CN117246772A - 一种浆体输送管道射流加气系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种浆体输送管道射流加气系统及方法，涉及浆体管道输送技术技术领域。该系统包括微气泡发生装置、与微气泡发生装置相连的稳定气源输出装置和高压射流装置、以及微气泡注入装置；稳定气源输出装置用于产生高压气，并将高压气输送至微气泡发生装置；高压射流装置用于产生高压水，并将高压水输送至微气泡发生装置；微气泡发生装置用于接收并混合高压气和高压水，产生并输出高压微气泡；微气泡注入装置用于将高压微气泡注入到浆体输送管道中。本发明通过将高压气和高压水混合产生高压微气泡后注入到浆体输送管道中，起到减阻效果，降低管道中泥沙颗粒与管壁之间的摩擦与碰撞，减小阻力损失，延长管道使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及浆体管道输送技术领域，具体涉及一种浆体输送管道射流加气系统及方法。
背景技术
管道输送是浆体输送的主要方式，在疏浚、矿冶领域中的应用极为广泛。长距离的管道输送一般采用绞吸船和接力泵相配合的方式来输送浆体。由于接力泵的驱动方式大多为柴油机驱动，且结构形式主要为船载式和泵站式，因而布设接力泵站往往对场地的面积、强度、平整度等要求较高。另外，接力泵站/接力泵船容易发生泥泵核心部件的磨损和浆体的泄漏，存在较大的环境风险。在施工过程中也需要投入较多的人力和物力进行维护，且会影响物料管道输送的连续性。
由于现有接力泵站/接力泵船存在设备结构复杂、能耗大、占地大、环境风险大和维护成本高的问题，申请人提出了本申请的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供了一种浆体输送管道射流加气系统及方法，通过将高压气和高压水混合产生高压微气泡，将高压微气泡注入到浆体输送管道中，起到减阻效果，并降低管道中泥沙颗粒与管壁之间的摩擦与碰撞，减小阻力损失，延长管道使用寿命，同时射流冲击能够避免泥沙淤积堵塞，保证泥浆的长距离管道输送。进一步地，相比常规的接力泵增排技术，解决接力泵布设需要较大的场地和平整地基的问题，节约接力泵运行过程中需要较多管理和维修人员的人力成本，降低接力泵站泥浆和液压油泄漏对环境造成的风险。
为实现上述目的，本发明提供了一种浆体输送管道射流加气系统，包括微气泡发生装置、与所述微气泡发生装置相连的稳定气源输出装置和高压射流装置、以及微气泡注入装置；
所述稳定气源输出装置用于产生高压气，并将所述高压气输送至所述微气泡发生装置；
所述高压射流装置用于产生高压水，并将所述高压水输送至所述微气泡发生装置；
所述微气泡发生装置用于接收并混合所述高压气和所述高压水，产生并输出高压微气泡；
所述微气泡注入装置用于将所述高压微气泡注入到所述浆体输送管道中。
本发明还提供了一种浆体输送管道射流加气方法，应用于上述的浆体输送管道射流加气系统，包括：
通过所述稳定气源输出装置产生高压气，并将所述高压气输送至所述微气泡发生装置；
通过所述高压射流装置产生高压水，并将所述高压水输送至所述微气泡发生装置；
通过所述微气泡发生装置接收并混合所述高压气和所述高压水，产生并输出高压微气泡；
通过所述微气泡注入装置将所述高压微气泡注入到所述浆体输送管道中
在一个实施例中，所述的浆体输送管道射流加气系统还包括微气泡注入参数测量装置、微气泡注入效果检测装置和计算控制装置；
所述微气泡注入参数测量装置用于分别测量所述高压气、所述高压水的压力和流量；
所述微气泡注入效果检测装置用于测量所述浆体输送管道中管内浆体的压力、流量和密度，以及所述稳定气源输出装置的油耗和所述高压射流装置的电耗；
所述计算控制装置用于实时监测所述微气泡注入参数测量装置，分别计算所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置所需的目标压力和目标流量，控制所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置达到所述目标压力和目标流量。
在一个实施例中，所述计算控制装置还用于实时监测所述微气泡注入效果检测装置，计算微气泡注入所述浆体输送管道后产生的增排量。
