УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ МУЛЬТИФАЗНЫХ ЖИДКОСТЕЙ С БОЛЬШИМ СОДЕРЖАНИЕМ ГАЗА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области нефтяного машиностроения, а именно к установкам для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа, предназначенными для перекачивания рабочей среды, содержащей разные агрегатные состояния вещества в различных пропорциях, но имеют ограничения по предельному состоянию газовой фазы в рабочей среде. Длительное воздействие среды с низкой долей жидкой фазы или при полном отсутствии жидкой фазы («сухой ход») является недопустимым, поскольку ведет к разрушению насоса. При режиме с низкой долей жидкой фазы или «сухом ходе» смазка, образованная жидкой фазой перекачиваемой рабочей среды, испаряясь, коксуется в зазорах, либо выносится из зоны трения полностью, что ведет к разогреву рабочих органов и уплотнений насоса выше допустимых значений, падению давления и производительности насоса.
Наиболее близким к предлагаемым вариантам полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату, и выбранным авторами за прототип, является установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа (Патент RU №2403448, МПК F04C 2/16, опубл. 10.11.2010 г.)
Установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа содержит мультифазный насос, коллектор с полостью увеличенного сечения и резервуар для отделения жидкой фазы из потока газосодержащей рабочей среды. Нижний участок резервуара соединен с нагнетательной полостью мультифазного насоса, а также соединен посредством перепускной линии с всасывающей полостью мультифазного насоса, образуя замкнутый контур для циркуляции жидкой фазы. Кроме того, резервуар снабжен выходной линией, в которую встроен датчик жидкой фазы. Установка также содержит запорный механизм, встроенный в перепускную линию и, связанный с датчиком жидкой фазы, блок управления запорным механизмом, обеспечивающий во время продолжения сигнала датчика жидкой фазы, периодическое срабатывание запорного механизма и подачу порций жидкой фазы во всасывающую полость мультифазного насоса для смазки, отвода избыточного тепла и замыкания зазоров в рабочих органах и уплотнениях валов.
Наличие в установке для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа резервуара для жидкой фазы рабочей среды, датчика жидкой фазы, запорного механизма, а также блока управления запорным механизмом обеспечивает разделение рабочей среды на жидкую и газовую фазы, накопление определенного резервного объема жидкой фазы и позволяет осуществлять дополнительную подачу жидкой фазы во всасывающую полость мультифазного насоса для смазки и отвода избыточного тепла только в периоды с низкой долей жидкой фазы или при «сухом ходе», в виде порций, равных, по меньшей мере, одному рабочему объему мультифазного насоса, через интервалы времени, не превышающие гарантированное время действия смазки.
Недостатком технического решения по патенту №2403448 является недостаточная долговечность установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа. Это объясняется тем, что дополнительную подачу жидкой фазы осуществляют порциями, при срабатывании запорного механизма. Интервалы времени между порциями дополнительной подачи жидкой фазы небольшие. Это приводит к частому срабатыванию запорного устройства и снижению его долговечности. Кроме того, каждое срабатывание запорного устройства сопровождается гидроударом, что также снижает его долговечность и приводит к снижению ресурса установки.
Недостаточная долговечность запорного устройства приводит к простоям установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа, что снижает эффективность ее использования.
Технической задачей предлагаемых вариантов полезной модели является повышение долговечности установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа и улучшение ее эксплуатации, исключение гидравлических ударов, обеспечение непрерывной смазки винтовых поверхностей рабочих органов и уплотнений вала шпинделя мультифазного насоса, отвода избыточного тепла, возникающего в процессе работы мультифазного насоса и повышение долговечности последнего.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа, содержащей мультифазный насос с приводом, блок управления, резервуар для отделения жидкой фазы из потока газосодержащей рабочей среды, имеющий входную и выходную линии, в выходную линию резервуара встроен датчик жидкой фазы, нижний участок резервуара приема жидкой фазы соединен посредством перепускной линии с всасывающей полостью мультифазного насоса, образующей замкнутый контур для циркуляции жидкой фазы, согласно полезной модели, по первому варианту новым является то, что в перепускную линию встроен дроссель, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команду на снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа; по второму варианту новым является то, что выходная линия резервуара соединена с всасывающей полостью мультифазного насоса, в перепускную линию встроен насос малой производительности, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команды на включение насоса малой производительности и снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа.
