密闭循环

密闭循环（共4篇）

密闭循环 篇1

0 引 言

中药熏蒸疗法是我国传统中医学的主要外治疗法之一,因其对风寒湿痹、通调气血、祛风除湿、清热解毒、消肿止痛、疏风止痒等病疗效显著为中药临床医生所青睐。由于熏洗疗法主要是通过热量和药物共同作用,因而传统的熏洗方法存在很大的局限性:药液熏蒸的密闭性不好,有效药液蒸气得不到循环利用;洗浴药液温度不易控制,不能保证恒定温度,使热量和药液有效成份向病变部位充分渗透。

针对传统中药熏洗疗法的缺陷,自行研制出一款新型的自动熏洗仪。该系统以STC系列单片机为核心,能够根据用户的不同要求自动调节药液、熏蒸室的温度、能依据病情调节最佳的治疗时间,并且药液、药蒸气循环都在一个密闭的环境内。

1 自动熏洗仪的功能

自动熏洗仪是集熏蒸、洗浴、熏洗三大功能于一身的现代化中药熏蒸仪器。它可以自动加水用于稀释药液,自动控制药液、熏蒸室的温度在预设范围内、能按照用户的意愿实现自动熏蒸和洗浴。它可以无人值守式工作,也可进行远程监控工作。

(1) 熏蒸功能:

按照用户所预设的要求进行自动加冷、热水稀释药液,当药液的温度符合要求时启动气泵,进行熏蒸。在熏蒸过程中熏蒸室的温度通过加热器来保证恒温。

(2) 洗浴功能:

熏蒸室温合适时,用户进入熏蒸室。自动熏洗仪就开始有序地加冷、热水稀释药液,当药温达到要求时启动蠕动泵进行洗浴。自动熏洗仪控制洗浴的温度偏差范围为±0.5 ℃,以防烫伤用户。

(3) 熏洗功能:

它是依次调用了熏蒸功能和洗浴功能。

2 自动熏洗仪的结构设计

自动熏洗仪在结构上为了在满足各功能要求的基础上实现自动化,因此各功能部件的排放要紧凑、合理。

自动熏洗仪有药液和药蒸气两大封闭式循环系统。

药液循环系统流程为:

药液蒸气循环流程为:

熏蒸室的温度是依靠加热器来保持恒温。

3 控制系统的设计

自动熏洗仪是一款自动程度较高的熏蒸仪器,他包括了熏蒸、洗浴、熏洗等三大功能模块[1]。因此要满足自动化程度高、功能多的要求,该系统采用主从式的两级MCU控制方式把各功能模块分摊于具有一定自主逻辑功能的IC上。系统共有输入/输出、通信、人机交互、以及保护等功能模块。

3.1 控制系统的I/O分配

据系统的功能要求,在冷水箱和热水箱里分别有温度传感器和水位传感器;在药箱有温度传感器及称重传感器;在熏蒸室里有温度传感器,因此共计7个数据采集部分。而输出部分分别需要控制热水箱加热,以及对冷水箱和热水箱成比例配水阀的控制;熏蒸室加热,及熏蒸需要的气泵控制和洗浴需要的蠕动泵控制,因此共计6个输出控制。如图2所示。

3.2 通信部分

该系统核心由控制面板和驱动主板组成,因此他们之间存在着通信。系统的通信是采用MCU的串口直接进行通信,由于两控制板之间距离较长所以采用了隔离升压的方式,同时两板之间采用工作同步的复位电路。如图3所示。

3.3 命令输入及状态指示部分的驱动

自动熏洗仪须在运行之前。要对药液的温度、药重,时间进行预设或者调整,以及出现紧急情况时的暂停和排除故障后继续进行工作等命令的输入。因此共计13种命令的输入,以及8种状态的指示。因此为了减轻MCU的工作负担,采用BC7281进行此部分的命令采集及传递工作。BC7281与MCU的连接如图4所示。

3.4 数据保存功能

自动熏洗仪是中药熏蒸疗法的理想使用仪器,又由于不同的用户参数要求变化范围不大。所以为了减轻操作人员的工作量,也对该系统的自动化程度更高的要求。所以每次开机要具有继承性,以及在调电后,要有数据保存的功能。

因此在这种要求的情况下,该控制系统采用了具有数据保存、看门狗等作用集于一体的X5045。X5045与MCU的连接如图5所示。

4 软件设计

系统软件的编制是基于KEIL编程环境的。该软件可实现测试、在线编程、运行诊断等多种功能,并具有友好的用户界面。系统涉及到温度传感器18B20初始化、BC7281的初始化及其与MCU的通信、主从MCU的通信、以及输出驱动程序等较多的编程点。由于温度、药液的重量等不会突变,可以进行分时采集。所以整个软件系统可以采用分时分段循环的编程思想。这样不仅使得运行程序稳定,而且动作响应及时。程序流程如图6所示。

