CN216198004U - 液氮设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种液氮设备，涉及石油装备领域。一种液氮设备包括：液氮蒸发回路和发动机中冷回路；所述液氮蒸发回路包括冷却液箱、循环泵、液氮蒸发器和冷却液管路，所述冷却液箱具有进液口和出液口，所述冷却液管路连接于所述进液口和所述出液口之间，所述循环泵和所述液氮蒸发器分别设置于所述冷却液管路中；所述发动机中冷回路包括中冷换热器，所述中冷换热器设置于所述冷却液管路中。本申请能够解决当前液氮设备运行过程中噪声大的问题。

Description

液氮设备

技术领域

本申请属于石油装备技术领域，具体涉及一种液氮设备。

背景技术

当前，油田开发作业，尤其是油气井的开发对于防爆、噪音的要求较高，由于氮气具有密度低、稳定性好、易压缩等特点，使得油田开发过程高效、安全、成功率高，从而，氮气应用越来越广泛。基于此，液氮设备作为氮气作业的关键设备，显得尤为重要。

然而，液氮设备在高速运转时，需要进行散热，在散热过程中，风扇高速旋转产较大的噪音，且水散散热需要从降噪仓外取气，且水散排气需要引出降噪仓，从而导致噪音通过风道传出降噪仓，加大了降噪难度。

实用新型内容

本申请实施例的目的是提供一种液氮设备，能够解决当前液氮设备运行过程中噪声大的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请实施例提供了一种液氮设备，该液氮设备包括：液氮蒸发回路和发动机中冷回路；

所述液氮蒸发回路包括冷却液箱、循环泵、液氮蒸发器和冷却液管路，所述冷却液箱具有进液口和出液口，所述冷却液管路连接于所述进液口和所述出液口之间，所述循环泵和所述液氮蒸发器分别设置于所述冷却液管路中；

所述发动机中冷回路包括中冷换热器，所述中冷换热器设置于所述冷却液管路中。

本申请实施例中，将发动机中冷回路中的热量应用至液氮蒸发过程，实现了对热量的回收和重复利用，一方面可以减少热量的浪费，另一方面还可以无需额外对液氮蒸发提供热量，从而可以在满足实际需求的情况下达到节能的效果。

相比于采用水散对发动机中冷回路中的中冷液或中冷气进行散热的方式，本申请实施例中通过液氮蒸发回路回收中冷液或中冷气中的部分热量，以降低中冷液或中冷气的温度，从而无需额外设置水散对中冷液或中冷气进行散热，进而不存在风扇高速旋转产生噪声的问题，且由于无需从降噪仓外取气，也无需将排气引出降噪仓，从而使噪声不会通过风道传出降噪仓，因此，达到了较佳的降噪效果。

附图说明

图1为本申请实施例公开的液氮设备的热量回收系统的示意图；

图2为本申请实施例公开的液氮设备的热量回收系统中去掉水刹车散热回路的示意图。

附图标记说明：

100-液氮蒸发回路；110-冷却液箱；111-进液口；112-出液口；120-循环泵；130-液氮蒸发器；140-冷却液管路；141-主管路；142-第一支管路；143-第二支管路；150-控制阀门；

210-中冷换热器；

310-节温器；311-输入口；312-第一输出口；313-第二输出口；

410-发动机冷却换热器；

510-液压系统冷却换热器；

610-润滑系统冷却换热器；

700-水刹车散热回路；710-水刹车；720-开关阀；730-流量检测元件；740-散热管路；

810-温度检测元件；820-压力检测元件。

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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例进行详细地说明。

参考图1和图2，本申请实施例公开了一种液氮设备，所公开的液氮设备包括液氮蒸发回路100和发动机中冷回路。

其中，液氮蒸发回路100包括冷却液箱110、循环泵120、液氮蒸发器130和冷却液管路140。冷却液箱110具有进液口111和出液口112，冷却液管路140连接于进液口111和出液口112之间，通过冷却液管路140可以实现冷却液由出液口112流出冷却液箱110，并由进液口111回流入冷却液箱110的循环流动，与此同时，在冷却液循环流动的过程中，产生热量交换，满足实际需求。

循环泵120和液氮蒸发器130分别设置于冷却液管路140中。其中，循环泵120为动力构件，其可以为冷却液的循环提供动力。液氮蒸发器130为吸收热量的构件，其可以吸收冷却液管路140中冷却液的热量，并将热量传导致液氮，使液氮吸热蒸发，从而可以通过液氮蒸发器130吸收的热量为液氮蒸发过程补充热量。此处需要说明的是，液氮蒸发器130的具体结构及工作原理可参考相关技术，此处不作详细阐述。

