液体蒸发系统及泵车的制作方法
1.本实用新型涉及石油开采设备技术领域，具体涉及一种液体蒸发系统及泵车。
背景技术：
2.在油田作业领域中，泵车作为一种用于运输、泵送液氮的泵车，能将低压液氮转化为高压液氮，满足石油开采施工工艺的需要。近年来，随着石油开采条件的改善、技术及施工工艺的不断进步，对石油开采施工安全的要求越来越高，因此，泵车在油田作业领域中应用也越来越普遍，对泵车的安全性要求也会越来越高。
3.泵车的液体蒸发系统主要分为两类，一种是余热回收式的液体蒸发系统，一种是直燃式的液体蒸发系统，由于各种条件限制，目前国内市场上的大功率泵车通常采用直燃式的液体蒸发系统。
4.然而，在石油开采过程中，因一些开采场地本身可燃性气体含量较高，对明火的限制非常严格，故在这些可燃性气体含量较高的油井中应用泵车作业时，直燃式的液体蒸发系统已不作为首选，而余热回收式的液体蒸发系统在大功率泵车中采用较少，经济效益不高。
技术实现要素：
5.本实用新型的主要目的是：提供一种液体蒸发系统及泵车，旨在解决现有泵车的液体蒸发系统无法满足在可燃性气体含量较高的油井中作业的问题。
6.为了实现上述技术问题，本实用新型提供了一种液体蒸发系统，液体蒸发系统包括进液管汇、柱塞泵、蒸发机构及排出管汇且所述进液管汇、所述柱塞泵、所述蒸发机构及所述排出管汇通过多个连接管路顺次连接并连通，其中，所述蒸发机构包括串联的热回收式蒸发机构和直燃式蒸发机构，液体蒸发系统还包括回气管汇，所述回气管汇与所述柱塞泵通过连接管路连接并连通。
7.可选地，所述进液管汇和所述柱塞泵之间的连接管路的主管上设置有进液阀；
8.所述蒸发机构和所述排出管汇之间的连接管路的主管上设置有排出阀；
9.所述柱塞泵和所述回气管汇之间的连接管路的主管上设置有回气阀。
10.可选地，所述蒸发机构和所述排出管汇之间的连接管路的主管上还设置有单向阀。
11.可选地，所述进液管汇和所述柱塞泵之间的连接管路的第一支管上设置有第一安全阀；
12.所述蒸发机构和所述排出管汇之间的连接管路的支管上设置有第二安全阀；
13.所述柱塞泵和所述回气管汇之间的连接管路的第一支管上设置有第三安全阀。
14.可选地，所述进液管汇和所述柱塞泵之间的连接管路的第二支管上设置有第一放空阀；
15.所述柱塞泵和所述回气管汇之间的连接管路的第二支管上设置有第二放空阀。
16.可选地，所述液体蒸发系统还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器安装在所述热回收式蒸发机构和所述直燃式蒸发机构之间的连接管路上；
17.所述液体蒸发系统还包括第二温度传感器及压力传感器，所述第二温度传感器和所述压力传感器分别安装在所述蒸发机构和所述排出管汇之间的连接管路上。
18.可选地，所述热回收式蒸发机构包括介质储箱、离心泵、水浴式蒸发器、热交换组及水刹车，所述介质储箱的出口与所述离心泵及所述水浴式蒸发器顺次连通，且所述热交换组和所述水刹车分别设置在所述水浴式蒸发器与所述介质储箱的进口之间的两条并联的热回收管路上。
19.可选地，在设置有所述热交换组的热回收管路上设置有第二控制阀；
20.在设置有所述水刹车的热回收管路上设置有第一控制阀。
21.可选地，所述热交换组包括多个热交换器。
22.另外，本实用新型提供了一种泵车，泵车包括如上述任意一项所述的液体蒸发系统。
23.本实用新型的有益效果为：上述液体蒸发系统，主要由进液管汇、柱塞泵、蒸发机构、排出管汇以及回气管汇组成，在蒸发作业前通过回气管汇返回储液罐内或放空，管汇及柱塞泵冷端预冷，表面开始结霜，结霜厚度达到要求后完成预冷，完成预冷后开始蒸发作业，液体经柱塞泵加压后，低温低压的液体增压为低温高压的液体，然后流经蒸发机构成为高压常温的气体，最后通过排出管汇流至下游环节，其中，由于蒸发机构由串联的热回收式蒸发机构和直燃式蒸发机构组成，经柱塞泵加压后的低温高压的液体先流经热回收式蒸发机构换热，液气混合介质后流经直燃式蒸发机构气化为高压常温的气体，完成蒸发。该液体蒸发系统，由于蒸发机构采用热回收式蒸发机构和直燃式蒸发机构串联混合蒸发的形式，液体先经热回收式蒸发机构换热，再经直燃式蒸发机构换热，可满足大功率氮气作业需求，同时提高能源利用率，经济效益较高，从而能够满足在可燃性气体含量较高的油井中作业。