在一个实施例中，所述稳定气源输出装置包括通过第一高压气管相连通的空气压缩机和储气罐，所述储气罐上设有压力表和安全阀；
所述空气压缩机产生所述高压气后，所述高压气经所述第一高压气管进入所述储气罐中，再经第二高压气管进入所述微气泡发生装置；
所述高压射流装置包括通过取水管相连的高压射流泵和储水池，所述高压射流泵用于将所述储水池中的水转化为所述高压水，所述高压水经过高压水管进入所述微气泡发生装置。
在一个实施例中，所述微气泡发生装置包括文丘里喷射器、第一喷射入口、第二喷射入口和喷射出口，所述文丘里喷射器中具有混合室，所述第一喷射入口处设有第一止回阀和第一快速接头，所述第二喷射入口处设有第二止回阀和第二快速接头，所述喷射出口处设有第三快速接头；
连接所述稳定气源输出装置的第二高压气管通过所述第一快速接头连接所述第一喷射入口，所述高压气从所述第一喷射入口进行所述文丘里喷射器的所述混合室中；
连接所述高压射流装置的高压水管通过所述第二快速接头连接所述第二喷射入口，所述高压水从所述第二喷射入口进行所述文丘里喷射器的所述混合室中；
所述高压水和所述高压气在所述混合室中发生文丘里效应产生高压微气泡，所述高压微气泡从所述喷射出口喷出，再经过所述微气泡注入装置进入所述浆体输送管道中。
在一个实施例中，所述微气泡注入参数测量装置包括设在所述第二高压气管上的气量计、调节阀和气压计、以及设在所述高压水管上的压力传感器和第一流量计；
所述设在所述第二高压气管上的气量计和气压计用于检测所述第二高压气管中所述高压气的压力和流量；
所述设在所述高压水管上的压力传感器和第一流量计用于检测所述高压水管中所述高压水的压力和流量计；
所述计算控制装置实时监测所述气量计、气压计、压力传感器和第一流量计，并根据计算得到的目标压力和目标流量调节所述调节阀和所述高压射流泵。
在一个实施例中，所述微气泡注入效果检测装置包括设在所述空气压缩机上的油耗液位计、设在所述高压射流泵上的电表、设在所述浆体输送管道上的浆体压力计、第二流量计、密度计；
所述浆体输送管道上设有射流加气点，所述高压微气泡由所述射流加气点注入所述浆体输送管道中；
所述浆体压力计至少设有两个，至少两个所述浆体压力计分别设在所述射流加气点的前端和后端，用于检测射流加气前后的管内浆体的沿程压力；
所述第二流量计用于检测所述浆体输送管道内浆体的流量；
所述密度计用于检测所述浆体输送管道内浆体的密度。
在一个实施例中，所述稳定气源输出装置所需的目标压力比所述浆体输送管道中管内浆体的输送压力大2bar。
在一个实施例中，所述浆体输送管道上设有射流加气点，所述微气泡注入装置通过所述射流加气点将所述高压微气泡注入到所述浆体输送管道中；所述射流加气点与绞吸船上离心式泥泵出口之间的距离大于距离阈值。
在一个实施例中，所述微气泡注入装置包括球阀、厚壁支管和厚壁短管，所述球阀设在所述厚壁支管上，所述厚壁支管与所述厚壁短管相连通，所述球阀与微气泡发生装置的第三快速接头连接，将高压微气泡注入厚壁支管和厚壁短管中。
在一个实施例中，所述方法还包括：
分别测量所述高压气、所述高压水的压力和流量；
测量所述浆体输送管道中管内浆体的压力、流量和密度，以及所述稳定气源输出装置的油耗和所述高压射流装置的电耗；
实时监测所述微气泡注入参数测量装置，分别计算所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置所需的目标压力和目标流量，控制所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置达到所述目标压力和目标流量。
在一个实施例中，所述方法还包括：实时监测所述微气泡注入效果检测装置，计算微气泡注入所述浆体输送管道后产生的增排量。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例中的浆体输送管道射流加气系统的示意图；
图2是根据本发明第一实施例中的微气泡注入参数测量装置的示意图；
图3是根据本发明第一实施例中的微气泡注入效果监测装置的示意图；
图4是根据本发明第一实施例中的微气泡发生装置示意图；
图5是根据本发明第二实施例中的射流加气控制流程图；
图6是根据本发明第二实施例中的射流加气工艺参数优化流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。
