CN112762358A - 多相流混输装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多相流混输装置，包括第一罐体、第二罐体以及换向机构；所述换向机构驱动所述第一罐体和所述第二罐体中的液体往复循环，使所述第一罐体和所述第二罐体交替形成真空吸入腔和/或者压缩排出腔，以实现对液体、气体或者气液混合物的连续混合输送；所述换向机构包括动力泵、管线以及气动阀；所述气动阀设置在所述管线上，并控制所述管线中液体的流通方向；所述气动阀包括气动执行器、节流阀以及调速阀；所述调速阀控制所述气动执行器的运行速度，以控制所述节流阀开启或关闭的时间。本申请中的多相流流混输装置能够有效减少或消除换向过程中的液击，降低换向过程中的振动和噪音，且能有效提高设备的安全和可靠性。

Description

多相流混输装置

技术领域

本申请涉及流体输送技术领域，具体涉及一种多相流混输装置。

背景技术

原油产出物主要是油、水、气的混合物，同时还含有少量的泥沙，是一种多相混合物。油田油气采输的传统工艺是先将油、气、水分离，再用油泵、水泵、压缩机分别输送，存在工艺流程复杂，投资大、运行维护困难等缺点。

多相流混输技术是近年来发展起来的一种高效、经济的泵送技术，是国内外油田采输技术的发展趋势。多相流输送对设备的稳定性要求非常高，需要能够长时间稳定运行。中国专利CN109114433A公开了一种多相流混输装置，但其在大通径管道中使用的电磁阀组或电磁换向阀中的动铁芯的尺寸较大，在换向过程中产生较大的冲击力，且由于管线中流体工况复杂，导致该装置存在较大的液击、振动、噪音、安全性以及可靠性仍不够理想等问题。

发明内容

本申请提供一种多相流混输装置，可以解决现有多相流混输装置在换向时存在较大液击导致其可靠性不够理想的技术问题。

本申请提供一种多相流流混输装置，包括第一罐体、第二罐体以及换向机构；

所述换向机构驱动所述第一罐体和所述第二罐体中的液体往复循环，使所述第一罐体和所述第二罐体交替形成真空吸入腔和/或者压缩排出腔，以实现对液体、气体或者气液混合物的连续混合输送；

所述换向机构包括动力泵、管线以及气动阀；所述管线连通所述动力泵、所述第一罐体和所述第二罐体，所述动力泵驱动液体在所述管线、所述第一罐体和所述第二罐体中往复流动；

所述气动阀设置在所述管线上，并控制所述管线中液体的流通方向；所述气动阀包括气动执行器、节流阀以及调速阀；所述调速阀控制所述气动执行器的运行速度，并控制所述节流阀的开启或关闭的时间。

在本申请一种可能的实现方式中，所述气动阀开启或关闭的时间大于或等于0.5秒，且小于或等于10秒。

在本申请一种可能的实现方式中，所述气动阀开启或关闭的时间大于或等于0.5秒，且小于或等于5秒。

在本申请一种可能的实现方式中，所述节流阀设置在所述管线上，所述气动执行器与所述节流阀连接，所述调速阀与所述气动执行器连接。

在本申请一种可能的实现方式中，所述节流阀为蝶阀、或球阀、或滑阀。

在本申请一种可能的实现方式中，所述换向机构包括多个所述气动阀，所述第一罐体和所述第二罐体的侧壁上均设有循环液入口和循环液出口，所述动力泵具有入口管线和出口管线；每个所述气动阀设置在相应的所述循环液入口与所述出口管线之间，或设置在相应的所述循环液出口与所述入口管线之间。

在本申请一种可能的实现方式中，多个所述气动阀完成一次换向的时间大于或等于2秒，且小于或等于50秒。

在本申请一种可能的实现方式中，所述多相流混输装置还包括控制系统和液位传感器；

所述液位传感器用于采集所述第一罐体和所述第二罐体中的液位高度；

所述控制系统分别与所述液位传感器和所述换向机构通讯连接，并控制所述换向机构换向。

在本申请一种可能的实现方式中，所述第一罐体和所述第二罐体的上部均设有流体入口和流体出口。

在本申请一种可能的实现方式中，所述多相流混输装置还包括输入结构，所述输入结构包括入口汇管，所述第一罐体和所述第二罐体上的所述流体入口分别通过入口单向阀与所述入口汇管连接。

