1.本技术涉及热回收液氮设备技术领域，尤其涉及一种液氮设备的动力系统及液氮设备。
背景技术：2.现阶段氮气对油田作业有安全、高效、成功率高的特点。基于氮气密度低、稳定性好、易压缩等特点，它在油田增产作业、天然气开采以及煤层气开采的方面有着广泛的应用。油田增产作业方面主要应用于氮气气举、氮气置换、混气酸化、混气压裂、氮气垫测试、氮气正负压射孔等；天然气开采方面主要应用于氮气压裂；煤层气开采方面主要应用于以氮气驱替煤层气的储层改造技术。传统的热循环时液氮动力系统，存在的安全高、能耗小的优点，使用时，常会遇到一个加载系统在提高发动机的使用负载同时，将动能转化为热能，成为液氮蒸发为氮气的热源之一，这样系统的可用的回收热量较低，在氮气排出温度仍然不满足作业需求时，系统无法提高热能，因此，液氮蒸发为氮气的转化效率低，无法应对更多的使用情况。
技术实现要素：3.为了解决现有技术中可用的回收热量较低、液氮蒸发为氮气的转化效率低的技术问题，本技术的主要目的在于，提供一种回收热量高及液氮蒸发为氮气的转化效率高的一种液氮设备的动力系统及液氮设备。
4.为实现上述实用新型的目的，本技术采用如下技术方案：
5.根据本技术的一个方面，提供了一种液氮设备的动力系统，包括：
6.第一发动机，包括第一动力输出口；
7.液压系统，包括第一输出口及第二输出口，所述第一动力输出口与所述液压系统的动力输入口连接；
8.液氮柱塞泵，连接于所述第一输出口；
9.第一加载系统，连接于所述第二输出口；
10.第二发动机，包括第二动力输出口；
11.第二加载系统，连接于所述第二动力输出口。
12.根据本技术的一实施方式，其中还包括：
13.分动箱，包括第一驱动输入口及多个第一驱动输出口，所述第一动力输出口与所述第一驱动输入口连接；
14.所述液压系统包括第一变量柱塞泵、第二变量柱塞泵，一个所述第一驱动输出口与所述第一变量柱塞泵连接，一个所述第一驱动输出口与所述第二变量柱塞泵连接，所述第一变量柱塞泵的输出口与所述第二变量柱塞泵的输出口形成液压输出口，所述液压输出口包括第一输出口及第二输出口。
15.根据本技术的一实施方式，其中所述液压系统包括液压泵，所述分动箱中的一个
第一驱动输出口与所述液压泵连接。
16.根据本技术的一实施方式，其中包括连接器，所述连接器包括第二驱动输入口及第二驱动输出口，所述第二驱动输入口与第二动力输出口连接，所述第二驱动输出口与所述第二加载系统连接。
17.根据本技术的一实施方式，其中所述第一加载系统包括顺序阀，所述第二加载系统包括液压马达或水刹车。
18.根据本技术的一实施方式，其中包括：
19.第一负载状态，所述第一发动机为启动状态，所述第二发动机为关闭状态；
20.第二负载状态，所述第一发动机与所述第二发动机均为启动状态。
21.根据本技术的一实施方式，其中包括控制组件，所述控制组件与所述第一发动机及所述第二发动机信号连接，以通过所述控制组件控制所述热循环式液氮动力系统在所述第一负载状态与所述第二负载状态之间切换。
22.根据本技术的一实施方式，其中所述控制组件包括检测器、处理器及控制器，所述处理器与所述控制器及所述检测器信号连接，所述检测器用于检测所述液氮柱塞泵的排量，所述控制器用于控制所述第一发动机及所述第二发动机的工作状态。
23.根据本技术的一实施方式，其中包括热循环机构，所述热循环机构包括多个热循环支路及汇流总成，多个所述热循环支路通过所述汇流总成形成热循环的闭合回路，一个热循环支路用于与所述第一发动机换热、一个热循环支路用于与所述液压系统换热、一个热循环支路用于与所述液氮柱塞泵换热、一个热循环支路用于与所述第一加载系统换热、一个热循环支路用于与所述第二发动机换热及一个热循环支路用于与所述第二加载系统换热。。
24.根据本技术的另一方面，提供一种液氮设备，包括所述的液氮设备的动力系统。
25.由上述技术方案可知，本技术的一种液氮设备的动力系统及液氮设备的优点和积极效果在于：