在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“或/和”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。
在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
本发明第一实施例涉及一种浆体输送管道射流加气系统，微气泡发生装置、与所述微气泡发生装置相连的稳定气源输出装置和高压射流装置、以及微气泡注入装置，微气泡注入参数测量装置、微气泡注入效果检测装置和计算控制装置。其中，所述稳定气源输出装置产生高压气，并将所述高压气输送至所述微气泡发生装置。所述高压射流装置产生高压水，并将所述高压水输送至所述微气泡发生装置。所述微气泡发生装置接收并混合所述高压气和所述高压水，产生并输出高压微气泡。所述微气泡注入装置将所述高压微气泡注入到所述浆体输送管道中。
在高压微气泡注入到浆体输送管道的过程中，所述微气泡注入参数测量装置分别测量所述高压气、所述高压水的压力和流量。所述微气泡注入效果检测装置测量所述浆体输送管道中管内浆体的压力、流量和密度，以及所述稳定气源输出装置的油耗和所述高压射流装置的电耗。所述计算控制装置实时监测所述微气泡注入参数测量装置，分别计算所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置所需的目标压力和目标流量，控制所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置达到所述目标压力和目标流量，以及实时监测所述微气泡注入效果检测装置，计算微气泡注入所述浆体输送管道后产生的增排量。
如图1所示，稳定气源输出装置包括通过第一高压气管81相连通的空气压缩机11和储气罐12，所述储气罐12上设有压力表13和安全阀14。所述空气压缩机11产生所述高压气后，所述高压气经所述第一高压气管81进入所述储气罐12中，再经第二高压气管82进入所述微气泡发生装置，实现稳定高压气源的输入。
高压射流装置包括通过取水管42相连的高压射流泵41和储水池43，所述高压射流泵41用于将所述储水池43中的水转化为所述高压水，所述高压水经过高压水管44进入所述微气泡发生装置，实现稳定高压水源的输入。
如图1和图4所示，微气泡发生装置包括文丘里喷射器22、第一喷射入口222、第二喷射入口221和喷射出口223，所述文丘里喷射器22中具有混合室224，所述第一喷射入口222处设有第一止回阀和第一快速接头2221，所述第二喷射入口221处设有第二止回阀和第二快速接头2211，所述喷射出口223处设有第三快速接头2231。连接所述稳定气源输出装置的第二高压气管82通过所述第一快速接头2221连接所述第一喷射入口222，所述高压气从所述第一喷射入口222进行所述文丘里喷射器22的所述混合室224中。连接所述高压射流装置的高压水管44通过所述第二快速接头2211连接所述第二喷射入口221，所述高压水从所述第二喷射入口221进行所述文丘里喷射器22的所述混合室224中。如此，所述高压水和所述高压气在所述混合室224中发生文丘里效应产生高压微气泡，所述高压微气泡从所述喷射出口223喷出，再经过所述微气泡注入装置进入所述浆体输送管道中。
本实施例通过空气压缩机、压力管和微孔介质产生微气泡，与绞吸船上的离心泵抽送的清水形成气液混合物，进而通过高压射流装置将气液混合物加压形成高压混合体，进而沿管壁上交叉布置的仿生型射流口注入泥浆管道中，均匀发挥减阻效果，降低泥沙颗粒与管壁之间的摩擦与碰撞，减小阻力损失，延长管道使用寿命，同时射流冲击避免了泥沙淤积堵塞的问题，保证泥浆的长距离管道输送。
如图1所示，微气泡注入装置3包括球阀31、厚壁支管32和厚壁短管33。球阀31设在厚壁支管32上，所述厚壁支管32与所述厚壁短管33相连通，球阀31与微气泡发生装置的第三快速接头2231连接，将高压微气泡注入厚壁支管32和厚壁短管33中。需要说明的是，为了减轻在高压微气泡射入过程中发送气蚀磨损，需要加厚厚壁支管32和厚壁短管33的厚度。另外，图1中的微气泡注入装置3为分段式的示意图，微气泡注入装置3通过法兰331与浆体输送管道相连。由于浆体输送管道属于长距离输送管道，微气泡注入装置3是嵌入在浆体输送管道上任意一个射流加气点上，通常射流加气点选取在距离绞吸船上离心式泥泵出口一定长度的位置上，例如射流加气点与绞吸船上离心式泥泵出口之间的距离大于距离阈值，该距离阈值是预先设定的一段长度，可以根据现场实际情况设定，如此可尽量减小射流加气会对泥泵运行的影响。因此图1对微气泡注入装置3的表达仅表示示意的位置关系，具体的施工结构不局限于图1。