在本申请一种可能的实现方式中，所述多相流混输装置还包括输出结构，所述输出结构包括出口汇管，所述第一罐体和所述第二罐体上的所述流体出口分别通过出口单向阀与所述出口汇管连接。

本申请提供一种多相流混输装置，包括第一罐体、第二罐体以及换向机构；所述换向机构包括动力泵、管线以及气动阀；所述管线连通所述动力泵、所述第一罐体、以及所述第二罐体；所述气动阀设置在所述管线上，且控制所述管线中液体的流通方向。所述气动阀包括气动执行器、节流阀以及调速阀。当所述换向机构换向时，所述调速阀控制所述气动执行器的运行速度，所述气动执行器控制所述节流阀的开启或关闭的时间，从而避免在多相流混输装置中使用大尺寸的动铁芯进行换向，有效避免或降低了现有多相流混输装置在换向时存在较大的液击、振动、噪音的问题，有效提高了多相流混输装置的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的多相流混输装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的多相流混输装置的一个实施例的结构示意图。本申请实施例提供一种多相流混输装置，包括第一罐体1、第二罐体2以及换向机构。所述换向机构驱动所述第一罐体1和所述第二罐体2中的液体往复循环，使所述第一罐体1和所述第二罐体2交替形成真空吸入腔和/或者压缩排出腔，以实现对液体、气体或者气液混合物的连续混合输送。

其中，所述换向机构包括动力泵3、管线4以及气动阀5；所述管线4连通所述动力泵3、所述第一罐体1、以及所述第二罐体2。需要强调的是，本申请中所述第一罐体1的体积和所述第二罐体2的可根据具体需要进行设定，其体积较大，例如所述第一罐体1的体积和所述第二罐体2的体积在20m³至40m³之间。进一步地，所述第一罐体1的体积和所述第二罐体2的体积相等，可使多相流混输装置占地面积较小，且具有较高的输送效率。需要说明的是，本申请中的多相流混输装置在工作时，需要预先在所述第一罐体1和/或所述第二罐体2内排入一定量的液体，其中一种可能的方式是在所述第一罐体1和所述第二罐体2内住满液体以排出所述第一罐体1和所述第二罐体2内的空气，从而防止空气中的氧气与天然气发生化学反应导致爆炸。

可以理解的是，由于所述管线4连通所述动力泵3、所述第一罐体1、以及所述第二罐体2。当所述动力泵3工作时，所述动力泵3将位于所述第一罐体1内的液体泵送至所述第二罐体2内，所述第一罐体1内液体的体积减少，从而在所述第一罐体1内形成真空吸入腔；同时，随着所述第一罐体1内液体被泵送至所述第二罐体2内，所述第二罐体2内的液体的体积相应增加，从而在所述第二罐体2内形成压缩排出腔。同理，当所述动力泵3将位于所述第二罐体2内的液体泵送至所述第一罐体1内时，可在所述第二罐体2内形成真空吸入腔，在所述第一罐体1内形成压缩排出腔，在此不再重复阐述。

在本申请实施例中，所述气动阀5设置在所述管线4上，并控制所述管线4中液体的流通方向；所述气动阀5包括气动执行器、节流阀以及调速阀；所述调速阀控制所述气动执行器的运行速度，以控制所述节流阀开启或关闭的时间。其中一种可能的实施方式是，所述节流阀设置在所述管线4上，所述节流阀可以是蝶阀。所述气动执行器与所述蝶阀的阀板连接，通过控制所述阀板的转动从而控制所述蝶阀的开启或关闭。所述调速阀与所述气动执行器连接，通过所述调速阀控制压缩空气进入所述气动执行器中的流量，对所述气动执行器的运行速度进行控制，从而控制所述节流阀开启或关闭的时间。当然，在本申请的另一些实施例中，所述节流阀还可以是球阀或滑阀。需要说明的是，本申请中的气动阀5还可以是现有技术中已经公开的其它结构，在此不作限定。

