CN218409529U - 液氮气化管路系统及液氮泵车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及氮气作业技术领域，提供一种液氮气化管路系统及液氮泵车，所述的液氮气化管路系统，包括发动机、第一水箱、第二水箱和水浴加热装置，第一水箱与发动机的进水口连接，第二水箱与发动机的出水口连接，用于收集经发动机工作产生的热的冷却液；水浴加热装置与第二水箱通过供水管连接，供水管上设置有循环泵；水浴加热装置与第一水箱通过回水管连接，水浴加热装置设置有用于输送液氮的第一连接管和用于将液氮加热生成的氮气输出的第二连接管。本实用新型通过对发动机的冷却液循环使用，实现对发动机余热的持续利用，节省了能源，液氮气化使冷却液降温，降温后的冷却液返回发动机也降低了发动机的散热器功率，整体减少了使用成本。

Description

液氮气化管路系统及液氮泵车

技术领域

本实用新型涉及氮气作业技术领域，尤其涉及一种液氮气化管路系统及液氮泵车。

背景技术

利用氮气对油井、油层进行处理具有安全、省时、快捷、高效的特点，而且成功率高，不仅适用于常规油藏，在低压、低渗、粘土胶结等特殊油气藏中也有独到的作用。基于氮气密度低、稳定性好、易压缩等特点，它在提高采收率及钻井、射孔、增产措施和修井等方面有着广泛的应用，例如氮气气举、氮气置换、混气压裂、混气酸化、氮气正负压射孔、氮气垫测试等。在天然气开采方面，氮气压裂技术在天然气开采中效果显著，已成为天然气开发过程中的必备技术，得到了广泛的应用。另外，在煤层气开采方面，以氮气驱替煤层气的储层改造技术已成为煤层气开采技术的发展方向之一。

氮气作业的关键设备是液氮泵车。现有技术中，液氮泵车一般包括底盘以及设置于底盘车体上的液氮罐、发动机、变速箱、传动轴、液氮泵(多缸液氮柱塞泵)和蒸发器等。其中，现有蒸发器通常采用直燃式蒸发器进行氮气蒸发，但是会产生大量废烟、废气且无法进行可回收利用，能耗高、不符合节能环保的要求，且发动机余热未充分使用。

实用新型内容

本实用新型提供一种液氮气化管路系统及液氮泵车，用以解决现有技术中液氮气化过程中能耗高、发动机余热未充分使用的缺陷。

第一方面，本实用新型提供一种液氮气化管路系统，包括：

发动机；

第一水箱，所述第一水箱与所述发动机的进水口连接，用于向所述发动机提供冷却液；

第二水箱，所述第二水箱与所述发动机的出水口连接，用于收集经所述发动机工作产生的热的冷却液；

水浴加热装置，所述水浴加热装置与所述第二水箱通过供水管连接，所述供水管上设置有循环泵；所述水浴加热装置与所述第一水箱通过回水管连接，所述水浴加热装置设置有用于输送液氮的第一连接管和用于将所述液氮加热生成的氮气输出的第二连接管。

根据本实用新型提供的液氮气化管路系统，所述水浴加热装置与所述第一水箱之间的所述回水管上设置有散热器，所述散热器用于对所述水浴加热装置排出的冷却液降温。

根据本实用新型提供的液氮气化管路系统，所述第一水箱与所述第二水箱之间通过溢流管连通。

根据本实用新型提供的液氮气化管路系统，还包括液氮罐和液氮泵，所述液氮罐存储有液氮，所述液氮罐的出口与所述第一连接管连接，所述液氮泵设置在所述第一连接管上，用于提供输送液氮的压力。

根据本实用新型提供的液氮气化管路系统，所述第一水箱中设置有温度传感器。

根据本实用新型提供的液氮气化管路系统，还包括控制系统，所述控制系统与所述液氮泵通信连接，所述控制系统用于控制所述液氮泵的转速以调节所述第一连接管中输送液氮的压力。

根据本实用新型提供的液氮气化管路系统，所述散热器包括散热风扇，所述散热风扇与所述控制系统通信连接，所述控制系统用于根据所述温度传感器反馈的温度，控制所述散热风扇的转速。