5 结 语

自动熏洗仪经临床验证,以其独特的恒温保持系统,药液、药蒸气密闭循环系统,满足了中药熏蒸疗法所需的合理温度,以及有效药液的循环利用。该自动熏洗仪作为一款全身、密闭、防交叉的中药熏洗仪器:药液温度控制精度可达±0.5 ℃;温差保持±1 ℃内的熏蒸室;在洗浴时药液循环利用,满足了洗浴非间断性和保持药效;以及操作方便、系统稳定性好、设计合理等特点已在中药熏蒸疗法界得到广泛的应用。

参考文献

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[6]薛敏迪.基于nRF905的低功耗温湿度无线测量系统[J].现代电子技术,2010,33(1):135-138.

[7]莫建麟,王玉晶.基于单片机的恒温水龙头设计[J].现代电子技术,2009,32(19):146-147,150.

[8]白玉,于世明.单片机在温控系统中的应用[J].辽宁教育学院学报,2002(5):51-52.

[9]谢迎娟,董涌波.多路温度检测系统的设计[J].河海大学常州分校学报,2002(4):37-40,58.

[10]胡晓玲,康海静.一种基于单片机的温度监控系统设计[J].现代电子技术,2009,32(17):95-97.

密闭循环 篇2

1 密闭循环分离技术

气体钻井密闭循环系统, 与常规气体钻井直接将返出流体排放到土建泥浆池的方法不同, 它是将返出流体储存在系统内, 气、液、固相物质被分别处理后直接排放或点火排放[4]。整个处理过程在密闭条件下完成, 有效地减少了常规气体钻井引起的土壤、水质的污染, 以及大量粉尘对作业人员健康的危害。

传统气体钻井有诸多难点, 采用密闭循环技术后, 都可得到有效解决, Sentry系统应用于气体钻井主要解决以下问题:

1) 气体钻井产生的大量粉尘。密闭循环系统通过注水分离技术, 有效去除返出流体中的大量粉尘颗粒。

2) 回火危及到人身安全。密闭循环系统采用密闭燃烧, 并采用自动点火, 有效解决了回火带来的安全隐患。

3) 气体钻井导致土壤和地下水污染问题。采用密闭循环分离系统不需要土建泥浆池, 避免了相关的环境污染风险。

2 结构组成与工作流程

Sentry密闭循环分离系统 (图1) [4]是在密闭罐内通过注水方法实现密闭罐内气、液、固三相的分离, 经过分离的固、液混合流体通过单独流动通道输送至不同处理装置进行处理, 气体直接排放或点火燃烧排放。

1—放喷管线:实现分离气体放喷点火, Sentry系统能有效分离出气体中的固相物质, 保证充分燃烧;2—密闭罐:气、液、固相容器, 可控制回火, 保护人员安全;3—内罐:包括背板式分离器、防雾罐和传感器;4—链式挡板:当混合物流经膨胀进口时, 链式挡板将去除混合物中大部分固相;5—可编程逻辑控制单元和传感器:实现液位自动控制, 无需手动调节液位;6—排岩屑管线:从空气钻井钻机排出的钻屑、气体、液体混合物通过该管线进入Sentry密闭罐;7—粉尘抑制系统:包括清水注入孔、膨胀进口、水滴喷头;8—橇装集水泵:分离过程中, 在系统内部循环清水。

Sentry系统主要由两个橇装单元组成。其中一个橇装单元是集水泵, 主要为整个处理流程提供循环水源, 这种集水泵使水源在系统内部反复循环, 通过预先润湿返出管线内的岩屑表面, 来改善粉尘抑制效果。集水泵采用可编程逻辑控制单元, 与液位计组合使用, 自动保持分离系统内液位的恒定。

第二个橇装单元由一个大型密闭罐和分离系统组成。从井口返出的岩屑、气体、液体通过气体钻井的排砂管线进入密闭罐进行岩屑的分离处理。密闭罐内设计了链式挡板, 当返出流体经过膨胀式进口时, 链式挡板能有效去除罐底沉积的大部分固相颗粒, 返出流体经过链式挡板后, 水滴喷头喷水润湿微粒表面, 同时使气体从较大固相物质中分离出来。

密闭罐能有效控制气体点火时回火引起的爆燃事故。密闭罐内设计了一个内罐, 包括:背板式分离器, 用于从水中分离原油和细微颗粒, 保证了经过处理后的气体达到直接排放标准。防雾装置, 能有效去除排出气体中的水雾, 确保排出气体为纯净干气。该系统处理液体能力达到124 m3/h, 处理纯气能力达到169 m3/min。