附图说明
24.本实用新型上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
25.图1是本实用新型的液体蒸发系统的示意图；
26.图2是图1中液体蒸发系统的热回收式蒸发机构的示意图；
27.图3是图1中液体蒸发系统的热回收式蒸发机构中热交换组的第一连接结构示意图；
28.图4是图1中液体蒸发系统的热回收式蒸发机构中热交换组的第二连接结构示意图；
29.其中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
30.10、进液管汇；
31.20、柱塞泵；
32.31、热回收式蒸发机构；311、介质储箱；312、离心泵；313、水浴式蒸发器；3141、第一热交换器；3142、第二热交换器；3143、第三热交换器；3144、第四热交换器；315、水刹车；316、第一控制阀；317、第二控制阀；318、节温器；32、直燃式蒸发机构；
33.40、排出管汇；
34.50、回气管汇；
35.60、汇集块；
36.71、进液阀；72、排出阀；73、回气阀；74、单向阀；75、第一安全阀；76、第二安全阀；77、第三安全阀；78、第一放空阀；79、第二放空阀；
37.81、第一温度传感器；82、第二温度传感器；83、压力传感器。
具体实施方式
38.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
41.本实用新型一实施例提供一种泵车及泵车的液体蒸发系统，如图1所示，液体蒸发系统包括进液管汇10、柱塞泵20、蒸发机构及排出管汇40且进液管汇10、柱塞泵20、蒸发机构及排出管汇40通过多个连接管路顺次连接并连通，其中，蒸发机构包括串联的热回收式蒸发机构31和直燃式蒸发机构32，液体蒸发系统还包括回气管汇50，回气管汇50与柱塞泵20通过连接管路连接并连通。
42.在一实施例中，且回气管汇50连通储液罐的回气口，进液管汇10连通储液罐的进液口。
43.上述液体蒸发系统，主要由进液管汇10、柱塞泵20、蒸发机构、排出管汇40以及回气管汇50组成，在蒸发作业前，储液罐内的液体通过进液管汇10进入柱塞泵20，再通过回气管汇50返回储液罐内或放空，管汇及柱塞泵20冷端预冷，表面开始结霜，结霜厚度达到要求后完成预冷，完成预冷后开始蒸发作业，液体经柱塞泵20加压后，低温低压的液体增压为低温高压的液体，然后流经蒸发机构成为高压常温的气体，最后通过排出管汇40流至下游环节，其中，由于蒸发机构由串联的热回收式蒸发机构31和直燃式蒸发机构32组成，经柱塞泵20加压后的低温高压的液体先流经热回收式蒸发机构31换热，液气混合介质后流经直燃式蒸发机构32气化为高压常温的气体，完成蒸发。该液体蒸发系统，由于蒸发机构采用热回收式蒸发机构31和直燃式蒸发机构32串联混合蒸发的形式，液体先经热回收式蒸发机构31换热，再经直燃式蒸发机构32换热，可满足大功率氮气作业需求，同时提高能源利用率，经济
效益较高，从而能够满足在可燃性气体含量较高的油井中作业。
44.在本实施例中，进液管汇10和柱塞泵20之间的连接管路的主管上设置有进液阀71，蒸发机构和排出管汇40之间的连接管路的主管上设置有排出阀72，柱塞泵20和回气管汇50之间的连接管路的主管上设置有回气阀73。通过设置进液阀71，用于控制进液管汇10和柱塞泵20之间的通断，通过设置排出阀72，用于控制蒸发机构和排出管汇40之间的通断，通过设置回气阀73，用于控制柱塞泵20和回气管汇50之间的通断。于是，在蒸发作业前，打开进液阀71和回气阀73，储液罐内的液体通过进液管汇10进入柱塞泵20，再通过回气管汇50返回储液罐内或放空，管汇及柱塞泵20冷端预冷，表面开始结霜，结霜厚度达到要求后完成预冷，完成预冷后打开排出阀72，液体经柱塞泵20加压后，低温低压的液体增压为低温高压的液体，然后先流经热回收式蒸发机构31换热，液气混合介质后流经直燃式蒸发机构32气化为高压常温的气体，最后通过排出管汇40流至下游环节。
