Установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа (варианты)
Полезная модель относится к области нефтяного машиностроения, а именно к установкам для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа, предназначенными для перекачивания рабочей среды, содержащей разные агрегатные состояния вещества в различных пропорциях, но имеют ограничения по предельному состоянию газовой фазы в рабочей среде. Технической задачей предлагаемых вариантов полезной модели является повышение долговечности установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа и улучшение ее эксплуатации, исключение гидравлических ударов, обеспечение непрерывной смазки винтовых поверхностей рабочих органов и уплотнений вала шпинделя мультифазного насоса, отвода избыточного тепла, возникающего в процессе работы мультифазного насоса и повышение долговечности последнего. Установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа содержит мультифазный насос с приводом, блок управления, резервуар для отделения жидкой фазы из потока газосодержащей рабочей среды, имеющий входную и выходную линии, в выходную линию резервуара встроен датчик жидкой фазы, нижний участок резервуара приема жидкой фазы соединен посредством перепускной линии с всасывающей полостью мультифазного насоса, образующей замкнутый контур для циркуляции жидкой фазы. По первому варианту новым является то, что в перепускную линию встроен дроссель, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команду на снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа. По второму варианту новым является то, что выходная линия резервуара соединена с всасывающей полостью мультифазного насоса, в перепускную линию встроен насос малой производительности, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команды на включение насоса малой производительности и снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа. Кроме того, по первому варианту, в перепускную линию встроен клапан, связанный с блоком управления установки. Кроме того, по второму варианту, в перепускную линию встроен клапан, связанный с блоком управления установки. Предлагаемые варианты полезной модели установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа с указанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяют повысить долговечность установки, улучшить эксплуатацию, исключить гидравлические удары, обеспечить непрерывную смазку винтовых поверхностей рабочих органов и уплотнений вала шпинделя, снизить число оборотов привода, отводить избыточное тепло, возникающее в процессе работы мультифазного насоса и повысить долговечность последнего. (2 з.п., 2 илл.)
Полезная модель относится к области нефтяного машиностроения, а именно к установкам для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа, предназначенными для перекачивания рабочей среды, содержащей разные агрегатные состояния вещества в различных пропорциях, но имеют ограничения по предельному состоянию газовой фазы в рабочей среде. Длительное воздействие среды с низкой долей жидкой фазы или при полном отсутствии жидкой фазы («сухой ход») является недопустимым, поскольку ведет к разрушению насоса. При режиме с низкой долей жидкой фазы или «сухом ходе» смазка, образованная жидкой фазой перекачиваемой рабочей среды, испаряясь, коксуется в зазорах, либо выносится из зоны трения полностью, что ведет к разогреву рабочих органов и уплотнений насоса выше допустимых значений, падению давления и производительности насоса.
Наиболее близким к предлагаемым вариантам полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату, и выбранным авторами за прототип, является установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа (Патент RU 
2403448, МПК F04C 2/16, опубл. 10.11.2010 г.)
Установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа содержит мультифазный насос, коллектор с полостью увеличенного сечения и резервуар для отделения жидкой фазы из потока газосодержащей рабочей среды. Нижний участок резервуара соединен с нагнетательной полостью мультифазного насоса, а также соединен посредством перепускной линии с всасывающей полостью мультифазного насоса, образуя замкнутый контур для циркуляции жидкой фазы. Кроме того, резервуар снабжен выходной линией, в которую встроен датчик жидкой фазы. Установка также содержит запорный механизм, встроенный в перепускную линию и, связанный с датчиком жидкой фазы, блок управления запорным механизмом, обеспечивающий во время продолжения сигнала датчика жидкой фазы, периодическое срабатывание запорного механизма и подачу порций жидкой фазы во всасывающую полость мультифазного насоса для смазки, отвода избыточного тепла и замыкания зазоров в рабочих органах и уплотнениях валов.
Наличие в установке для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа резервуара для жидкой фазы рабочей среды, датчика жидкой фазы, запорного механизма, а также блока управления запорным механизмом обеспечивает разделение рабочей среды на жидкую и газовую фазы, накопление определенного резервного объема жидкой фазы и позволяет осуществлять дополнительную подачу жидкой фазы во всасывающую полость мультифазного насоса для смазки и отвода избыточного тепла только в периоды с низкой долей жидкой фазы или при «сухом ходе», в виде порций, равных, по меньшей мере, одному рабочему объему мультифазного насоса, через интервалы времени, не превышающие гарантированное время действия смазки.
