相關(guān)申請的交叉參考

本申請要求在2014年8月29日提交的題為“具有液壓能量傳輸系統(tǒng)的泵保護系統(tǒng)和方法(systemsandmethodforpumpprotectionwithahydraulicenergytransfersystem)”的美國臨時專利申請no.62/044,095的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，上述申請全文以引用方式并入本文。

背景技術(shù)：

本章節(jié)旨在向讀者介紹可能與以下描述和/或要求保護的本發(fā)明的各個方面相關(guān)的技術(shù)的各個方面。這種討論據(jù)信有助于為讀者提供背景信息以便于更好地理解本發(fā)明的各個方面。因此，應(yīng)當理解，這些說明將以此閱讀，而不是對現(xiàn)有技術(shù)的承認。

本文公開的主題涉及旋轉(zhuǎn)設(shè)備，更具體地，涉及用旋轉(zhuǎn)流體處理設(shè)備處理腐蝕性流體的系統(tǒng)和方法。

泵或其它流體排量系統(tǒng)可用于各種工業(yè)系統(tǒng)中以處理或輸送腐蝕性流體。在某些情況下，暴露于腐蝕性流體可導致泵的各種維護問題，如材料侵蝕、點蝕、碎裂、剝落、分層等。因此，一些泵可以配備耐腐蝕材料，以幫助減少腐蝕性流體的影響。然而，對泵設(shè)計的修改和特殊的耐腐蝕材料的使用可能會增加泵的整體制造和生產(chǎn)成本。此外，盡管對泵設(shè)計進行了修改并使用耐腐蝕材料，但暴露于腐蝕性流體的泵可能仍然具有更短的壽命，并且其被完全替換或通過部件替換可能是更換昂貴的。因此，提供在各種工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)保護泵免受腐蝕性流體的影響的系統(tǒng)和方法可能是有益的。

附圖說明

當參考附圖閱讀以下詳細描述時，將更好地理解本發(fā)明的各種特征、方面和優(yōu)點，其中相同的字符在所有附圖中表示相同的部件，其中：

圖1是具有液壓能量傳輸系統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)的實施例的示意圖，該系統(tǒng)被配置為保護高壓泵免受腐蝕性流體的影響；

圖2是圖1的液壓能量傳輸系統(tǒng)的實施例的分解透視圖，示出旋轉(zhuǎn)式等壓壓力交換器(ipx)；

圖3是在第一操作位置的旋轉(zhuǎn)式ipx的實施例的分解透視圖；

圖4是在第二操作位置的旋轉(zhuǎn)式ipx的實施例的分解透視圖；

圖5是在第三操作位置的旋轉(zhuǎn)式ipx的實施例的分解透視圖。

圖6是在第四操作位置的旋轉(zhuǎn)式ipx的實施例的分解透視圖。

圖7是具有圖1的液壓能量傳輸系統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)的實施例的示意圖，其中工業(yè)系統(tǒng)混合運動流體與腐蝕性流體；

圖8是具有圖1的液壓能量傳輸系統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)的實施例的示意圖，其中工業(yè)系統(tǒng)包括從壓力下降源提供的運動流體；以及

圖9是具有圖1的液壓能量傳輸系統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)的實施例的示意圖，其中工業(yè)系統(tǒng)包括高壓容器。

具體實施方式

下面將描述本發(fā)明的一個或多個具體實施例。這些描述的實施例僅僅是本發(fā)明的示例。此外，為了提供這些示例性實施例的簡明描述，實際實施方案的所有特征可以不在說明書中描述。應(yīng)當理解，在任何這樣的實際實施方案的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計項目中，必須做出許多實施方案特定的決定來實現(xiàn)開發(fā)者的具體目標，例如遵守與系統(tǒng)相關(guān)的和與業(yè)務(wù)相關(guān)的約束，其可以從一個實施方案到另一個實施方案而變化。此外，應(yīng)當理解，這樣的開發(fā)工作可以是復雜和耗時的，但是對于受益于本公開的普通技術(shù)人員而言，它們將是設(shè)計、制造和加工的常規(guī)工作。

當介紹本發(fā)明的各種實施例的元件時，冠詞“一(a)”、“一個(an)”、“該(the)”和“所述(said)”旨在表示存在一個或多個元件。術(shù)語“包括”，“包含”和“具有”旨在是包容性的，并且意味著可以存在除了所列出的元件之外的附加元件。

如上所述，泵可以用于各種工業(yè)系統(tǒng)中以處理或傳輸腐蝕性流體。例如，可以在工業(yè)系統(tǒng)或工藝中使用各種泵來處理腐蝕性流體，例如氨基甲酸銨、尿素、硝酸、硫酸、磷酸銨、磷酸鈣、磷酸鈉、磷酸、氫氟酸或可以是磨蝕的、純粹敏感的(sheersensitive)、粘稠的或以其他方式具有挑戰(zhàn)性任何其他腐蝕性流體(例如含有顆粒的流體，如壓裂液)。此外，泵可以是被配置為將腐蝕性流體泵送到工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的各種系統(tǒng)的較高壓力的高壓泵。在某些情況下，將泵暴露于腐蝕性流體可以導致泵的各種維護問題，如材料侵蝕、點蝕、碎裂、剝落、分層等。因此，提供在各種工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)保護泵免受腐蝕性流體的影響的系統(tǒng)和方法可以是有益的。