Sentry密闭循环分离系统流程见图2[4]。

3 现场试验

Sentry密闭循环分离系统首次在美国宾西法利亚州Fayette县现场试验了3口井 (图3) , 空气钻井总进尺达到6548 m, 系统运行良好。

为了监控密闭循环系统应用效果, 为试验井建立了绩效指标, 包括测试并操作储罐, 确保自动液位功能, 按照固相处理极限能力进行试验, 在正压损失或甲烷读数达到爆炸极限条件下, 验证点火系统。

3口试验井井身结构相同。试验1井共钻4个井段:508 mm井眼钻至99 m;381 mm井眼钻至161 m;276 mm井眼钻至693 m;200 mm井眼钻至2072 m。试验3井总井深2519 m, 试验井现场无放喷池, 利用密闭循环系统将气体中的固相成功分离出来, 顺利实现放喷点火, 密闭循环分离系统在3口井运行稳定, 达到了设计要求。

4 结论

1) 密闭循环分离核心技术是通过注水在罐内实现气、液、固分离, 分离后的流体通过不同流动通道运输至由不同装置进行处理。根据气体介质的不同, 可采用直接排放或点火排放的方式。

2) 采用密闭循环分离系统, 现场无需建造泥浆池, 极大地减少了气体钻井过程中粉尘的释放, 有效防治了粉尘对健康的危害, 控制了环境污染, 降低了作业成本。

3) 密闭循环分离系统适用于空气钻井、控制压力钻井和欠平衡钻井, 在3口空气钻井井眼试验中, 通过对水源质量、粉尘、空气质量和数据采集的有效控制, 取得良好应用效果。

4) 气体钻井技术结合新型密闭循环分离系统, 解决了常规气体钻井粉尘排放的难题, 作业更加环保, 安全风险降低, 对国内气体钻井技术的发展具有一定的借鉴意义, 可尝试在页岩气开发中进行推广应用。

参考文献

[1]李军, 柳贡慧, 韩烈祥.气体循环钻井工艺系统研究[J].钻采工艺, 2010, 33 (3) :48-50.

[2]窦金永.气体钻井专用连续循环系统的研制[J].石油矿场机械, 2014, 43 (1) :66-69.

[3]许期聪, 邓虎, 周长虹, 等.连续循环阀气体钻井技术及其现场试验[J].天然气工业, 2013, 33 (8) :83-87.

密闭循环 篇3

在冷却水的循环利用系统中, 又分为敞开式循环冷却水系统和闭式循环冷却水系统。敞开式循环冷却水系统即换热后的冷却水通过冷却塔或冷却水池等直接与大气接触实现降温。密闭式循环冷却水系统是冷却水被封闭于冷却设备和冷却水管路之中, 通过冷却设备间接与冷却介质接触实现降温[2]。敞开式循环冷却水较密闭式循环冷却水而言有较大的冷却水量处理能力, 目前大多数火力发电厂的冷却系统采用敞开式循环冷却水系统。但是, 随着不同地域对于火力发电厂建设需求的出现, 为了打破水资源或者是淡水资源严重缺乏地区建设火力发电厂的局限性, 密闭式循环冷却水系统在火力发电厂中的应用不可小觑。

目前密闭式循环冷却水系统在火电厂主要有两种应用场合:一是严重缺水地区采用空冷系统冷却汽轮机的凝气, 或者是淡水资源严重缺乏地区采用海水直流冷却汽轮机的凝气, 其余辅机、设备轴承等冷却水采用密闭式循环冷却系统。二是为了防止敞开式循环冷却水系统中冷却水水质变差而影响一部分被冷却设备的使用寿命, 单独将这些设备组成一个冷却水水质更为有保障的的密闭式循环冷却系统。

下面, 以印尼某2x60MW全凝热电厂的设计为例, 系统介绍火力发电厂中密闭式循环冷却水系统在淡水资源严重缺乏地区的应用。

该电厂所在区域淡水严重缺乏, 海水经过预处理后, 采用两级反渗透+混床除盐系统。厂区所需生活用水来自两级反渗透出水。电厂凝汽器设计冷却水量为25480m3/h, 采用海水直流冷却系统。空冷器、冷油器冷却水量为1000m3/h, 其余各种辅助机械设备工业用水量为70m3/h, 采用密闭式循环冷却水系统。密闭式循环冷却水补水取自电厂除盐水, 补水量以冷却水量的0.5%计算, 约为6m/h。

