[发明专利]高压液氮泵设备测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械装置测试领域，具体涉及高压液氮泵设备测试装置。

技术背景

氮气泡沫压裂是在水力压裂技术基础上发展起来的新技术，特别适用于油气田及煤层气开发过程中对低压、低渗和水敏感性地层的改造。在煤层气氮驱开发技术领域也有广泛应用。现有的氮气泡沫压裂泵设备的整机测试技术还不成熟，试验装置还不完善，尤其是液氮泵的测试需要一套完整的测试装置。目前国内的测试装置只能满足低压、小排量的液氮泵设备整机测试与试验需要，而氮气泡沫压裂使用的液氮泵设备具有大功率、大排量、高排出压力等特点。这种设备的测试与低压、小排量的液氮泵设备的测试与试验相比，在安全风险方面有本质的不同，主要区别是：小排量液氮泵排出压力可以采用在完备安全防护下直接通过闸门调节的加载方式完成，试验过程中的数据采集与分析也可以直接获取。但对于高压、大排量的液氮泵设备测试与试验，若采用上述直接加载方式，则需要很大的压力调节阀才能实现排出压力调节，技术上很难实现。另一方面，对高压、大排量气体直接进行压力调节，调节与监测安全风险也高，造成测试与试验过程中安全风险也很高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种操作简单，测试精确，实现了液体压力加载向气体压力加载的转换，克服了对气体实施压力加载而带来的困难，降低了安全风险的高压、大排量液氮泵测试装置。

本发明高压液氮泵设备测试装置，包括依此相连的泵设备测试单元、阻尼装置单元和调节单元，其特征在于所述泵设备测试单元包括依次相连的液氮罐、液氮泵、第一单向阀、第一压力传感器。

优选地，阻尼单元包括依次相连的水罐、流量传感器、水力泵、第二单向阀、第二压力传感器及第一管汇，第一管汇与第一压力传感器相连。

优选地，调节单元包括包括依此相连调节装置、集输装置、液气分离器、散热器、第三管汇，所述第三管汇与水罐相连，所述调节装置包括三组依此相连的第二管汇、截止阀、调节阀、消音管，且三组的第二管汇均相连，所述第二管汇与第一管汇相连。

本发明操作简单，测试精确，实现了液体压力加载向气体压力加载的转换，克服了对气体实施压力加载而带来的困难，降低了安全风险。

附图说明

图1为高压液氮泵设备测试装置的结构示意图。

附图标记：1-液氮罐， 2-液氮泵，3-第一单向阀；4-第一压力传感器，5-水罐，6-流量传感器，7-水力泵，8-第二单向阀，9-第二压力传感器，10-第一管汇，11-第二管汇，12-截止阀，13-调节阀，14-消音管，15-集输装置，16-液气分离器，17-第三管汇，18-散热器。

具体实施方式

本发明高压液氮泵设备测试装置，包括依此相连的泵设备测试单元、阻尼装置单元和调节单元，泵设备测试单元包括依次相连的液氮罐1、液氮泵2、第一单向阀3、第一压力传感器4，阻尼单元包括依次相连的水罐5、流量传感器6、水力泵7、第二单向阀8、第二压力传感器9及第一管汇10，第一管汇10与第一压力传感器9相连，调节单元包括，包括依此相连调节装置、集输装置15、液气分离器16、散热器18、第三管汇17，所述第三管汇17与水罐5相连，所述调节装置包括三组依此相连的第二管汇11、截止阀12、调节阀13、消音管14，且三组的第二管汇11均相连，所述第二管汇11与第一管汇10相连。

测试时，第一步，开启水力泵车，对水力泵车排出的水进行加压，通过第一压力传感器4测得水压。同时开启压力调节单元中的截止阀12用于水压力粗调，通过调整截止阀12，可以初步得到所需要的排出压力。通过调整调压阀13，可以对水力泵车的排出压力进行精确调整。

第二步，启动液氮泵设备，液氮泵设备排出的气态氮气与水力泵车排出的水进行混合，第一管汇10输入到第二管汇11。由于事先对水力阻尼装置单元排出的水进行压力加载，水力泵车向第一管汇10输入的是高压水，液氮泵设备排出的气体在排向第一管汇10的过程中需要克服已经存在的压力，即水力阻尼装置单元排出水的压力等于液氮泵设备排出气体压力需要克服的阻尼。这样就可利用水力压裂设备的排出液体压力加载系统对液氮泵装置排出的氮气进行压力加载。在实际测试与试验过程中，利用压力调节单元中的截止阀12、调压阀13对水力泵车、液氮泵设备排出的液气混合体的流量进行调整，从而对液氮泵装置排出氮气的压力进行实时调整，以验证液氮泵设备的实际排出压力与设计指标的符合程度。

第三步，水力泵车、液氮泵设备排出的液气混合体汇集到集输装置15进入液气分离器16，经液气分离器分离后，液体经循环管汇流入水罐5参与循环，气体排人适合的大气环境。