如下面詳細討論的，本文公開的實施例整體涉及可用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的泵保護系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。泵保護系統(tǒng)可以包括在第一流體和第二流體之間(如在運動流體和腐蝕性流體之間)傳輸工作和/或壓力的液壓能量傳輸系統(tǒng)。液壓能量傳輸系統(tǒng)也可以被描述為液壓保護系統(tǒng)、液壓緩沖系統(tǒng)或液壓隔離系統(tǒng)，因為它阻止或限制腐蝕性流體和各種設(shè)備(例如高壓泵)之間的接觸，同時仍然在運動流體和腐蝕性流體之間交換工作和/或壓力。通過阻止或限制各種設(shè)備(例如高壓泵)和腐蝕性流體之間的接觸，液壓能量傳輸系統(tǒng)減少設(shè)備上的腐蝕、磨耗和/或磨損，從而增加設(shè)備的壽命和性能。此外，液壓能量傳輸系統(tǒng)可以使得系統(tǒng)能夠使用較便宜的設(shè)備，例如不是設(shè)計用于腐蝕性流體的高壓泵。

具體地，泵保護系統(tǒng)可以與各種腐蝕性流體一起使用，例如氨基甲酸銨、尿素、硝酸、硫酸、磷酸銨、磷酸鈣、磷酸鈉、磷酸、氫氟酸或可以是磨蝕性的、純粹敏感的、粘稠的或以其他方式具有挑戰(zhàn)性的任何其他腐蝕性流體(例如含有顆粒的流體，如壓裂液)。如本文所用，腐蝕性流體是通過隨著時間與組分接觸而通過化學過程(例如化學反應(yīng))導致組分磨損的流體。此外，泵保護系統(tǒng)可以與各種運動流體(例如非腐蝕性流體)一起使用，如水、回流水、補充水、鍋爐至水、循環(huán)水、氨、冷凝水等。此外，泵保護系統(tǒng)可以用于各種工業(yè)系統(tǒng)中，各種工廠或工藝中，或者在需要泵送或以其他方式移動的腐蝕性流體的任何工業(yè)環(huán)境中。例如，泵保護系統(tǒng)可以包括在工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)，如尿素生產(chǎn)系統(tǒng)、硝酸銨生產(chǎn)系統(tǒng)、尿素硝酸銨(uan)生產(chǎn)系統(tǒng)、聚酰胺生產(chǎn)系統(tǒng)、聚氨酯生產(chǎn)系統(tǒng)、磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)、磷酸鹽肥料生產(chǎn)系統(tǒng)、磷酸鈣肥料生產(chǎn)系統(tǒng)、煉油系統(tǒng)、抽油系統(tǒng)、裝配系統(tǒng)、石油化工系統(tǒng)、藥物系統(tǒng)或包括腐蝕性流體(例如磨蝕性的、純粹敏感的、粘稠或其他具有挑戰(zhàn)性的流體等)的任何其它工業(yè)系統(tǒng)或系統(tǒng)。

在某些實施例中，液壓能量傳輸系統(tǒng)可以包括液壓渦輪增壓器、液壓壓力交換系統(tǒng)或等壓壓力交換器(ipx)，例如旋轉(zhuǎn)式ipx或往復式ipx。ipx可以包括一個或多個室(例如1至100個)，以便于第一流體和第二流體(例如運動流體和腐蝕性流體)的體積之間的壓力傳輸和壓力平衡。在某些實施例中，第一流體和第二流體體積的壓力可以不完全相等。因此，在某些實施例中，ipx可以等壓地操作，或者ipx可以基本上等壓地操作(例如其中壓力在彼此的約+/-1、2、3、4、5、6、7、8、9或10％)。在某些實施例中，第一流體(例如壓力交換流體、運動流體、清潔流體、非腐蝕性流體等)的第一壓力可以大于第二流體(例如腐蝕性流體)的第二壓力。例如，第一壓力可以在約5,000kpa至25,000kpa、20,000kpa至50,000kpa、40,000kpa至75,000kpa、75,000kpa至100,000kpa之間或高于第二壓力。因此，ipx可以用于將壓力從較高壓力的第一流體(例如壓力交換流體、運動流體、清潔流體、非腐蝕性流體等)傳輸?shù)捷^低壓力的第二流體(例如腐蝕性流體)。具體地，在操作期間，液壓能量傳輸系統(tǒng)可以幫助阻止或限制腐蝕性流體與工業(yè)系統(tǒng)(例如泵)內(nèi)的其他設(shè)備之間的接觸。通過阻止或限制泵和腐蝕性流體之間的接觸，液壓能量傳輸系統(tǒng)減少了各種工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的各種高壓泵的腐蝕、磨耗和/或磨損，結(jié)果可以增加壽命和/或性能高壓泵。

在某些實施例中，液壓能量傳輸系統(tǒng)可以將來自高壓的外部運動流體的能量傳輸?shù)降蛪旱母g性流體，同時保護工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的高壓泵不與腐蝕性流體接觸。在某些實施例中，液壓能量傳輸系統(tǒng)可另外允許運動流體與腐蝕性流體混合，從而產(chǎn)生可在工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)進一步利用的高壓混合物，或者可提高工業(yè)系統(tǒng)的效率。在某些實施例中，運動流體可以從工業(yè)系統(tǒng)的壓力降低區(qū)域以高壓提供至液壓能量傳輸系統(tǒng)。此外，在某些實施例中，工業(yè)系統(tǒng)可以包括含有高壓運動流體的高壓容器，并且液壓能量傳輸系統(tǒng)可被配置為將能量從高壓運動流體傳輸?shù)降蛪焊g性流體，然后注入所得到的高壓腐蝕性流體到高壓容器中。

