一种页岩气压裂返排液的可视化自吸泵输送装置的制作方法

本实用新型涉及一种液体输送装置，尤其涉及一种页岩气压裂返排液的可视化自吸泵输送装置。

背景技术：

页岩气压裂返排液输送泵又名返排液泵，其大量用于页岩气压裂液输送和装车，特别是作业区块内不同压裂平台之间的相互大流量、高扬程管路转输，返排液介质情况复杂且不稳定：高含盐、矿化度超高(易结垢)、含沙量大(易堵塞、磨损严重)、介质温度高(50-80℃)。

现有返排液转输泵均采用低水位取水地面泵，要求泵具备自吸能力或需每次运行前进行泵腔注水。目前广泛采用的方式有以下几种：

1.潜水泵喂水

2.分体或集成式真空泵

3.人工灌水

4.简易储水自吸罐

以上第几种方式再输送清水时可能没有明显的问题，但在输送压裂返排液是存在以下缺陷：

1潜水泵喂水：

通过潜水泵1经吸入管道2向输送泵3主动灌液方式，保证3正常启动运行，并通过闸阀4和输出管路5实现返排液输送。这种方式除需两部泵设备外，还存在如下问题：

a.返排液温度高，潜水泵电机散热差易损坏，即使是高温型潜水泵也会由于电机表面结垢散热差损坏。

b.经常性的出现潜水泵因淤泥、结垢而被卡死或超功率损坏。

c.介质腐蚀性强，且成分构成不稳定，加之温度较高，电缆易老化，损坏，存在较大安全隐患。

2.分体式或集成式真空泵：

通过真空泵7及其系统组件气液分离桶、单向阀、检测箱、真空泵进气管路、压力传感器(表)等作用，先期运行，关闭闸阀,使输送泵形成负压并运行，待返排液池中液体受大气压及泵负压作用充满泵腔时，开启闸阀并通过出水管路实现连续不断的液体输送。

该种方式在输送清水时是比较常见和实用的方式。但在输送返排液时，经常性的出现以下问题：

a.现场操作麻烦，且真空泵只能安装于泵出口管路，往往在抽真空的过程中耗费时间长，尤其是管路过长，吸上高度较高时，效果很差。

b.返排液转输泵是间断性运行，真空泵往往在使用几次由于结垢和泥沙的原因磨坏或卡阻造成损坏。

c.真空泵在抽送管路中的空气的同时，往往会连带抽出一些管路和泵腔的返排液，该返排液无法回收处理，给现场造成污染。

集成式(依靠电气元件和相关电磁阀，通过真空度控制泵的启动)，

a.电磁阀的管路系统是很细的，由于返排液高含盐、矿化度超高(易结垢)、含沙量大，使用一段时间后，腐蚀、结垢、堵塞、漏气、磨损等问题接踵而至，系统是无法正常工作的，而且经常出现无法排查的故障。

b.系统过于复杂，依靠过于精密的传感器和电磁阀等进行控制，不适用于返排液这种复杂工况，用户使用现场是不具备可维修性的。

3.人工灌水：基本如方案2，没有真空泵系统，通过先向泵灌注满水的方式保证启动。工业中全手动方式不适用。

4.简易自吸罐：简单通过泵离心旋转吸入自吸罐中液体并形成真空，经进口管路吸入储液池输送液传统方式。不具备可视化，不具备报警功能和问题排查功能，容易因异常使自吸罐液位与真空状态达不到连续吸送条件而断流，中断输送，且容易破坏密封、影响设备寿命。使用操作维护也极为不便。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供以下方案：

一种页岩气压裂返排液的可视化自吸泵输送装置，包括进水管路、储水自吸罐、返排液输送泵、闸阀、出水管路及控制柜；进水管路与储水自吸罐入口连通，储水自吸罐出口与返排液输送泵入口通过管道连通，返排液输送泵出口与出水管路连通，出水管路上设置有闸阀，储水自吸罐内安装有液位计及真空表，自吸罐侧壁开有能够观察液位计的观察窗，液位计及真空泵均与控制柜电连接，且液位计及真空表均配置有信号发射器，信号发射器能够将液位计与真空表上显示的异常报警信号发射至控制柜。

