一种控制加速流的浆体管道输送系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出一种能够有效控制加速流的浆体管道输送系统，针对初始情况下管道内充满水介质的浆体输送管道系统，基于管道沿程损失与管道距离长度的关系，在特定位置设置监测浆头的加速流监测站，并在后级泵站主管中引入旁通管道，当加速流监测站监测到浆头时，打开旁通管道阀门将浆体输送主管道内的介质水通过旁通管道输送至脱水车间，有效利用长距离的沿程损失抵消加速流监测站的加速流负压，实现了不启动后级泵站加压主泵设备也能有效地控制加速流，克服了传统依靠后级泵站加压主泵提高压力的加速流控制方式的诸多缺陷，降低了浆体管道磨损，提高了浆体管道输送系统的运行效率和寿命。
【专利说明】一种控制加速流的浆体管道输送系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及长距离浆体管道输送技术，尤其涉及一种控制加速流的浆体管道输送系统。
【背景技术】
[0002]在长距离浆体管道输送技术中，特殊地理地貌使得管道沿线海拔高差较大，增加了铁精矿矿浆管道的输送难度，而且在多级泵站衔接输送过程中，浆头、浆尾到达不同位置的压力和速度均有很大的变化，当比重大的介质(铁精矿)推着比重较轻的介质(水)(俗称浆头)从海拔高处往低处走时会产生加速流，当比重轻的介质推着比重较大的介质(俗称浆尾)从低处往高处走时会发生过压。实际中矿浆推水从海拔高点往下走时所产生的加速流将会对下游管道以及后级泵站带来较大的磨损破坏，因此必须制止这种加速流的产生，保证浆体管道的安全运行。现有技术中对这种浆头带来的加速流进行控制的方法主要是通过及时启动后级泵站加压主泵来提高入口压力，迫使浆头所在高点位置的压力升高，以此来抵消浆头在高点所产生负压，阻止加速流的产生，这种加速流控制方案存在诸多缺陷:一、需要多点监测，多设备参与控制，操作繁琐；二、由于后级管线是水，沿程损失不高，使得及时启动后级泵站加压主泵的成本增高；三、泵站人员需要不定时地去检查各设备的运行情况，且由于入口压力升高，高压危险源点增多，带来较大的安全隐患。
【发明内容】
[0003]本实用新型基于上述现有技术问题，创新的提出一种能够有效控制加速流的浆体管道输送系统，针对初始情况下管道内充满水介质的浆体输送管道系统，基于管道沿程损失与管道距离长度的关系，在特定位置设置监测浆头的加速流监测站，并在后级泵站主管中引入旁通管道，当加速流监测站监测到浆头时，打开旁通管道阀门将浆体输送主管道内的介质水通过旁通管道输送至脱水车间，有效利用长距离的沿程损失抵消加速流监测站的加速流负压，实现了不启动后级泵站加压主泵设备也能有效地控制加速流，克服了传统依靠后级泵站加压主泵提高压力的加速流控制方式的诸多缺陷，降低了浆体管道磨损，提高了浆体管道输送系统的运行效率和寿命。
[0004]本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
[0005]一种控制加速流的浆体管道输送系统，包括前级泵站八、加速流监测站8、后级泵站匕脱水车间0和浆体输送主管道2，沿所述浆体输送主管道￡,所述后级泵站设置于所述前级泵站纟的下游，所述脱水车间0设置于所述后级泵站的下游，所述加速流监测站8设置于所述前级泵站纟和后级泵站之间的浆体输送主管道2的海拔高点位置，所述后级泵站包括后级泵站加压主泵6和旁通管道7，所述后级泵站加压主泵6设置于所述浆体输送主管道2上，所述旁通管道7并联于所述后级泵站加压主泵6的两端并连通所述浆体输送主管道匕
[0006]进一步的根据本实用新型所述的浆体管道输送系统，其中所述加速流监测站8与后级泵站(:之间的距离满足以下条件:流体自加速流监测站8输送至脱水车间0时，加速流监测站8和脱水车间0之间浆体输送主管道的长度对流体所产生的沿程损失阻力足以抵消加速流监测站处的加速流负压。