根据本实用新型提供的液氮气化管路系统，所述水浴加热装置为水浴式蒸发器。

第二方面，本实用新型还提供一种液氮泵车，包括车底盘和设置在所述车底盘上的液氮气化管路系统，所述液氮气化管路系统为第一方面所描述的液氮气化管路系统。

根据本实用新型提供的液氮泵车，还包括液压泵和液压马达，每个所述气化管路系统的发动机驱动至少一个所述液压泵，所述液压泵与所述液压马达数量相同且传动连接，多个所述液压马达通过分动箱与所述液氮泵连接。

本实用新型提供的液氮气化管路系统，包括发动机、第一水箱、第二水箱和水浴加热装置，通过设置第一水箱与发动机的进水口连通，用于对发动机提供冷却液，同时设置第二水箱与发动机的出水口连通，能将经过发动机工作加热后的冷却液收集，再通过循环泵输送至水浴加热装置对液氮气化，实现对发动机的余热利用，节省了能源降低了成本，并且通过回水管将对水浴加热装置加热后的冷却液返回至第一水箱，形成一个闭合的循环管线，持续不断的对发动机的余热进行利用，由于此前冷却液的热量已经作用于水浴加热装置，温度会降低，将降温后的冷却液送入发动机中，不仅能减少发动机的散热器功率，还能再次对发动机进行冷却，实现了冷却液的循环利用，降低了成本。

本实用新型还提供了一种液氮泵车，包括车底盘和设置在车底盘上第一方面所描述的液氮气化管路系统。通过循环利用发动机的余热加热液氮，节省了能源，使用成本降低。尤其适用于液氮泵车上设置多个发动机的情况，能提高气化效率，并且液氮气化对冷却液降温，也减少了发动机的散热功率，该有益效果的推导过程与上述液氮气化管路系统所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本实用新型实施例的液氮气化管路系统的结构框图。

图2是本实用新型另一实施例的液氮气化管路系统的结构框图。

附图标记：

1、第一水箱；2、第二水箱；3、第一发动机；4、第二发动机； 5、水浴加热装置；6、循环泵；7、散热器；8、溢流管；9、供水管； 10、回水管；11、第一连接管；12、第二连接管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1至图2描述本实用新型的实施例中提供的一种液氮气化管路系统及液氮泵车。

本实施例提供的液氮气化管路系统，包括：发动机、第一水箱1、第二水箱2和水浴加热装置5。

发动机可以为柴油发动机，第一水箱1与发动机的进水口连接，用于提供冷却发动机的冷却液，冷却液可包括中冷水和缸套水。第二水箱2与发动机的出水口连接，用于收集经发动机的工作产生的热的冷却液。

水浴加热装置5与第二水箱2通过供水管9连接，水浴加热装置5可采用水浴式蒸发器，供水管9上设置有循环泵6；水浴加热装置 5与第一水箱1通过回水管10连接，水浴加热装置5设置有用于输送液氮的第一连接管11和用于将液氮加热生成的氮气输出的第二连接管12。

参照图2，在一个实施例中，发动机设置有多个，至少包括第一发动机3和第二发动机4。第一水箱1与每个发动机的进水口连接，第二水箱2与每个发动机的出水口连接，除了用于收集经每个发动机的工作产生的热的冷却液，还用于降低发动机的出水口流出的冷却液的压力，使各发动机出水口流出的冷却液的压力为零，防止因各发动机出水口具有压力且压力不同，导致进入水浴加热装置5的冷却液的流量不一致，影响散热效果。