26.通过第一发动驱动所述液压系统，通过液压系统的第一输出口驱动所述液氮柱塞泵，同时，通过所述液压系统的第二输出口驱动所述第一加载系统，进而，将所述第一加载系统提高所述第一发动机的负载，将提高所述第一发动机的动力转化热量，满足系统内液氮蒸发为氮气的热量需求；另一方面，设置所述第二发动机，通过所述第二发动机的第二动力输出口驱动所述第二加载系统，通过所述第二加载系统提高所述第二发动机的输出负载，进一步的增加系统内的热量，进而提高系统内回收热量作为液氮蒸发时的回收热，满足用户的不同使用需求，提高液氮蒸发为氮气的转化效率。
附图说明
27.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本技术实施例提供的一种液氮设备的动力系统中部件连接关系示意图；
30.图2为本技术实施例提供的一种液氮设备的动力系统中另一部件连接关系示意图；
31.图3为本技术实施例提供的一种液氮设备的动力系统中另一部件连接关系示意图；
32.图4为本技术实施例提供的一种液氮设备的动力系统中控制方法流程结构示意图。
33.其中：
34.10、第一发动机；11、第一动力输出口；
35.20、液压系统；21、第一输出口；22、第二输出口；23、动力输入口；24、第一变量柱塞泵；25、第二变量柱塞泵；26、液压输出口；27、液压泵；
36.30、液氮柱塞泵；
37.40、第一加载系统；
38.50、第二发动机；51、第二动力输出口；
39.60、第二加载系统；
40.70、分动箱；71、第一驱动输入口；72、第一驱动输出口；
41.80、连接器；81、第二驱动输入口；83、第二驱动输出口；
42.90、控制组件；91、控制器；92、检测器；93、处理器；
43.100、热循环机构。
具体实施方式
44.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
45.现阶段氮气对油田作业有安全、高效、成功率高的特点。基于氮气密度低、稳定性好、易压缩等特点，它在油田增产作业、天然气开采以及煤层气开采的方面有着广泛的应用。油田增产作业方面主要应用于氮气气举、氮气置换、混气酸化、混气压裂、氮气垫测试、氮气正负压射孔等；天然气开采方面主要应用于氮气压裂；煤层气开采方面主要应用于以氮气驱替煤层气的储层改造技术。可见随着氮气在各行业的应用，液氮设备作为氮气作业的关键设备，用户对液氮设备的需求也将会持续增加，此类设备的市场潜力巨大，目前的油气田开发过程中，氮气的应用越来越广泛，尤其是油气井的开发越来越多，为了使用多种作业工艺及工况，需要丰富液氮设备的种类。传统的热循环时液氮动力系统，存在的安全高、能耗小的优点，使用时，常会遇到一个加载系统在提高发动机的使用负载同时，将动能转化为热能，成为液氮蒸发为氮气的热源之一，这样系统的可用的回收热量较低，在氮气排出温度仍然不满足作业需求时，系统无法提高热能，因此，液氮蒸发为氮气的转化效率低，无法应对更高氮气转化率的使用情况。
46.为解决现有技术中，可用的回收热量较低、液氮蒸发为氮气的转化效率低的技术问题，根据本技术的一个方面，提供了一种液氮设备的动力系统，包括：
47.第一发动机10，包括第一动力输出口11；
48.液压系统20，包括第一输出口21及第二输出口22，所述第一动力输出口11与所述液压系统20的动力输入口23连接；
49.液氮柱塞泵30，连接于所述第一输出口21；
50.第一加载系统40，连接于所述第二输出口22；
51.第二发动机50，包括第二动力输出口51；
52.第二加载系统60，连接于所述第二动力输出口51。
53.参考图1为本技术实施例提供的一种液氮设备的动力系统中部件连接关系示意图所示，通过第一发动驱动所述液压系统20，通过液压系统20的第一输出口21驱动所述液氮柱塞泵30，同时，通过所述液压系统20的第二输出口22驱动所述第一加载系统40，进而，将所述第一加载系统40提高所述第一发动机10的负载，将提高所述第一发动机10的动力转化热量，满足系统内液氮蒸发为氮气的热量需求；另一方面，设置所述第二发动机50，通过所述第二发动机50的第二动力输出口51驱动所述第二加载系统60，通过所述第二加载系统60提高所述第二发动机50的输出负载，进一步的增加系统内的热量，进而提高系统内回收热量作为液氮蒸发时的回收热，满足用户的不同使用需求，提高液氮蒸发为氮气的转化效率。