[0007]进一步的根据本实用新型所述的浆体管道输送系统，其中所述前级泵站八包括搅拌槽1、喂料泵2和前级泵站加压主泵3，所述搅拌槽1的底部出口连接于所述喂料泵2，所述喂料泵2的泵送出口连接于所述前级泵站加压主泵3，所述前级泵站加压主泵3的泵送出口连接于所述浆体输送主管道2。
[0008]进一步的根据本实用新型所述的浆体管道输送系统，其中所述加速流监测站8包括有第一浆头监测单元4，所述第一浆头监测单元4基于浆体压力和/或密度判定浆头是否到达加速流监测站位置。
[0009]进一步的根据本实用新型所述的浆体管道输送系统，其中所述后级泵站还包括有第二浆头监测单元5，所述第二浆头监测单元5设置于后级泵站加压主泵6上游的浆体输送主管道2上，所述旁通管道的入口端和出口端均设置有旁通管道阀门9，所述后级泵站加压主泵6的前后端设置有主泵出入口阀门8。
[0010]进一步的根据本实用新型所述的浆体管道输送系统，其中所述脱水车间0包括消能孔板12、消能支路、消能支路阀门10、脱水阀门11、浓缩池13和水池14，所述浆体输送主管道2连接于所述浓缩池13和水池14，并在浓缩池入口设置有浓缩池入口阀门15，在水池14入口设置有水池入口阀门16，所述消能支路并联于所述浆体输送主管道￡,并在所述消能支路上设置有消能孔板12和消能支路阀门10，在所述消能支路所并联的浆体输送主管道2上设置有脱水阀门11。
[0011]进一步的根据本实用新型所述的浆体管道输送系统，其中所述后级泵站与脱水车间0之间的浆体输送主管道长度在70-以上。
[0012]通过本实用新型的技术方案至少能够到达以下技术效果:
[0013]0、本实用新型所述浆体管道输送系统创新引入旁通管道并利用长距离管道的沿程损失抵消加速流负压，无需启动后级泵站主泵设备、也不需要脱水车间复杂的消能结构参与，只需要按时切换后级泵站的旁通管道即可有效控制加速流监测站的加速流，操作简单方便，效果明显。
[0014]2)、本实用新型不启动后级泵站设备控制加速流，减少了设备电耗，降低了设备磨损，并节约了成本。
[0015]3?、本实用新型不启动后级泵站设备控制加速流，站内人员不需要现场巡检设备运行情况，只需要远程观察压力情况就行，无需到高压区巡检，保证了工作人员的安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图1为本实用新型所述控制加速流的浆体管道输送系统的结构示意图；
[0017]图中各附图标记的含义如下:
[0018]八一如级泵站；8—加速流监测站—后级泵站；0—脱水车间-衆体输送主管道；
[0019]1-搅拌槽，2-喂料泵，3-前级泵站加压主泵，4~第一浆头监测单元，5-第二浆头监测单元，6-后级泵站加压主泵，7-旁通管道，8-主泵出入口阀门，9-旁通管道阀门，10-消能支路阀门，11-脱水阀门，12-消能孔板，13-浓缩池，14-水池，15-浓缩池入口阀门，16-水池入口阀门。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本实用新型的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本实用新型的方案，但并不因此限制本实用新型的保护范围。
[0021]首先描述本实用新型所述控制加速流的浆体管道输送系统的整体组成结构，如附图1所示的，整体包括前级泵站八、加速流监测站8、后级泵站匕脱水车间0和浆体输送主管道2，前级泵站八包括搅拌槽1、喂料泵2和前级泵站加压主泵3，所述搅拌槽1的底部出口连接于喂料泵2，所述喂料泵2的泵送出口连接于前级泵站加压主泵3，前级泵站加压主泵3的泵送出口连接于浆体输送主管道2，通过前级泵站加压主泵3进一步提升浆体在浆体输送主管道2中的压力和流量。