通过上述方案可知，与现有技术相比，通过在发动机的进水口与出水口处分别设置第一水箱1和第二水箱2，第一水箱1对一个或多个发动机提供冷却液，第二水箱2将吸收了发动机工作热量的冷却液回收，通过循环泵6将热的冷却液输送至水浴加热装置5对液氮加热，完成液氮的蒸发，本实用新型尤其适用于多发动机，提高了余热回收效率以及对液氮的气化效率；通过回水管10将对水浴加热装置5加热后的冷却液返回至第一水箱1，形成对冷却液的循环使用，提高了冷却液的使用效率，节省了成本，且通过设置第一水箱1可确保发动机进水口时刻有冷却液供应，由于此前冷却液的热量已经作用于水浴加热装置5，冷却液的温度会降低，将降温后的冷却液送入各个发动机中，再次对每个发动机进行冷却，也减少了发动机的散热器功率，因此可以减小发动机的散热器体积，减少成本。

本实施例中，水浴加热装置5与第一水箱1之间的回水管10上设置有散热器7，散热器7用于对水浴加热装置5排出的冷却液降温。如此设置，通过散热器7对经过回水管10回收的冷却液降温，提高了对冷却液的降温效果，也提高了对发动机的冷却效果，实现了冷却液的回收利用节约了成本。

可选地，散热器7与第一水箱1为一个部件，节省成本和占用空间，例如，第一水箱1为散热器7的膨胀水箱。

本实施例中，第一水箱1中设置有温度传感器，温度传感器用于检测通过回水管10回收的冷却液的温度。如此设置，根据回收的冷却液的温度，可对散热器7的降温效果作出判断，进而可通过调节循环泵6的转速，控制冷却液在回水管10中的流速和排量，例如，当检测的温度偏高时，可降低循环泵6的转速，使经过发动机出水口排出的冷却液较慢的流过水浴加热装置5，充分将冷却液的热量利用，提高对冷却液的余热利用率。

在一些实施例中，还包括液氮罐和液氮泵，液氮罐存储有液氮，液氮罐的出口与第一连接管11连接，液氮泵设置在第一连接管11上，用于提供输送液氮的压力。进一步地，还包括控制系统，控制系统为现有技术，当应用于作业机械车辆时可以为(ECU)车载电脑，控制系统分别与液氮泵及温度传感器通信连接，控制系统用于控制液氮泵的转速以调节第一连接管11中输送液氮的压力，如此设置，可根据该液氮气化管路系统中发动机的数量，适应性的调整液氮的输送情况，以实现最大程度的利用发动机的余热蒸发液氮，可以是通过调节液氮泵的转速，改变输送液氮的压力，调节第一连接管11中液氮向水浴式蒸发装置的输送量。

进一步地，第一水箱1与第二水箱2之间通过溢流管8连通，具体地，在第一水箱1的顶部与第二水箱2的顶部通过溢流管8连通，当由于回水管10中冷却液的温度降低循环泵6的转速后，可能会造成多余的冷却液在第二水箱2中滞留，使第二水箱2中的液位升高，影响水压的稳定，如此，通过溢流管8将多余的冷却液通过溢流管8 输送至第一水箱1中，保持第二水箱2内的水位正常以及水压的稳定。

本实用新型实施例还提供了一种液氮泵车，包括车底盘和设置在车底盘上的液氮气化管路系统，液氮气化管路系统为上述的液氮气化管路系统。尤其适用于液氮泵车上设置多个发动机的情况，利用发动机的余热加热液氮，节省了能源，提高了气化效率，使用成本降低。该有益效果的推导过程与上述液氮气化管路系统所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。

可选地，液氮泵车在具有上述的液氮气化管路系统的基础上，也可串联直燃式蒸发器，进一步提高液氮的气化效率。

进一步地，还包括液压泵和液压马达，每个气化管路系统的发动机驱动至少一个液压泵，液压泵与液压马达数量相同且传动连接，多个液压马达通过分动箱与液氮泵连接。

本实施例中，液氮泵车设置一个或至少两个发动机，一个发动机驱动至少一个液压泵，每个液压泵将动力传递至与其传动连接的液压马达，两个以上液压马达通过分动箱与传动轴的一端驱动连接，传动轴的另一端连接液氮泵。

第一连接管11包括低压管汇和高压管汇，液氮罐的出口连接低压管汇的进口，液氮泵连接低压管汇的出口和液氮高压管汇的进口；液氮高压管汇的出口与水浴式蒸发器的进口连接，水浴式蒸发器的出口连接第二连接管12，高压液氮经过高压管汇到达水浴式蒸发器，水浴式蒸发器将高压泵送的液氮加热到一定温度使其气化，并通过第二连接管12(氮气高压管汇)将常温、高压氮气输送至井筒中，从而应用于油田作业。