45.进一步地，在本实施例中，蒸发机构和排出管汇40之间的连接管路的主管上还设置有单向阀74。具体地，在本实施例中，单向阀74设置在蒸发机构和排出阀72之间。通过设置单向阀74，使得只能流经蒸发机构成为的高压常温的气体经由单向阀74通过排出管汇40流至下游环节，而排出管汇40中的气体无法回流至蒸发机构，避免气体的回流。
46.在本实施例中，进液管汇10和柱塞泵20之间的连接管路的第一支管上设置有第一安全阀75，蒸发机构和排出管汇40之间的连接管路的支管上设置有第二安全阀76，柱塞泵20和回气管汇50之间的连接管路的第一支管上设置有第三安全阀77。通过设置第一安全阀75、第二安全阀76及第三安全阀77，用于对整个液体蒸发系统作业起到保护作用，当液体蒸发系统内部压力超过设定值时，第一安全阀75、第二安全阀76或第三安全阀77打开，避免内部压力过大，保护液体蒸发系统正常作业。
47.在本实施例中，进液管汇10和柱塞泵20之间的连接管路的第二支管上设置有第一放空阀78，柱塞泵20和回气管汇50之间的连接管路的第二支管上设置有第二放空阀79。具体地，在本实施例中，第一放空阀78设置在进液管汇10和进液阀71之间的第二支管上，第二放空阀79设置在回气阀73和回气管汇50之间的第二支管上。通过设置第一放空阀78及第二放空阀79，用于实现进液管汇10和回气管汇50放空。于是，在蒸发作业前，先打开第一放空阀78和第二放空阀79，可以实现管汇内部杂质吹扫和管汇预冷，后打开进液阀71和回气阀73，管汇及柱塞泵20冷端预冷，表面开始结霜，结霜厚度达到要求后完成预冷，完成预冷后打开排出阀72开始蒸发作业。
48.在本实施例中，液体蒸发系统还包括第一温度传感器81，第一温度传感器81安装在热回收式蒸发机构31和直燃式蒸发机构32之间的连接管路上，液体蒸发系统还包括第二温度传感器82及压力传感器83，第二温度传感器82和压力传感器83分别安装在蒸发机构和排出管汇40之间的连接管路上。通过设置第一温度传感器81，用于对流经热回收式蒸发机构31换热后的液气混合介质的温度进行检测，通过设置第二温度传感器82和压力传感器83，用于对流经直燃式蒸发机构32气化为的高压常温的气体的温度和压力进行检测，保障液体蒸发系统正常作业。
49.在本实施例中，柱塞泵20包括并联设置的多个柱塞机构，液体蒸发系统还包括汇集块60，汇集块60设置在柱塞泵20和蒸发机构之间。通过设置汇集块60，低温低压的液体经并联设置的多个柱塞机构分别加压为低温高压的液体后，再通过汇集块60实现汇集，然后
汇集后的低温高压的液体依次流经热回收式蒸发机构31和直燃式蒸发机构32气化为高压常温的气体，最后高压常温的气体通过排出管汇40流至下游环节。
50.在本实施例中，液体蒸发系统还包括防爆机构。通过设置防爆机构对液体蒸发系统防爆处理，可以满足zoneⅱ防爆需求。
51.在本实施例中，如图2所示，热回收式蒸发机构31包括介质储箱311、离心泵312、水浴式蒸发器313、热交换组及水刹车315，介质储箱311的出口与离心泵312及水浴式蒸发器313顺次连通，且热交换组和水刹车315分别设置在水浴式蒸发器313与介质储箱311的进口之间的两条并联的热回收管路上。在蒸发作业时，对于经柱塞泵20加压后的低温高压的液体先流经热回收式蒸发机构31的换热，介质储箱311内的热介质，经过离心泵312加压至设定的压力后，再进入水浴式蒸发器313与流经的液体进行换热，随后冷却后的热介质一条流路是经过水刹车315带回加载产生的热量后，再循环回介质储箱311，另一条流路是流经热交换组进行热量交换后，再循环回介质储箱311。
52.在本实施例中，在设置有热交换组的热回收管路上设置有第一控制阀316，在设置有水刹车315的热回收管路上设置有第二控制阀317。具体地，在本实施例中，第一控制阀316设置在水浴式蒸发器313和热交换组之间，第二控制阀317设置在水浴式蒸发器313和水刹车315之间。通过设置第一控制阀316，用于热交换组和水浴式蒸发器313之间的流路的开关和流量控制，通过设置第二控制阀317，用于水刹车315和水浴式蒸发器313之间的流路的开关和流量控制。这样，在蒸发作业时，根据实际需要开关和调整第一控制阀316和/或第二控制阀317，介质储箱311内的热介质经过离心泵312加压至设定的压力后，再进入水浴式蒸发器313与流经的液体进行换热，随后冷却后的热介质根据第一控制阀316和第二控制阀317经过水刹车315带回加载产生的热量后或流经热交换组进行热量交换后，再循环回介质储箱311。