Недостатком технического решения по патенту 2403448 является недостаточная долговечность установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа. Это объясняется тем, что дополнительную подачу жидкой фазы осуществляют порциями, при срабатывании запорного механизма. Интервалы времени между порциями дополнительной подачи жидкой фазы небольшие. Это приводит к частому срабатыванию запорного устройства и снижению его долговечности. Кроме того, каждое срабатывание запорного устройства сопровождается гидроударом, что также снижает его долговечность и приводит к снижению ресурса установки.
Недостаточная долговечность запорного устройства приводит к простоям установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа, что снижает эффективность ее использования.
Технической задачей предлагаемых вариантов полезной модели является повышение долговечности установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа и улучшение ее эксплуатации, исключение гидравлических ударов, обеспечение непрерывной смазки винтовых поверхностей рабочих органов и уплотнений вала шпинделя мультифазного насоса, отвода избыточного тепла, возникающего в процессе работы мультифазного насоса и повышение долговечности последнего.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа, содержащей мультифазный насос с приводом, блок управления, резервуар для отделения жидкой фазы из потока газосодержащей рабочей среды, имеющий входную и выходную линии, в выходную линию резервуара встроен датчик жидкой фазы, нижний участок резервуара приема жидкой фазы соединен посредством перепускной линии с всасывающей полостью мультифазного насоса, образующей замкнутый контур для циркуляции жидкой фазы, согласно полезной модели, по первому варианту новым является то, что в перепускную линию встроен дроссель, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команду на снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа; по второму варианту новым является то, что выходная линия резервуара соединена с всасывающей полостью мультифазного насоса, в перепускную линию встроен насос малой производительности, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команды на включение насоса малой производительности и снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа.
Кроме того, согласно полезной модели, по первому варианту, в перепускную линию встроен клапан, связанный с блоком управления установки.
Кроме того, согласно полезной модели, по второму варианту, в перепускную линию встроен клапан, связанный с блоком управления установки.
По первому варианту, в отличие от прототипа, в перепускную линию встроен дроссель, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команду на снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа, что позволяет обеспечивать непрерывную подачу жидкой фазы во всасывающую полость мультифазного насоса в периоды «сухого хода» или снижения доли жидкой фазы в перекачиваемой газосодержащей рабочей среде ниже допустимого значения, непрерывное смазывание трущихся поверхностей рабочих органов и уплотнений, исключить гидравлический удар, а также отводить избыточное тепло, возникающее в процессе работы насоса, что обеспечивает высокую долговечность установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа. Датчик жидкой фазы, связанный с блоком управления мультифазного насоса дает команду на снижение числа оборотов привода мультифазного насоса в периоды «сухого хода» или снижения доли жидкой фазы в перекачиваемой газосодержащей рабочей среде ниже допустимого значения, что способствует уменьшению избыточного тепла в процессе работы насоса и повышает его долговечность.
Кроме того, по первому варианту предлагаемой полезной модели необходимый дополнительный непрерывный поток жидкой фазы обеспечивается за счет установки в перепускной линии дросселя и клапана, при этом клапан только открывает и закрывает перепускную линию для непрерывной подачи жидкой фазы.
По второму варианту, в отличие от прототипа, выходная линия резервуара соединена с всасывающей полостью мультифазного насоса, в перепускную линию встроен насос малой производительности, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команды на включение насоса малой производительности и снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа, что позволяет обеспечить непрерывную подачу жидкой фазы во всасывающую полость мультифазного насоса в периоды «сухого хода» или снижения доли жидкой фазы в перекачиваемой газосодержащей рабочей среде ниже допустимого значения, непрерывное смазывание трущихся поверхностей рабочих органов и уплотнений, исключить гидравлический удар, а также отвод избыточного тепла, возникающего в процессе работы насоса, что позволяет обеспечивать высокую долговечность установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа. Датчик жидкой фазы, связанный с блоком управления мультифазного насоса, дает команду на снижение числа оборотов привода мультифазного насоса в периоды «сухого хода» или снижения доли жидкой фазы в перекачиваемой газосодержащей рабочей среде ниже допустимого значения, что способствует уменьшению избыточного тепла в процессе работы насоса и повышает его долговечность.