为了实现对液氮补充热量，本申请实施例中的发动机中冷回路包括中冷换热器210，并将中冷换热器210设置于冷却液管路140中。基于此，在发动机工作过程中，发动机中冷回路中的中冷液或中冷气温度相对较高，通过中冷换热器210将中冷液或中冷气中的部分热量传导至液氮蒸发回路100中，具体传导至冷却液管路140中的冷却液，从而使冷却液升温。随着冷却液在冷却液管路140中循环流动，会将部分热量传导至液氮蒸发器130，从而将热量传导至液氮，液氮吸收热量后由液态转变为气态，进而形成石油作业中所需的氮气。

基于上述设置，将发动机中冷回路中的热量应用至液氮蒸发过程，实现了对热量的回收和重复利用，一方面可以减少热量的浪费，另一方面还可以无需额外对液氮蒸发提供热量，从而可以在满足实际需求的情况下达到节能的效果。

相比于采用水散对发动机中冷回路中的中冷液或中冷气进行散热的方式，本申请实施例中通过液氮蒸发回路100回收中冷液或中冷气中的部分热量，以降低中冷液或中冷气的温度，从而无需额外设置水散对中冷液或中冷气进行散热，进而不存在风扇高速旋转产生噪声的问题，且由于无需从降噪仓外取气，也无需将排气引出降噪仓，从而使噪声不会通过风道传出降噪仓，因此，达到了较佳的降噪效果。

为了保证液氮蒸发回路100中具有足够多的热量，以满足液氮蒸发需求，本申请实施例中的液氮设备还包括发动机冷却回路，并通过发动机冷却回路对液氮蒸发回路100补充热量。其中，发动机冷却回路包括发动机冷却换热器410，该发动机冷却换热器410可以设置在冷却液管路140中，以通过发动机冷却换热器410将发动机的冷却液中的部分热量传导至冷却液管路140中的冷却液中，并最终传导至液氮蒸发器130，以为液氮蒸发补充热量。

参考图2，为了控制发动机冷却回路为液氮蒸发回路100补充的热量，本申请实施例还在冷却液管路140中设置了节温器310，通过节温器310可以调节流入发动机冷却换热器410中的冷却液的流量，从而实现对冷却液吸收热量的调节。

一些实施例中，节温器310包括输入口311、第一输出口312和第二输出口313；相应地，冷却液管路140包括主管路141、第一支管路142和第二支管路143。其中，主管路141的一端与出液口112连接，主管路141的另一端与输入口311连接，如此，可以通过主管路141向节温器310输入冷却液。第一支管路142的一端与第一输出口312连接，第一支管路142的另一端与进液口111连接，如此，进入节温器310的冷却液可以通过第一支管路142回流至冷却液箱110中。第二支管路143的一端与第二输出口313连接，第二支管路143的另一端与进液口111连接，如此，进入节温器310的冷却液还可以通过第二支管路143回流至冷却液箱110中。

可选地，将发动机冷却换热器410设置在第一支管路142中，如此，在冷却液经由第一支管路142流动时，可以吸收发动机冷却换热器410中的部分热量。

基于上述设置，当冷却液管路140中的冷却液的温度低于节温器310中预设的最低温度值时，调节节温器310，使冷却液更多的流入第一支管路142，并通过发动机冷却换热器410吸收更多的热量，从而使回流至冷却液箱110中的冷却液温度相对较高，以为液氮蒸发器130提供较多的热量。当冷却液管路140中的冷却液的温度高于节温器310中预设的最高温度时，调节节温器310，使冷却液较少的流入第一支管路142或者隔断第一支管路142，相应地，使冷却液更多的流入第二支管路143，并经过第二支管路143直接回流至冷却液箱110中，从而减少热量的吸收。因此，本申请实施例可以根据液氮蒸发器130所需的热量，通过节温器310控制发动机冷却回路为液氮蒸发回路100提供的热量，以满足实际需求。

参考图2，为了保证液氮蒸发回路100能够回收足够的热量，以满足液氮蒸发需求，本申请实施例中的液氮设备还包括液压系统冷却回路，并通过液压系统冷却回路对液氮蒸发回路100补充热量。其中，液压系统冷却回路包括液压系统冷却换热器510，该液压系统冷却换热器510设置于冷却液管路140中。

