Магнитное устройство для обработки жидкости (варианты)

 

Использование: изобретение относится к нефтедобыче. Сущность: устройство содержит корпус, внутри которого установлены попарно- последовательно магниты (М) с магнитопроводом. По первому варианту магнитопровод выполнен общим для двух пар М в виде кольца (К). По второму варианту магнитопровод выполнен в виде двух коаксиально установленных К. По обоим торцам магнитопровод имеет диаметрально выполненные выступы, на внутренней поверхности которых установлены попарно М. Каждая пара М установлена относительно друг друга со смещением 90 - 270^oC, а продольный зазор между ближайшими торцами М выполнен равным 0,1 - 1,5 мм. По первому варианту на внешней и/или внутренней поверхности К в границах установки М выполнены поперечные пропилы. 2 с.п. ф-лы, 2 табл., 5 ил.

Изобретение относятся к нефтедобывающей промышленности, в частности к магнитной обработке нефти для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений на поверхности нефтепромыслового оборудования, для снижения коррозионной активности добываемой жидкости, а также могут быть использованы в теплоэнергетике, водоснабжении, при обогащении полезных ископаемых и т.д. для предварительной подготовки питательной воды, растворов, реагентов и смесей, применяемых в технологических процессах.

Известно магнитное устройство для обработки жидкости, содержащее магнитопровод, в котором расположено не менее двух групп кольцевых постоянных магнитов с радиальным намагничиванием, разделенных диамагнитными шайбами, сердечник, выполненный в виде продольно намагниченного стержневого постоянного магнита, полюса которого расположены внутри противоположных полюсов кольцевых магнитов. Ширина разделительных диамагнитных шайб превышает ширину рабочего зазора на 5 10 мм [1] Магнитное устройство устанавливают в насосно-компрессорную трубу и закрепляют параллельно движению добываемой жидкости. Жидкость, проходя через рабочий зазор между кольцевыми и стержневыми магнитами, подвергается обработке поперечным к направлению движения нефтегазовой смеси магнитным полем, благодаря чему предупреждается отложение солей, увеличивается срок эксплуатации насосно-компрессорных труб.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность обработки жидкости. Это объясняется тем, что наличие в конструкции устройства протяженного сердечника вызывает появление на входе и на выходе из рабочего зазора протяженных и значительных полей рассеяния, снижающих напряженность магнитного поля в зазоре омагничивания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемым устройствам, выбранным в качестве прототипа, является магнитное устройство для обработки жидкости, содержащее корпус, внутри которого последовательно с продольным зазором размещены попарно со смещением 90^oC одной пары по отношению к другой постоянные магниты с радиальным зазором и магнитопроводами, при этом каждый из продольных зазоров между торцами ближайших магнитов больше, чем радиальный зазор, на 5 10 мм [2] Однако и в этом устройстве существуют значительные поля рассеяния между боковыми торцами постоянных магнитов и охватывающим их магнитопроводом, что снижает концентрацию магнитного поля в рабочем зазоре устройства и, следовательно, не обеспечивает эффективное омагничивание добываемой жидкости.

Целью изобретения является повышение эффективности магнитной обработки жидкости путем концентрации основного магнитного потока в рабочем зазоре.

Указанная цель достигается тем, что в известном магнитном устройстве для обработки жидкости, содержащем корпус, внутри которого последовательно с продольным зазором размещены попарно с угловым смещением одной пары по отношению к другой постоянные магниты с радиальным зазором и магнитопровод, по первому варианту магнитопровод выполнен единым для двух пар магнитов в виде кольца с выполненными диаметрально по обоим его торцам выступами, на внутренней поверхности выступов магнитопровода установлены попарно постоянные магниты с противоположными полюсами, при этом каждая пара магнитов установлена одна относительно другой с угловым смещением 90 ^oC 270^oC, причем внешняя поверхность магнитов, обращенная в сторону магнитопровода, выполнена сопрягаемой по форме с внутренней поверхностью выступа, на внешней и/или внутренней поверхности магнитопровода в границах расположения постоянных магнитов выполнены поперечные пропилы, а продольный зазор близлежащими торцами магнитов выполнен равным 0,1 ^oC 1,5 мм.