为了保障高压微气泡注入浆体输送管道过程的顺利进行，本实施例采用微气泡注入参数测量装置和微气泡注入效果检测装置对施工过程进行监控，并通过计算控制装置对监控数据进行测算，以达到最优施工效果。
其中，如图3所示，微气泡注入参数测量装置包括设在所述第二高压气管82上的气量计51、调节阀52和气压计53、以及设在所述高压水管44上的压力传感器441和第一流量计442。所述设在所述第二高压气管82上的气量计51和气压计53依次串接，用于检测所述第二高压气管82中所述高压气的压力和流量。所述设在所述高压水管44上的压力传感器441和第一流量计442依次串接，用于检测所述高压水管中所述高压水的压力和流量。所述计算控制装置实时监测所述气量计51、气压计53、压力传感器441和第一流量计442，并根据计算得到的目标压力和目标流量调节所述调节阀52和所述高压射流泵41。例如，调节高压射流泵41的输出压力和流量，调节调节阀52的大小实现不同气体压力和流量的输出。
如图2所示，微气泡注入效果检测装置包括设在所述空气压缩机11上的油耗液位计63、设在所述高压射流泵41上的电表64、设在所述浆体输送管道上的浆体压力计54、第二流量计61、密度计62。所述浆体输送管道上设有射流加气点，所述高压微气泡由所述射流加气点注入所述浆体输送管道中。本实施例中浆体压力计54至少设有两个，每个浆体压力计54均可安装在厚壁短管33，用于实时获取管内浆体的输送压力。至少两个所述浆体压力计54分别设在所述射流加气点的前端和后端，用于检测射流加气前后的管内浆体的沿程的输送压力，第二流量计61用于检测所述浆体输送管道内浆体的流量，密度计62用于检测所述浆体输送管道内浆体的密度。计算控制装置实时监测油耗液位计63、电表64、浆体压力计54、第二流量计61、密度计62，从而计算射流加气的减阻效果。
需要说明的是，计算控制装置为运行在计算机7上的计算机程序，计算机7分别与气量计51、调节阀52、气压计53、压力传感器441、第一流量计442、油耗液位计63、电表64、浆体压力计54、第二流量计61、密度计62等通信连接。
本发明第二实施例涉及一种浆体输送管道射流加气方法，应用于第一实施例中的浆体输送管道射流加气系统。
本实施例通过所述稳定气源输出装置产生高压气，并将所述高压气输送至所述微气泡发生装置。通过所述高压射流装置产生高压水，并将所述高压水输送至所述微气泡发生装置。通过所述微气泡发生装置接收并混合所述高压气和所述高压水，产生并输出高压微气泡。通过所述微气泡注入装置将所述高压微气泡注入到所述浆体输送管道中。在微气泡注入过程中，分别测量所述高压气、所述高压水的压力和流量。测量所述浆体输送管道中管内浆体的压力、流量和密度，以及所述稳定气源输出装置的油耗和所述高压射流装置的电耗。实时监测所述微气泡注入参数测量装置，分别计算所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置所需的目标压力和目标流量，控制所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置达到所述目标压力和目标流量。
以下以计算射流加气的减阻效果为例进行说明，浆体输送管道设置有射流加气点，浆体压力计54分别布设于射流加气点位的前端和后端，用于监测加气前后的沿程压力(P1、P2、…、Pn)，以下用下标i表示不同的射流加气点。
加气前输送阻力λ1计算公式如公式一，其中L1、L2分别为压力测点P1、P2距离施工船舶泥泵出口的管线长度。
加气后输送阻力λ2计算公式如公式二，其中L3、L4分别为压力测点P3、P4距离施工船舶泥泵出口的管线长度。
减阻率C1计算公式如公式三。
具体公式如下：
公式一：
公式二：
公式三：C1＝λ2-λ1/λ1