在前级泵站纟后方的预定距离处设置有后级泵站I前级泵站将浆体通过浆体输送主管道输送至后级泵站I实际中在前级泵站将浆体输送至后级泵站的过程中，会产生加速流，尤其是当前级泵站和后级泵站之间的浆体输送主管道所经历的海拔落差较大，且整个浆体管道输送系统是在水介质的情况下开始输送矿浆时，当比重大的矿浆推着比重较轻的水(俗称浆头)从海拔高点往低处走的时候便会产生加速流，这种加速流如不及时消除则会对后级泵站造成较大的磨损破坏，本实用新型正是基于此提出，为了抑制这种前后级泵站之间主管道上产生的加速流，本实用新型在前级泵站和后级泵站之间的浆体输送主管道高点位置上设置有加速流监测站8，用于实时监测加速流的产生，具体的所述加速流监测站8设置于前级泵站和后级泵站之间的浆体输送主管道2的海报高点且离后级泵站特定距离，该特定距离基于后述加速流消除原理确定。所述加速流监测站8可通过实时监测管道内浆体的压力、密度等参数来确定浆头到达的位置，进而确定在加速流监测站8处是否产生了加速流，当监测到管道内浆体的压力开始下降且密度开始上升时，可确定浆头到达此处管道位置，即监测站所在位置的管道产生了加速流，这种具体的加速流监测方式亦可采用现有的其他成熟技术。本实用新型中要求加速流监测站8能够实时监测确定加速流监测站所在位置的浆体输送主管道内是否产生了加速流，具体可采用现有的任何监测方法，优选的所述加速流监测站8包括基于压力和密度确定浆头位置的第一浆头检测单元4，由于加速流监测站8处于海拔高点位置，因此当浆头到达该海拔高点时便会在向下输送过程中产生加速流。与所述加速流监测站8相距特定距离的后级泵站包括第二浆头监测单元5、后级泵站加压主泵6和旁通管道7，所述第二浆头监测单元5设置于后级泵站中的浆体输送主管道2上，用于实时监测浆头是否到达后级泵站I可基于压力、密度等参数确定，所述后级泵站加压主泵6设置于浆体输送主管道2上，用于进一步提升浆体输送压力和流量等，在所述后级泵站加压主泵6的两端并联有旁通管道7，所述旁通管道7为与浆体输送主管道平行的直通管道，可直接短接后级泵站加压主泵，使输送浆体能够不经过后级泵站加压主泵而直接输送至下游脱水车间，所述的第二浆头监测单元5在浆体输送主管道2上设置于后级泵站加压主泵6的上游，且所述旁通管道7的一端连接在第二浆头监测单元5和后级泵站加压主泵6之间的浆体输送主管道2上，所述旁通管道7的另一端连接在后级泵站加压主泵6下游的浆体输送主管道2上，同时在后级泵站加压主泵6的前后端设置有主泵出入口阀门8，用于控制浆体是否经过后级泵站加压主泵6泵送输送，在所述旁通管道7的浆体入口端和浆体出口端设置有旁通管道阀门9。通过主泵出入口阀门8和旁通管道阀门9可以对浆体的输送路径进行切换，具体的当关闭旁通管道阀门9同时打开主泵出入口阀门8时，前级泵站输送的浆体到达后级泵站时，将通过后级泵站加压主泵6进行泵送输出，当关闭主泵出入口阀门8同时打开旁通管道阀门9时，前级泵站输送的浆体到达后级泵站时，将直接通过旁通管道7向脱水车间输送，并不经过后级泵站加压主泵6。在所述后级泵站的下游附近沿浆体输送主管道设置有脱水车间0，所述的脱水车间0包括消能孔板12、消能支路、消能支路阀门10、脱水阀门11、浓缩池13和水池14，所述的浆体输送主管道2连接于浓缩池13和水池14，并在浓缩池的入口设置有浓缩池入口阀门15，在水池14的入口设置有水池入口阀门16，所述的消能支路并联于浆体输送主管道2，并在所述消能支路上设置有消能孔板12和消能支路阀门10，所述消能支路阀门10处于消能孔板两侧，在所述消能支路所并联的浆体输送主管道2上设置有脱水阀门11。通过各阀门对浆体在脱水车间的消能进行控制，即当消能支路阀门10并打开脱水阀门11时，浆体通过浆体输送主管道直接输出至浓缩池13和丨或水池14内(通过阀门15、16控制)，当需要进一步降低浆体输送动能，抵消加速流时，可打开消能支路阀门10并关闭脱水阀门11，使得浆体先经过消能孔板12进一步消能后在经浆体输送主管道输出至浓缩池13和丨或水池14内(通过阀门15、16控制),选择是否经过消能孔板取决于上游管道对加速流负压的消除情况。
[0022]下面对基于本实用新型所述浆体管道输送系统进行的加速流控制方法进行说明。