需要强调的是，发明人通过研究发现在所述换向机构中设置气动阀5，通过控制气动阀5开启或关闭的时间以改变管线4中液体的流通方向，可以提高多相流混输装置的稳定性。目前其作用机理还有待进一步的研究，但发明人发现故障通常是在多相流混输装置换向过程中发生。其中一种可能的解释是，通过控制气动阀5的开启或关闭的时间可控制液体在多相流混输装置中流向改变的时间和管线4中的流量，能够有效降低流体在管线中形成冲击力的频率以及冲击力的幅值(也即使形成的最大冲击力的值降低)，从而提高混输装置的安全和稳定性。

可以理解的是，由于原油产出物成分复杂，其通常包括油、水、气、泥沙等物质，多相流混输装置在工作时，具有上述多种成分的流体在大直径管线中高速流动，同时，受第一罐体1和第二罐体2的体积限制，多相流混输装置需要频繁地进行换向以便连续混合输送，从而导致管线中复杂工况下的流体在换向过程的某个瞬间形成了巨大的冲击力，在巨大冲击力的作用下容易导致管线、或控制换向的阀体、或控制仪器的损坏，不利于设备的稳定运行，同时管线和控制换向的阀体承受了巨大的冲击力产生较大的噪音和振动。发明人发现电磁阀开启或闭合的时间一般在20至100毫秒范围内，而气动阀开启或闭合的时间一般在几秒至几百秒之间，在较大的压力、大直径管道中流体(如含油、气、水、泥沙等)快速流动的条件下，电磁阀开启或闭合的时间太快可能是引发其在换向过程的某个瞬间形成巨大冲击力的一个重要因素。

在本申请一些实施例中，所述第一罐体1的侧壁上设有循环液入口11和循环液出口12，且所述循环液入口11设置在所述循环液出口12的上方。所述第二罐体2的侧壁上设有循环液入口21和循环液出口22，且所述循环液入口21设置在所述循环液出口22的上方。

进一步地，所述换向机构包括4个所述气动阀5，设置在所述第一罐体1上的循环液入口11和设置在所述第二罐体2上的循环液入口21分别通过2个气动阀连接至所述动力泵3的出口管线(也即在所述动力泵3的出口管线和所述循环液入口11之间设有一个气动阀5，以及在所述动力泵3的出口管线和所述循环液入口21之间设有一个气动阀5)。设置在所述第一罐体1上的循环液出口12和设置在所述第二罐体2上的循环液出口22分别通过2个气动阀连接至所述动力泵3的入口管线(也即在所述动力泵3的入口管线和所述循环液出口12之间设有一个气动阀5，以及在所述动力泵3的入口管线和所述循环液出口22之间设有一个气动阀5)。当然，在本申请的另一些实施例中，气动阀5的数量也可以是1个、或2、或3个等，在此不做限定。

可以理解的是，在所述第一罐体1和所述第一罐体2上均设置循环液入口(11；21)和循环液出口(12；22)，且在每个所述循环液入口(11；21)和每个所述循环液出口(12；22)处均设置相应的气动阀5，通过对多个所述气动阀5的开启或关闭的时间和顺序进行控制，可进一步提高混输装置的稳定性。需要强调的是，发明人通过实验发现，合理控制每个所述气动阀5的开启或关闭时间，例如将每个所述气动阀5开启或关闭的时间控制在大于或等于0.5秒，且小于或等于10秒的范围内，进一步优选在0.5秒至5秒之间，可以有效提高气动阀5的使用寿命，进一步降低多相流混输装置的故障维修频次，同时还能改善多相流混输装置在换向过程中存在较大的噪音和振动的问题。

在本申请一些实施例中，多个所述气动阀5完成一次换向的时间大于或等于2秒，且小于或等于50秒。进一步地，多个所述气动阀5完成一次换向的时间大于或等于5秒，且小于或等于30秒。该设置可以进一步提高气动阀5的使用寿命，进一步提高多相流混输装置的稳定性。需要说明的是，发明人通过实验发现，每个所述气动阀5的开启或关闭的时间大于10秒或多个所述气动阀5完成一次换向的时间大于50秒会导致混输装置的输送效率变低，且易导致所述气动阀5或动力泵3的寿命降低，使多相流混输装置的稳定性变差。