По второму варианту предлагаемой полезной модели необходимый дополнительный непрерывный поток жидкой фазы обеспечивается за счет установки в перепускной линии насоса малой производительности, который включается и выключается по команде блока управления установки.
Выполнение вариантов полезной модели с указанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет получить установку для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа (установки) (варианты) с достижением непрерывного смазывания трущихся поверхностей рабочих органов и уплотнений, исключением гидравлического удара, снижением числа оборотов привода, отведением избыточного тепла, возникающего в процессе работы насоса, повышением долговечности установки.
На фиг. 1 представлена схема установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа (первый вариант).
На фиг. 2 представлена схема установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа (второй вариант).
По первому варианту установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа содержит мультифазный насос 1, с всасывающей полостью 2 и нагнетающей полостью 3, рабочие органы 4, уплотнения валов 5, привод 6 и блок управления 7, резервуар 8 с резервным объемом жидкой фазы рабочей среды 9. Резервуар 8 содержит входную линию 10 и выходную линию 11 для подвода и отвода рабочей среды. Выходная линия 11 со встроенным в нее датчиком жидкой фазы 12 располагается на таком расстоянии от нижнего участка резервуара, чтобы объем резервной жидкости составлял не менее 2/3 всего объема резервуара.
Резервный объем жидкости должен быть таким, чтобы обеспечивалась непрерывная циркуляция дополнительно подаваемого потока жидкости, составляющего не менее 3% от нормального потока газосодержащей рабочей среды, перекачиваемой мультифазным насосом 1. От нижнего участка 13 резервуара 8 отходит перепускная линия 14, которая связана с всасывающей полостью 2. В перепускную линию 14 встроены дроссель 15 и клапан 16. Блок управления 7 связан с датчиком жидкой фазы 12, приводом 6 и клапаном 16.
Установка работает следующим образом.
Рабочая среда, подводимая к мультифазному насосу 1 через трубопровод 17 поступает в его всасывающую полость 2, где рабочие органы 4 перемещают рабочую среду в нагнетательную полость 3. Затем рабочая среда поступает в резервуар 8 установки, где за счет сил гравитации, а также изменения скорости и направления движения происходит ее разделение на жидкую и газовую фазы.
В результате в нижнем участке 13 резервуара 8 собирается резервный объем жидкой фазы рабочей среды 9. При достижении требуемого резервного объема жидкой фазы 9 излишки жидкой и газовой фазы поступают в выходную линию 11, в которой установлен датчик жидкой фазы 12 и далее выводятся из установки. При наступлении и во время продолжения режима с низкой долей жидкой фазы или «сухого хода» соответствующий сигнал от датчика жидкой фазы 12 поступает в блок управления 7. Блок управления 7 подает сигнал на открытие клапана 16 и дает команду на снижение числа оборотов привода 6 мультифазного насоса 1.
В результате, при открытии клапана 16, жидкая фаза по перепускной линии 14, подсоединенной к нижнему участку резервуара 8, через дроссель 15 поступает во всасывающую полость 2. При этом поток дополнительно подаваемой жидкости должен составлять не менее 3% от нормального потока, перекачиваемого мультифазным насосом 1 газосодержащей рабочей среды. Объем дополнительно подаваемой жидкости регулируется дросселем 15. Затем, перемещаясь с помощью рабочих органов 4 мультифазного насоса 1, жидкая фаза вновь поступает в резервуар 8 установки, обеспечивая смазку рабочих органов 4 и уплотнений валов 5 и высокую долговечность мультифазного насоса 1.
По второму варианту установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа содержит мультифазный насос 1, с всасывающей полостью 2 и нагнетающей полостью 3, рабочие органы 4, уплотнения валов 5, привод 6 и блок управления 7, резервуар 8 с резервным объемом жидкой фазы рабочей среды 9. Резервуар 8 содержит входную линию 10 и выходную линию 11 для подвода и отвода рабочей среды. Выходная линия 11 со встроенным в нее датчиком жидкой фазы 12 располагается на таком расстоянии от нижнего участка резервуара, чтобы объем резервной жидкости составлял не менее 2/3 всего объема резервуара.