以下以计算射流加气的增流效果为例进行说明，第二流量计61分别布设于射流加气点位的前端和后端，用于监测加气前后的流量，加气前输送流量Q1，加气后输送流量Q2，增流量C2计算公式如公式四。
公式四：C2＝Q2-Q1/Q1
以下以计算射流加气的单方成本为例进行说明，密度计62布设于加气点位的前端，加气前单方成本为M1，其计算公式如公式五，加气后单方成本为M2，其计算公式如公式六，单方成本减低C3，其计算公式如公式七。
公式五：
其中，Y1为清淤船舶能耗费用、Y2为接力泵能耗费用、Y3为管理人员费用、Y4船机设备损耗费用。
公式六：
其中，Y5为空压机的能耗费用、Y6为高压射流泵的能耗费用、Y7为射流成套设备购置/租赁费用。
公式七：C3＝M1-M2/M1
需要说明的是，以上针对射流加气的减阻效果、增流效果和单方成本的计算均是在计算机7运行。计算机7通过通信连接对应的测量仪器，获取上述公式中所需要的测量参数后，进行针对性的计算。
具体施工方式如下：
在射流加气施工过程中，通过微气泡注入参数测量装置和微气泡注入效果监测装置来实现射流加气工艺参数的优化、调整和保持，并进行助推浆体输送的施工，如图5所示，其应用步骤如下：
第一步：管路检查，微气泡快速注入装置上的球阀31处于关闭状态，检查高压气管和高压水管的连接情况，并确认储气罐的安全阀正常；
第二步：监测仪器检查，启动空气压缩机11，检查其怠速运行状态正常，并对监测仪器设备供电检查其运行情况；
第三步：控制仪器检查，启动高压射流泵41，检查其待机运行状态正常，并对射流加气工艺参数控制仪器设备进行检查；
以下开启射流加气，判断加气压力是否满足要求，在不满足要求时，根据射流加气要求，调整压力。
第四步：开启微气泡快速注入装置上的球阀31；
以下实时监控管内压力，当管内浆体压力发生变化时，根据管道内压力调整射流压力。
第五步，通过压力传感器、流量计和密度计的实时监测，获取管道内浆体输送状态，使得管道内浆体输送状态处于稳定，并调节输出压力大于管道内浆体输送压力2bar；
第六步：持续通过压力传感器，获取管道内浆体输送压力，依次为射流加气工艺参数的调整提供参数；具体为：储气罐压力达到管道内浆体输送压力2bar后，开启微气泡快速注入装置3上的球阀31，调节微气泡注入参数监测控制装置5上的调压阀52开启至最大，启动微气泡注入装置上的球阀31后，即刻开启高压射流泵4，以此使得微气泡快速注入装置开始运行。
第七步：通过计算机7，时刻监测吹填排距、施工浓度的变化，其会造成排泥管线内浆体输送压力的变化；当其加气点附近排泥管线内浆体输送压力发生较大变化时，需要通过调压阀52来调整射流加气压力，使得射流加气压力始终大于管内浆体输送压力2bar；
第八步：通过计算机7实时监测排泥管线输送特性和射流加气工艺参数及其效果，保证其正常施工至施工结束撤场。具体为：完成射流加气助推管道浆体输送施工后，首先关闭球阀31，并即刻关闭空压机和高压射流泵，空气压缩机和高压射流泵完全停机后，开启泄压阀，将高压气管和高压水管内的压力释放，并进行成套装置的撤场。
在施工过程中，为实现射流加气增加管道浆体输送距离、减少能耗，如图6所示，通过以下应用方法确定射流加气工艺参数：
第一步：布设传感器，通过沿程布设的压力传感器、流量计、密度计，获取浆体管道输送状态；
第二步：获取输送状态，通过观察计算机上实测的压力、流速、浓度等实测数据的波动情况，确保其稳定的情况下，进行下一步的操作；
第三步：选取加气位置，选取距离泵出口L0以上的距离，通过控制加气点与泥泵出口的距离，保证加气对泥泵运行的影响尽量小；
第四步：初步设计加气参数，选定加气点位后，根据加气点位所在排泥管内浆体的输送压力Pinjet，确定加气压力Pair和高压射流压力Pwater；
以下实测增压减租效果，并调节射流加气工艺参数，对比调节前后的增压减阻增流效果，给出增排节能效果。
第五步：通过气体调压阀和高压射流泵输出压力无极调控按钮，联动调节Pair和Pinjet，并同步观测计算机上的射流加气增压减阻效果，使其保持稳定；
第六步：当管道内部输送压力发生变化时，通过实时观察计算机上射流加气增压减阻效果，联动调节Pair和Pinjet，并结合加气压力和计算机上增排Lmore(公式八)和节能效果(采用公式七)，确定新的射流加气工艺参数；
第七步：增排量可看成加气过程中增压产生的排距增加量和减阻产生的排距增加量的总和。
