管道运输不同压力介质的切换缓冲装置及管道运输系统

摘要

本发明涉及一种管道运输不同压力介质的切换缓冲装置及管道运输系统，在浆体管道（11）上连接切换缓冲装置，所述切换缓冲装置为脉动缓冲氮气罐（7），所述脉动缓冲氮气罐（7）包括罐壳（8）和氮气包（9）；浆体管道（11）中的介质压力增大时，氮气包（9）被压缩并使得其中的氮气压力增大；浆体管道（11）中的介质压力减小时，氮气包（9）积蓄的压力被释放并补偿给浆体管道（11）中的介质。本发明脉动缓冲氮气罐在长距离浆体管道切换过程中起到能量补偿、缓冲作用，有效抑制、消除切换过程中不同压力介质产生的水锤效应，避免浆体管道系统剧烈震动，保护浆体管道系统和喂料泵等设备。

说明书

技术领域

本发明涉及一种切换缓冲装置以及管道运输系统，尤其是涉及一种用于铁精矿管道输送中的切换缓冲系统及管道运输系统。

背景技术

长距离铁精矿管道输送是新兴的和高新技术的产业，也是低碳、绿色经济的亮点。长距离浆体管道输送要求浆体批量输送，上批与下批之间需根据工艺要求穿插若干水，防止管道过压、堵塞。

如图1所示，为长距离浆体管道传统输送工艺图，工艺说明：

1、浆体管道输送介质为铁精矿时，搅拌槽1将浆体搅拌均匀，通过打开输矿阀门2、关闭输水阀门3、打开喂料泵入口阀门4，喂料泵6将搅拌均匀的浆体输入增压泵，增压泵加压后将浆体输送至下一级。

2、浆体管道输送介质为水时，通过打开输水阀门3、关闭输矿阀门2、打开喂料泵入口阀门4，清水池5的工艺水通过水泵输送至喂料泵6，喂料泵6再输送至增压泵，增压泵加压后将水输送至下一级。

3、浆体管道输送模式切换时，分下列两种情形：

（1）浆切水，即在输送矿浆的情况下切换为输送水。阀门操作步骤：①清水池5的工艺水通过水泵（图中未标）输送至输水阀门3；②输水阀门3由关闭状态改为打开状态；③输矿阀门2由打开状态改为关闭状态；④喂料泵入口阀门4仍保持打开状态。

（2）水切浆，即在输送水的情况下切换为输送矿浆。阀门操作步骤：①输矿阀门2由关闭状态改为打开状态；②输水阀门3由打开状态改为关闭状态；③喂料泵入口阀门4仍保持打开状态；④清水池5的工艺水停止供应。

两种情形的切换过程，通过调整输矿阀门、输水阀门、喂料泵入口阀门后，喂料泵6输送至增压泵，增压泵加压后将水/浆体输送至下一级。

“浆体管道输送模式切换”是操作频繁且极其重要的操作工艺。

长距离浆体管道传统输送工艺极其重要，随着生产过程的实施，实践证明其有以下缺陷：

1、浆体管道输送矿浆时，由于喂料泵6入口压力与搅拌槽1液位密切相关，而搅拌槽1液位会随产量、生产节奏波动，这导致喂料泵6入口压力跟随波动。同时，搅拌槽1长期处于低液位运行时，喂料泵6入口压力偏低。喂料泵6入口压力波动过大、偏低会造成喂料泵6易损部件（常见易损部件：叶轮、蜗壳、衬板等）磨损加剧，缩短其使用寿命。

2、切换模式涉及输矿阀门2和输水阀门3阀门状态的改变，改变过程中，液体流速发生急剧变化会导致浆体管道压强大幅度波动，而切换过程浆体和工艺水的交流激荡冲击进一步加剧了浆体管道压强的大幅度波动。这种现象被称为“水锤效应”。

水锤效应导致浆体管道系统急剧震动、破坏浆体管道，并引起管网压力降低等。浆体管道系统急剧震动、压强大幅度波动进一步加剧了喂料泵6易损部件的磨损，危害极大。

发明内容

本发明设计了一种管道运输不同压力介质的切换缓冲装置及管道运输系统，其解决了以下技术问题：

（1）浆体管道输送矿浆，搅拌槽液位波动或者液位偏低，造成喂料泵入口压力波动过大或者偏低导致喂料泵易损部件磨损加剧；

（2）浆体管道切换过程由“水锤效应”引起的浆体管道系统剧烈震动。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案： 

一种管道运输不同压力介质的切换缓冲装置，在浆体管道（11）上连接切换缓冲装置，所述切换缓冲装置为脉动缓冲氮气罐（7），所述脉动缓冲氮气罐（7）包括罐壳（8）和氮气包（9）；浆体管道（11）中的介质压力增大时，氮气包（9）被压缩并使得其中的氮气压力增大；浆体管道（11）中的介质压力减小时，氮气包（9）积蓄的压力被释放并补偿给浆体管道（11）中的介质。

