本发明专利技术公开了一种无堵塞提升矿浆泵及其泵组运行工艺、输送系统。所述矿浆泵包括进口法兰，出口法兰，下部三通管道，上部三通管道，下部提升砂砾泵，上部提升砂砾泵，以及双出轴潜水电机；所述下部三通管道进口端与进口法兰连通，所述下部三通管道的两个出口端分别与下部提升砂砾泵和上部三通管道连通，所述上部三通管道的另一个入口端与上部提升砂砾泵连通、出口端与出口法兰连通；所述下部提升砂砾泵和上部提升砂砾泵由双出轴潜水电机驱动；所述下部提升砂砾泵的泵出口与上部提升砂砾泵的吸入口连通；所述上部三通管道的两个入口端均设有阀门。本发明专利技术的矿浆泵解决了目前存在通过粒径小、易堵塞、存在巨大轴向推力等技术难点。存在巨大轴向推力等技术难点。存在巨大轴向推力等技术难点。
【技术实现步骤摘要】
一种无堵塞提升矿浆泵及其泵组运行工艺、输送系统
[0001]本专利技术涉及一种适用于提升深海底粗大颗粒矿石的无堵塞提升矿浆泵及其泵组运行工艺、输送系统，属于深海采矿水力提升装备领域。
技术介绍
[0002]矿产资源在一定程度上影响着人类社会的生存和发展。国际海底区域海洋矿产资源的占有与开发利用技术的发展对我国社会经济发展和国家资源安全保障具有重要作用。已经查明具有商业开采前景的矿产资源有大洋多金属锰结核、富钴结壳、海底热液硫化物和天然气可燃冰等，由于这些海底矿物种类不同，分布所在的水深和海底地形不同，在海底的成矿规律和赋存形式也不同，采掘这些矿物的装备和工艺也存在很大的差别，但将采集的这些海底矿物从海底提升至水面采矿船的提升技术和提升系统是相似的，因此提升技术是海洋矿产资源开采系统的共性技术，目标是如何将采集的深海矿石高效安全地提升到海面采矿船上，普遍认为采用海底采矿车采集海底矿物、应用陆地矿山浆体管道输送的原理通过管道和矿浆泵将海底矿石提升至洋面的提升方式，最具有商业开采应用前景。提升海底矿石的矿浆泵是该提升方式的重要核心装备，要求将矿浆泵串接在竖直管道中、工作水深大、具有高扬程、无堵塞通过和回流粗大颗粒海底矿石的能力，在即将到来的商业采矿中占据十分重要的地位。
[0003]国内外均对用于深海采矿这种提升粗颗粒固液两相浆体的电泵进行研究开发。德国KSB研制了六级潜水提升电泵，具有轴向流动方向，存在巨大的轴向推力，该泵流道的当量内径为75mm，通过结核的最大粒径只有25mm，因此通过和回流粒径大于25mm的粗颗粒存在堵塞的问题，六级泵的六组叶轮和导叶安装在同一轴上，泵轴的荷载过大引起泵的振动与磨损。湖南大学研究设计研制了我国首台海洋采矿提升电泵，进行了清水和结核浆体试验验证，并获得了专利技术专利CN103016362B。
技术实现思路
[0004]针对现有海洋采矿提升粗颗粒矿石电泵目前存在通过粒径小、易堵塞、存在巨大轴向推力等技术难点，本专利技术旨在提供一种无堵塞提升矿浆泵及其泵组运行工艺、输送系统，该提升矿浆泵的结构与受力合理、运行安全可靠、能畅通无堵塞地通过和回流粗大颗粒海底矿石，解决由于电泵多级串联引起的堵塞和巨大轴向力等问题；提出的泵组运行工艺解决了泵组个别提升矿浆泵出现故障失效的情况下管道提升系统仍然可以继续运行的难题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种无堵塞提升矿浆泵，其包括进口法兰，出口法兰，下部三通管道，上部三通管道，下部提升砂砾泵，上部提升砂砾泵，以及双出轴潜水电机；
[0007]所述下部三通管道进口端与进口法兰连通，所述下部三通管道的两个出口端中的一个与下部提升砂砾泵的吸入口连通，该下部三通管道的两个出口端中的另一个与上部三
通管道的两个入口端的一个连通，所述上部三通管道的两个入口端的另一个与上部提升砂砾泵的泵出口连通，上部三通管道的出口端与出口法兰连通；
[0008]所述下部提升砂砾泵由双出轴潜水电机的一个输出轴驱动，所述上部提升砂砾泵由双出轴潜水电机的另一个输出轴驱动；
[0009]所述下部提升砂砾泵的泵出口通过管道与上部提升砂砾泵的吸入口连通；
[0010]所述下部三通管道的出口端与上部三通管道的入口端之间设有常闭阀门，所述上部提升砂砾泵的泵出口与上部三通管道的入口端之间设有常开阀门。
[0011]由此，本专利技术的提升矿浆泵整体结构内的双出轴潜水电机、上部砂砾泵和下部砂砾泵，上部砂砾泵和下部砂砾泵分别置于潜水电机的上端出轴与下端出轴，通过上部砂砾泵、下部砂砾泵、阀门与管道的巧妙组合，构成一台提升矿浆泵的结构，解决提升矿浆泵粗大颗粒海底矿石浆体过流和异常情况管道提升系统停止运行粗大颗粒海底矿石浆体回流提升矿浆泵的难题，并提供了管道提升系统提升矿浆泵分布式布局的泵组运行工艺，采用两用一备的运行方式，确保管道提升系统安全运行。
[0012]本专利技术解决了粗颗粒在提升矿浆泵过流或者回流引起的堵塞问题和管道提升系统安全可靠运行的问题，提升矿浆泵具有结构合理、操作简单、安全可靠、通过与回流粗大颗粒的特点。
[0013]根据本专利技术的实施例，还可以对本专利技术作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