圖1是具有液壓能量傳輸系統(tǒng)12的工業(yè)系統(tǒng)10(例如流體處理系統(tǒng)或泵保護系統(tǒng))的實施例的示意圖。液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以被配置為保護高壓泵免受腐蝕性流體的影響。具體地，在所示實施例中，液壓能量傳輸系統(tǒng)12(例如液壓壓力交換系統(tǒng)、液壓渦輪增壓器或ipx，如旋轉(zhuǎn)式ipx或往復式ipx)可被配置為處理腐蝕性流體，從運動流體傳輸能量以加壓腐蝕性流體。運動流體可以是任何非腐蝕性流體(例如水、回流水、補充水、鍋爐給水、再循環(huán)水、氨、冷凝水等)，并且可以以高壓提供至液壓能量傳輸系統(tǒng)12。如圖所示，高壓泵14可以被配置為將運動流體從運動流體源16(例如儲罐、管道、化學反應(yīng)器等)泵送到液壓能量傳輸系統(tǒng)12的運動流體區(qū)域18。具體地，運動流體可以作為高壓運動流體入口流20提供至液壓能量傳輸系統(tǒng)12。此外，在某些實施例中，低壓泵22可被配置為從腐蝕性流體源24(例如儲罐、管道、化學反應(yīng)器等)泵送腐蝕性流體到液壓能量傳輸系統(tǒng)12的腐蝕性流體區(qū)域26。具體地，腐蝕性流體可以作為低壓腐蝕性流體入口流28提供到液壓能量傳輸系統(tǒng)12。在某些實施例中，工業(yè)系統(tǒng)10可以不包括低壓泵22。例如，在某些實施例中，來自腐蝕性流體源24的腐蝕性流體可處于期望的壓力。

在操作中，液壓能量傳輸系統(tǒng)12在運動流體(例如由高壓泵14泵送)與腐蝕性流體(例如由低壓泵22泵送)之間傳輸壓力。具體地，液壓能量傳輸系統(tǒng)12被配置為接收第一壓力的運動流體和第二壓力的腐蝕性流體(第二壓力小于第一壓力)以在運動流體和腐蝕性流體之間交換壓力，并輸出第三壓力的腐蝕性流體和小于第三壓力的第四壓力的運動流體。例如，低壓腐蝕性流體入口28的腐蝕性流體可以在液壓能量傳輸系統(tǒng)12內(nèi)被加壓，并且可以作為高壓腐蝕性流體出口流30以高壓離開液壓能量傳輸系統(tǒng)12。此外，高壓運動流體入口流20的高壓運動流體可以在液壓能量傳輸系統(tǒng)12內(nèi)減壓，并且可以作為低壓運動流體出口流32離開液壓能量傳輸系統(tǒng)12。以這種方式，液壓能量傳輸系統(tǒng)12阻止或限制高壓泵14與腐蝕性流體之間的接觸，從而阻止或限制通常由腐蝕性流體引起的高壓泵14上的磨損。

在某些實施例中，低壓運動流體可以被提供至過濾或分離系統(tǒng)34，其被配置為去除運動流體內(nèi)的任何殘留的腐蝕性流體。例如，過濾或分離系統(tǒng)34可以包括一種或多種不同類型的過濾器，包括筒式過濾器、慢砂過濾器、快速砂過濾器、壓力過濾器、袋式過濾器、膜過濾器、顆粒狀微介質(zhì)過濾器、反沖洗過濾器、反沖洗砂過濾器、水力旋流器等。此外，過濾或分離系統(tǒng)34可以包括多個過濾器，包括在過濾或分離系統(tǒng)34內(nèi)的每種類型的一個或多個過濾器。此外，已過濾的低壓流體可以被引導回到運動流體源16。運動流體源16可以在工業(yè)系統(tǒng)10的外部或內(nèi)部。在某些實施例中，可以選擇運動流體，使得在與腐蝕性流體直接接觸時不與其反應(yīng)。此外，運動流體源16可以在提供至高壓泵14之前使用任何合適的處理技術(shù)來加工或制備。例如，在某些實施例中，運動流體源16可以在熱交換器中冷卻，經(jīng)由充電系統(tǒng)充電(例如充電)，或者在與高壓泵14和液壓能量傳輸系統(tǒng)12一起使用之前通過放電系統(tǒng)放電(例如電放電)。

如上所述，在某些實施例中，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以包括等壓壓力交換器(ipx)。如本文所用，ipx通?？梢远x為以超過約50％、60％、70％、80％、90％或更高的效率在高壓入口流和低壓入口流之間傳輸流體壓力，而不使用離心技術(shù)的裝置。在這種情況下，高壓是指壓力比低壓大(例如1.1、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20或更多倍)。ipx的低壓入口流可以被加壓并且在高壓下(例如壓力大于低壓入口流的壓力)離開ipx，并且高壓入口流可以被減壓并且在低壓下離開ipx壓力(例如壓力低于高壓入口流的壓力)。此外，ipx可以與高壓流體一起操作，直接施加力以對低壓流體加壓，其中在流體之間可使用或不使用流體分離器?？梢耘cipx一起使用的流體分離器的示例包括但不限于活塞、囊體、隔膜等。在某些實施例中，等壓壓力交換器可以是旋轉(zhuǎn)式裝置。如由加利福尼亞州圣萊安德羅的能量回收公司ca(energyrecovery，inc.ofsanleandro，ca)制造的旋轉(zhuǎn)式等壓壓力交換器(ipx)40可以沒有任何單獨的閥，因為有效的閥作用是通過轉(zhuǎn)子相對于端蓋的相對運動而在裝置內(nèi)部實現(xiàn)的，如下面關(guān)于圖2至圖6詳細描述的。旋轉(zhuǎn)式ipx可以設(shè)計成與內(nèi)部活塞一起操作以隔離流體，并且通過入口流體流的相對較少的混合來傳輸壓力。往復式ipx可以包括在氣缸中來回移動的活塞，用于在流體流之間傳輸壓力。在所公開的實施例中可以使用任何ipx或多個ipx，如但不限于旋轉(zhuǎn)式ipx、往復式ipx或它們的任何組合。此外，ipx可以設(shè)置在與流體處理系統(tǒng)的其它部件分開的滑車(skid)上，這在將ipx添加到現(xiàn)有流體處理系統(tǒng)的情況下是理想的。