[0023]首先说明本实用新型的技术原理。本实用新型所述的浆体管道输送系统在矿浆输送前，浆体输送主管道内是水介质，前级泵站与后级泵站以及脱水车间通过浆体输送主管道构成通路，且水介质可以进入脱水车间的水池内。本实用新型利用加速流监测站实时监测所在位置的管道内是否产生加速流，可通过上述压力、密度等参数确定，当监测到浆推水的浆头到达加速流监测站即在加速流监测站所在位置产生了加速流时，关闭主泵出入口阀门、打开旁通管道阀门，使加速流监测站至后级泵站的浆体输送主管道内的介质水直接通过旁通管道直达脱水车间，此时由于后级泵站与脱水车间之间距离较长(70-),沿程损失较大，从而后级泵站的入口压力会迅速上升叠加到加速流监测站位置，迫使加速流监测站压力迅速升高，从而消除了负压、预防了加速流的产生，而当浆头到达后级泵站时，打开主泵出入口阀门、关闭旁通管道阀门，启动后级泵站加压主泵开始正常输送矿浆，这样本实用新型有效的利用了长距离流体沿程阻力来抵消加速流负压，从而在后级泵站中无需设置消能板等加速流专门抑制装置，仅通过简单地控制流体通过旁通管道即可实现了对浆体输送主管道内加速流的有效控制，降低了加速流抑制成本和工艺复杂度。创新的所述加速流监测站设置于前级泵站和后级泵站之间的浆体输送主管道的海拔高点位置，从而能够准确的根据该位置管道内浆体压力、密度情况判定加速流是否产生，同时所述加速流监测站距离后级泵站的距离应保证加速流监测站至脱水车间之间的浆体输送主管道长度能够产生足够的沿程损失阻力以抵消加速流监测站位置的加速流负压，因为加速流监测站处产生加速流时的压力与加速流监测站至脱水车间的流体输送沿程损失相关，而这种流体沿程损失则与浆体输送主管道长度以及其中的海拔高差直接相关，从而通过计算能够获得多长浆体输送主管道距离所产生的沿程损失能够抵消所在位置产生的加速流负压，从而确定所述加速流监测站的设置位置。优选的当后级泵站与脱水车间之间距离到达70-以上时，该70-的管道足以产生足够的沿程损失，加速流监测站可设置于前后级泵站之间的任意海拔高点位置。
[0024]下面说明基于本实用新型所述浆体管道输送系统进行加速流控制的具体方法，包括以下步骤:
[0025]( 1)浆体输送前确保整个浆体所述主管道内充满介质水，启动前级泵站加压主泵，给定浆体输送主管道内输送介质的流速，由前级泵站提供待输送的铁精矿矿浆浆体，管道内的介质水由浆体向前推送；
[0026](2)在加速流监测站实时监测管道内输送介质的压力和密度等参数，确定浆头到达位置，当浆头到达加速流监测站位置时，关闭后级泵站中的主泵出入口阀门，同时打开后级泵站中的旁通管道阀门，浆体输送主管道内的介质水直接通过旁通管道流向脱水车间，此时由于后级泵站与脱水车间之间距离较长，沿程损失较大，使得后级泵站的入口压力会迅速上升叠加到加速流监测站位置，迫使加速流监测站压力迅速升高，以此来消除加速流负压，抑制了加速流的产生，且所述加速流监测站设置于前级泵站和后级泵站之间浆体输送主管道的海拔高点位置，同时所述加速流监测站距离后级泵站的距离应保证加速流监测站至脱水车间之间的浆体输送主管道长度能够产生足够的沿程损失阻力以抵消加速流监测站位置的加速流负压。同时在脱水车间，当管道沿程消能损失足够大时，打开脱水阀门11、关闭消能支路阀门10，打开水池入口阀门16、关闭浓缩池入口阀门15，将浆体输送主管道内的介质水输出至水池14内，当管道沿程消能损失较小需要脱水车间进一步进行消能时，关闭脱水阀门11、打开消能支路阀门10，打开水池入口阀门16、关闭浓缩池入口阀门15，将浆体输送主管道内的介质水经过消能支路和消能孔板12后流入水池14内，通过消能孔板进一步减少流量、阻碍流速并提高压力。
[0027](3)通过第二浆头监测单元5实时监测浆推水的浆头是否到达后级泵站位置，这种监测可通过密度监测仪实现，因为浆体的密度大于介质水的密度，因此当浆头到达后级泵站时，密度将大幅上升。通过监测当浆头到达后级泵站时，打开主泵出入口阀门8、关闭旁通管道阀门9，同时启动后级泵站加压主泵6开始正常输送矿浆浆体，并在脱水车间打开脱水阀门11、关闭消能支路阀门10、关闭水池入口阀门16同时打开浓缩池入口阀门15，将浆体输送主管道内的铁精矿矿浆浆体输出至浓缩池13，实现了不经过后级泵站便可有效的控制加速流监测站位置所产生的加速流。