在本申请一些实施例中，所述第一罐体1的上部设有流体入口13和流体出口14，所述第二罐体2的上部设有流体入口23和流体出口24。进一步地，所述多相流混输装置还包括输入结构，所述输入结构包括入口汇管8，所述第一罐体1上的流体入口13和所述第二罐体2上的流体入口23分别通过入口单向阀(图中未标示)与所述入口汇管8连接。进一步地，所述多相流混输装置还包括输出结构，所述输出结构包括出口汇管9，所述第一罐体1上的流体出口14和所述第二罐体2上的流体出口24分别通过出口单向阀(图中未标示)与所述出口汇管9连接。当然在本申请的另一些实施例中，也可以仅在所述第一罐体1的上部和所述第二罐体2的上部设置一个开口供流体流入或流出相应的罐体，并通过一二通阀分别与所述输入结构和所述输出结构连接，在此不做限定。

可以理解的是，当所述第一罐体1形成真空吸入腔，所述第二罐体2形成压缩排出腔时，所述流体入口13与所述入口汇管8之间的入口单向阀开启，所述流体出口14与所述出口汇管9之间的出口单向阀关闭，所述流体出口24与所述出口汇管9之间的出口单向阀开启，所述流体入口23与所述入口汇管8之间的入口单向阀关闭。此时，所述入口汇管8中的流体被吸入至所述第一罐体1内，流体在所述第一罐体1内后，液、气分离，气体聚集在第一罐体1顶部，液体随液面向下运动；所述第二罐体2中的液面上升，所述第二罐体2中被压缩的气体或液体在动力泵3的作用下被排入出口汇管9中。当所述第二罐体2形成真空吸入腔，所述第一罐体1形成压缩排出腔时，所述流体入口13与所述入口汇管8之间的入口单向阀关闭，所述流体出口14与所述出口汇管9之间的出口单向阀开启，所述流体出口24与所述出口汇管9之间的出口单向阀关闭，所述流体入口23与所述入口汇管8之间的入口单向阀开启。此时，所述入口汇管8中的流体被吸入所述第二罐体2内，流体在所述第二罐体2内后，液、气分离，气体聚集在第二罐体2顶部，液体随液面向下运动；所述第一罐体1中的液面上升，所述第一罐体1中被压缩的气体或液体在动力泵3的作用下被排入出口汇管9中。

在本申请一些实施例中，所述多相流混输装置还包括控制系统6，所述第一罐体1和所述第二罐体2均设有液位传感器7。所述液位传感器7采集所述第一罐体1和所述第二罐体2中的液位高度。所述控制系统6分别与所述液位传感器7和所述换向机构通讯连接，并控制所述换向机构换向。可以理解的是，在所述多相流混输装置中设置控制系统6和液位传感器7有利于提高多相流混输装置的自动化程度。当然，在本申请的另一些实施例中，所述多相流混输装置还可以包括压力传感器(图中未示出)，所述压力传感器采集所述第一罐体1和所述第二罐体2中的压力值，有利于提高多相流混输装置的安全性。