圖2是能夠以最少的流體混合在第一流體和第二流體(例如運動流體和腐蝕性流體)之間傳輸壓力和/或功的旋轉(zhuǎn)式等壓壓力交換器40(旋轉(zhuǎn)式ipx)的實施例的分解透視圖。旋轉(zhuǎn)式ipx40可以包括大致圓柱形的主體部分42，其包括套筒44(例如轉(zhuǎn)子套筒)和轉(zhuǎn)子46。旋轉(zhuǎn)式ipx40還可以包括分別包括歧管52和54的兩個端蓋48和50。歧管52包括相應(yīng)的入口端口56和出口端口58，而歧管54包括相應(yīng)的入口端口60和出口端口62。在操作中，這些入口端口56、60使得第一流體和第二流體能夠進入旋轉(zhuǎn)式ipx40以交換壓力，而出口58、62使得第一流體和第二流體能夠離開旋轉(zhuǎn)式ipx40。在操作中，入口端口56可接收高壓第一流體(例如運動流體、非腐蝕性流體等)，并且在交換壓力之后，出口58可用于將低壓第一流體從旋轉(zhuǎn)式ipx40引出。類似地，入口端口60可以接收低壓第二流體(例如腐蝕性流體)，并且出口端口62可以用于將高壓第二流體從旋轉(zhuǎn)式ipx40引出。端蓋48和50包括設(shè)置在相應(yīng)的歧管52和54內(nèi)的相應(yīng)的端蓋64和66，端蓋64和66能夠與轉(zhuǎn)子46流體密封接觸。轉(zhuǎn)子46可以是圓柱形的并設(shè)置在套筒44中，這使得轉(zhuǎn)子46能夠圍繞軸線68旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子46可以具有多個通道70，這些通道70通過在圍繞縱向軸線68對稱布置的每端處的開口72和74而基本上縱向地延伸穿過轉(zhuǎn)子46。轉(zhuǎn)子46的開口72和74布置成用于與入口孔76和出口孔78以及端蓋52和54中的80和82進行液壓連通，這是通過使得在旋轉(zhuǎn)期間通道70暴露于高壓流體和低壓流體的方式來實現(xiàn)的。如圖所示，入口孔和出口孔76和78以及80和82可以被設(shè)計成弧形或圓形段(例如c形)的形式。

在某些實施例中，使用傳感器反饋的控制器可以控制旋轉(zhuǎn)式ipx40中的第一流體和第二流體之間的混合程度，這可用于改善流體處理系統(tǒng)的可操作性。例如，改變進入旋轉(zhuǎn)式ipx40的第一流體和第二流體的比例允許設(shè)備操作員控制液壓能量傳輸系統(tǒng)12內(nèi)的流體混合量。在某些實施例中，運動流體的比例可以相對于腐蝕性流體改變，以控制流體處理系統(tǒng)內(nèi)的混合量，如關(guān)于圖7進一步描述的。影響混合的旋轉(zhuǎn)式ipx40的三個特性是：(1)轉(zhuǎn)子通道70的縱橫比，(2)第一流體和第二流體之間短時間的暴露，以及(3)產(chǎn)生流體轉(zhuǎn)子通道70內(nèi)的第一流體和第二流體之間的流體屏障(例如界面)。首先，轉(zhuǎn)子通道70通常是長而窄的，這穩(wěn)定了旋轉(zhuǎn)式ipx40內(nèi)的流動。此外，第一流體和第二流體可以以最小的軸向混合在插塞流動(plugflow)狀態(tài)下移動通過通道70。第二，在某些實施例中，轉(zhuǎn)子46的速度減少了第一流體和第二流體之間的接觸。例如，轉(zhuǎn)子46的速度可以將第一流體和第二流體之間的接觸時間減小到小于約0.15秒、0.10秒或0.05秒。第三，轉(zhuǎn)子通道70的一小部分用于第一流體和第二流體之間的壓力交換。因此，一定體積的流體作為第一流體和第二流體之間的流體屏障保持在通道70中。所有這些機制可以限制旋轉(zhuǎn)式ipx40內(nèi)的混合。此外，在某些實施例中，旋轉(zhuǎn)式ipx40可被設(shè)計成與內(nèi)部活塞一起工作，內(nèi)部活塞隔離第一流體和第二流體，同時實現(xiàn)壓力傳輸。

圖3至圖6是旋轉(zhuǎn)式ipx40的實施例的分解圖，示出了當通道70旋轉(zhuǎn)整個循環(huán)時轉(zhuǎn)子46中的單個通道70的位置的順序。注意，圖3至圖6是示出一個通道70的旋轉(zhuǎn)式ipx40的簡化表示，并且通道70被示出為具有圓形橫截面形狀。在其他實施例中，旋轉(zhuǎn)式ipx40可以包括具有相同或不同橫截面形狀(例如圓形、橢圓形、正方形、矩形、多邊形等)的多個通道70。因此，圖3至圖6是用于說明的目的的簡化表示，并且旋轉(zhuǎn)式ipx40的其他實施例可以具有與圖3至圖6所示的不同的配置。如下面詳細描述的那樣，旋轉(zhuǎn)式ipx40通過使第一流體和第二流體在轉(zhuǎn)子46內(nèi)相互短暫地接觸，促進第一流體和第二流體(例如運動流體和腐蝕性流體)之間的壓力交換。在某些實施例中，以導致第一流體和第二流體的受限混合的速度發(fā)生該交換。