53.在本实施例中，热交换组包括多个热交换器。
54.具体地，在本实施例中，热交换组包括依次串联的第一热交换器3141、第二热交换器3142、第三热交换器3143及第四热交换器3144，在第二热交换器3142和第四热交换器3144之间还设置有与第三热交换器3143并联的通路，热回收式蒸发机构31还包括节温器318，节温器318设置在第三热交换器3143、通路与第二热交换器3142之间的热回收管路上，其中，第一热交换器3141为液压油热交换器，第二热交换器3142为发动机中冷水/气热交换器，第三热交换器3143为发动机缸套水热交换器，第四热交换器3144为发动机废气热交换器。如此，对于流经热交换组进行热量交换后循环回介质储箱311的冷却后的热介质的流路，冷却后的热介质先流经第一热交换器3141与液压油进行热量交换，再流经第二热交换器3142与发动机中冷水/气热交换器进行热量交换，然后经过节温器318，节温器318作为整个热回收式蒸发机构31温度稳定的核心部件，它具有自动调整温度的功能，若低于节温器318设定的温度，则流经第三热交换器3143与发动机缸套水进行热量交换，若高于节温器318设定的温度，则不流经第三热交换器3143，最后流经第四热交换器3144与发动机废气进行热量交换后，再循环回介质储箱311。于是，在蒸发作业时，打开第一控制阀316且关闭第二控制阀317，同时关闭第四热交换器3144的阀门，当冷却后的热介质流量较低时，回收第一热交换器3141和第二热交换器3142热量即能满足热量需求，若不足则打开节温器318，回收第三热交换器3143热量，若还不足则打开第四热交换器3144的阀门，回收第四热交换器
3144热量，若再不足则打开第二控制阀317，调整第二控制阀317开度，控制流量满足热量需求。
55.在另一实施例中，参考图3所示，热交换组包括第一热交换器3141、第二热交换器3142、第三热交换器3143及第四热交换器3144，其中，所述第一热交换器3141与所述第二热交换器3142并联组成第一换热组，所述第三热交换器3143及所述第四热交换器3144组成第二换热组，所述第一换热组与所述第二换热组串联，以提高所述第一换热组与所述第二换热组的换热效率。
56.进一步的，可在所述第一换热组或所述第二换热组设置调节阀(图中未标注)，通过所述调节阀控制所述第一换热组或所述第二换热组的换热效率，提高使用的灵活性。
57.在另一实施例中，参考图4所示，热交换组包括第一热交换器3141、第二热交换器3142、第三热交换器3143及第四热交换器3144，其中，所述第一热交换器3141与所述第二热交换器3142串联组成第一换热组，所述第三热交换器3143与所述第一换热组并联，以使所述第一换热组与所述第四热交换器3144串联，同时，使所述第三热交换器3143与所述第四热交换器3144串联，以提高所述第一换热组与所述第三热交换器3143的换热效率，同时使所述第四热交换器3144作为主干换热路径上的热补偿作用的热交换器，以提高系统的适用性。
58.进一步的，可在所述第一换热组或所述第二换热组设置调节阀(图中未标注)，通过所述调节阀控制所述第一换热组或所述第二换热组的换热效率，提高使用的灵活性。
59.此外，第一热交换器3141、第二热交换器3142及第三热交换器3143可以不同的排列组合的方式形成多个并联的支路，并联后的支路接入与第四热交换器3144与介质储箱311之间形成的主干换热流路，以提高并联支路位置处不同换热组的热交换效率，以进一步提高系统的适用范围。
60.在本实施例中，液体可以为液氮、液体二氧化碳、lng等，热介质可以为水、防冻液等。
61.在本实施例中，第一控制阀316、第二控制阀317、进液阀71、排出阀72、回气阀73、第一放空阀78、第二放空阀79可以采用手动、气动、电动或者液动的形式。