公式八：Lmore＝ΔL1+ΔL2
公式九：ΔL1＝ΔP/λ2
公式十：ΔL2＝L×C1
其中，Lmore为加气产生的排距增加量，ΔP为加气后压力与加气前压力差值，L为加气点后排泥管线长度，ΔL1为加气后增压产生的排距增加量，ΔL2为加气后减阻产生的排距增加量。
在一些例子中，计算机7的控制逻辑如下：
首先，启动各对应设备和监测电脑(即计算机7)，确保各设备正常运行。实施读取所有P压力、Q流量、C浓度数据，并将数据记录到数据库中，实时绘制状态曲线。
其次，记录未加气前P压力、Q流量、C浓度数据，根据公式1计算出未加气前的阻力λ1，并记录基础数据。
再次，通过气体调压阀和高压射流泵输出压力无极调控按钮，联动调节Pair和Pinjet，调节原则为交替式增大，增大后需要等待时间10分钟，过程中通过公式1至公式10计算增压减阻效果，加气效果在调节过程中成像先增大后减小的趋势，记录最高峰参数。施工过程中效果减小需要重新调节Pair和Pinjet，调节逻辑为，先减小判断减阻效果，如同步减小则需要反向增大调节。
最后，待施工停止后，先关闭各个加气管，后关闭各个水泵、空气压缩机及其它设备。
本实施例相比常规的接力泵增排技术，解决了接力泵布设需要较大的场地和平整的地基的问题，解决了接力泵由于磨损需要频繁更换配件影响施工连续性的问题，节约了接力泵运行过程中需要较多管理和维修人员的人力成本，降低接力泵站泥浆和液压油泄漏对环境造成的风险问题。进一步地，采用本发明的浆体输送管道射流加气系统及方法具有良好的增压、减阻、增排和节能效果，显著提高了射流加气效果的自动化控制水平，大大简化了维护保养和转场的工作量，有益于保证高质量、高效率的完成射流加气增排工作，具有广泛的应用前景。
由于第一实施例与本实施例相对应，因此本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，在第一实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。
以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。
考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。
Claims (13)
1.一种浆体输送管道射流加气系统，其特征在于，包括微气泡发生装置、与所述微气泡发生装置相连的稳定气源输出装置和高压射流装置、以及微气泡注入装置；
所述稳定气源输出装置用于产生高压气，并将所述高压气输送至所述微气泡发生装置；
所述高压射流装置用于产生高压水，并将所述高压水输送至所述微气泡发生装置；
所述微气泡发生装置用于接收并混合所述高压气和所述高压水，产生并输出高压微气泡；
所述微气泡注入装置用于将所述高压微气泡注入到所述浆体输送管道中。
2.根据权利要求1所述的浆体输送管道射流加气系统，其特征在于，还包括微气泡注入参数测量装置、微气泡注入效果检测装置和计算控制装置；
所述微气泡注入参数测量装置用于分别测量所述高压气、所述高压水的压力和流量；
所述微气泡注入效果检测装置用于测量所述浆体输送管道中管内浆体的压力、流量和密度，以及所述稳定气源输出装置的油耗和所述高压射流装置的电耗；
所述计算控制装置用于实时监测所述微气泡注入参数测量装置，分别计算所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置所需的目标压力和目标流量，控制所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置达到所述目标压力和目标流量。
3.根据权利要求2所述的浆体输送管道射流加气系统，其特征在于，所述计算控制装置还用于实时监测所述微气泡注入效果检测装置，计算微气泡注入所述浆体输送管道后产生的增排量。
4.根据权利要求2所述的浆体输送管道射流加气系统，其特征在于，所述稳定气源输出装置包括通过第一高压气管相连通的空气压缩机和储气罐，所述储气罐上设有压力表和安全阀；
所述空气压缩机产生所述高压气后，所述高压气经所述第一高压气管进入所述储气罐中，再经第二高压气管进入所述微气泡发生装置；
所述高压射流装置包括通过取水管相连的高压射流泵和储水池，所述高压射流泵用于将所述储水池中的水转化为所述高压水，所述高压水经过高压水管进入所述微气泡发生装置。