如圖3所示，通道開口72在第一位置。在第一位置，通道開口72與端板64中的孔78流體連通，因此與歧管52流體連通，而相對的通道開口74與端蓋66中的孔82液壓連通，并且通過歧管54延伸。如下所述，轉(zhuǎn)子46可以沿箭頭84所示的順時針方向旋轉(zhuǎn)。在操作中，低壓第二流體86通過端蓋66并進入通道70，在該通道70中，其在動態(tài)流體界面90處接觸第一流體88。然后，第二流體86將第一流體88通過端蓋64驅(qū)出通道70，并驅(qū)出旋轉(zhuǎn)式ipx40。然而，由于接觸持續(xù)時間短，所以第二流體86和第一流體88之間存在最少混合。

在圖4中，通道70已經(jīng)順時針旋轉(zhuǎn)了約90度的弧度。在該位置，出口74不再與端蓋66的孔80和82流體連通，并且開口72不再與端蓋64的孔76和78流體連通。因此，低壓第二流體86臨時容納在通道70內(nèi)。

在圖5中，通道70從圖3所示的位置旋轉(zhuǎn)約60度的弧度。開口74現(xiàn)在與端蓋66中的孔80流體連通，并且通道70的開口72現(xiàn)在與端蓋64的孔76流體連通。在該位置，高壓第一流體88進入并對將第二流體86的低壓第二流體86驅(qū)出流體通道70的低壓第二流體86加壓，并且通過孔80以用于工業(yè)系統(tǒng)10(例如流體處理系統(tǒng)或泵保護系統(tǒng))。

在圖6中，通道70從圖3所示的位置旋轉(zhuǎn)了約270度的弧度。在該位置，出口74不再與端蓋66的孔80和82流體連通，并且開口72不再與端蓋64的孔76和78流體連通。因此，第一流體88不再被加壓，并且暫時地容納在通道70內(nèi)，直到轉(zhuǎn)子46再旋轉(zhuǎn)90度再次開始循環(huán)。

圖7是具有圖1的液壓能量傳輸系統(tǒng)12的工業(yè)系統(tǒng)100(例如流體處理系統(tǒng)或泵保護系統(tǒng))的實施例的示意圖。如下面將要詳細描述的那樣，工業(yè)系統(tǒng)100可將運動流體的一部分與腐蝕性流體的一部分混合以產(chǎn)生運動流體和腐蝕性流體的混合物(例如高壓混合物或高壓共混物)。例如，具有運動流體與腐蝕性流體的高壓混合物或高壓共混物可以是有用的，因為這有助于加速工業(yè)系統(tǒng)100內(nèi)的各種方法的反應(yīng)速率。例如，在尿素生產(chǎn)中，液氨(例如運動流體)可與氨基甲酸銨(如腐蝕性流體)混合，所得混合物可用于尿素生產(chǎn)過程中的其他步驟。

在所示實施例中，工業(yè)系統(tǒng)100包括高壓泵102，其被配置為對來自運動流體源104的運動流體加壓，并且將運動流體作為高壓運動流體入口流106提供(例如引導)至液壓能量傳輸系統(tǒng)12。例如，高壓運動流體入口流106可以被引導通過液壓能量傳輸系統(tǒng)12的高壓入口(例如入口56)。此外，在某些實施例中，低壓泵108可以被配置為從腐蝕性流體源110泵送腐蝕性流體，并將腐蝕性流體作為低壓腐蝕性流體入口流112提供(例如引導)至液壓能量傳輸系統(tǒng)12。例如，低壓腐蝕性流體入口流112可以被引導通過液壓能量傳輸系統(tǒng)12的低壓入口(例如入口60)。在某些實施例中，工業(yè)系統(tǒng)100可以不包括低壓泵108。例如，在某些實施例中，來自腐蝕性流體源110的腐蝕性流體可以已經(jīng)處于期望的壓力。

在操作中，液壓能量傳輸系統(tǒng)12在高壓運動流體入口流106和低壓腐蝕性流體入口流112之間傳輸壓力。以這種方式，液壓能量傳輸系統(tǒng)12阻止或限制高壓泵102和腐蝕性流體之間的接觸，從而阻止或限制通常由腐蝕性流體引起的高壓泵102上的磨損。具體地，低壓腐蝕性流體入口流112的腐蝕性流體可以在液壓能量傳輸系統(tǒng)12內(nèi)被加壓，并且可以在高壓下離開液壓能量傳輸系統(tǒng)12，并且高壓運動流體的高壓運動流體入口流106可以在液壓能量傳輸系統(tǒng)12內(nèi)減壓，并且可以在低壓下作為低壓運動流體出口流114離開液壓能量傳輸系統(tǒng)12。例如，低壓運動流體出口流114可以通過低液壓能量傳輸系統(tǒng)12的壓力出口(例如出口58)。

