CN220453445U - 固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置，包括依次相连的首端泵站、中间泵站以及终端泵站；首端泵站包括首端泵站储浆罐，首端泵站储浆罐通过浆体输送管道a连接首端泵站喂浆泵，首端泵站喂浆泵与首端泵站主泵连接；中间泵站包括中间泵站储浆罐和中间泵站蓄水池，首端泵站主泵通过浆体输送管道d连接中间泵站储浆罐，中间泵站储浆罐通过浆体输送管道i连接中间泵站喂浆泵，中间泵站喂浆泵与中间泵站主泵连接，中间泵站主泵通过浆体输送管道e连接终端泵站。本实用新型的装置实现了混浆段长度的精确计算，了解混浆段经过各泵站时长度变化情况，判断管道内浆体输送的安全性，此外便于通过调整工况控制混浆段长度。

Description

固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置

技术领域

本实用新型属于固液两相流浆体输送技术领域，具体涉及固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置。

背景技术

固液两相流浆体通过管道输送初始状态下，需将管道内的水通过浆推水的方式替换；浆体管道输送因事故或生产计划调整需长期停车时，需将管道内已有的浆体通过水推浆的方式替换。无论浆推水还是水推浆，都会存在固液两相流在运动过程中浆水界面逐渐混浊，相互渗透而存在低浓度混浆段，混浆段由于浓度低，破坏了浆体本身的稳定结构，因此容易出现沉降，粗颗粒堆积管道底部导致内壁磨蚀严重、管道渗漏、弯道堵管的风险，因此需计量混浆段长度，预计合格浆段浆头/浆尾位置，从而强化混浆段管段巡线检查、工况调整、输浆方式等管理措施，提升管道输送安全性、经济性。

混浆段长度的计算、浆头/浆尾位置的确定，通常采用人工记录中控上位数据，然后根据公式计算，这种方式存在计算误差、工作量繁重、不能实时统计的弊端，亟需设计一种混浆段长度和浆头/浆尾位置定位装置，实现自动监测、计算，并能提高计算精度、减少操作人员工作量，实时掌握浆体输送动态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置，能够精确计算混浆段长度，降低管道运行风险。

本实用新型所采用的技术方案是，固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置，包括依次相连的首端泵站、中间泵站以及终端泵站；首端泵站包括首端泵站储浆罐和首端泵站蓄水池，首端泵站储浆罐通过浆体输送管道a连接首端泵站喂浆泵，首端泵站喂浆泵与首端泵站主泵连接；中间泵站包括中间泵站储浆罐和中间泵站蓄水池，首端泵站主泵通过浆体输送管道d连接中间泵站储浆罐，中间泵站储浆罐通过浆体输送管道i连接中间泵站喂浆泵，中间泵站喂浆泵与中间泵站主泵连接，中间泵站主泵通过浆体输送管道e连接终端泵站。

本实用新型的特点还在于，

首端泵站蓄水池通过浆体输送管道b连接首端泵站置换水泵，首端泵站置换水泵通过浆体输送管道c与首端泵站主泵连接。

浆体输送管道d还分别与浆体输送管道g、浆体输送管道h连接，浆体输送管道g上设置有阀门a；浆体输送管道h上设置有阀门d；浆体输送管道h连接中间泵站蓄水池，中间泵站蓄水池通过浆体输送管道j连接中间泵站置换水泵，中间泵站置换水泵通过浆体输送管道f与中间泵站主泵连接；浆体输送管道g还与中间泵站主泵连接。

浆体输送管道d上还依次设置有进站浓度计、进站流量计、阀门b和阀门c；进站浓度计、进站流量计位于浆体输送管道d进入中间泵站的入口段，且进站浓度计、进站流量计与PLC控制器电性连接。

浆体输送管道h与阀门b、阀门c之间的浆体输送管道d连接；浆体输送管道g与进站流量计、阀门b之间的浆体输送管道d连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的装置实现了精确计算混浆段长度，了解混浆段经过各泵站时长度变化情况，判断管道内浆体输送的安全性，此外便于通过调整工况控制混浆段长度；

(2)本实用新型的装置便于操作人员提前预判合格浆体、混浆段、清水进站时间，方便提前选择不同类型浆体接浆方案(进入储浆罐/进入蓄水池)，并选择最佳输浆方式(闭路输送/开路输送)，避免浆体污染蓄水池内水质，避免过多清水在管道内延长混浆段长度，提高输送经济性；