54.需要说明的是，所述第一发动机10用于驱动所述液压系统20，第一发动机10通过所述第一动力输出口11为所述液压系统20内的燃油泵体用动力，液压系统20内液压油来源于液压油箱，通过液压系统20对液氮柱塞泵30内的液氮进行加压，加压后的液氮进入蒸发器，在蒸发器内被加热，蒸发成氮气，再通过氮气出口排出至所需要氮气的地方。
55.所述第一加载系统40及所述第二加载系统60可进一步地为整个系统提供动力，并且还是通过加压的方式将系统内流动的工质中的化学能转变成热能的能量转换设备，为蒸发器的换热提供了条件。
56.同时，根据本技术的一实施方式，其中包括热循环机构100，所述热循环机构100包括多个热循环支路及汇流总成，多个所述热循环支路通过所述汇流总成形成热循环的闭合回路，一个热循环支路用于与所述第一发动机10换热、一个热循环支路用于与所述液压系统20换热、一个热循环支路用于与所述液氮柱塞泵30换热、一个热循环支路用于与所述第一加载系统40换热、一个热循环支路用于与所述第二发动机50换热及一个热循环支路用于与所述第二加载系统60换热，通过所述汇流总成与蒸发器连接，用于为所述蒸发器换热，作为蒸发器内液氮转化为氮气的热量。
57.回收整个动力系统内的余热，用于满足液氮蒸发的热量需求。应当理解的是，所述热循环机构100可采用现有技术中的余热回收总成等结构，本技术对此不再一一赘述。
58.根据本技术的一实施方式，其中还包括：
59.分动箱70，包括第一驱动输入口71及多个第一驱动输出口72，所述第一动力输出口11与所述第一驱动输入口71连接；
60.所述液压系统20包括第一变量柱塞泵24、第二变量柱塞泵25，一个所述第一驱动输出口72与所述第一变量柱塞泵24连接，一个所述第一驱动输出口72与所述第二变量柱塞泵25连接，所述第一变量柱塞泵24的输出口与所述第二变量柱塞泵25的输出口形成液压输出口26，所述液压输出口26包括第一输出口21及第二输出口22。
61.通过分动箱70的第一驱动输出口72连接所述第一发动机10中的第一动力输出口11，在通过2个所述第一驱动输出口72分别用于带动第一变量柱塞泵24、第二变量柱塞泵
25，所述第一变量柱塞泵24与所述第二变量柱塞泵25的动力输出口形成液压输出口26，所述液压输出口26包括第一输出口21及所述第二输出口22，也就是，通过所述液压系统20能够共同通过所述液压输出口26带动所述液氮柱塞泵30及所述第一加载系统40。
62.优选的，所述第一加载系统40包括顺序阀，所述顺序阀一端与所述第二输出口22连接，另一端与蒸发器连接，进而，通过所述顺序阀，调节所述第二输出口22向所述蒸发器的输出动力，也就是，通过所述顺序阀调整所述第一发动机10的负载，无需使用液压马达或水刹车即可调节所述第一发动机10的负载，有效降低成本，简化装配过程。
63.在实际使用时，所述液氮柱塞泵30的排出压力及排量实际需求较底时，所述第一发动机10还未满负荷运行，可利用所述第一变量柱塞泵24、所述第二变量柱塞泵25的剩余效能，可通过所述液压系统20的第二输出口22驱动所述第一加载系统40，提高所述第一加载系统40的效能，进而，能够提高提高所述第一发动机10的负载，将动能转化为热能，成为液氮蒸发为氮气的热源之一，也就提高系统的余热回收的热量。
64.根据本技术的一实施方式，其中所述液压系统20包括液压泵27，所述分动箱70中的一个第一驱动输出口72与所述液压泵27连接。可通过所述液压泵27带动系统内的其他设备，为其他设备提供动力输出端口。
65.根据本技术的一实施方式，其中包括连接器80，所述连接器80包括第二驱动输入口81及第二驱动输出口83，所述第二驱动输入口81与第二动力输出口51连接，所述第二驱动输出口83与所述第二加载系统60连接。通过所述连接器80实现所述第二发动机50与所述第二加载系统60的稳定连接，所述第二加载系统60可设置为液压马达或水刹车，通过所述第二加载系统60，进一步的提高所述动力系统的热能，并提高整个动力系统内动能转化为热能的效率，满足用户在不同使用需求。
