直燃式液氮设备的制作方法

1.本发明涉及液氮设备技术领域，尤其涉及一种直燃式液氮设备。


背景技术：

2.现阶段氮气对油田作业有安全、高效、成功率高的特点。基于氮气密度低、稳定性好、易压缩等特点，它在油田增产作业、天然气开采以及煤层气开采的方面有着广泛的应用。油田增产作业方面主要应用于氮气气举、氮气置换、混气酸化、混气压裂、氮气垫测试、氮气正负压射孔等；天然气开采方面主要应用于氮气压裂；煤层气开采方面主要应用于以氮气驱替煤层气的储层改造技术。可见随着氮气在各行业的应用，液氮设备作为氮气作业的关键设备，用户对液氮设备的需求也将会持续增加，此类设备的市场潜力巨大。
3.目前国内的直燃式液氮设备中，一直采用柴油机作为动力。主要存在以下问题：液氮泵送设备单机功率较大时，发动机成本迅速增加，造成整机成本的增加；柴油机驱动液氮泵送设备大排量运行时，柴油消耗大、噪声大、排放高、作业成本高；使用柴油机驱动需要匹配大型变速设备，此类设备多为进口，成本较高。


技术实现要素：

4.本发明公开一种直燃式液氮设备，以解决现有柴油机驱动中消耗大、噪声大、排放高等问题。
5.为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
6.一种直燃式液氮设备，包括液氮进口、柱塞泵、蒸发器、氮气出口、连接管路、主驱动电机以及燃油系统，所述液氮进口、所述柱塞泵、所述蒸发器、所述氮气出口通过所述连接管路依次连接，所述液氮进口用于与液氮储罐连接，所述主驱动电机与所述柱塞泵驱动连接，用于驱动所述柱塞泵对所述柱塞泵内部的液氮进行加压，所述燃油系统与所述蒸发器连接，用于加热所述蒸发器内的液氮。
7.本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
8.采用本实用新型的直燃式液氮设备，用电机取代柴油机，直接驱动柱塞泵，无需消耗柴油，排放小，噪声低，作业成本更低。电机可采用变频电机，取消了大型变速设备的使用，解决了大型变速设备交期长，成本高的问题，节省了设备整体成本。
附图说明
9.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
10.图1为本实用新型直燃式液氮设备结构示意图；
11.图2为本实用新型直燃式液氮设备方框示意图。
12.附图标记说明：
13.1 载具
14.2 液压油箱
15.3 主驱动电机
16.4 高压管汇
17.5 蒸发器
18.6 控制系统
19.7 低压管汇
20.8 液氮增压泵
21.9 柱塞泵
22.10 传动轴
23.11 柴油储罐
24.12 燃油系统
25.13 分动箱
26.14 液压系统
27.15 辅助驱动电机
28.21 液氮进口
29.22 氮气出口
30.23 散热装置
31.24 风扇
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
34.如图1
‑
2所示，本发明提供一种直燃式液氮设备，该直燃式液氮设备包括液氮进口21、柱塞泵9、蒸发器5、氮气出口22、连接管路、主驱动电机3以及燃油系统12，液氮进口、柱塞泵9、蒸发器5、氮气出口22通过连接管路依次连接，液氮进口21用于与液氮储罐连接，主驱动电机3与柱塞泵9驱动连接，用于驱动柱塞泵9对柱塞泵9内部的液氮进行加压，燃油系统12与蒸发器5连接，用于加热蒸发器5内的液氮。
35.该直燃式液氮设备的液氮进口21与液氮储罐连接后，液氮储罐中的液氮通过液氮进口21进入柱塞泵9，在柱塞泵9内对液氮进行加压，加压后的液氮进入蒸发器5，在蒸发器5内被加热，蒸发成氮气，再通过氮气出口22排出至所需要氮气的地方。
36.在工作过程中，主驱动电机3与柱塞泵9连接，为柱塞泵9提供动力，用电机取代柴油机，直接驱动柱塞泵9，无需消耗柴油，排放小，噪声低，作业成本更低。
37.本实用新型燃油系统12中设置可燃介质，通过可燃介质的燃烧，加热蒸发器5内的液氮，本实施例中是以柴油作为可燃介质为例进行说明，本实用新型实施例中燃油系统12包括柴油储罐11和燃油泵，燃油泵将柴油储罐11中的柴油泵送至蒸发器5，点燃柴油对蒸发器5内的液氮进行加热，从而使液氮蒸发成氮气，直燃式液氮设备还包括辅助驱动电机15，
