[发明专利]一种深海采矿泵管试验系统

说明书

本发明公开了一种深海采矿泵管试验系统，包括水面支持船舶、提升硬管和监测设备，所述提升硬管将待试验水下采集深度处的固液混合物提升至水面支持船舶处，所述监测设备监测提升硬管提升过程的状态，还包括给料设备，给料设备与提升硬管的两端分别相通，将提升硬管提升至水面支持船舶处的固液混合物进行固液分离，并将分离后的固态物输送至待试验水下采集深度处，再由提升硬管汲取输送液体后混合为固液混合物进行提升。本发明的深海采矿泵管试验系统具有试验环境真实、试验数据可靠、整体结构简单和操作简易方便等优点。

技术领域

本发明涉及深海采矿设备试验技术领域，尤其涉及一种深海采矿泵管试验系统。

背景技术

随着当今工业的快速发展，陆地矿产资源的衰竭，深海矿产资源开发利用技术越来越受到世界各国的重视。目前，已发现的深海金属矿产资源主要有多金属结核，富钴结壳和多金属硫化物等，其大部分储藏于深海区域，镍、钴、铜、锰等金属的储量相当于陆地的数千倍。

目前国际上主要有四类采矿技术系统：拖斗采矿系统，连续索斗采矿系统，往返潜水采运车系统，集矿机-流体提升采矿系统，最后一种被公认为是最有发展前景的采矿系统，尤其是水力和气力的管道提升系统。但气力提升法中，三相流控制困难，管内压力明显低于管外压力，所需管道壁更厚，质量更重，其实用性大大降低。水力管道提升则是利用矿浆泵/清水泵/射流泵将海底集矿机采集的结核矿石与海水混合后的矿浆通过竖直硬管提升到海面采矿船上，更加具备实用性。然而长距离的竖直泵管输送设备受到作业空间的限制难以在陆地开展试验，并且陆地试验也不具备海上风、浪、涌的环境因素影响，以及施工船舶对提升管道的影响，其试验结果难以与实际情况匹配。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种试验环境真实、试验数据可靠、整体结构简单和操作简易方便的深海采矿泵管试验系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种深海采矿泵管试验系统，包括水面支持船舶、提升硬管和监测设备，所述提升硬管将待试验水下采集深度处的固液混合物提升至水面支持船舶处，所述监测设备监测提升硬管提升过程的状态，还包括给料设备，给料设备与提升硬管的两端分别相通，将提升硬管提升至水面支持船舶处的固液混合物进行固液分离，并将分离后的固态物输送至待试验水下采集深度处，再由提升硬管汲取输送液体后混合为固液混合物进行提升。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述给料设备包括固液分离装置和给料管，所述固液分离装置设置在水面支持船舶上，所述给料管的顶端连通固液分离装置的出口，底端连通提升硬管的底端，所述提升硬管的顶端连通至固液分离装置的进口。

所述给料管与提升硬管平行设置，提升硬管上沿轴向设有多个位置固定件，给料管的管身固定连接于位置固定件上。

所述固液分离装置包括储料仓和排液管，所述排液管的一端探入水面以下，另一端与储料仓连通，且连通之处设有隔网。

所述提升硬管的底端设有分叉管段，所述分叉管段中的一个开口连通给料管的底端，另一个开口开放于待试验的水下采集深度处。

所述分叉管段为一Y形管，该Y形管中与给料管连通的开口位置与Y形管和提升硬管的管身连接之处平齐，且与给料管连通的开口位置至与提升硬管的管身连接之处的管段为圆弧管段，开放于待试验的水下采集深度处的开口设置于Y形管的最低处。

所述提升硬管上设有模拟中继仓。

所述监测设备包括流量传感器、压力传感器、压差传感器、声学装置、气象监测装置和水文监测装置，流量传感器、压力传感器和压差传感器分别监测提升硬管的流量、压力及压差，声学装置、气象监测装置和水文监测装置对泵管系统的水动力学特性进行监测。

与现有技术相比，本发明的优点在于：