(3)本实用新型的装置便于操作人员实时掌握浆头/浆尾位置，做好后续工况调整，降低管道运行的风险；

(4)本实用新型在不增加设备、仪表和经济投资的前提下，可以同时满足混浆段长度监测、计算和掌握浆头/浆尾位置两项功能，最大化发挥现有装置的经济价值和技术价值。

附图说明

图1是本实用新型固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置的结构图；

图中，1.首端泵站储浆罐，2.首端泵站蓄水池，3.中间泵站储浆罐，4.中间泵站蓄水池，5.首端泵站置换水泵，6.首端泵站喂浆泵，7.首端泵站主泵，8.中间泵站置换水泵，9.中间泵站喂浆泵，10.中间泵站主泵，11.进站浓度计，12.进站流量计，13.阀门a，14.阀门b，15.阀门c，16.阀门d，17.浆体输送管道a，18.浆体输送管道b，19.浆体输送管道c，20.浆体输送管道d，21.浆体输送管道e，22.浆体输送管道f，23.浆体输送管道g，24.浆体输送管道h，25.浆体输送管道i，26.浆体输送管道j。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

实施例1

本实用新型固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置，如图1所示，包括依次相连的首端泵站、中间泵站以及终端泵站；首端泵站包括首端泵站储浆罐1和首端泵站蓄水池2，首端泵站储浆罐1通过浆体输送管道a17连接首端泵站喂浆泵6，首端泵站喂浆泵6与首端泵站主泵7连接；首端泵站蓄水池2通过浆体输送管道b18连接首端泵站置换水泵5，首端泵站置换水泵5通过浆体输送管道c19与首端泵站主泵7连接；

中间泵站包括中间泵站储浆罐3和中间泵站蓄水池4，首端泵站主泵7通过浆体输送管道d20连接中间泵站储浆罐3，浆体输送管道d20还分别与浆体输送管道g23、浆体输送管道h24连接，浆体输送管道g23上设置有阀门a13；浆体输送管道h24上设置有阀门d16，中间泵站储浆罐3通过浆体输送管道i25连接中间泵站喂浆泵9，中间泵站喂浆泵9与中间泵站主泵10连接，中间泵站主泵10通过浆体输送管道e21连接终端泵站；

浆体输送管道h24连接中间泵站蓄水池4，中间泵站蓄水池4通过浆体输送管道j26连接中间泵站置换水泵8，中间泵站置换水泵8通过浆体输送管道f22与中间泵站主泵10连接；浆体输送管道g23还与中间泵站主泵10连接。

实施例2

与实施例1的区别在于，浆体输送管道d20上还依次设置有进站浓度计11、进站流量计12、阀门b14和阀门c15；进站浓度计11、进站流量计12位于浆体输送管道d20进入中间泵站的入口段，且进站浓度计11、进站流量计12与PLC控制器电性连接；

浆体输送管道h24与阀门b14、阀门c15之间的浆体输送管道d20连接；浆体输送管道g23与进站流量计12、阀门b14之间的浆体输送管道d20连接；

浆体/水进入中间泵站后有3条路径可以选择，一是进入中间泵站储浆罐3，二是进入中间泵站蓄水池4，三是中间泵站主泵10；

本实用新型固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置的工作原理为：

管道输送质量合格的固液两相流浆体之前，管道内充满清水，输浆时需全部浆推水置换出；预备长期停车时前，管道内充满合格浆体，准备停车时，需全部水推浆置换出，以免发生浆体沉降堵管。因此浆推水和水推浆期间存在浆水混合段，并且在加压各泵站主泵的动力下，混浆段浓度差逐渐缩小，长度不断延长。

浆推水：首端泵站储浆罐1内合格浆经浆体输送管道a17输送进首端泵站喂浆泵2中，再进入首端泵站主泵3加压，经浆体输送管道d20输送进入中间泵站；水推浆：首端泵站蓄水池2内清水由首端泵站置换水泵5经浆体输送管道c19输送进首端泵站主泵7加压，经浆体输送管道d20输送进入中间泵站；

浆头：表示浆推水时靠近合格浆的浆段；浆尾：表示水推浆时靠近合格浆的浆段；浓度略低于合格浆最低浓度。

中间泵站进站浓度计11实时监测来料浓度，进站流量计12实时监测来料流量，根据进站浓度计11监测值判断来料物料性质(清水/混浆段/合格浆)，若来料为清水，则关闭阀门a13、阀门c15，打开阀门b14、阀门d16，直接进入中间泵站蓄水池4进行储存，作为生产用水和置换水，待中间泵站蓄水池4满液位后，打开中间泵站置换水泵8，经浆体输送管道j26、浆体输送管道f22输送进中间泵站主泵10加压，输送至终端泵站；若来料为混浆，则关闭阀门a13、阀门d16，打开阀门b14、阀门c15，直接进入中间泵站储浆罐3，经浆体输送管道i25输送进中间泵站喂浆泵9，再进入中间泵站主泵10加压，输送至终端泵站，实现开路运行；若来料为合格浆，则关闭阀门b14，打开阀门a13，经浆体输送管道d20、浆体输送管道g23直接输送进入中间泵站主泵10加压，输送至终端泵站，实现闭路运行，或采用同混浆进站出站的开路运行模式。

