Погружной турбоэргазлифтный насосный агрегат
Использование: различные отрасли промышленности, в которых требуется повышенная высота подъема транспортируемой жидкости.
Задачи: создание высокоэкономичного турбоэргазлифтного насосного агрегата.
Сущность полезной модели: энергетически активный газ из магистрального трубопровода направляется в первый каскад смесеобразования, где образуется первичная газожидкостная смесь из жидкости транспортируемой насосом. Под воздействием гидродинамических и архимедовых сил газожидкостная смесь поступает во второй каскад смесеобразования, куда подводится за счет эжекции отработанный в турбине газ. Отдав часть энергии эжектору во втором каскаде, обогащенная газом газожидкостная смесь ускоряется и попадает в третий каскад смесеобразования газлифта. Получая дополнительную, регулируемую часть газа и транспортируемой жидкости газожидкостная смесь по подъемному патрубку газлифта достигает расчетной высоты, откуда транспортируемая жидкость отводится в сборник, а газ естественным образом сепарируется.
1 п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к области гидромашиностроения, более конкретно к конструкциям турбонасосов, которые снабжены эргазлифтным подъемным устройством, и может быть использована в различных отраслях промышленности.
Уровень техники заключается в следующем.
Известен турбоэрлифтный насос, содержащий турбину, насос, системы подвода и отвода газа и транспортируемой жидкости, газлифт с двумя каскадами смесеобразования (см. ав. св. СССР №1711215, кл. F 04 F 1/18, 1992).
Недостатком известного турбоэрлифтного насоса является то, что рассматриваемая конструкция не предусматривает возможности создания минимального давления газа на выходе из турбины, а также не позволяет с максимальной эффективностью использовать энергию активного газа, поступающего в газлифт, при смесеобразовании с транспортируемой жидкостью.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели: турбина; насос; системы подвода и отвода газа и транспортируемой жидкости, патрубок нагнетания с эргазлифтом; два каскада смесеобразования.
Причиной, препятствующей получению в прототипе требуемого технического результата заключается в том, что турбина работает с противодавлением, снижающим полезный перепад энтальпий и, соответственно, располагаемую мощность турбопривода, а отсутствие предварительного смесеобразования в первом каскаде эргазлифта не позволяет применить эжектор, понижающий давление во втором каскаде смесеобразования эргазлифта, а отсутствие третьего каскада смесеобразования не дает возможности в управлении газожидкостным
потоком в оставшейся части подъемного канала эргазлифта с целью получения оптимального формирования потока с минимальными потерями энергии.
Сущность полезной модели.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения эффективности турбоэргазлифтного насосного агрегата.
Технический результат, который может быть получен при реализации полезной модели заключается в том, что при подаче отработанного газа из турбины во второй каскад смесеобразования, давление газожидкостной смеси, образованной в первом каскаде, снижается при прохождении эжектора, расположенного во втором каскаде. Благодаря этому за проточной частью турбины снижается давление и увеличивается располагаемый перепад энтальпий и, соответственно, повышается мощность турбопривода. Использование третьего каскада смесеобразования позволяет при использовании дроссельного регулятора поддерживать оптимальное суммарное количество газа и транспортируемой жидкости в оставшейся части подъемного патрубка эргазлифта, получая в этом случае максимальный эргазлифтный эффект при движении транспортируемой жидкости, который способствует увеличению полезной высоты при подъеме газожидкостной смеси.
Полезная модель характеризуется следующими существенными признаками.
Ограничительные признаки: газовая турбина; насос; патрубок нагнетания с эргазлифтом, снабженный двумя каскадами смесеобразования; системы подвода и отвода сжатого воздуха или газа, а также транспортируемой жидкости.
