三二位二通电磁阀与第四二位二通电磁阀连接到样品处理系统的四根管路上分别设有第三过滤器、第四过滤器、第五过滤器与第六过滤器。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷凝管与存储容器回路连接到电磁阀系统的管路上设有流量控制阀、第三温度计与蓄能器。

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