可选地，液压系统冷却回路可以包括液压管路，该液压管路中通入液压油，在液压系统正常运行过程中，液压油温度有所上升，可以将液压管路中的液压油通入液压系统冷却换热器510中，使得液压油中的部分热量可以通过液压系统冷却换热器510传导至冷却液管路140中的冷却液，从而使冷却液升温，而后冷却液会将部分热量传导至液氮蒸发器130，从而可以为液氮蒸发而转换为氮气的过程补充热量。

参考图2，为了保证液氮蒸发回路100能够回收足够的热量，以满足液氮蒸发需求，本申请实施例中的液氮设备还包括润滑系统冷却回路，并通过润滑系统冷却回路对液氮蒸发回路100补充热量。其中，润滑系统冷却回路包括润滑系统冷却换热器610，该润滑系统冷却换热器610设置于冷却液管路140中。

可以理解的是，在液氮蒸发过程中，液氮泵运行会产生一定的热量，如此，可以通过润滑系统对液氮泵降温，与此同时，还可以对液氮泵进行润滑。

可选地，润滑系统冷却回路可以包括润滑管路，该润滑管路中通入润滑油，在润滑系统正常运行过程中，润滑油温度有所上升，可以将润滑管路中的润滑油通入润滑系统冷却换热器610中，使得润滑油中的部分热量可以通过润滑系统冷却换热器610传导至冷却液管路140中的冷却液，从而使冷却液升温，而后冷却液会将部分热量传导至液氮蒸发器130，从而可以为液氮蒸发而转换为氮气的过程补充热量。

参考图1，为了保证液氮蒸发回路100能够回收足够的热量，以满足液氮蒸发需求，本申请实施例中的液氮设备还包括水刹车散热回路700，通过水刹车散热回路700同样可以为液氮蒸发回路100补充热量，以满足液氮蒸发的需求。

一些实施例中，循环泵120、液氮蒸发器130和中冷换热器210沿冷却液箱110的出液口112至进液口111的方向依次设置，而水刹车散热回路700的一端连接于冷却液管路140中，且接入点位于液氮蒸发器130与中冷换热器210之间，另一端连接于进液口111。

可选地，水刹车散热回路700包括散热管路740以及分别设置于散热管路740中的水刹车710和开关阀720，且开关阀720位于水刹车710与接入点之间。当冷却液经过水刹车710时，可以吸收水刹车710运行时产生的热量，从而使冷却液的温度有所升高。

基于上述设置，在液氮蒸发回路100中回收的热量不足的情况下，可以开启开关阀720，使冷却液流经水刹车710，水刹车710工作时将部分机械能转换为内能，以提高冷却液的温度；与此同时，水刹车710还可以采用发动机驱动，在水刹车710工作时，可以增加发动机负载，以提升发动机冷却回路产生的热量，从而可以为液氮蒸发回路100补充更多的热量。

为了控制水刹车散热回路700为液氮蒸发回路100提供的热量，需要控制通入水刹车710中的冷却液的流量，如此，本申请实施例中的水刹车散热回路700还包括流量检测元件730，该流量检测元件730设置于散热管路740中。基于此，可以通过流量检测元件730对通入水刹车710的冷却液的流量进行实时监控，当冷却液的流量较大时，通过调节开关阀720而减小冷却液的流量，当冷却液的流量较小时，通过反向调节开关阀720而增大冷却液的流量，从而可以控制冷却液从水刹车710中吸收的热量的多少，进而可以满足液氮蒸发所需的热量需求。

参考图2，为了控制冷却液管路140中冷却液的流动情况，本申请实施例中在冷却液管路140中设置控制阀门150，通过控制阀门150可以使冷却液管路140在通路状态和断路状态之间切换。如此，在液氮设备处于停机状态下，可以将控制阀门150关闭，以防止冷却液流动；当液氮设备运行过程中，可以将控制阀门150开启，以保证冷却液能够在冷却液管路140中顺畅流动。

参考图2，为了获知液氮蒸发回路100中冷却液的温度，本申请实施例中的液氮设备还包括温度检测元件810，该温度检测元件810设置于冷却液管路140中，并位于液氮蒸发器130的至少一侧。

可选地，温度检测元件810可以为两个，分别设置在液氮蒸发器130的两侧，如此，通过两个温度检测元件810可以分别检测液氮蒸发器130上游和下游的温度，以保证液氮转换为氮气过程的顺利进行。

