CN110736028A - 一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流控制系统和方法 - Google Patents

一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流控制系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流的控制系统，其特征在于，包括依次设置在浆体输送管道上的前级泵站主泵(1)和后级泵站主泵(3)，以及峰点压力表和密度计(2)；所述前级泵站主泵(1)和后级泵站主泵(3)，用于调节浆体输送管道内浆体的流量和流速，保证浆体流速小于加速流；所述峰点压力表和密度计(2)，用于测量浆体输送管道峰点处的管内浆体压力和密度。本发明通过检测设备，快速发现加速流，同时及时进行前后级泵站之间的配合泵速调节，控制管道内浆体的流速，主动防止加速流的扩大；提高管道的使用寿命及使用效率，降低管道内壁的磨蚀速率。

Description

一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流控制系统和方法
技术领域
本发明涉及长距离浆体输送管道磨蚀控制领域，尤其是一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流控制系统和方法。
背景技术
长距离浆体管道输送系统通常敷设于地形起伏不平、中途有峰点或顺坡敷设坡度较陡的地形条件下，浆体流动从峰顶下跌时和浆体批量输送时往往会出现满管流动的摩阻损失不足以消耗峰点势能的情况，从而像“打滑梯”一样，产生加速流，在峰顶下一定长度的管道内出现非满管流，其流速由小而大逐渐加速，直至在新的条件下满管流的摩阻损失恰好可以消耗加速流终点或满管流起点的势能为止。加速流的产生实际上是由多余的能量引起，峰点的多余势能通过加速流段予以消耗。
浆体加速流段管道内流体速度会超过正常满管流时浆体流速，根据文献介绍，管道的磨损速度与流速的2～3次方成正比，可见加速流段的管道，如不对加速流现象采取控制措施，会造成管道磨蚀加剧，缩短管线寿命。
目前，控制和消除加速流的方法主要采用：
1.管道保护：这种方法主要是增加加速流段管道的壁厚、改小加速流段管道的管径或改用耐磨衬里的管道，这种方法增加了管道输送成本且对管道消能效果不明显；
2.通过改变管道的敷设坡度和输送工艺条件来控制消除管道峰点加速流，这种方法对前期管道的铺设地形要求较高，在复杂山区地形管道沿线有些坡度是很难减小的或是减小坡度的成本大大高于工程投资，因此这种方法对投资以及输送工艺设计要求较高；
3.末端设置节流孔板进行降压，利用流体在节流孔板前后的突然收缩和突然扩大所产生的涡流损失，形成局部阻力，通过此局部阻力来消耗加速流段多余的势能而达到控制和消除加速流的目的，但是消能速度慢。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流控制系统和方法，通过峰点压力表和密度计的设置，测量峰点的浆体压力和浆体密度，同时根据测量的结果，调节前级泵站主泵和后级泵站主泵的泵速差，从而调节管道内的浆体流量和流速，避免浆体加速流的扩大和及时消除，提高管道的使用寿命及使用效率，降低管道内壁的磨蚀速率。
本发明采用的技术方案如下：
本发明一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流的控制系统，其特征在于，包括依次设置在浆体输送管道上的前级泵站主泵和后级泵站主泵，以及峰点压力表和密度计；所述前级泵站主泵和后级泵站主泵，用于调节浆体输送管道内浆体的流量和流速，保证浆体流速小于加速流；所述峰点压力表和密度计，用于测量浆体输送管道峰点处的管内浆体压力和密度。
以上结构，在现有技术中，加速流的消除都是在加速流发生到一定程度后，才开始进行消除，没有主动的检测加速流的发生，并及时、快速的对加速流进行主动的消除；而本发明的技术方案中，在加速流发生时就检测到，同时在加速流未扩大就进行调压消除，能够提高消除的效率，同时对管道又更好的保护。