进一步的，所述液位计为非接触性磁性翻版液位计，且液位计的液位显示、信号传输不受返排液特性影响。

进一步的，所述真空表为电接点真空表。

将进水管路一端伸入储液池液下，储水自吸罐内预先注满液体，启动返排液输送泵，在返排液输送泵内离心叶轮抽吸作用下，储水自吸罐内液体进入泵室，储水自吸罐内此时呈负压态，而储液池液体在液面大气压力下沿进水管路进入储水自吸罐，并经返排液输送泵输送至出水管路实现返排液自行连续输送。而实现长期正常稳定自吸输送的关键在于保持储水自吸罐内的液面高度与真空容积(真空度)。在储水自吸罐上设液位计及电接点真空表有利于人眼观察罐内液面及真空度情况，液位计及电接点真空表具备信号发射装置，可将异常信号发射至控制柜，从而实现罐内液位与真空度动态监测，对异常状态实时报警，保证实时调整与系统稳定运行。

本实用新型以返排液输送泵必需汽蚀余量汽蚀余量及流量性能为基准，确定储水自吸罐容积。首先，确保装置启动时储水自吸罐形成足够真空度，从而实现泵输送自吸运行；其二，通过储水自吸罐设立的液位计与信号发射装置，结合电接点真空表及信号发射装置，能有效观察罐内液面变化及真空度变化情况，直观可视、及时掌握系统运行状态，对故障及时报警，有利于及时维护排除，大大降低冗余性杂质、腐蚀、反排液回注等积累引发的故障危害，从而极大提高输送系统的稳定运行能力，简化结构，提高可靠性与寿命。

本实用新型的有益效果为：

1.通过返排液输送泵与储水自吸罐的配合，实现返排液的连续自动输送。

2.安装液位计及电接点真空表方便观察储水自吸罐内的情况，便于管理。

3.液位计及电接点真空表配备信号发射装置，能够将异常的液位信号及压力信号传输至控制柜，实现远程实时监控。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

1.进水管路；2.液位计；3.返排液输送泵；4.闸阀；5.出水管路；6.真空度信号；7.液位信号；8.控制柜；9.储水自吸罐；10.电接点真空表。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型进行详细说明：

实施例1：如图1所示，一种页岩气压裂返排液的可视化自吸泵输送装置，包括进水管路1、储水自吸罐9、返排液输送泵3、闸阀4、出水管路5及控制柜8；进水管路1与储水自吸罐9入口连通，储水自吸罐9出口与返排液输送泵3入口通过管道连通，返排液输送泵3出口与出水管路5连通，出水管路5上设置有闸阀4，储水自吸罐9安装有液位计2及电接点真空表10，液位计2为非接触性磁性翻版液位计。液位计2及电接点真空表10均与控制柜8电连接，且液位计2及电接点真空表10均配置有信号发射器，信号发射器能够将液位计2与电接点真空表10上显示的异常报警信号发射至控制柜8。

将进水管路1一端伸入储液池液面以下，储水自吸罐9内预先注满液体，启动返排液输送泵3，在返排液输送泵3内离心叶轮抽吸作用下，储水自吸罐9内液体进入泵室，储水自吸罐9内此时呈负压态，而储液池液体在液面大气压力下沿进水管路1进入储水自吸罐9，并经返排液输送泵3输送至出水管路5实现返排液自行连续输送。而实现长期正常稳定自吸输送的关键在于保持储水自吸罐9内的液面高度与真空容积(真空度)。在储水自吸罐9上设液位计2及电接点真空表10有利于人眼观察罐内液面及真空度情况，液位计2及电接点真空表10具备信号发射装置，可将真空度异常信号6及液位异常信号7发射至控制柜8，从而实现罐内液位与真空度动态监测，对异常状态实时报警，保证实时调整与系统稳定运行。

本实用新型以返排液输送泵3必需汽蚀余量汽蚀余量及流量性能为基准，确定储水自吸罐9容积。首先，确保返排液输送泵3启动时储水自吸罐9形成足够真空度，从而实现装置输送自吸运行；其二，通过储水自吸罐9设立的液位计2与信号发射装置，结合电接点真空表10及信号发射装置，能有效观察罐内液面变化及真空度变化情况，直观可视、及时掌握系统运行状态，对故障及时报警，有利于及时维护排除，大大降低冗余性杂质、腐蚀、反排液回注等积累引发的故障危害，从而极大提高输送系统的稳定运行能力，简化结构，提高可靠性与寿命。