可选地，温度检测元件810可以是温度传感器。

参考图2，为了获知液氮蒸发回路100中冷却液的压力，本申请实施例中的液氮设备还包括压力检测元件820，该压力检测元件820设置于冷却液管路140中，并位于循环泵120和液氮蒸发器130之间。基于此，通过压力检测元件820可以检测循环泵120输出端的液体压力，以防止压力过大而导致安全隐患。

可选地，压力检测元件820可以是压力传感器。

综上所述，本申请实施例中的液氮设备可以通过发动机中冷回路、发动机冷却回路、液压系统冷却回路、润滑系统冷却回路以及水刹车散热回路700等为液氮蒸发过程补充热量，以满足液氮蒸发的需求，又实现了对发动机中冷液或中冷气、发动机缸套水、液压油、润滑油及水刹车710的散热，从而无需额外配置水散，不存在风扇切割力而产生噪声以及噪声通过风道传出降噪仓的情况，进而达到了较佳的降噪效果。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种液氮设备，其特征在于，包括：液氮蒸发回路(100)和发动机中冷回路；

所述液氮蒸发回路(100)包括冷却液箱(110)、循环泵(120)、液氮蒸发器(130)和冷却液管路(140)，所述冷却液箱(110)具有进液口(111)和出液口(112)，所述冷却液管路(140)连接于所述进液口(111)和所述出液口(112)之间，所述循环泵(120)和所述液氮蒸发器(130)分别设置于所述冷却液管路(140)中；

所述发动机中冷回路包括中冷换热器(210)，所述中冷换热器(210)设置于所述冷却液管路(140)中。

2.根据权利要求1所述的液氮设备，其特征在于，所述液氮设备包括节温器(310)，所述节温器(310)包括输入口(311)、第一输出口(312)和第二输出口(313)；

所述冷却液管路(140)包括主管路(141)、第一支管路(142)和第二支管路(143)，所述主管路(141)的一端与所述出液口(112)连接，所述主管路(141)的另一端与所述输入口(311)连接，所述第一支管路(142)的一端与所述第一输出口(312)连接，所述第一支管路(142)的另一端与所述进液口(111)连接，所述第二支管路(143)的一端与所述第二输出口(313)连接，所述第二支管路(143)的另一端与所述进液口(111)连接；

所述液氮设备还包括发动机冷却回路，所述发动机冷却回路包括发动机冷却换热器(410)，所述发动机冷却换热器(410)设置于所述第一支管路(142)中。

3.根据权利要求1所述的液氮设备，其特征在于，所述液氮设备还包括液压系统冷却回路，所述液压系统冷却回路包括液压系统冷却换热器(510)，所述液压系统冷却换热器(510)设置于所述冷却液管路(140)中。

4.根据权利要求1所述的液氮设备，其特征在于，所述液氮设备还包括润滑系统冷却回路，所述润滑系统冷却回路包括润滑系统冷却换热器(610)，所述润滑系统冷却换热器(610)设置于所述冷却液管路(140)中。

5.根据权利要求1所述的液氮设备，其特征在于，所述循环泵(120)、所述液氮蒸发器(130)和所述中冷换热器(210)沿所述出液口(112)至所述进液口(111)的方向依次设置；

所述液氮设备还包括水刹车散热回路(700)，所述水刹车散热回路(700)的一端连接于所述冷却液管路(140)，且接入点位于所述液氮蒸发器(130)与所述中冷换热器(210)之间，所述水刹车散热回路(700)的另一端连接于所述进液口(111)。

6.根据权利要求5所述的液氮设备，其特征在于，所述水刹车散热回路(700)包括散热管路(740)以及分别设置于散热管路(740)中的水刹车(710)和开关阀(720)，且所述开关阀(720)位于所述水刹车(710)与所述接入点之间。

7.根据权利要求6所述的液氮设备，其特征在于，所述水刹车散热回路(700)还包括流量检测元件(730)，所述流量检测元件(730)设置于所述散热管路(740)中。

8.根据权利要求1所述的液氮设备，其特征在于，所述冷却液管路(140)中设有控制阀门(150)，所述控制阀门(150)邻近于所述出液口(112)设置。

9.根据权利要求1所述的液氮设备，其特征在于，所述液氮设备还包括温度检测元件(810)，所述温度检测元件(810)设置于所述冷却液管路(140)中，并位于所述液氮蒸发器(130)的至少一侧。

10.根据权利要求1所述的液氮设备，其特征在于，所述液氮设备还包括压力检测元件(820)，所述压力检测元件(820)设置于所述冷却液管路(140)中，并位于所述循环泵(120)与所述液氮蒸发器(130)之间。

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