Отличительные признаки: три каскада смесеобразования; газожидкостной эжектор, расположенный во втором каскаде; дроссельные регуляторы расхода размещенные на входе в первый и
третий каскады смесеобразования и сообщенные с магистральным трубопроводом активного газа.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой полезной моделью и достигаемым техническим результатом заключается в том, что использование эжектора во втором каскаде смесеобразования эргазлифта при движении первичной регулируемой в первом каскаде газожидкостной смеси образуется область пониженного давления, которая сообщена с выхлопным патрубком газовой турбины. Регулированное понижение давления за газовой турбиной способствует повышению располагаемого теплоперепада в ее проточной части и, как следствие, увеличению мощности турбины, то есть крутящего момента на валу и, соответственно, на рабочем колесе насоса. В результате повышения полезной работы увеличивается давление транспортируемой жидкости в напорном патрубке насоса, сообщенного со вторым каскадом смесеобразования эргазлифта. Повышение пьезометрической высоты подъема газожидкостной смеси реализуется в третьем каскаде смесеобразования, к которому через регулятор расхода подводится требуемое количество энергетически активного газа и дополнительная часть транспортируемой жидкости. Посредством трех каскадов смесеобразования в подъемном патрубке поддерживается оптимальный режим течения газожидкостной смеси в вертикальном направлении и, соответственно, достижение ею расчетной высоты осуществляется с минимальными потерями энергии.
Заявляемое техническое решение пояснено рисунком. На фиг.1 схематично показана принципиальная схема турбоэргазлифтного насосного агрегата.
Турбоэргазлифтный насосный агрегат содержит: турбину 1 с выходным 2 и подводящим 3 патрубками активного газа, получаемого из магистрального трубопровода 4; выхлопной патрубок турбины сообщенный со вторым каскадом смесеобразования 10 эргазлифта 8;
подводящий патрубок 5 активного газа, сообщенный с первым каскадом смесеобразования 11; подводящий патрубок 6 активного газа, сообщенного с третьим каскадом смесеобразования 9; вал 7; насос 12 с входным 13 и напорным (выходным) патрубком 14, сообщенным с первым каскадом смесеобразования.
Турбоэргазлифтный насосный агрегат работает следующим образом.
Энергетически активный газ с расходом Gг " поступает из магистрального трубопровода 4 в проточную часть турбины 1 и, отдав часть энергии рабочим лопаткам турбины 1, направляется во второй каскад смесеобразования 10. Посредством вала 7 крутящий момент турбины 1 передается рабочим органам насоса 12. Транспортируемая жидкость расходом Gж ' из напорного патрубка 14 насоса 12 попадает в первый каскад смесеобразования 11, сообщенного через регулятор расхода и подводящий патрубок 5 с магистральным трубопроводом 4 активного газа G г. Под воздействием Архимедовых и гидродинамических сил, газожидкостная смесь из первого каскада смесеобразования 11 попадает во второй каскад 10, в котором установлен эжектор. Отдавая часть энергии процессу эжекции газожидкостная смесь обогащается газом, отработанным в турбине 1 и с ускорением подымается в третий каскад смесеобразования 9, где, получая дополнительную оптимальную часть по расходу газа Gг''' и транспортируемой жидкости Gж''' обогащенная смесь с расходом Gсм=Gг '+Gг"+Gг '"+Gж'+Gж ''' достигает расчетной высоты и направляется в сборник жидкости, а газ естественным образом сепарируется.
Турбоэргазлифтный насосный агрегат, содержащий газовую турбину, насос, патрубок нагнетания с эргазлифтом, снабженный двумя каскадами смесеобразования, системы подвода и отвода сжатого воздуха или газа и транспортируемой жидкости, отличающийся тем, что эргазлифт снабжен третьим каскадом смесеобразования, при этом во втором каскаде размещен газожидкостный эжектор, который сообщен с выхлопным патрубком газовой турбины, первый и третий каскады смесеобразования через дроссельные регуляторы расхода сообщены с магистральным трубопроводом активного газа, а третий каскад смесеобразования дополнительно сообщен с накопителем транспортируемой жидкости.