具体地，所述控制系统6通过控制线分别与多个所述气动阀5连接，通过控制多个所述气动阀5的开启或关闭以控制所述换向机构换向。例如，当液位传感器7检测到所述第一罐体1内液位到达上止点位置(罐体顶部)时，液位传感器7将液位信号传输给控制系统6，控制系统6根据液位信号，发出控制指令将位于所述循环液出口12处的气动阀5和位于所述循环液入口21处的气动阀5开启，将位于所述循环液入口11处的气动阀5和位于所述循环液出口22处的气动阀5关闭，所述气动阀5接收开启或关闭信号后通过所述调速阀控制所述气动执行器的运行速度，以控制所述节流阀的开启或关闭的时间。第一罐体1中的液体在动力泵3的作用下被排入第二罐体2内。此时，多相流混输装置中，第一罐体1处于吸入状态，第二罐体2处于排出状态。在动力泵3入口负压的作用下，第一罐体1内的液位开始下降，第一罐体1上部形成真空，在动力泵3出口正压的作用下，第二罐体2的液位上升。当第一罐体1内的液位下降到下止点位置(例如接近循环液出口12处)时，所述液位传感器7将液位信号传输给控制系统6，控制系统6根据液位信号发出控制指令将位于所述循环液入口11处的气动阀5和位于所述循环液出口22处的气动阀5开启，将位于所述循环液出口12处的气动阀5和位于所述循环液入口21处的气动阀5关闭，所述气动阀5接收开启或关闭信号后通过所述调速阀控制所述气动执行器的运行速度，以控制所述节流阀的开启或关闭的时间。第二罐体2内的液体在动力泵3的作用下被排入第一罐体1内。此时，多相流混输装置中，第一罐体1处于排出状态，第二罐体2处于吸入状态。在动力泵3入口负压的作用下，第二罐体2内的液位开始下降，第二罐体2内上部形成真空，在动力泵3出口正压的作用下，第一罐体1内的液位上升，直至第二罐体2内的液位开始下降到下止点位置(循环液出口22处)开始下一次换向，如此反复实现对液体、气体或者气液混合物的连续混合输送。

以上对本申请实施例所提供的一种多相流混输装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多相流混输装置，其特征在于，包括第一罐体、第二罐体以及换向机构；

所述换向机构驱动所述第一罐体和所述第二罐体中的液体往复循环，使所述第一罐体和所述第二罐体交替形成真空吸入腔和/或者压缩排出腔，以实现对液体、气体或者气液混合物的连续混合输送；

所述换向机构包括动力泵、管线以及气动阀；所述管线连通所述动力泵、所述第一罐体和所述第二罐体，所述动力泵驱动液体在所述管线、所述第一罐体和所述第二罐体中往复流动；

所述气动阀设置在所述管线上，并控制所述管线中液体的流通方向；所述气动阀包括气动执行器、节流阀以及调速阀；所述调速阀控制所述气动执行器的运行速度，并控制所述节流阀的开启或关闭的时间。

2.如权利要求1所述的多相流混输装置，其特征在于，所述气动阀开启或关闭的时间大于或等于0.5秒，且小于或等于10秒；

优选地，所述气动阀开启或关闭的时间大于或等于0.5秒，且小于或等于5秒。

3.如权利要求1所述的多相流混输装置，其特征在于，所述节流阀设置在所述管线上，所述气动执行器与所述节流阀连接，所述调速阀与所述气动执行器连接。

4.如权利要求1所述的多相流混输装置，其特征在于，所述节流阀为蝶阀、或球阀、或滑阀。

5.如权利要求1所述的多相流混输装置，其特征在于，所述换向机构包括多个所述气动阀，所述第一罐体和所述第二罐体的侧壁上均设有循环液入口和循环液出口，所述动力泵具有入口管线和出口管线；

每个所述气动阀设置在相应的所述循环液入口与所述出口管线之间，或设置在相应的所述循环液出口与所述入口管线之间。

6.如权利要求5所述的多相流混输装置，其特征在于，多个所述气动阀完成一次换向的时间大于或等于2秒，且小于或等于50秒。

7.如权利要求1所述的多相流混输装置，其特征在于，所述多相流混输装置还包括控制系统和液位传感器；

所述液位传感器用于采集所述第一罐体和所述第二罐体中的液位高度；

所述控制系统分别与所述液位传感器和所述换向机构通讯连接，并控制所述换向机构换向。

8.如权利要求1至7任一项所述的多相流混输装置，其特征在于，所述第一罐体和所述第二罐体的上部均设有流体入口和流体出口。

9.如权利要求8所述的多相流混输装置，其特征在于，所述多相流混输装置还包括输入结构，所述输入结构包括入口汇管，所述第一罐体和所述第二罐体上的所述流体入口分别通过入口单向阀与所述入口汇管连接。

10.如权利要求8所述的多相流混输装置，其特征在于，所述多相流混输装置还包括输出结构，所述输出结构包括出口汇管，所述第一罐体和所述第二罐体上的所述流体出口分别通过出口单向阀与所述出口汇管连接。

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