[0028]本实用新型所述浆体管道输送系统创新引入旁通管道并利用长距离管道的沿程损失抵消加速流负压，无需启动后级泵站主泵设备、也不需要脱水车间复杂的消能结构参与，只需要按时切换后级泵站的旁通管道即可有效控制加速流监测站的加速流，操作简单方便，效果明显，同时减少了设备电耗，降低了设备磨损，并节约了成本，且因为不启动后级泵站设备来控制加速流，站内人员也无需到高压区巡检，保证了工作人员的安全。
[0029]以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴，本实用新型具体的保护范围以权利要求书的记载为准。
【权利要求】
1.一种控制加速流的浆体管道输送系统，其特征在于，包括前级泵站(A)、加速流监测站(B)、后级泵站(C)、脱水车间(D)和浆体输送主管道(E)，沿所述浆体输送主管道(E)，所述后级泵站(C)设置于所述前级泵站(A)的下游，所述脱水车间(D)设置于所述后级泵站(C)的下游，所述加速流监测站(B)设置于所述前级泵站(A)和后级泵站(C)之间的浆体输送主管道(E)的海拔高点位置，所述后级泵站(C)包括后级泵站加压主泵(6)和旁通管道(7),所述后级泵站加压主泵(6)设置于所述浆体输送主管道(E)上，所述旁通管道(7)并联于所述后级泵站加压主泵(6 )的两端并连通所述浆体输送主管道(E )。
2.根据权利要求1所述的浆体管道输送系统，其特征在于，其中所述加速流监测站(B)与后级泵站(C)之间的距离满足:流体自加速流监测站(B)输送至脱水车间(D)时，加速流监测站(B)和脱水车间(D)之间浆体输送主管道的长度对流体所产生的沿程损失阻力足以抵消加速流监测站处的加速流负压。
3.根据权利要求1所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述前级泵站(A)包括搅拌槽(I)、喂料泵(2 )和前级泵站加压主泵(3 )，所述搅拌槽(I)的底部出口连接于所述喂料泵(2)，所述喂料泵(2)的泵送出口连接于所述前级泵站加压主泵(3)，所述前级泵站加压主泵(3)的泵送出口连接于所述浆体输送主管道(E)。
4.根据权利要求1所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述加速流监测站(B)包括有第一浆头监测单元(4)，所述第一浆头监测单元(4)基于浆体压力和/或密度判定浆头是否到达加速流监测站位置。
5.根据权利要求1所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述后级泵站(C)还包括有第二浆头监测单元(5)，所述第二浆头监测单元(5)设置于后级泵站加压主泵(6)上游的浆体输送主管道(E)上，所述旁通管道的入口端和出口端均设置有旁通管道阀门(9)，所述后级泵站加压主泵(6)的前后端设置有主泵出入口阀门(8)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述脱水车间(D)包括消能孔板(12)、消能支路、消能支路阀门(10)、脱水阀门(11)、浓缩池(13)和水池(14)，所述浆体输送主管道(E)连接于所述浓缩池(13)和水池(14)，并在浓缩池入口设置有浓缩池入口阀门(15)，在水池(14)入口设置有水池入口阀门(16)，所述消能支路并联于所述浆体输送主管道(E)，并在所述消能支路上设置有消能孔板(12)和消能支路阀门(10)，在所述消能支路所并联的浆体输送主管道(E)上设置有脱水阀门(11)。
7.根据权利要求1-5任一项所述的浆体管道输送系统，其特征在于，所述后级泵站(C)与脱水车间(D)之间的浆体输送主管道长度在70km以上。
【文档编号】F17D3/01GK204164662SQ201420588983
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】普光跃, 瞿承中, 白建民, 潘春雷, 郑晓聪, 孔垂洪 申请人:云南大红山管道有限公司