Кроме того, согласно полезной модели, по первому варианту, в перепускную линию встроен клапан, связанный с блоком управления установки.
Кроме того, согласно полезной модели, по второму варианту, в перепускную линию встроен клапан, связанный с блоком управления установки.
По первому варианту, в отличие от прототипа, в перепускную линию встроен дроссель, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команду на снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа, что позволяет обеспечивать непрерывную подачу жидкой фазы во всасывающую полость мультифазного насоса в периоды «сухого хода» или снижения доли жидкой фазы в перекачиваемой газосодержащей рабочей среде ниже допустимого значения, непрерывное смазывание трущихся поверхностей рабочих органов и уплотнений, исключить гидравлический удар, а также отводить избыточное тепло, возникающее в процессе работы насоса, что обеспечивает высокую долговечность установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа. Датчик жидкой фазы, связанный с блоком управления мультифазного насоса дает команду на снижение числа оборотов привода мультифазного насоса в периоды «сухого хода» или снижения доли жидкой фазы в перекачиваемой газосодержащей рабочей среде ниже допустимого значения, что способствует уменьшению избыточного тепла в процессе работы насоса и повышает его долговечность.
Кроме того, по первому варианту предлагаемой полезной модели необходимый дополнительный непрерывный поток жидкой фазы обеспечивается за счет установки в перепускной линии дросселя и клапана, при этом клапан только открывает и закрывает перепускную линию для непрерывной подачи жидкой фазы.
По второму варианту, в отличие от прототипа, выходная линия резервуара соединена с всасывающей полостью мультифазного насоса, в перепускную линию встроен насос малой производительности, а датчик жидкой фазы связан с блоком управления установки, который дает команды на включение насоса малой производительности и снижение числа оборотов привода мультифазного насоса при прокачивании газа, что позволяет обеспечить непрерывную подачу жидкой фазы во всасывающую полость мультифазного насоса в периоды «сухого хода» или снижения доли жидкой фазы в перекачиваемой газосодержащей рабочей среде ниже допустимого значения, непрерывное смазывание трущихся поверхностей рабочих органов и уплотнений, исключить гидравлический удар, а также отвод избыточного тепла, возникающего в процессе работы насоса, что позволяет обеспечивать высокую долговечность установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа. Датчик жидкой фазы, связанный с блоком управления мультифазного насоса, дает команду на снижение числа оборотов привода мультифазного насоса в периоды «сухого хода» или снижения доли жидкой фазы в перекачиваемой газосодержащей рабочей среде ниже допустимого значения, что способствует уменьшению избыточного тепла в процессе работы насоса и повышает его долговечность.
По второму варианту предлагаемой полезной модели необходимый дополнительный непрерывный поток жидкой фазы обеспечивается за счет установки в перепускной линии насоса малой производительности, который включается и выключается по команде блока управления установки.
Выполнение вариантов полезной модели с указанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет получить установку для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа (установки) (варианты) с достижением непрерывного смазывания трущихся поверхностей рабочих органов и уплотнений, исключением гидравлического удара, снижением числа оборотов привода, отведением избыточного тепла, возникающего в процессе работы насоса, повышением долговечности установки.
На фиг. 1 представлена схема установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа (первый вариант).
На фиг. 2 представлена схема установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа (второй вариант).
По первому варианту установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа содержит мультифазный насос 1, с всасывающей полостью 2 и нагнетающей полостью 3, рабочие органы 4, уплотнения валов 5, привод 6 и блок управления 7, резервуар 8 с резервным объемом жидкой фазы рабочей среды 9. Резервуар 8 содержит входную линию 10 и выходную линию 11 для подвода и отвода рабочей среды. Выходная линия 11 со встроенным в нее датчиком жидкой фазы 12 располагается на таком расстоянии от нижнего участка резервуара, чтобы объем резервной жидкости составлял не менее 2/3 всего объема резервуара.
