СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КОМПРЕССОРОВ С ЖИДКОСТНЫМ ПОРШНЕМ

Заявляемая полезная модель относится к области насосно-компрессорного оборудования для нагнетания газожидкостных сред, в том числе применяемых в нефтегазодобывающих отраслях промышленности.
Известны компрессоры с жидкостным поршнем (ГОСТ 28567-90 «Компрессоры термины и определения»), в котором роль поршня выполняет жидкость.
Примером практической реализации данного вида компрессорного оборудования являются дожимающие компрессоры на базе плунжерных насосов типа 14ТБ с жидкостным поршнем, выпускаемые научно-производственной компанией «РАНКО» (см. например изобретение №2259498 «Устройство для нагнетания неосушенного газа» F04B 35/02 Бюлл. №24 от 27.08.2005 г.)
Данный вид компрессорного оборудования является относительно новым, внедрение которого в эксплуатацию началось в последние два десятилетия, в частности, в нефтепромысловой практике для перекачки многофазной продукции скважин и закачки водогазовых смесей для поддержания пластового давления.
Работоспособность указанных компрессоров во многом определяется эффективностью защиты от проникновения газа в жидкостный поршень, что приводит к снижению коэффициента полезного действия и, как крайний вариант к срыву подачи.
На газопроникновение влияет большое количество эксплуатационных и конструктивных факторов, которые, к сожалению, мало изучены и теоретически, и экспериментально. Учитывая малую изученность процессов происходящих при компримировании газов компрессорами с жидкостным поршнем, существует необходимость экспериментальных стендовых исследований и испытаний данной техники.
Из литературных источников известен один аналог - испытательный стенд, созданный в Санкт-Петербургском Государственном горном институте им.Г.В.Плеханова (см. диссертацию на соискание ученой степени доктора технических наук Слюсарева Н.И. «Научно-методические основы регулирования технологических свойств и гидродинамических параметров пены при бурении скважин», Санкт-Петербург, 1996 г., Санкт-Петербургский
Государственный горный институт им.Г.В.Плеханова, стр.121) для исследования рабочих процессов компрессорно-дожимающего устройства.
Данный стенд не позволяет моделировать изменение содержания жидкой фазы в газе на входе в компрессорно-дожимающем устройстве, а следовательно исследовать влияние одного из основных эксплуатационных параметров реальной компримируемой среды.
Кроме того, не предусмотрена возможность исследования сепарационных устройств на выходе из компрессора с целью оценки эффективности их работы.
Заявляемая полезная модель направлена на устранение перечисленных недостатков. Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что стенд для исследования компрессоров с жидкостным поршнем оснащен устройством регулирования содержания жидкой фазы на приеме компрессора с жидкостным поршнем и системой испытания сепарационных устройств на выходе из компрессора с жидкостным поршнем.
В дальнейшем заявляемая полезная модель поясняется примером ее выполнения, схематически изображенным на прилагаемом чертеже (см. фиг.1), на котором представлена блок-схема стенда.
Стенд включает испытуемый компрессор с жидкостным поршнем 1 с автономным приводом (не показан), в дальнейшем компрессор с ЖП, состоящий из нагнетателя на базе насоса (плунжерного или поршневого) 2 с автономным приводом и сменных компрессионных камер 3. Компрессор с ЖП соединен с питательным насосом 4 с регулируемым электроприводом (не показан), обеспечивающим формирование и поддержание жидкостного поршня. Хранение питательной жидкости осуществляется в баке 5, а измерение производительности питательного насоса расходомером 6.
Подача воздуха низкого давления на прием дожимающего компрессора с ЖП осуществляется воздушным компрессором 7 с автономным приводом (не показан) с измерением подачи расходомером 8.
С целью исследования влияния жидкой фазы в воздухе на работу компрессора с ЖП в составе стенда используется устройство для регулирования содержания жидкой фазы в воздухе, которое включает дозировочный насос 9 с регулируемым электроприводом (не показан) и смеситель 10 для получения однородной газожидкостной среды (ГЖС) на входе в компрессор с ЖП, при этом подача дозировочного насоса измеряется расходомером 11.
После дожимания воздуха (или ГЖС низкого давления, в случае работы дозировочного насоса) компрессором с ЖП газожидкостная смесь высокого давления сбрасывается в бак 12.
Для регулирования нагрузки на компрессор с ЖП (давления нагнетания) используют регулирующий дроссель 13.
Для возможности исследования сепарационных устройств, разделяющих ГЖС под давлением, в стенде предусмотрена специальная система, которая включает быстроразборные соединения 14 для подключения испытываемого сепаратора 15 к нагнетательной линии 16
компрессора с ЖП. Для контроля количества отделяемой сепаратором жидкости расходомер 17, при этом отвод жидкой фазы из сепаратора осуществляется через регулирующий дроссель 18.
Для контроля и измерения параметров в составе стенда используется микропроцессорная система контроля и измерения 19 получающая и обрабатывающая сигналы от первичных датчиков (давления Р, производительности Q и температуры t). Для измерения параметров давления и температуры в компрессионнных камерах используются специальные датчики 20 для замера быстроменяющихся параметров.
Работает стенд следующим образом.
Подавая на вход испытываемого компрессора с ЖП воздух низкого давления и питательную жидкость (воду) с необходимыми производительностью и давлением, моделируют изменяющиеся условия эксплуатации (по условиям всасывания). Регулирование производительности осуществляют за счет изменения оборотов приводов (на схеме не показаны). Режим внешней нагрузки на компрессор с ЖП (давление нагнетания) моделируют с помощью нагрузочного дросселя.
Производительность по воздуху компрессора с ЖП регулируется числом оборотов его привода (на схеме не показан) и подачей питательного насоса.
Процесс компримирования контролируется записью индикаторных диаграмм в компрессионных камерах с помощью первичных датчиков давления для быстроменяющихся процессов и одновременного контроля температуры.
Для испытания под давлением сепарирующих устройств, разделяющих ГЖС на фракции на выходе из компрессора с ЖП, последние с помощью быстроразборных соединений 14 подключаются к нагнетательной линии 16 компрессора с ЖП.
Расход отделяемой сепаратором жидкой фазы контролируется расходомером 17, а режим работы по давлению устанавливается с помощью регулируемых дросселей 13 и 18.
Прием и обработку информации с первичных датчиков, также архивирование значений параметров измерений осуществляет система контроля и управления 19.