УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ МУЛЬТИФАЗНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области нефтяного машиностроения и может быть использована при перекачке жидкости с газом в нерастворенном виде.
Известно устройство защиты мультифазного насоса, содержащее резервуар для отделения жидкой фазы из потока газосодержащей рабочей среды, соединенный с нагнетательной полостью мультифазного насоса, включающий нижний участок для приема резервного объема жидкой фазы, соединенный посредством перепускной линии с всасывающей полостью мультифазного насоса, образуя замкнутый контур для циркуляции жидкой фазы, выходную линию, в которую встроен датчик жидкой фазы, запорный механизм, встроенный в перепускную линию и связанный с датчиком жидкой фазы, блок управления запорным механизмом, обеспечивающий подачу порций жидкой фазы во всасывающую полость мультифазного насоса для смазки, отвода избыточного тепла и замыкания зазоров в рабочих органах и уплотнениях валов (патент РФ №2403448, F02C 2/16, 2011).
Недостатком устройства является существенное уменьшение во времени массовой подачи и возникновение динамических нагрузок на насос, вызванных пульсациями потока в напорной системе. Такая защита может быть использована преимущественно в насосах объемного типа и малопригодна для лопастных насосов.
Частично указанный недостаток устранен в устройстве защиты мультифазного насоса, принятом за прототип, которое содержит приемный и напорный трубопроводы и эжектор (патент на полезную модель №80520, F04F 5/24, 2009). Приемный трубопровод данного устройства соединен с эжектором, рабочая жидкость в который подведена от напорного трубопровода насоса, а выходной патрубок эжектора соединен с входным патрубком насоса. При перекачке мультифазной жидкости, содержащей нерастворенный газ, в эжекторе крупные пузыри газа разбиваются на мелкие и повышается давление. В этих условиях уменьшается объемное газосодержание и повышается однородность жидкости, перекачиваемой насосом любого типа.
Недостатком прототипа является неустойчивая работа при временном существенном возрастании количества газа на входе в эжектор.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая модель, состоит в обеспечении устойчивой работы мультифазного насоса при перекачивании жидкости с высоким газосодержанием, а также при существенных колебаниях содержания газа на входе относительно среднего значения.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство защиты мультифазного насоса, содержащее приемный трубопровод с эжектором, выходной патрубок которого присоединен к входу в насос, и напорный трубопровод с ответвлением для подвода рабочей жидкости в эжектор, согласно полезной модели, дополнительно снабжено буферной емкостью для разделения, а приемный трубопровод выполнен с двумя ветвями, каждая ветвь оснащена эжектором, к которому подведен отдельный рукав ответвления напорного трубопровода с регулирующей задвижкой, при этом одна ветвь приемного трубопровода сообщена с верхней частью буферной емкости, вторая - с нижней частью буферной емкости, а выходные патрубки эжекторов присоединены к входу насоса.
Предлагаемая конструкция при перекачке мультифазной жидкости обеспечивает устойчивую работу мультифазного насоса, когда газосодержание в течение времени увеличивается или уменьшается относительно среднего значения. За счет работы эжекторов, с одной стороны, откачивается газ из верхней части буферной емкости а, с другой стороны, жидкость - из нижней части буферной емкости. Объем буферной емкости и количество жидкости в ней в период, когда газосодержание максимальное, позволяет обеспечить работу мультифазного насоса при минимальном колебании газосодержания в перекачиваемой среде и предотвращает работу насоса в режиме «сухого хода». Кроме того, в выходных патрубках эжекторов как для откачки газа, так и откачки жидкости создается дополнительное избыточное давление, равное приблизительно от 0,2 до 0,4 от давления рабочей жидкости, что способствует дополнительному уменьшению объемного газосодержания, а газ, проходя эжектор, превращается в мелкие пузырьки и равномерно распределяется в жидкости. В результате улучшается работа мультифазного насоса и повышается верхний допустимый предел объемного газосодержания.
Сущность предлагаемого устройства для защиты мультифазного насоса иллюстрируется чертежом.
Устройство содержит напорный трубопровод 1, присоединенный к напорному патрубку 2 мультифазного насоса 3, приемный трубопровод, состоящий из двух ветвей 4 и 5, и буферную емкость 6 для разделения перекачиваемой жидкости. К верхней части буферной емкости 6 присоединена ветвь 4 приемного трубопровода, на которой перед входом в насос 3 смонтирован жидкостно-газовый эжектор 7. Вторая ветвь 5 оснащена эжектором 8 и подключена к нижней части буферной емкости 6. Выходные (напорные) патрубки эжекторов 7 и 8 соединены с приемным патрубком 9 мультифазного насоса 3. К буферной емкости 6 через патрубок 10, расположенный в ее нижней части, подведен трубопровод 11, через который поступает мультифазная жидкость. У напорного трубопровода 1 выполнено ответвление 12 с двумя рукавами, подключенными, соответственно, к ветвям 4 и 5 приемного трубопровода. На рукавах ответвления 12 установлены регулирующие задвижки 13 и 14.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Перекачиваемая мультифазная жидкость из трубопровода 11 через патрубок 10 поступает в буферную емкость 6, где происходит снижение скорости потока и разделение жидкости на две фазы - газ и жидкость. Объем жидкой фазы в буферной емкости 6 должен поддерживаться на таком уровне, чтобы при максимально возможном времени поступления через патрубок 10 только газовой фазы, объем жидкой фазы был достаточным для предотвращения работы насоса в режиме «сухого хода».
При включении мультифазного насоса 3 жидкость из буферной емкости 6, по ветви 5 приемного трубопровода поступает в эжектор 8, после которого давление в приемном патрубке 9 возрастает. По второй ветви 4 газ из верхней части буферной емкости 6 подводится к в эжектору 7, в котором интенсивно смешивается с рабочей жидкостью с одновременным повышением давления. Рабочая жидкость для эжекторов 7 и 8 забирается из ответвления 12 напорного трубопровода 1. Задвижки 13 и 14 на рукавах ответвления 12 служат для регулировки и настройки работы эжекторов 7 и 8.
В случае снижения газосодержания и повышения уровня жидкости в буферной емкости 6 эжектор 8 может переходить на перекачку жидкой фазы.
Наличие эжекторов 7 и 8 позволяет обеспечить равномерность распределения газа в перекачиваемой фазе и увеличить давление на входе в мультифазный насос 3 с соответствующим уменьшением объемного газосодержания.