进站浓度计11监测浓度≤1％，视来料为清水；浓度1％至合格浆体浓度下限值，视来料为混浆段；浓度≥合格浆体浓度下限值，视来料为合格浆

实施例3

进站浓度计11监测到浓度从0变化至1％、从1％缓慢增加至合格浆体浓度下限值，或从合格浆体浓度值降低至下限值，从合格浆体浓度下限值降低至1％时，分别记录时间为T1、T2、T3。

进站流量计12监测T1、T2、T3对应的瞬时流量Q1和累计流量Q2。不同浓度对应的时间T1、T2、T3和瞬时流量q、累计流量Q进入PLC控制器，PLC控制器根据的公式(1)～(3)和管道参数(管径d、壁厚t)，依次计算浆体流速v，进站混浆段长度ΔT和混浆段长度l，实现混浆段长度的计算。

视进站浓度计11监测的合格浆体浓度下限值为水推浆的合格浆浆头或浆推水的合格浆浆尾浓度值，此时对应的时间为T4，对应的设计流量为Q3。设某一时刻为T5，定位浆头/浆尾位置：PLC控制器根据公式(1)～(4)和管道参数(管径d、壁厚t)，依次计算浆体流速v，浆体输送时间差ΔT、浆头/浆尾过该中间泵站的输送距离Δl、浆头/浆尾实际位置l，对比管道敷设里程即可确定浆头/浆尾实际位置。预估进某一泵站的时间：PLC控制器根据公式(1)～(4)和管道参数(管径d、壁厚t)，依次计算该泵站和当前浆头所在位置的距离Δl、浆体流速v，浆体输送时间差ΔT，结合当前时间即可确定进某泵站的具体时间。

公式(1)～(4)具体如下所示；

ΔT＝T_i-T₀ (2)

l＝v×ΔT (3)

Δl＝l_i-l₀ (4)。

Claims (5)

1.固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置，其特征在于，包括依次相连的首端泵站、中间泵站以及终端泵站；所述首端泵站包括首端泵站储浆罐(1)和首端泵站蓄水池(2)，所述首端泵站储浆罐(1)通过浆体输送管道a(17)连接首端泵站喂浆泵(6)，所述首端泵站喂浆泵(6)与首端泵站主泵(7)连接；所述中间泵站包括中间泵站储浆罐(3)和中间泵站蓄水池(4)，所述首端泵站主泵(7)通过浆体输送管道d(20)连接中间泵站储浆罐(3)，所述中间泵站储浆罐(3)通过浆体输送管道i(25)连接中间泵站喂浆泵(9)，所述中间泵站喂浆泵(9)与中间泵站主泵(10)连接，所述中间泵站主泵(10)通过浆体输送管道e(21)连接终端泵站。

2.根据权利要求1所述的固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置，其特征在于，所述首端泵站蓄水池(2)通过浆体输送管道b(18)连接首端泵站置换水泵(5)，所述首端泵站置换水泵(5)通过浆体输送管道c(19)与首端泵站主泵(7)连接。

3.根据权利要求1所述的固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置，其特征在于，所述浆体输送管道d(20)还分别与浆体输送管道g(23)、浆体输送管道h(24)连接，所述浆体输送管道g(23)上设置有阀门a(13)；所述浆体输送管道h(24)上设置有阀门d(16)；所述浆体输送管道h(24)连接中间泵站蓄水池(4)，所述中间泵站蓄水池(4)通过浆体输送管道j(26)连接中间泵站置换水泵(8)，所述中间泵站置换水泵(8)通过浆体输送管道f(22)与中间泵站主泵(10)连接；所述浆体输送管道g(23)还与中间泵站主泵(10)连接。

4.根据权利要求3所述的固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置，其特征在于，所述浆体输送管道d(20)上还依次设置有进站浓度计(11)、进站流量计(12)、阀门b(14)和阀门c(15)；所述进站浓度计(11)、进站流量计(12)位于浆体输送管道d(20)进入中间泵站的入口段，且所述进站浓度计(11)、进站流量计(12)与PLC控制器电性连接。

5.根据权利要求4所述的固液两相流浆体混浆段长度测量和浆头/浆尾位置定位装置，其特征在于，所述浆体输送管道h(24)与阀门b(14)、阀门c(15)之间的浆体输送管道d(20)连接；所述浆体输送管道g(23)与进站流量计(12)、阀门b(14)之间的浆体输送管道d(20)连接。