5.根据权利要求4所述的浆体输送管道射流加气系统，其特征在于，所述微气泡发生装置包括文丘里喷射器、第一喷射入口、第二喷射入口和喷射出口，所述文丘里喷射器中具有混合室，所述第一喷射入口处设有第一止回阀和第一快速接头，所述第二喷射入口处设有第二止回阀和第二快速接头，所述喷射出口处设有第三快速接头；
连接所述稳定气源输出装置的第二高压气管通过所述第一快速接头连接所述第一喷射入口，所述高压气从所述第一喷射入口进行所述文丘里喷射器的所述混合室中；
连接所述高压射流装置的高压水管通过所述第二快速接头连接所述第二喷射入口，所述高压水从所述第二喷射入口进行所述文丘里喷射器的所述混合室中；
所述高压水和所述高压气在所述混合室中发生文丘里效应产生高压微气泡，所述高压微气泡从所述喷射出口喷出，再经过所述微气泡注入装置进入所述浆体输送管道中。
6.根据权利要求4所述的浆体输送管道射流加气系统，其特征在于，所述微气泡注入参数测量装置包括设在所述第二高压气管上的气量计、调节阀和气压计、以及设在所述高压水管上的压力传感器和第一流量计；
所述设在所述第二高压气管上的气量计和气压计用于检测所述第二高压气管中所述高压气的压力和流量；
所述设在所述高压水管上的压力传感器和第一流量计用于检测所述高压水管中所述高压水的压力和流量；
所述计算控制装置实时监测所述气量计、气压计、压力传感器和第一流量计，并根据计算得到的目标压力和目标流量调节所述调节阀和所述高压射流泵。
7.根据权利要求4所述的浆体输送管道射流加气系统，其特征在于，所述微气泡注入效果检测装置包括设在所述空气压缩机上的油耗液位计、设在所述高压射流泵上的电表、设在所述浆体输送管道上的浆体压力计、第二流量计、密度计；
所述浆体输送管道上设有射流加气点，所述高压微气泡由所述射流加气点注入所述浆体输送管道中；
所述浆体压力计至少设有两个，至少两个所述浆体压力计分别设在所述射流加气点的前端和后端，用于检测射流加气前后的管内浆体的沿程压力；
所述第二流量计用于检测所述浆体输送管道内浆体的流量；
所述密度计用于检测所述浆体输送管道内浆体的密度。
8.根据权利要求2所述的浆体输送管道射流加气系统，其特征在于，所述稳定气源输出装置所需的目标压力比所述浆体输送管道中管内浆体的输送压力大2bar。
9.根据权利要求2所述的浆体输送管道射流加气系统，其特征在于，所述浆体输送管道上设有射流加气点，所述微气泡注入装置通过所述射流加气点将所述高压微气泡注入到所述浆体输送管道中；
所述射流加气点与绞吸船上离心式泥泵出口之间的距离大于距离阈值。
10.根据权利要求5所述的浆体输送管道射流加气系统，其特征在于，所述微气泡注入装置包括球阀、厚壁支管和厚壁短管，所述球阀设在所述厚壁支管上，所述厚壁支管与所述厚壁短管相连通，所述球阀与微气泡发生装置的第三快速接头连接，将高压微气泡注入厚壁支管和厚壁短管中。
11.一种浆体输送管道射流加气方法，其特征在于，应用于权利要求1至10中任一项所述的浆体输送管道射流加气系统，包括：
通过所述稳定气源输出装置产生高压气，并将所述高压气输送至所述微气泡发生装置；
通过所述高压射流装置产生高压水，并将所述高压水输送至所述微气泡发生装置；
通过所述微气泡发生装置接收并混合所述高压气和所述高压水，产生并输出高压微气泡；
通过所述微气泡注入装置将所述高压微气泡注入到所述浆体输送管道中。
12.根据权利要求11所述的浆体输送管道射流加气方法，其特征在于，还包括：
分别测量所述高压气、所述高压水的压力和流量；
测量所述浆体输送管道中管内浆体的压力、流量和密度，以及所述稳定气源输出装置的油耗和所述高压射流装置的电耗；
实时监测所述微气泡注入参数测量装置，分别计算所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置所需的目标压力和目标流量，控制所述稳定气源输出装置和所述高压射流装置达到所述目标压力和目标流量。
13.根据权利要求12所述的浆体输送管道射流加气方法，其特征在于，还包括：
实时监测所述微气泡注入效果检测装置，计算微气泡注入所述浆体输送管道后产生的增排量。
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