此外，來自低壓腐蝕性流體入口流112的腐蝕性流體可以與來自液壓能量傳輸系統(tǒng)12內(nèi)的高壓運動流體入口流106的運動流體混合，并且可以作為高壓混合物出口流116離開液壓能量傳輸系統(tǒng)12。例如，高壓混合物出口流116可以通過液壓能量傳輸系統(tǒng)的高壓出口(例如出口62)離開。具體地，如下面將要詳細描述的那樣，高壓運動流體入口流106和低壓腐蝕性流體入口流112的不對稱流動(例如不同的量，不同的流速等)可以被液壓能量傳輸系統(tǒng)12用以促進運動流體和腐蝕性流體之間期望的混合量，從而導致運動流體與高壓混合物出口流116中的腐蝕性流體的所需比例或比率。此外，高壓運動流體入口流106和低壓腐蝕性流體入口流112的不對稱流動(例如不同的量，不同的流速等)可以由液壓能量傳輸系統(tǒng)12用以使與低壓運動流體出口流114一起離開的腐蝕性流體的量最小化或減少，并與高壓泵102接觸。例如，在某些實施例中，有利的是，具有提供至液壓能量傳輸系統(tǒng)12的比低壓腐蝕性流體入口流112更大量的高壓運動流體入口流106，以幫助減少與低壓運動流體出口流114一起離開的腐蝕性流體的量和/或促進液壓能量傳輸系統(tǒng)12內(nèi)運動流體與腐蝕性流體的混合。

如上所述，在高壓運動流體入口流106和低壓腐蝕性流體入口流112處的不對稱流量可導致液壓能量傳輸系統(tǒng)12內(nèi)的運動流體和腐蝕性流體混合。具體來說，運動流體和腐蝕性流體可以在液壓能量傳輸系統(tǒng)12的通道120(例如多個通道70中的通道)內(nèi)的混合界面118(例如界面90)處彼此接觸。在某些實施例中，混合界面118可以是直接接觸界面。應(yīng)當注意，高壓運動流體入口流106和低壓腐蝕性流體入口流112的不同流動(例如量或單位)可用于實現(xiàn)運動流體和腐蝕性流體之間期望的混合，并且因此實現(xiàn)高壓混合物出口流116中的運動流體與腐蝕性流體的期望比例率。例如，運動流體與腐蝕性流體的期望比率可以取決于工業(yè)過程或系統(tǒng)或運動流體和腐蝕性流體之間的期望反應(yīng)速率。

在某些實施例中，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以接收高壓運動流體入口流106的第一量(例如第一流)和低壓腐蝕性流體入口流112的第二量(例如第二流)，該第二量不同于(例如小于)第一量。例如，為了在混合界面118處實現(xiàn)運動流體和腐蝕性流體的所需的混合量，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以接收x單位的高壓運動流體入口流106和y單位的低壓腐蝕性流體入口流112，其中x與y的比率為0.1至20、0.2至15、0.3至10、0.4至5或0.5至3。在一些實施例中，x可以比y大至少1.1、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9或10倍。在某些實施例中，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以接收20個單位的高壓運動流體入口流106和10個單位的低壓腐蝕性流體入口流112，以實現(xiàn)在混合界面118處的運動流體和腐蝕性流體的所需混合量。例如，所得到的高壓混合物出口流116可以包括約10單位的運動流體和約10單位的腐蝕性流體。此外，高壓運動流體入口流106和低壓腐蝕性流體入口流112的不對稱流動有助于減少低壓運動流體出口流114內(nèi)的腐蝕性流體的量。例如，低壓運動流體出口流114可以包括10個單位的運動流體和小于0.5％的腐蝕性流體。在某些實施例中，通過提供高壓運動流體入口流106和低壓腐蝕性流體入口流112的不對稱流動，低壓運動流體出口流114可以包括5％、4％、3％、2％、1％、0.75％、0.5％、0.25％、0.1％或更少的腐蝕性流體的百分比(例如體積百分比或重量百分比)。

在某些實施例中，所得到的高壓混合物出口流116可另外與運動流體混合以產(chǎn)生高壓流體共混物124。例如，高壓流體共混物124可用于促進工業(yè)系統(tǒng)100內(nèi)各種過程的反應(yīng)(例如增加反應(yīng)速率)。因此，高壓流體共混物124可以(例如經(jīng)由一個或多個閥或泵)被引導至工業(yè)系統(tǒng)100的化學反應(yīng)器125，并且高壓流體共混物124可以增加化學反應(yīng)器125內(nèi)的反應(yīng)速率。例如，在一些實施例中，工業(yè)系統(tǒng)100可以是尿素生產(chǎn)系統(tǒng)，并且高壓流體共混物124可以包含液氨(例如運動流體)和氨基甲酸銨(例如腐蝕性流體)，并且可用于作為尿素生產(chǎn)過程的一部分的化學反應(yīng)器125內(nèi)的步驟。應(yīng)當注意，在一些實施例中，高壓混合物出口流116可以被引導至化學反應(yīng)器125而不與運動流體進一步混合。也就是說，高壓混合物出口流116可以已經(jīng)具有所需的運動流體與腐蝕性流體的比率，以增加化學反應(yīng)器125內(nèi)的反應(yīng)速率。

在某些實施例中，來自高壓泵102的高壓運動流體的第一部分可以被引導至高壓運動流體入口流106，并且來自高壓泵102的高壓運動流體的第二部分可以與高壓混合物出口流116混合以產(chǎn)生高壓流體共混物124。在某些實施例中，工業(yè)系統(tǒng)100可以包括循環(huán)泵或閥(例如控制閥)126，循環(huán)泵或閥(例如控制閥)126被配置為將高壓運動流體的第一部分引導到高壓運動流體入口流106，并且高壓泵102可以將高壓運動流體的第二部分引導至與高壓混合物出口流116混合。應(yīng)當注意，任何類型的引導或分流技術(shù)可用于引導運動流體。此外，在某些實施例中，高壓泵102可以接收來自運動流體源104的90個單位的運動流體和來自低壓運動流體出口流114的10個單位的運動流體。另外，在一些實施例中，泵126可以將20單位的運動流體引導到高壓運動流體入口流106，并且高壓泵106可以引導80單位的運動流體(例如到罐或混合器)以與高壓混合物出口流116混合(例如10個單位的運動流體和10個單位的腐蝕性流體)以產(chǎn)生高壓流體共混物124。因此，在所示實施例中，所得到的高壓流體共混物124可以包括90單位的運動流體和約10單位的腐蝕性流體。應(yīng)該指出，所描述的運動流體和腐蝕性流體的量和比率是近似值，僅用于說明目的。此外，在某些實施例中，可以產(chǎn)生高壓混合物出口流116和/或高壓流體共混物124中的運動流體與腐蝕性流體的任何比率，例如1：1的比率、2：1的比率、3：1的比率、4：1的比率、5：1的比率、6：1的比率、7：1的比率、8：1的比率、9：1的比率、10：1比率或更高的比率；或1：2的比率、1：3的比率、1：4比率、1：5的比率、1：6的比率、1：7的比率、1：8的比率、1：9的比率、1：10比率或更高。實際上，高壓運動流體入口流106和低壓腐蝕性流體入口流112的不對稱流動也可以基于所需的運動流體與腐蝕性流體的期望比率來建立。

