ТУРБОГАЗЛИФТНЫЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, более конкретно к конструкциям малогабаритных турбонасосов, в которых применяется газлифтное подъемное устройство, и может быть использована в различных отраслях промышленности, где требуется повышенная высота подъема транспортируемой жидкости.
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 №1714215, кл. F 04 F 1/18, 1992).
Недостатком известного турбоэрлифтного насоса является то, что рассматриваемая конструкция не предусматривает возможности регулирования давления газа на выходе из турбины, что снижает эффективность турбопривода и, соответственно, турбоэрлифтного насоса в целом.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели: турбина, насос, системы подвода и отвода газа и транспортируемой жидкости, газлифт с двумя каскадами смесеобразования.
Причиной, препятствующей получению в прототипе требуемого технического результата заключается в том, что при подаче отработанного в турбине газа во второй каскад смесеобразования газлифта регулирование давления газа за турбиной не может дать положительного эффекта, так как режим течения двухфазной среды в подъемном патрубке газлифта сформирован за первым каскадом
смесеобразования, при этом условия формирования транспортируемой жидкости не зависят от режима работы турбины и турбонасоса в целом.
Сущность полезной модели.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения эффективности турбогазлифтного насосного агрегата.
Технический результат, который может быть получен при реализации полезной модели заключается в том, что при подаче отработанного газа из турбины в первый каскад смесеобразования с помощью автоматического регулятора подачи газа во втором каскаде смесеобразования появляется возможность по управлению процессом предварительного смесеобразования, а регулируемый подвод активного газа из магистрального трубопровода во второй каскад смесеобразования за счет повышения действия Архимедовых сил увеличивает тягу в подъемном патрубке газлифта, при этом существенно уменьшается давление в первом каскаде смесеобразования. Последнее повышает полезную мощность турбины и снижает противодавление за насосом. За счет отмеченных позитивных результатов повышается эффективность турбины и насоса, а в газлифте подъем газожидкостной смеси происходит в режиме минимальных потерь энергии. Эффективность турбогазлифтного насосного агрегата таким образом увеличивается.
Полезная модель характеризуется следующими существенными признаками.
Ограничительные признаки: турбина; насос; системы подвода и отвода газа и транспортируемой жидкости; газлифт с двумя каскадами смесеобразования.
Отличительные признаки: первый каскад смесеобразования сообщен с выхлопным патрубками турбины; второй каскад смесеобразования сообщен с магистральным трубопроводом энергетически активного газа; быстрозапорный клапан расположен в выхлопном патрубке турбины.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой полезной моделью и достигаемым техническим результатом заключается в том, что подключение выхлопного патрубка турбины к первому каскаду смесеобразования позволяет за счет регулирования подачи активного газа из магистрального трубопровода во второй каскад смесеобразования поддерживать или изменять степень уменьшения давления в первом каскаде. Такая возможность появляется в результате образования различной степени активности Архимедовых сил за вторым каскадом смесеобразования, которые способствуют увеличению скорости перемещения смеси в вертикальном направлении и снижению давления за первым каскадом смесеобразования. Такое управление газожидкостным потоком способствует повышению мощности турбины и снижению энергии, потребляемой насосом, так как последний работает с меньшим на выходе противодавлением. Совокупность получаемых положительных факторов повышает эффективность турбогазлифтного насосного агрегата в целом. В целях предотвращения попадания жидкости в проточную часть неработающей турбины погружного типа в предлагаемой конструкции предусмотрено использование быстрозапорного клапана.
Заявляемое техническое решение пояснено рисунком. На фиг.1 схематично показана принципиальная схема турбогазлифтного насосного агрегата.
Турбогазлифтный насосный агрегат содержит: входной патрубок турбины 1; подводящий патрубок 2; магистральный трубопровод активного газа 3; турбину 4; выхлопной патрубок турбины с быстрозапорным клапаном 5; патрубок подвода с регулятором подачи активного газа 6; вал с подшипниковым узлом 7; подъемный патрубок газлифта 9; второй каскад смесеобразования 10; первый каскад смесеобразования 11; насос 12; входной патрубок насоса 13 и входное устройство для транспортируемой жидкости второго каскада 14.
Турбогазлифтный насосный агрегат работает следующим образом:
Г
см
Г
ж
Г
Ж
см
Г
ж
Г
ж
''
''
''
''
'
'
'
''
''
Энергетически активный газ с расходом G  поступает из магистрального трубопровода 3 посредством патрубка подвода б во второй каскад смесеобразования 10, расположенный в погружной части газлифта и сообщенного входным устройством 14 со сборником жидкости. В результате перемещения в вертикальном направлении газожидкостной смеси G =G +G  в первом каскаде смесеобразования 11 давление уменьшается. Степень понижения давления в первом каскаде контролируется регулятором подачи активного газа (на фиг.1 не показан), установленного в патрубке подвода активного газа 6. При установившемся режиме течения газовоздушной смеси в подъемном патрубке 9 газлифта активный газ из магистрального трубопровода 3 по подводящему патрубку 2 направляется к входному патрубку 1 турбины 4 и, отдав часть энергии посредством рабочих органов турбины 4 через вал 7 насосу 12, с расходом G направляется к первому каскаду смесеобразования 11 при одновременной подачей части транспортируемой жидкости G  из насоса 12. Суммарный расход транспортируемой газожидкостной смеси в подъемном патрубке 9 газлифта составляет G=G +G +G +G . При отсутствии подачи газа в турбину 4 срабатывает автоматический быстрозапорный клапан, который предотвращает поступление транспортируемой жидкости в проточную часть турбины 4.