当需要调整液氮的排量和压力时，可以通过调整各个液压泵向液氮泵供应的压力油流量，使液氮的排量和压力连续变化，直至目标值。因此，由于液氮的排量连续可调，实现了无级变速，扩大了液氮排量和压力的覆盖范围，提高了液氮泵车的性能和适应能力。

为了进一步优化车体上各部分的布置，在保证维护及维修便利性的同时，使整机结构更加紧凑，可以将第一发动机3和第二发动机4 并排布置于车底盘的前部区域，散热器7可以通过支架布置于车底盘上的前部区域，且位于第一发动机3和第二发动机4的上方。水浴式蒸发器可以通过第二支架布置于车底盘的中部区域，既能使液氮泵车的整机高度满足运输要求，也使整体结构紧凑，便于维修及维护。

本实用新型实施例采用多发动机、多个液压泵以及液压传动的方式能够满足液氮泵车输出功率的要求，并且无需采用传动箱和传动轴等部件，选型方便且能够有效降低整车成本，而由于液氮的排量连续可调，实现了无级变速，增加了液氮排量和压力的覆盖范围，提高了液氮泵车的性能和适应能力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种液氮气化管路系统，其特征在于，包括：

发动机；

第一水箱(1)，所述第一水箱(1)与所述发动机的进水口连接，用于向所述发动机提供冷却液；

第二水箱(2)，所述第二水箱(2)与所述发动机的出水口连接，用于收集经所述发动机工作产生的热的冷却液；

水浴加热装置(5)，所述水浴加热装置(5)与所述第二水箱(2)通过供水管(9)连接，所述供水管(9)上设置有循环泵(6)；所述水浴加热装置(5)与所述第一水箱(1)通过回水管(10)连接，所述水浴加热装置(5)设置有用于输送液氮的第一连接管(11)和用于将液氮加热生成的氮气输出的第二连接管(12)。

2.根据权利要求1所述的液氮气化管路系统，其特征在于，所述水浴加热装置(5)与所述第一水箱(1)之间的所述回水管(10)上设置有散热器(7)，所述散热器(7)用于对所述水浴加热装置(5)排出的冷却液降温。

3.根据权利要求1所述的液氮气化管路系统，其特征在于，所述第一水箱(1)与所述第二水箱(2)之间通过溢流管(8)连通。

4.根据权利要求2所述的液氮气化管路系统，其特征在于，还包括液氮罐和液氮泵，所述液氮罐存储有液氮，所述液氮罐的出口与所述第一连接管(11)连接，所述液氮泵设置在所述第一连接管(11)上，用于提供输送液氮的压力。

5.根据权利要求4所述的液氮气化管路系统，其特征在于，所述第一水箱(1)中设置有温度传感器。

6.根据权利要求5所述的液氮气化管路系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统与所述液氮泵通信连接，所述控制系统用于控制所述液氮泵的转速以调节所述第一连接管(11)中输送液氮的压力。

7.根据权利要求6所述的液氮气化管路系统，其特征在于，所述散热器(7)包括散热风扇，所述散热风扇与所述控制系统通信连接，所述控制系统用于根据所述温度传感器反馈的温度，控制所述散热风扇的转速。

8.根据权利要求1所述的液氮气化管路系统，其特征在于，所述水浴加热装置(5)为水浴式蒸发器。

9.一种液氮泵车，其特征在于，包括车底盘和设置在所述车底盘上的液氮气化管路系统，所述液氮气化管路系统为权利要求1-8任一项所述的液氮气化管路系统。

10.根据权利要求9所述的液氮泵车，其特征在于，还包括液压泵和液压马达，每个所述液氮气化管路系统的发动机驱动至少一个所述液压泵，所述液压泵与所述液压马达数量相同且传动连接，多个所述液压马达通过分动箱与所述液氮泵连接。

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