进一步的，所述后级泵站主泵前端的管道上设有阀门一，阀门一前端通过管道二连接事故池或水池，管道二上安装有阀门二。
本发明一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：根据测量的前级泵站主泵的输送流量，计算矿浆到达峰点的时间和浆体压力；
步骤二：利用设置在峰点处的峰点压力表和密度计，分别测量峰点处管内实际浆体压力和管内浆体的密度；
步骤三：基于计算的矿浆到达峰点的时间，在矿浆即将到达峰点时，启动后级泵站主泵并与前级泵站主泵连管进行浆体管道输送；
步骤四：将峰点压力表和密度计的测量结果，与计算的浆体压力和浆体密度进行比对；若浆体压力下降，同时浆体密度增加，调节后级泵站主泵与前级泵站主泵之间的泵速差，直至浆体压力不再下降，浆体密度停止增加，浆体流动速度小于预设值。
进一步的，所述步骤四中，若测量的实际浆体压力小于阈值，调节后级泵站主泵与前级泵站主泵之间的泵速差。
进一步的，所述步骤四中，调节后浆体流动速度大于临界不淤流速。
进一步的，所述调节后级泵站主泵与前级泵站主泵之间泵速差的方法：降低后级泵站主泵速度或提高前级泵站主泵速度。
进一步的，长距离浆体管道多级泵站输送中加速流的控制方法，还包括：在步骤一前，浆体管道内充满清水，打开阀门二，关闭阀门一，将管道内清水引入后级泵站事故池或水池内；启动前级泵站主泵，并切换输送矿浆。
进一步的，所述步骤三具体包括：开启阀门一，关闭阀门二，启动后级泵站主泵。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、实现快速消除加速流；与现有消除方法相比，本发明在峰点快速检测到加速流的发生，及时通过调节前级泵站主泵和后级泵站主泵的泵速差，控制浆体的流速，避免加速流对管道造成更大的磨蚀。
2、加速流控制和消除成本低；降低管道输送初始建设投资成本，即减少需要控制加速流现象而建立消能站的投资。
3、由于加速流的控制，管道内的浆体流速慢，降低管道的磨蚀速率，提高管道输送效率，保证了管道的正常使用寿命。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是实施例一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流控制系统结构示意图。
图中标记：1为前级泵站主泵，2为峰点压力表和密度计，3为后级泵站主泵，4为阀门一，5为阀门二。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例一：如图1所示，本发明一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流的控制系统，包括依次设置在浆体输送管道上的前级泵站主泵1和后级泵站主泵3，以及峰点压力表和密度计2；所述前级泵站主泵1和后级泵站主泵3，用于调节浆体输送管道内浆体的流量和流速，保证浆体流速小于加速流(保证浆体在浆推水时不产生浆体加速流现象)；所述峰点压力表和密度计2，用于测量浆体输送管道峰点处的管内浆体压力和密度；所述后级泵站主泵3前端的管道上设有阀门一4，阀门一4前端通过管道二连接事故池或水池，管道二上安装有阀门二5。
实施例二：在实施例中公开了一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：根据测量的前级泵站主泵的输送流量，计算矿浆到达峰点的时间和浆体压力；
步骤二：利用设置在峰点处的峰点压力表和密度计，分别测量峰点处管内实际浆体压力和管内浆体的密度；
步骤三：基于计算的矿浆到达峰点的时间，在矿浆即将到达峰点时，启动后级泵站主泵并与前级泵站主泵连管进行浆体管道输送；
步骤四：将峰点压力表和密度计的测量结果，与计算的浆体压力和浆体密度进行比对；若浆体压力下降，同时浆体密度增加，调节后级泵站主泵与前级泵站主泵之间的泵速差，直至浆体压力不再下降，浆体密度停止增加，浆体流动速度小于预设值；同时调节后浆体流动速度大于临界不淤流速。