辅助驱动电机15与燃油泵连接，辅助驱动电机15为燃油泵提供动力，通过燃油泵将柴油储罐11中的柴油泵送至蒸发器5，采用电机对燃油泵进行驱动，无需消耗柴油，排放小，噪声低，作业成本更低。
38.直燃式液氮设备还包括液压系统14，辅助驱动电机15与液压系统14驱动连接。辅助驱动电机15除了要为燃油泵提供动力，还为液压系统14提供动力。液压系统14的液压油来源于液压油箱2。
39.可以为燃油泵和液压系统14分别设置辅助驱动电机15，来单独驱动燃油泵和液压系统14。也可以为燃油泵和液压系统14设置一个辅助驱动电机15，一个辅助驱动电机15分别为燃油泵和液压系统14提供动力，即燃油泵和液压系统14共用一个辅助驱动电机15。
40.燃油泵和液压系统14共用一个辅助驱动电机15的情况下，本实用新型实施例中直燃式液氮设备还包括传动机构，传动机构包括输入端和输出端，辅助驱动电机15与传动机构的输入端连接，燃油泵和液压系统14与传动机构的输出端连接。即一个辅助驱动电机15通过传动机构为燃油泵和液压系统14两个部分提供动力。这样可也提高辅助驱动电机15的利用率，减少电机的投入，节约成本。
41.本实用新型实施例中传动机构可以为分动箱13，分动箱13包括一个输入端和至少两个输出端，辅助驱动电机15与分动箱13的输入端连接，燃油泵和液压系统14分别与分动箱13的输出端连接。燃油泵和液压系统14并联连接在分动箱13的输出端，即一个辅助驱动电机15通过分动箱13为燃油泵和液压系统14两个部分提供动力。这样可也提高辅助驱动电机15的利用率，减少电机的投入，节约成本。
42.本实用新型实施例中传动机构也可以为联轴器，联轴器包括一个输入端和一个输出端，辅助驱动电机15与联轴器的输入端连接，燃油泵和液压系统14与联轴器的输出端连接，燃油泵和液压系统14可以串联连接在联轴器的输出端，即一个辅助驱动电机15通过联轴器为燃油泵和液压系统14两个部分提供动力。这样可也提高辅助驱动电机15的利用率，减少电机的投入，节约成本。
43.本实用新型中主驱动电机3可以为变频电机，辅助驱动电机15也可以为变频电机。优选地，主驱动电机3和辅助驱动电机15都选择变频电机，电机相较柴油机无需消耗柴油，排放小，噪声低，作业成本更低。变频电机可以直接实现无级变速，采用变频电机就不用再单独设置变速设备了，相较传统设备结构简单，因此本实用新型采用变频电机取消了大型变速设备的使用，解决了大型变速设备交期长，成本高的问题。
44.本实用新型中，液压系统14中液压介质工作中会产生热量，液压系统14包括散热装置23，散热装置23可以为散热扇，散热装置23为液压系统14散热，同时柱塞泵9中的柱塞往复运动，产生热量，散热装置23也为柱塞泵9散热，液压系统14与散热装置23连接为散热装置23提供动力，驱动散热装置23工作，对液压系统14和柱塞泵9进行散热，避免液压系统14和柱塞泵9的温度过高。
45.蒸发器5包括风扇24，风扇24可以促进蒸发器5处的热交换，液压系统14与风扇24连接，为风扇24提供动力，驱动风扇24转动，促进蒸发器5处的热交换，提高热交换效率。
46.本实用新型实施例中直燃式液氮设备还包括液氮增压泵8，液氮增压泵8设置在液氮进口和柱塞泵9之间。液氮增压泵8在此处有两个作用，一是将液氮从液氮储罐中泵送至柱塞泵9内，而是增加液氮的压力，提高液氮饱和度。
47.直燃式液氮设备还包括载具1，用于移动直燃式液氮设备。图中所示载具1为车载的形式，但是不局限于车载形式，其他可以移动直燃式液氮设备的载具形式也可以。
48.本实用新型直燃式液氮设备还包括控制系统6，控制系统6与主驱动电机3、辅助驱动电机15、燃油系统12和液压系统14连接。控制系统6与主驱动电机3、辅助驱动电机15、燃油系统12和液压系统14信号连接连接，用于控制主驱动电机3、辅助驱动电机15、燃油系统12和液压系统14的运行。
49.主驱动电机3在控制系统6的控制下通过传动轴10直接驱动柱塞泵9，辅助驱动电机15在控制系统6的控制下通过分动箱13驱动液压系统14和燃油系统12。
50.本实用新型液氮进口21为低压管汇7，氮气出口22为高压管汇4。
51.本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
52.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。