66.参考图2为本技术实施例提供的一种液氮设备的动力系统中另一部件连接关系示意图所示，根据本技术的一实施方式，其中包括：
67.第一负载状态，所述第一发动机10为启动状态，所述第二发动机50为关闭状态；
68.第二负载状态，所述第一发动机10与所述第二发动机50均为启动状态。
69.用户可根据实际情况，调整整个动力系统的工作状态，在第一负载状态下，满足当实际使用需求要求，所述液氮柱塞泵30的排量及压力需求较低，或所述第一加载系统40能够满足液氮蒸发所需的热量需求时；而，当所述第一发动机10满负载运行后，所述系统内液氮蒸发所需的热量不满足使用需求时，调整至第二负载状态，启动第二发动机50及第二加载系统60，提高整个系统的动能，进而提高动能转化为热能的转化效率，以应对用户的不同使用需求。
70.根据本技术的一实施方式，其中所述控制组件90，所述控制组件90与所述第一发动机10及所述第二发动机50信号连接，以通过所述控制组件90控制所述热循环式液氮动力系统在所述第一负载状态与所述第二负载状态之间切换。参考图3为本技术实施例提供的一种液氮设备的动力系统中另一部件连接关系示意图所示，根据本技术的一实施方式，其中所述控制组件90包括检测器92、处理器93及控制器91，所述处理器93与所述控制器91及所述检测器92信号连接，所述检测器92用于检测所述液氮柱塞泵30的排量，所述控制器91用于控制所述第一发动机10及所述第二发动机50的工作状态。通过所述控制组件90对工作状态进行调整，实时监控，如需使用需求变更时，可快捷地通过所述控制组件90进行调整，
节省人力。
71.作为示例，所述检测器92可设置为压力传感器或温度传感器，将所述检测器92设置于所述液压柱塞泵的输出口或所述蒸发器的氮气输出口，以实时监测氮气的排出温度，通过所述处理器93对检测器92的检测信息进行处理，判断所述第一发动机10的运行状态及动力系统系统的热量是否满足当前液氮蒸发为氮气的热量使用需求，将判断结构传递至控制器91，以通过所述控制器91控制所述第一发动机10或所述第二发动机50的工作状态，作为示例，可通过所述控制器91控制所述第一发动机10及所述第二发动机50的启动或关闭状态。
72.参考图4为本技术实施例提供的一种液氮设备的动力系统中控制方法流程结构示意图所示：
73.所述第一发动机10输出口与分动箱70直连，驱动分动箱70运转；分动箱70输出口上安装有变量柱塞泵1、变量柱塞泵2以及液压泵27，变量柱塞泵1和2共同驱动液氮柱塞泵30；当液氮柱塞泵30的排量或压力较低时，变量柱塞泵1和2未达到最大效能，可以用来驱动加载系统；
74.所述第二发动机50输出口通过连接器80连接所述第二加载系统60；
75.当液氮柱塞泵30的排量或压力较低时，所述第一变量柱塞泵24和第二变量柱塞泵25利用剩余效能驱动所述第一加载系统40，用于提升所述第一发动机10的负载，同时将动能转化为热能，成为液氮蒸发为氮气的热源之一；
76.当所述第一发动机10满负载运行时，氮气排出温度仍然不满足作业需求时，说明所述第一发动机10连接的系统提供的热量不满足液氮蒸发为氮气所需要的热量需求，此时启动第二发动机50，通过所述第二加载系统60进行热量补充，以满足用户当前的使用需求。
77.根据本技术的另一方面，提供一种液氮设备，包括所述的液氮设备的动力系统。
78.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
79.以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