在某些實施例中，工業(yè)系統(tǒng)100可以包括控制器128，以控制高壓運動流體入口流106的量(例如流量)、低壓流體入口112的量(例如流量)、高壓泵106和/或循環(huán)泵、或控制閥126，以控制高壓混合物出口流116和/或高壓流體共混物124中的運動流體與腐蝕性流體的比率。此外，在一些實施例中，控制器128可以控制高壓運動流體入口流106的量(例如流量)、低壓流體入口112的量(例如流量)、高壓泵106和/或循環(huán)泵或控制閥126，以控制低壓運動流體出口流114中的腐蝕性流體的百分比。例如，控制器128可以可操作地聯(lián)接(例如經(jīng)由一個或多個有線或無線連接)到液壓能量傳輸系統(tǒng)12、高壓泵106、循環(huán)泵或控制閥126和/或低壓泵108。另外，控制器128可以可操作地聯(lián)接到(例如經(jīng)由一個或多個有線或無線連接)一個或多個傳感器130(例如流量、壓力、扭矩、轉(zhuǎn)速、聲學、磁性、光學、組成等)。一個或多個傳感器130可以產(chǎn)生與高壓運動流體入口流106、低壓腐蝕性流體入口流112、低壓運動流體出口流114、高壓混合物出口流116、高壓流體共混物124、液壓能量傳輸系統(tǒng)12或工業(yè)系統(tǒng)100的任何其它合適的部件相關(guān)的反饋。在操作中，控制器128使用來自傳感器130的反饋來控制工業(yè)系統(tǒng)100。具體地，控制器128可以使用來自傳感器130的反饋以控制高壓運動流體入口流106的流量、低壓腐蝕性流體入口流112的流量、液壓能量傳輸系統(tǒng)12的運行速度、高壓泵106和/或循環(huán)泵或控制閥126，以控制高壓混合物出口流116和/或高壓流體共混物124中的運動流體與腐蝕性流體的比率。控制器128可以包括處理器132和存儲器134，存儲器134存儲可由處理器132執(zhí)行的有形的(tangible)、非暫時的計算機指令。例如，當控制器128接收來自一個或多個傳感器130的反饋時，處理器132可以執(zhí)行存儲在存儲器134中的指令，以控制高壓混合物出口流116和/或高壓流體共混物124中的運動流體與腐蝕性流體的比率。

圖8是具有圖1的液壓能量傳輸系統(tǒng)12的工業(yè)系統(tǒng)150(例如流體處理系統(tǒng)或泵保護系統(tǒng))的實施例的示意圖。在所示實施例中，運動流體可以來自工業(yè)系統(tǒng)150內(nèi)的壓力降低區(qū)域。更具體地，在各種工業(yè)系統(tǒng)和工藝中，各種流體的壓力需要在生產(chǎn)過程中降低。這可以用一個或多個系列的反應(yīng)器來完成，其中該系列中的每個反應(yīng)器被配置為將壓力降低一定量。例如，在尿素合成系統(tǒng)內(nèi)，可以有機會通過一個或多個反應(yīng)器將某些流體(例如氨、尿素、氨基甲酸銨等)的壓力從高壓降至中壓或從中壓降至低壓。

因此，在某些實施例中，高壓運動流體可以從工業(yè)系統(tǒng)150內(nèi)的高壓運動流體源152獲得。例如，在一些實施例中，高壓運動流體源152可以是工業(yè)系統(tǒng)150內(nèi)的化學反應(yīng)器(例如高壓或中壓化學反應(yīng)器)，其被配置為提供高壓運動流體的壓力降低流。在某些實施例中，高壓運動流體源152可以是來自工業(yè)系統(tǒng)150的任何合適的過程流(例如壓力降低流)。高壓運動流體作為高壓運動流體入口流154提供至液壓能量傳輸系統(tǒng)12。例如，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以通過高壓入口(例如入口56)接收高壓運動流體入口流154。此外，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以接收低壓腐蝕性流體入口流156(例如從低壓腐蝕性流體源)。例如，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以通過低壓入口(例如入口60)接收低壓腐蝕性流體入口流156。如上所述，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以在高壓運動流體和低壓腐蝕性流體之間交換壓力，使得低壓腐蝕性流體作為高壓腐蝕性流體出口流158輸出(例如通過出口62)并且高壓運動流體作為低壓運動流體出口流160輸出(例如通過出口58)。在某些實施例中，來自液壓能量傳輸系統(tǒng)12的低壓運動流體出口流160可以被提供為低壓運動流體排放162回到工業(yè)系統(tǒng)150中。