62.下面再对本实用新型的液体蒸发系统的蒸发过程作进一步说明：在蒸发作业前，先打开第一放空阀78和第二放空阀79，可以实现管汇内部杂质吹扫和管汇预冷，后打开进液阀71和回气阀73，储液罐内的液体通过进液管汇10进入柱塞泵20，再通过回气管汇50返回储液罐内或放空，管汇及柱塞泵20冷端预冷，表面开始结霜，结霜厚度达到要求后完成预冷，完成预冷后打开排出阀72，液体经柱塞泵20加压后，低温低压的液体增压为低温高压的液体，然后先流经热回收式蒸发机构31换热，液气混合介质后流经直燃式蒸发机构32气化为高压常温的气体，最后通过排出管汇40流至下游环节。
63.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：
1.一种液体蒸发系统，其特征在于，包括：进液管汇(10)、柱塞泵(20)、蒸发机构及排出管汇(40)，且所述进液管汇(10)、所述柱塞泵(20)、所述蒸发机构及所述排出管汇(40)通过多个连接管路顺次连接并连通，其中，所述蒸发机构包括串联的热回收式蒸发机构(31)和直燃式蒸发机构(32)；以及回气管汇(50)，与所述柱塞泵(20)通过连接管路连接并连通。2.根据权利要求1所述的液体蒸发系统，其特征在于，所述进液管汇(10)和所述柱塞泵(20)之间的连接管路的主管上设置有进液阀(71)；所述蒸发机构和所述排出管汇(40)之间的连接管路的主管上设置有排出阀(72)；所述柱塞泵(20)和所述回气管汇(50)之间的连接管路的主管上设置有回气阀(73)。3.根据权利要求2所述的液体蒸发系统，其特征在于，所述蒸发机构和所述排出管汇(40)之间的连接管路的主管上还设置有单向阀(74)。4.根据权利要求2或3所述的液体蒸发系统，其特征在于，所述进液管汇(10)和所述柱塞泵(20)之间的连接管路的第一支管上设置有第一安全阀(75)；所述蒸发机构和所述排出管汇(40)之间的连接管路的支管上设置有第二安全阀(76)；所述柱塞泵(20)和所述回气管汇(50)之间的连接管路的第一支管上设置有第三安全阀(77)。5.根据权利要求2所述的液体蒸发系统，其特征在于，所述进液管汇(10)和所述柱塞泵(20)之间的连接管路的第二支管上设置有第一放空阀(78)；所述柱塞泵(20)和所述回气管汇(50)之间的连接管路的第二支管上设置有第二放空阀(79)。6.根据权利要求1所述的液体蒸发系统，其特征在于，所述液体蒸发系统还包括第一温度传感器(81)，所述第一温度传感器(81)安装在所述热回收式蒸发机构(31)和所述直燃式蒸发机构(32)之间的连接管路上；所述液体蒸发系统还包括第二温度传感器(82)及压力传感器(83)，所述第二温度传感器(82)和所述压力传感器(83)分别安装在所述蒸发机构和所述排出管汇(40)之间的连接管路上。7.根据权利要求1所述的液体蒸发系统，其特征在于，所述热回收式蒸发机构(31)包括介质储箱(311)、离心泵(312)、水浴式蒸发器(313)、热交换组及水刹车(315)，所述介质储箱(311)的出口与所述离心泵(312)及所述水浴式蒸发器(313)顺次连通，且所述热交换组和所述水刹车(315)分别设置在所述水浴式蒸发器(313)与所述介质储箱(311)的进口之间的两条并联的热回收管路上。8.根据权利要求7所述的液体蒸发系统，其特征在于，在设置有所述热交换组的热回收管路上设置有第二控制阀(317)；在设置有所述水刹车(315)的热回收管路上设置有第一控制阀(316)。9.根据权利要求7或8所述的液体蒸发系统，其特征在于，所述热交换组包括多个热交换器。10.一种泵车，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的液体蒸发系统。
技术总结
本实用新型涉及石油开采设备技术领域，具体涉及一种液体蒸发系统及泵车，泵车包括液体蒸发系统，液体蒸发系统包括进液管汇、柱塞泵、蒸发机构及排出管汇，且进液管汇、柱塞泵、蒸发机构及排出管汇通过多个连接管路顺次连接并连通，其中，蒸发机构包括串联的热回收式蒸发机构和直燃式蒸发机构，液体蒸发系统还包括回气管汇，回气管汇与柱塞泵通过连接管路连接并连通。该液体蒸发系统，由于蒸发机构采用热回收式蒸发机构和直燃式蒸发机构串联混合蒸发的形式，可满足大功率氮气作业需求，同时提高能源利用率，经济效益较高，从而能够满足在可燃性气体含量较高的油井中作业。燃性气体含量较高的油井中作业。燃性气体含量较高的油井中作业。