技术特征：1.一种液氮设备的动力系统，其特征在于，包括：第一发动机(10)，包括第一动力输出口(11)；液压系统(20)，包括第一输出口(21)、第二输出口(22)及液压系统的动力输入口(23)，所述第一动力输出口(11)与所述液压系统的动力输入口(23)连接；液氮柱塞泵(30)，连接于所述第一输出口(21)；第一加载系统(40)，连接于所述第二输出口(22)；第二发动机(50)，包括第二动力输出口(51)；第二加载系统(60)，连接于所述第二动力输出口(51)。2.如权利要求1所述的液氮设备的动力系统，其特征在于，还包括：分动箱(70)，包括第一驱动输入口(71)及多个第一驱动输出口(72)，所述第一动力输出口(11)与所述第一驱动输入口(71)连接；所述液压系统(20)包括第一变量柱塞泵(24)、第二变量柱塞泵(25)，一个所述第一驱动输出口(72)与所述第一变量柱塞泵(24)连接，一个所述第一驱动输出口(72)与所述第二变量柱塞泵(25)连接，所述第一变量柱塞泵(24)的输出口与所述第二变量柱塞泵(25)的输出口形成液压输出口(26)，所述液压输出口(26)包括第一输出口(21)及第二输出口(22)。3.如权利要求2所述的液氮设备的动力系统，其特征在于，所述液压系统(20)包括液压泵(27)，所述分动箱(70)中的一个第一驱动输出口(72)与所述液压泵(27)连接。4.如权利要求2所述的液氮设备的动力系统，其特征在于，包括连接器(80)，所述连接器(80)包括第二驱动输入口(81)及第二驱动输出口(83)，所述第二驱动输入口(81)与第二动力输出口(51)连接，所述第二驱动输出口(83)与所述第二加载系统(60)连接。5.如权利要求1所述的液氮设备的动力系统，其特征在于，所述第一加载系统(40)包括顺序阀，所述第二加载系统(60)包括液压马达或水刹车。6.如权利要求1所述的液氮设备的动力系统，其特征在于，包括：第一负载状态，所述第一发动机(10)为启动状态，所述第二发动机(50)为关闭状态；或第二负载状态，所述第一发动机(10)与所述第二发动机(50)均为启动状态。7.如权利要求6所述的液氮设备的动力系统，其特征在于，包括控制组件(90)，所述控制组件(90)与所述第一发动机(10)及所述第二发动机(50)信号连接，以通过所述控制组件(90)控制所述动力系统在所述第一负载状态与所述第二负载状态之间切换。8.如权利要求7所述的液氮设备的动力系统，其特征在于，所述控制组件(90)包括检测器(92)、处理器(93)及控制器(91)，所述处理器(93)与所述控制器(91)及所述检测器(92)信号连接，所述检测器(92)用于检测所述液氮柱塞泵(30)的排量，所述控制器(91)用于控制所述第一发动机(10)及所述第二发动机(50)的工作状态。9.如权利要求1-8任一项所述的液氮设备的动力系统，其特征在于，包括热循环机构(100)，所述热循环机构(100)包括多个热循环支路及汇流总成，多个所述热循环支路通过所述汇流总成形成热循环的闭合回路，一个热循环支路用于与所述第一发动机(10)换热、一个热循环支路用于与所述液压系统(20)换热、一个热循环支路用于与所述液氮柱塞泵(30)换热、一个热循环支路用于与所述第一加载系统(40)换热、一个热循环支路用于与所述第二发动机(50)换热及一个热循环支路用于与所述第二加载系统(60)换热。10.一种液氮设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的液氮设备的动力系统。
技术总结本申请涉及热回收液氮设备技术领域，本申请公开一种液氮设备的动力系统及液氮设备。其中液氮设备的动力系统，包括：第一发动机、液压系统、液氮柱塞泵、第一加载系统、第二发动机及第二加载系统，第一发动机包括第一动力输出口，液压系统包括第一输出口及第二输出口，第一动力输出口与液压系统的动力输入口连接，液氮柱塞泵连接第一输出口，第一加载系统连接第二输出口，第二发动机包括第二动力输出口，第二加载系统连接第二动力输出口。与现有技术相比，一方面通过第一加载系统提高第一发动机的负载，另一方面，通过第二加载系统提高第二发动机的负载，提高系统的可回收热量，进而提高液氮蒸发为氮气的转化效率高，满足用户的不同的需求。的需求。的需求。
技术研发人员：张文明 刘均 邵明琦 李平 刘有仓 姜崇刚
受保护的技术使用者：烟台杰瑞石油装备技术有限公司
技术研发日：2022.01.04
技术公布日：2022/7/5