密闭式循环冷却水系统由高位回收水箱, 密闭式循环冷却水泵、水-水换热器和系统供回水管路组成。系统采用母管制, 由密闭式循环冷却水泵经由循环冷却水供回水母管将密闭式循环冷却水送至各冷却水用水点系统。经过各被冷却设备升温后的冷却水再经由密闭式循环冷却水回水母管进入水-水换热器被冷却后进入高位回收水箱。循环供回水管道流速取2m/s, 设计管径为DN450。水-水换热器的冷却采用海水直流冷却。

该系统的设计要点如下:

1密闭式循环冷却水泵的选型及备用

系统处理水量为1070m3/h, 共有两套发电机组, 故密闭式循环冷却水泵不应少于两台, 综合经济性并考虑一定裕量, 选用单台流量为600m3/h的水泵共三台, 两用一备。水泵扬程根据最不利供水点所需要的扬程确定。

2冷却设备的选型及备用

冷却设备应选用密密闭式, 选用两台容量100%的管程水-水换热器, 循环冷却水走壳程, 直流海水走管程, 管程应采用耐海水腐蚀的材质, 如双相不锈钢、钛钢合金等。

3高位回收水箱的选型及备用

系统设置高位回收水箱, 用于容纳系统补水、接受系统回水、为循环水泵吸水创造条件。水箱的容积按照系统处理水量的10%确定, 水箱的清洗检修可在电厂机组检修期间进行, 不设备用。箱体设化学药剂加入口。采用充入氮气的方法来保持水箱内外压力的平衡, 并且达到隔绝空气的效果。

4管道材质与防腐

系统管道材质可采用低碳钢材质, 事先预膜处理, 并在运行时通过投加阻垢剂、缓蚀剂等防止管道腐蚀结垢。

5设备布置

由于密闭式循环冷却水系统的供水和用水点均来自于主厂房, 系统设备布置于主厂房内或者主厂房附近, 可大大缩短管道布置长度, 节约管道用量, 减少管道阻力损失。

6系统控制

密闭式循环冷却水系统的控制点主要有水-水换热器进出水口的流量、压力和温度控制, 高位回收水箱的液位控制、系统补水流量控制。高位回收水箱的液位与补水调节阀连锁, 根据液位高低控制补水和氮气充入量。

参考文献

[1]朱月海.循环冷却水[M].中国建筑工业出版社, 北京:朱月海, 2008:10-100.

提高密闭取心岩心密闭率 篇4

钻井取心QC小组调查了近年来密闭取心情况, 经调查发现, 岩心密闭率未能满足标准规定并且存在继续提升的空间。

2 问题症结

经过统计和分析, 小组确定了导致密闭率低问题结症是密闭液流失和钻井液冲蚀。

3 要因说明

平衡活塞密封失效、触压头密封失效、密闭液性能差以及钻头处钻井液冲蚀岩心。

4 具体措施

针对平衡活塞密封失效问题, 钻井取心QC小组首先提出的改进方法是采用韧性好, 抗磨损、抗变形性能强的聚四氟乙烯密封圈, 大大增强了平衡活塞的密封性。 小组在改进了密封圈之后, 又进一步提出了丝扣密封结合橡胶圈密封的方式, 钻井取心QC小组又对平衡活塞的结构做了进一步的改进, 将原来插入式的密封活塞改为丝扣旋入式, 新型平衡活塞在大大提高密封性能的同时降低了劳动强度, 提高了操作的安全性。

针对原来触压头发生的密封失效情况, 钻井取心QC小组设计了新型触压头, 新型触压头将密封作用和排出作用分别开来, 触压头的密封圈和内筒内表面完全密封, 密闭液从触压头中间孔道流出, 实现了密闭液排出的可控性。

密闭液性能差导致密闭液在岩心表面的粘附性差, 直接影响岩心密闭率, 针对该问题钻井取心QC小组应用正交试验法进行了密闭液反应实验, 通过验证分析、极差分析法确定了密闭液最佳组分配方和反应条件。 有效的提高了密闭液性能。

针对钻头处钻井液冲蚀岩心问题, 钻井取心QC小组提出了两点改进, 改进一是设计钻头内分流孔, 使钻井液经钻头内部分流孔直接进入钻头水眼, 避免了钻井液流经卡箍座与钻头内腔对岩心造成冲蚀;改进二是改变钻头水眼朝向为侧向朝向井壁方向, 降低了取心钻进过程中钻井液对钻头下部地层的直接冲蚀。

5 取得效果

经过对策实施, 钻井取心QC小组实现了既定目标, 有效地提高了密闭取心岩心密闭率, 并创造了可观的经济效益, 在提高了取心服务质量的同时降低了劳动强度, 提高了施工效率, 有效地节约了重复取心作业成本, 实现了降本增效, 为科学勘探开发油气田提供了技术保障。

单位名称:长城钻探工程有限公司工程技术研究院钻井取心技术研究所

小组名称:钻井取心QC小组