以這種方式，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以被配置為同時提供能量回收和泵保護。例如，將液壓能量傳輸系統(tǒng)12集成到工業(yè)系統(tǒng)150中特別是集成到減少(減壓)(letdown)區(qū)域內(nèi)可以幫助減壓過程，并且在一些情況下，可以使得工業(yè)系統(tǒng)150能夠以更少或沒有減壓反應(yīng)器來操作。此外，液壓能量回收系統(tǒng)12可以幫助保護工業(yè)系統(tǒng)150內(nèi)的任何高壓泵與腐蝕性流體接觸，如上面關(guān)于圖1和圖7所述。

圖9是具有圖1的液壓能量傳輸系統(tǒng)12的工業(yè)系統(tǒng)180(例如流體處理系統(tǒng)或泵保護系統(tǒng))的實施例的示意圖。具體地，工業(yè)系統(tǒng)180包括高壓容器182(例如高壓儲罐、高壓管道、高壓化學反應(yīng)器或高壓化學反應(yīng)容器)，該高壓容器182被配置為存儲和/或引導運動流體。在一些實施方案中，例如在某些工業(yè)系統(tǒng)(例如尿素合成系統(tǒng))內(nèi)，如下文進一步解釋的，將高壓腐蝕性流體注入高壓容器182中而不使用高壓泵可以是有益的。

在某些實施例中，高壓運動流體可以從高壓容器182獲得。例如，高壓容器182可以是高壓管道、儲罐、化學反應(yīng)器或化學反應(yīng)容器。在某些實施例中，高壓運動流體可以作為高壓運動流體入口流184直接從高壓容器182引導，而不使用被配置為對運動流體加壓的附加高壓泵。例如，高壓運動流體入口流184可以被引導通過液壓能量傳輸系統(tǒng)12的高壓入口(例如入口56)。在一些實施例中，一個或多個循環(huán)泵或閥186可用于將高壓運動流體從高壓容器182引導至高壓運動流體入口流184。另外，低壓腐蝕性流體可以被從腐蝕性流體源188引導至低壓腐蝕性流體入口流190中。低壓腐蝕性流體入口流90可以被引導通過液壓能量傳輸系統(tǒng)的低壓入口(例如入口60)。如上所述，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以在高壓運動流體和低壓腐蝕性流體之間交換壓力，并且可以將高壓的腐蝕性流體作為高壓腐蝕性流體出口流192輸出(例如通過出口62)。高壓腐蝕性流體出口流192可以被引導和/或注入高壓容器182中(例如經(jīng)由一個或多個泵和/或控制閥)。此外，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以將低壓下的運動流體作為低壓運動流體出口流194輸出(例如通過出口58)。在一些實施例中，低壓運動流體出口流194可以被引導至高壓泵196。在將運動流體輸入或注入高壓容器182之前，高壓泵196可以被配置為將運動流體加壓到適當或期望的壓力(例如高壓泵壓力運動流體入口184)。以這種方式，高壓泵196可以被配置為僅僅處理運動流體，并且液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以阻止或限制高壓泵196與腐蝕性流體之間的接觸，從而有助于減少暴露于腐蝕性流體的挑戰(zhàn)。

在某些實施例中，高壓容器182內(nèi)的高壓腐蝕性流體可以在高壓泵196的高壓運動流體被引導至高壓容器182之前從高壓容器182移除。例如，在某些實施例中，高壓腐蝕性流體可以從高壓容器182(例如儲罐、管道、化學反應(yīng)器或化學反應(yīng)容器)引導至工業(yè)系統(tǒng)180的另一個組件(例如儲罐、化學反應(yīng)器、管道、化學反應(yīng)容器等)。在某些實施例中，高壓容器182可同時包括高壓腐蝕性流體和高壓運動流體。例如，在某些實施例中，高壓容器182可以是被配置為經(jīng)由一個或多個化學反應(yīng)產(chǎn)生高壓運動流體的化學反應(yīng)器或化學反應(yīng)器。在某些實施例中，來自高壓容器182的輸出流可以被過濾(例如使用分離或過濾系統(tǒng)34)，以將運動流體與腐蝕性流體分離和/或從運動流體去除腐蝕性流體，并且已過濾的運動流體可以作為高壓運動流體入口流184來提供。

應(yīng)當注意，本文描述的任何不同的實施例和技術(shù)可以一起使用。例如，在某些實施例中，液壓能量傳輸系統(tǒng)12可以被配置為：在將所得到的高壓混合物(例如高壓混合物出口流116或高壓流體共混物126)注入到高壓容器182(如關(guān)于圖9所述)之前，將運動流體與腐蝕性流體混合(如關(guān)于圖7所述)。作為進一步的示例，分離或過濾系統(tǒng)34(如參照圖1所述)可以在任何相對于圖7至圖9描述的實施例中使用。另外，在一些實施例中，控制器128和/或傳感器130(如關(guān)于圖7所述)可以結(jié)合在上述任何實施例中，如在工業(yè)系統(tǒng)10、工業(yè)系統(tǒng)150和/或工業(yè)系統(tǒng)180中。例如控制器128和/或傳感器130可以控制工業(yè)系統(tǒng)10、150和/或180的各種部件，如液壓能量傳輸系統(tǒng)12，高壓運動流體入口流20、154和/或184，低壓腐蝕性流體入口流28、156和/或190，低壓運動流體出口流32、160和/或194，高壓腐蝕性流體出口流30、158和/192，過濾和/或分離系統(tǒng)34，泵14、196和/或186，或任何其它合適的組件。

雖然本發(fā)明可易受各種修改和替代形式，但具體實施例已被示出作為示例在附圖中，并已在本文中詳細描述。然而，應(yīng)當理解，本發(fā)明并不旨在受限于所公開的特定形式。相反，本發(fā)明覆蓋所有修改、等同物和替代物由以下所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。