Согласно второму варианту, магнитопровод выполнен в виде коаксиально установленных колец с выполненными диаметрально на наружном кольце с одного торца, а на внутреннем кольце другого торца выступами, на внутренней поверхности выступов магнитопровода установлены попарно постоянные магниты с противоположными полюсами, при этом каждая пара магнитов установлена одна относительно другой с угловым смещением 90 ^oC 270^o, внешняя поверхность магнитов, обращенная в сторону магнитопровода, выполнена сопрягаемой по форме с внутренней поверхностью выступа, а продольный зазор между близлежащими торцами магнитов выполнен равным 0,1 ^oC 1,5 мм.

Благодаря тому что магнитопровод выполнен замкнутым и единым для двух пар магнитов, в виде кольца с выполненными диаметрально по обоим его торцам выступами, а также благодаря тому, что постоянные магниты установлены на внутренней поверхности указанных выступов, причем внешняя поверхность магнитов, обращенная в сторону магнитопровода, выполнена сопрягаемой по форме с внутренней поверхностью выступов, появилась возможность значительно уменьшить краевые поля рассеяния с трех торцев постоянных магнитов, а именно: с двух боковых торцев и с фронтального торца каждого магнита, поскольку магнитопровод в месте установки магнитов имеет форму выступа. Снижение краевых полей рассеяния магнитов увеличивает плотность основного магнитного потока в рабочем зазоре устройства.

Выполнение на внешней и/или внутренней поверхности магнитопровода в границах расположения постоянных магнитов поперечных пропилов обеспечивает распределение магнитного потока на разных уровнях по поперечному сечению магнитопровода, что также снижает магнитные потери в магнитопроводе и увеличивает основной магнитный поток в рабочем зазоре устройства.

Такое распределение магнитного потока на разных уровнях по поперечному сечению магнитопровода и уменьшение краевых полей рассеяния с трех торцев постоянных магнитов обеспечивается выполнением магнитопровода по второму варианту, когда магнитопровод выполнен в виде коаксиально установленных колец с выполненными диаметрально на наружном кольце с одного торца, а на внутреннем кольце с другого торца выступами, на внутренней поверхности которых размещены попарно постоянные магниты с противоположными полюсами.

Смещение одной пары магнитов относительно другой на 90 ^oC 270^o и выполнение продольного зазора между близлежащими торцами магнитов в пределах 0,1 ^oC 1,5 мм позволяет получить максимальный градиент магнитного поля в рабочем зазоре при обеспечении наибольшей плотности потока в рабочем зазоре.

Таким образом, конструктивное выполнение заявляемого устройства позволяет сконцентрировать основной магнитный поток в рабочем зазоре, благодаря чему обеспечивается эффективность магнитной обработки жидкости.

На фиг. 1 представлена магнитная система устройства по первому варианту, общий вид; на фиг. 2 первый вариант устройства, продольный разрез; на фиг. 3 магнитная система устройства по второму варианту; на фиг. 4 второй вариант устройства, продольный разрез; на фиг. 5 распределение магнитных полей рассеяния со стороны боковых торцев постоянных магнитов в заявляемом (I) и известном по прототипу (II) устройствах.

Магнитное устройство для обработки жидкости содержит корпус экран 1, внутри которого размещены попарно-последовательно постоянные магниты 2, 3 и 4, 5 с магнитопроводом.

По первому варианту (фиг. 1 и 2), магнитопровод выполнен единым для двух пар магнитов в виде кольца 6.

По второму варианту (фиг. 3 и 4) магнитопровод выполнен в виде двух коаксиально установленных колец: внутреннего 7 и внешнего 8.

По обоим торцам магнитопровод имеет выполненные диаметрально выступы 9 и 10, причем по второму варианту выступы 9 выполнены на внутреннем кольце 7, а выступы 10 на внешнем кольце 8. На внутренней поверхности выступов 9 и 10 магнитопровода установлены попарно постоянные магниты 2, 3 и 4, 5 (соответственно) с противоположными полюсами в каждой паре, при этом каждая пара магнитов установлена одна относительно другой со смещением 90 ^oC 270^o и с продольным зазором 11, величина которого между близлежащими торцами магнитов выполнена равной 0,1 1,5 мм. Внешняя поверхность магнитов, обращенная в сторону магнитопровода, выполнена сопрягаемой по форме с внутренней поверхностью выступов 9 и 10.

По первому варианту на внешней и/или внутренней поверхности кольца 6 магнитопровода в границах расположения постоянных магнитов выполнены поперечные пропилы 12.

Магнитопровод с двумя парами магнитов образуют модуль. В зависимости от решаемой задачи по длине корпуса 1 может быть установлен либо один, либо несколько модулей заявляемой конструкции.

Устройство работает следующим образом.