进一步，氮气包（9）由橡胶隔膜和氮气组成。

进一步，切换缓冲装置通过连接器件（10）与浆体管道（11）连通。

一种管道运输系统，包括搅拌槽（1）、清水池（5）以及喂料泵（6），搅拌槽（1）的输出端管道、清水池（5）的输出端管道以及喂料泵（6）输入端浆体管道（11）连接成三通结构，输矿阀门（2）设置在搅拌槽（1）的输出端管道上，输水阀门（3）设置在清水池（5）的输出端管道上，喂料泵入口阀门（4）设置在输入端浆体管道（11），在喂料泵（6）输入端浆体管道（11）上还连接管道运输不同压力介质的切换缓冲装置。在浆体管道（11）上连接切换缓冲装置，所述切换缓冲装置为脉动缓冲氮气罐（7），所述脉动缓冲氮气罐（7）包括罐壳（8）和氮气包（9）；浆体管道（11）中的介质压力增大时，氮气包（9）被压缩并使得其中的氮气压力增大；浆体管道（11）中的介质压力减小时，氮气包（9）积蓄的压力被释放并补偿给浆体管道（11）中的介质。

进一步，搅拌槽（1）的输出端管道连接在搅拌槽（1）的底部。

进一步，喂料泵（6）输出端管道与增压泵连接。

该管道运输不同压力介质的切换缓冲装置及管道运输系统与传统输送工艺系统相比，具有以下有益效果：

（1）本发明脉动缓冲氮气罐在长距离浆体管道切换过程中起到能量补偿、缓冲作用，有效抑制、消除切换过程中不同压力介质产生的水锤效应，避免浆体管道系统剧烈震动，保护浆体管道系统和喂料泵等设备。

（2）本发明管道运输系统中浆体管道输送浆体时，搅拌槽液位波动或者长期处于低液位，造成喂料泵入口压力波动过大或者偏低，从而导致喂料泵易损部件磨损加剧，脉动缓冲氮气罐的能量补偿、缓冲作用有效抑制喂料泵入口压力波动过大等现象，保护喂料泵，延长其使用寿命。

附图说明

图1是现有技术中的长距离浆体管道输送工艺图；

图2是本发明用于铁精矿管道输送中的切换缓冲系统示意图；

图3是本发明中脉动缓冲氮气罐的结构示意图。

附图标记说明：

1—搅拌槽；2—输矿阀门；3—输水阀门；4—喂料泵入口阀门；5—清水池；6—喂料泵（离心式）；7—脉动缓冲氮气罐；8—罐壳；9—氮气包；10—连接器件；11—浆体管道。

具体实施方式

下面结合图2和图3，对本发明做进一步说明：

如图2所示，一种管道运输系统，包括搅拌槽1、清水池5以及喂料泵6，搅拌槽1的输出端管道、清水池5的输出端管道以及喂料泵6输入端浆体管道11连接成三通结构，输矿阀门2设置在搅拌槽1的输出端管道上，输水阀门3设置在清水池5的输出端管道上，喂料泵入口阀门4设置在输入端浆体管道11，在喂料泵6输入端浆体管道11上还连接管道运输不同压力介质的切换缓冲装置。在浆体管道11上连接该切换缓冲装置，切换缓冲装置为脉动缓冲氮气罐7，脉动缓冲氮气罐7包括罐壳8和氮气包9；浆体管道11中的介质压力增大时，氮气包9被压缩并使得其中的氮气压力增大；浆体管道11中的介质压力减小时，氮气包9积蓄的压力被释放并补偿给浆体管道11中的介质。

如图3所示，一种管道运输不同压力介质的切换缓冲装置，在浆体管道11上连接切换缓冲装置，所述切换缓冲装置为脉动缓冲氮气罐7，所述脉动缓冲氮气罐7包括罐壳8和氮气包9；浆体管道11中的介质压力增大时，氮气包9被压缩并使得其中的氮气压力增大；浆体管道11中的介质压力减小时，氮气包9积蓄的压力被释放并补偿给浆体管道11中的介质。

氮气包内充入一定压力的氮气，当浆体管道系统瞬间压力增大时，氮气包被压缩，浆体管道系统中的能量转变为压缩能量储存起来，起到缓冲作用；当浆体管道系统瞬间压力降低时，被压缩的氮气包渐进恢复原状，将压缩能转变为气压等能而释放出来，重新补偿给该系统。这样有效缩小浆体管道系统压力波动幅度，保证整个系统压力稳定。

此外，脉动缓冲氮气罐通过连接器件10与浆体管道11密切连接，当浆体管道输送矿浆时，脉动缓冲氮气罐的能量缓冲、补偿作用可以很好减少搅拌槽液位变化带来的喂料泵入口压力波动过大或偏低的影响，保护喂料泵易损部件；当浆体管道系统处于切换过程时，脉动缓冲氮气罐的能量缓冲、补偿作用可以有效抑制、消除切换模式的水锤效应，避免浆体管道系统剧烈震动，保护浆体管道系统和喂料泵等设备。

本发明引入的脉动缓冲氮气罐其核心部件氮气包由橡胶隔膜和一定压力的氮气组成。浆体管道系统瞬间压力增大时，氮气包橡胶隔膜形变，氮气被压缩，浆体管道系统中的能量转变为压缩能储存起来，起到缓冲作用；浆体管道系统瞬间压力降低时，被压缩的氮气及橡胶隔膜形变渐进恢复原状，将压缩能转变为气压等能而释放出来，重新补偿给该系统。这种功能消除了现有技术中的搅拌槽液位变化带来的浆体管道系统压力大幅波动，也消除了现有技术中的切换过程“水锤效应”带来的浆体管道系统压力大幅波动而剧烈震动的现象。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。