与实施例二相比，本实施例中公开了，所述步骤四中，若测量的实际浆体压力小于阈值，调节后级泵站主泵与前级泵站主泵之间的泵速差。
实施例三：在一个实施例中，加速流的控制方法具体操作包括以下步骤：
A：整条浆体管道内充满清水；
B：打开阀门二5，关闭阀门一4，将管道内清水引入后级泵站事故池或水池内；
C：启动前级泵站主泵1，并切换输送矿浆；
D：计算矿浆到达峰点的时间和压力情况，通过峰点压力表2的变化情况与计算的压力比对；
E：通过计算峰点的压力情况与实际压力表进行比对，确认矿浆到达峰点时的压力是否发生下降，以及压力是否大于阈值；同时通过密度计测量浆体密度是否增加；
F：当矿浆即将到达峰点时，开启阀门4，关闭阀门5，启动后级泵站主泵3，将前级泵站与后级泵站连管向浆体管道输送终端进行矿浆输送；其中，启动后级泵站主泵后，矿浆到达峰点或将到峰点，只有在矿浆到达峰点前启动后级泵站主泵，才能及时进行调控；
G：根据峰点压力表情况、后级泵站入口压力表情况、前级泵站主泵出口压力表情况，对主泵进行泵速调节，保证峰点压力表在正常范围内(不产生浆体加速流现象)波动，直至矿浆到达后级泵站为止；其中，当检测到峰点压力下降，同时浆体密度增加时，说明发生了加速流，进行调节；当检测的峰点浆体压力小于预设值也说明发生了加速流。
在实施例中，所述调节后级泵站主泵与前级泵站主泵之间泵速差的方法：降低后级泵站主泵速度或提高前级泵站主泵速度。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流的控制系统，其特征在于，包括依次设置在浆体输送管道上的前级泵站主泵(1)和后级泵站主泵(3)，以及峰点压力表和密度计(2)；所述前级泵站主泵(1)和后级泵站主泵(3)，用于调节浆体输送管道内浆体的流量和流速，保证浆体流速小于加速流；所述峰点压力表和密度计(2)，用于测量浆体输送管道峰点处的管内浆体压力和密度。
2.根据权利要求1所述的长距离浆体管道多级泵站输送中加速流的控制系统，其特征在于，所述后级泵站主泵(3)前端的管道上设有阀门一(4)，阀门一(4)前端通过管道二连接事故池或水池，管道二上安装有阀门二(5)。
3.一种长距离浆体管道多级泵站输送中加速流的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据测量的前级泵站主泵的输送流量，计算矿浆到达峰点的时间和浆体压力；
步骤二：利用设置在峰点处的峰点压力表和密度计，分别测量峰点处管内实际浆体压力和管内浆体的密度；
步骤三：基于计算的矿浆到达峰点的时间，在矿浆即将到达峰点时，启动后级泵站主泵并与前级泵站主泵连管进行浆体管道输送；
步骤四：将峰点压力表和密度计的测量结果，与计算的浆体压力和浆体密度进行比对；
若浆体压力下降，同时浆体密度增加，调节后级泵站主泵与前级泵站主泵之间的泵速差，直至浆体压力不再下降，浆体密度停止增加，浆体流动速度小于预设值。
4.根据权利要求3所述的长距离浆体管道多级泵站输送中加速流控制方法，其特征在于，所述步骤四中，若测量的实际浆体压力小于阈值，调节后级泵站主泵与前级泵站主泵之间的泵速差。
5.根据权利要求3所述的长距离浆体管道多级泵站输送中加速流控制方法，其特征在于，所述步骤四中，调节后浆体流动速度大于临界不淤流速。
6.根据权利要求3所述的长距离浆体管道多级泵站输送中加速流控制方法，其特征在于，所述调节后级泵站主泵与前级泵站主泵之间泵速差的方法：降低后级泵站主泵速度或提高前级泵站主泵速度。
7.根据权利要求3所述的长距离浆体管道多级泵站输送中加速流控制方法，其特征在于，还包括：在步骤一前，浆体管道内充满清水，打开阀门二(5)，关闭阀门一(4)，将管道内清水引入后级泵站事故池或水池内；启动前级泵站主泵(1)，并切换输送矿浆。
8.根据权利要求3所述的长距离浆体管道多级泵站输送中加速流控制方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：开启阀门一(4)，关闭阀门二(5)，启动后级泵站主泵(3)。
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