Магнитное поле магнитов 2 и 3 (фиг. 1 и 2), проходя по магнитопроводу проводу (кольцу 6), замыкается через радиальный зазор в направлении N S. Магнитное поле магнитов 4 и 5, проходя по магнитопроводу (кольцу 6) замыкается через радиальный зазор в направлении N S, при этом вследствие выполненного пропила 12 в магнитопроводе (первый вариант) либо вследствие выполнения магнитопровода в виде коаксиально установленных колец 7 и 8 (второй вариант) магнитный поток распределяется на разные уровни по поперечному сечению магнитопровода, снижая тем самым магнитные потери в магнитопроводе и увеличивая основной магнитный поток в рабочем зазоре.

В лабораторных условиях установлено, что магнитные поля рассеяния со стороны боковых торцев постоянных магнитов, обращенных в сторону магнитопровода, в заявляемом устройстве существенно меньше, чем в устройстве по прототипу. Так, для заявляемого устройства напряженность магнитного поля на расстоянии 12 мм от боковых торцев магнитов, обращенных в сторону магнитопровода, составляет 500Э, а для устройства по прототипу 675Э (кривые 1, фиг. 5); напряженность на расстоянии 8 мм составила соответственно 875Э и 1275Э (кривые 2); а напряженность на расстоянии 4 мм от боковых торцев магнитов составила соответственно 1250Э и 1850Э (кривые 3).

В табл. 1 приведена зависимость эффективности (,) заявляемого магнитного устройства от величины продольного зазора (l, мм).

В табл. 2 приведена зависимость эффективности заявляемого магнитного устройства (j,) от величины углового смещения (v) между парами магнитов.

Из таблиц следует, что наибольшая эффективность работы устройства обеспечивается при расстоянии между близлежащими торцами магнитов 0,1 1,5 мм, при этом оптимальный угол смещения одной пары магнитов относительно другой составляет 90 270^o. Эта эффективность достигается за счет получения максимального градиента магнитного поля в рабочем зазоре при обеспечении в рабочем зазоре наибольшей плотности магнитного потока, что обеспечивается предлагаемым расположением магнитов.

Газожидкостная смесь поступает под давлением в радиальный зазор устройства, где она подвергается интенсивной обработке поперечным в направлении движения жидкости магнитным полем.

Использование устройства при обработке, например, парафинистой нефти снижает отложения парафина на поверхности нефтепромыслового оборудования. Образующаяся при кристаллизации структура парафина после обработки нефти магнитным полем становится рыхлой и легко смывается со стенок трубопровода самой нефтью при ее движении.

Эффективность воздействия предлагаемого устройства превышает эффективность известных магнитных устройств, работающих в тех же условиях, не менее чем на 30%

Формула изобретения

1. Магнитное устройство для обработки жидкости, содержащее корпус, внутри которого последовательно с продольным зазором размещены попарно с угловым смещением одной пары по отношению к другой постоянные магниты с радиальным зазором и магнитопровод, отличающееся тем, что магнитопровод выполнен единым для двух пар магнитов в виде кольца с выполненными диаметрально по обоим его торцам выступами, на внутренней поверхности выступов магнитопровода установлены попарно постоянные магниты с противоположными полюсами, при этом каждая пара магнитов установлена одна относительно другой со смещением 90 - 270^o, причем внешняя поверхность магнитов, обращенная в сторону магнитопровода, выполнена сопрягаемой по форме с внутренней поверхностью выступа, на внешней и/или внутренней поверхности магнитопровода в границах расположения постоянных магнитов выполнены поперечные пропилы, а продольный зазор между близлежащими торцами магнитов выполнен равным 0,1 1,5 мм.

2. Магнитное устройство для обработки жидкости, содержащее корпус, внутри которого последовательно с продольным зазором размещены попарно с угловым смещением одной пары по отношению к другой постоянные магниты с радиальным зазором и магнитопровод, отличающееся тем, что магнитопровод выполнен в виде коаксиально установленных колец с выполненными диаметрально на наружном кольце с одного торца, а на внутреннем кольце с другого торца выступами, на внутренней поверхности выступов магнитопровода установлены попарно постоянные магниты с противоположными полюсами, при этом каждая пара магнитов установлена одна относительно другой со смещением 90 270^o, внешняя поверхность магнитов, обращенная в сторону магнитопровода, выполнена сопрягаемой по форме с внутренней поверхностью выступа, а продольный зазор между ближайшими торцами магнитов выполнен равным 0,1 1,5 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6