[0014]在其中一个优选的实施例中，所述下部提升砂砾泵和上部提升砂砾泵对应安装在带有止推轴承系统的双出轴潜水电机的两端出轴上。
[0015]在其中一个优选的实施例中，所述双出轴潜水电机与下部提升砂砾泵相联的止推轴承系统自下而上包括自下而上地安装在电机轴上的柱面滚子轴承、径向球轴承和弧面接触球轴承。
[0016]止推轴承系统是双出轴潜水电机的关键部件，本专利技术的止推轴承系统由三种不同类型轴承的巧妙组成,有效解决了提升矿浆泵双出轴潜水电机承受巨大轴向载荷的问题，具有承载能力大、使用寿命长、安全可靠、结构简单合理的特点。在电机轴下部轴肩支撑在柱面滚子轴承上，柱面滚子轴承具有承载能力大的特点，负责承受全部向下的轴向力，径向球轴承主要承担径向力，弧面接触球轴承负责承受向上的轴向力，以预防提升矿浆泵在倾斜甚至水平极端位置使用时双出轴潜水电机的轴向上窜动，因此提升矿浆泵允许在倾斜或卧放的情况下使用。
[0017]在其中一个优选的实施例中，所述常闭阀门和常开阀门均为电动阀门。即常闭阀门为第一电动阀门，常开阀门为第二电动阀门。
[0018]在其中一个优选的实施例中，所述进口法兰和出口法兰之间通过多根拉杆固定在一起。由此，进口法兰和出口法兰之间由多根高强度钢拉杆固定组成提升矿浆泵整体，能够承受提升矿浆泵以下管道和水下设备的重量及其动载荷。
[0019]基于同一个专利技术构思，本专利技术还提供了一种所述的无堵塞提升矿浆泵的泵组运行工艺：
[0020]当提升矿浆泵在正常运行情况下，常闭阀门常闭、常开阀门常开，海底矿石浆体流从进口法兰流入下部提升砂砾泵加压后通过管道流入上部提升砂砾泵，经过上部提升砂砾
泵加压后，海底矿石浆体从上部三通管道上部出口流入出口法兰，进入上部提升管道；
[0021]当提升管道系统出现异常带浆体停车时，常闭阀门常开、常开阀门常闭，上部提升管道的海底矿石浆体流从出口法兰流入上部三通管道，再通过下部三通管道下部出口流入进口法兰，回流进入下部提升管道。
[0022]本专利技术所述的提升管道系统出现异常带浆体停车指的是整个系统都停了，例如突然停电了，这个时候是整个浆液都回流。
[0023]基于同一个专利技术构思，本专利技术还提供了另一种所述的无堵塞提升矿浆泵的泵组运行工艺：
[0024]当提升矿浆泵在正常运行情况下，常闭阀门常闭、常开阀门常开，海底矿石浆体流从进口法兰流入下部提升砂砾泵加压后通过管道流入上部提升砂砾泵，经过上部提升砂砾泵加压后，海底矿石浆体从上部三通管道上部出口流入出口法兰，进入上部提升管道；
[0025]当某台提升矿浆泵的下部提升砂砾泵、上部提升砂砾泵或者双出轴潜水电机出现故障导致提升矿浆泵不能工作时，立即启动一台备用泵本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无堵塞提升矿浆泵，其特征在于，包括进口法兰(1)，出口法兰(11)，下部三通管道(2)，上部三通管道(10)，下部提升砂砾泵(3)，上部提升砂砾泵(7)，以及双出轴潜水电机(4)；所述下部三通管道(2)进口端与进口法兰(1)连通，所述下部三通管道(2)的两个出口端中的一个与下部提升砂砾泵(3)的吸入口连通，该下部三通管道(2)的两个出口端中的另一个与上部三通管道(10)的两个入口端的一个连通，所述上部三通管道(10)的两个入口端的另一个与上部提升砂砾泵(7)的泵出口连通，上部三通管道(10)的出口端与出口法兰(11)连通；所述下部提升砂砾泵(3)由双出轴潜水电机(4)的一个输出轴驱动，所述上部提升砂砾泵(7)由双出轴潜水电机(4)的另一个输出轴驱动；所述下部提升砂砾泵(3)的泵出口通过管道与上部提升砂砾泵(7)的吸入口连通；所述下部三通管道(2)的出口端与上部三通管道(10)的入口端之间设有常闭阀门，所述上部提升砂砾泵(7)的泵出口与上部三通管道(10)的入口端之间设有常开阀门。2.根据权利要求1所述的无堵塞提升矿浆泵，其特征在于，所述下部提升砂砾泵(3)和上部提升砂砾泵(7)对应安装在带有止推轴承系统的双出轴潜水电机(4)的两端出轴上。3.根据权利要求2所述的无堵塞提升矿浆泵，其特征在于，所述双出轴潜水电机(4)与下部提升砂砾泵(3)相联的止推轴承系统自下而上包括自下而上地安装在电机轴(13)上的柱面滚子轴承(14)、径向球轴承(15)和弧面接触球轴承(16)。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的无堵塞提升矿浆泵，其特征在于，所述常闭阀门和常开阀门均为电动阀门。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的无堵塞提升矿浆泵，其特征在于，所述进口法兰(1)和出口法兰(11)之间通过多根拉杆固定在一起。6.一种如权利要求1
‑
5中任一项所述的无堵塞提升矿浆泵的泵组运行工艺，其特征在于：当提升矿浆泵在正常...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹伟生，张海成，李浩天，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。