Резервный объем жидкости должен быть таким, чтобы обеспечивалась непрерывная циркуляция дополнительно подаваемого потока жидкости, составляющего не менее 3% от нормального потока газосодержащей рабочей среды, перекачиваемой мультифазным насосом 1. От нижнего участка 13 резервуара 8 отходит перепускная линия 14, в которую встроены насос малой производительности 18 и клапан 16. Блок управления 7 связан с датчиком жидкой фазы 12, приводом 6 и клапаном 16.
Установка работает следующим образом.
Рабочая среда 9 по трубопроводу 10 поступает в резервуар 8, где за счет сил гравитации, а также изменения скорости и направления движения происходит ее разделение на жидкую и газовую фазы. В результате в нижней части 13 резервуара 8 собирается резервный объем жидкой фазы рабочей среды 9. При достижении требуемого резервного объема жидкой фазы 2 излишки жидкой и газовой фазы поступают в выходную линию 11, в которой установлен датчик жидкой фазы 12 и далее поступают во всасывающую полость 2 мультифазного насоса 1, где рабочие органы 4 перемещают рабочую среду в нагнетательную полость 3 и затем выводят ее из мультифазного насоса 1 через трубопровод 19.
При наступлении и во время продолжения режима с низкой долей жидкой фазы или «сухого хода» соответствующий сигнал от датчика жидкой фазы 12 поступает в блок управления 7. Блок управления 7 подает сигнал на открытие клапана 16 и дает команду на включение насоса малой производительности 18 и на снижение числа оборотов привода 6 мультифазного насоса 1.
В результате, при открытии клапана 16, жидкая фаза по перепускной линии 14, подсоединенной к нижнему участку 13 резервуара 8, при помощи насоса малой производительности 18 поступает во всасывающую полость 2. При этом поток дополнительно подаваемой жидкости должен составлять не менее 3% от нормального потока, перекачиваемого мультифазным насосом 1 газосодержащей рабочей среды. Объем дополнительно подаваемой жидкости регулируется насосом малой производительности 18. Затем, перемещаясь с помощью рабочих органов 4 мультифазного насоса 1, жидкая фаза поступает в напорную полость 3 и по трубопроводу 19 выводится из установки.
Таким образом, предлагаемые варианты полезной модели установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа с указанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяют повысить долговечность установки, улучшить эксплуатацию, исключить гидравлические удары, обеспечить непрерывную смазку винтовых поверхностей рабочих органов и уплотнений вала шпинделя, снизить число оборотов привода, отводить избыточное тепло, возникающее в процессе работы мультифазного насоса и повысить долговечность последнего.
1. Установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа, содержащая мультифазный насос с приводом, блок управления, резервуар для отделения жидкой фазы из потока газосодержащей рабочей среды, имеющий входную и выходную линии, в выходную линию резервуара встроен датчик жидкой фазы, нижний участок резервуара приема жидкой фазы соединен посредством перепускной линии с всасывающей полостью мультифазного насоса, образующей замкнутый контур для циркуляции жидкой фазы, отличающаяся тем, что в перепускную линию встроен дроссель, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команду на снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа.
2. Установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа по п. 1, отличающаяся тем, что в перепускную линию встроен клапан, связанный с блоком управления установки.
3. Установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа, содержащая мультифазный насос с приводом, блок управления, резервуар для отделения жидкой фазы из потока газосодержащей рабочей среды, имеющий входную и выходную линии, в выходную линию резервуара встроен датчик жидкой фазы, нижний участок резервуара приема жидкой фазы соединен посредством перепускной линии с всасывающей полостью мультифазного насоса, образующей замкнутый контур для циркуляции жидкой фазы, отличающаяся тем, что выходная линия резервуара соединена с всасывающей полостью мультифазного насоса, в перепускную линию встроен насос малой производительности, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команды на включение насоса малой производительности и снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа.
4. Установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа по п. 1, отличающаяся тем, что в перепускную линию встроен клапан, связанный с блоком управления установки.