Резервный объем жидкости должен быть таким, чтобы обеспечивалась непрерывная циркуляция дополнительно подаваемого потока жидкости, составляющего не менее 3% от нормального потока газосодержащей рабочей среды, перекачиваемой мультифазным насосом 1. От нижнего участка 13 резервуара 8 отходит перепускная линия 14, которая связана с всасывающей полостью 2. В перепускную линию 14 встроены дроссель 15 и клапан 16. Блок управления 7 связан с датчиком жидкой фазы 12, приводом 6 и клапаном 16.
Установка работает следующим образом.
Рабочая среда, подводимая к мультифазному насосу 1 через трубопровод 17 поступает в его всасывающую полость 2, где рабочие органы 4 перемещают рабочую среду в нагнетательную полость 3. Затем рабочая среда поступает в резервуар 8 установки, где за счет сил гравитации, а также изменения скорости и направления движения происходит ее разделение на жидкую и газовую фазы.
В результате в нижнем участке 13 резервуара 8 собирается резервный объем жидкой фазы рабочей среды 9. При достижении требуемого резервного объема жидкой фазы 9 излишки жидкой и газовой фазы поступают в выходную линию 11, в которой установлен датчик жидкой фазы 12 и далее выводятся из установки. При наступлении и во время продолжения режима с низкой долей жидкой фазы или «сухого хода» соответствующий сигнал от датчика жидкой фазы 12 поступает в блок управления 7. Блок управления 7 подает сигнал на открытие клапана 16 и дает команду на снижение числа оборотов привода 6 мультифазного насоса 1.
В результате, при открытии клапана 16, жидкая фаза по перепускной линии 14, подсоединенной к нижнему участку резервуара 8, через дроссель 15 поступает во всасывающую полость 2. При этом поток дополнительно подаваемой жидкости должен составлять не менее 3% от нормального потока, перекачиваемого мультифазным насосом 1 газосодержащей рабочей среды. Объем дополнительно подаваемой жидкости регулируется дросселем 15. Затем, перемещаясь с помощью рабочих органов 4 мультифазного насоса 1, жидкая фаза вновь поступает в резервуар 8 установки, обеспечивая смазку рабочих органов 4 и уплотнений валов 5 и высокую долговечность мультифазного насоса 1.
По второму варианту установка для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа содержит мультифазный насос 1, с всасывающей полостью 2 и нагнетающей полостью 3, рабочие органы 4, уплотнения валов 5, привод 6 и блок управления 7, резервуар 8 с резервным объемом жидкой фазы рабочей среды 9. Резервуар 8 содержит входную линию 10 и выходную линию 11 для подвода и отвода рабочей среды. Выходная линия 11 со встроенным в нее датчиком жидкой фазы 12 располагается на таком расстоянии от нижнего участка резервуара, чтобы объем резервной жидкости составлял не менее 2/3 всего объема резервуара.
Резервный объем жидкости должен быть таким, чтобы обеспечивалась непрерывная циркуляция дополнительно подаваемого потока жидкости, составляющего не менее 3% от нормального потока газосодержащей рабочей среды, перекачиваемой мультифазным насосом 1. От нижнего участка 13 резервуара 8 отходит перепускная линия 14, в которую встроены насос малой производительности 18 и клапан 16. Блок управления 7 связан с датчиком жидкой фазы 12, приводом 6 и клапаном 16.
Установка работает следующим образом.
Рабочая среда 9 по трубопроводу 10 поступает в резервуар 8, где за счет сил гравитации, а также изменения скорости и направления движения происходит ее разделение на жидкую и газовую фазы. В результате в нижней части 13 резервуара 8 собирается резервный объем жидкой фазы рабочей среды 9. При достижении требуемого резервного объема жидкой фазы 2 излишки жидкой и газовой фазы поступают в выходную линию 11, в которой установлен датчик жидкой фазы 12 и далее поступают во всасывающую полость 2 мультифазного насоса 1, где рабочие органы 4 перемещают рабочую среду в нагнетательную полость 3 и затем выводят ее из мультифазного насоса 1 через трубопровод 19.
При наступлении и во время продолжения режима с низкой долей жидкой фазы или «сухого хода» соответствующий сигнал от датчика жидкой фазы 12 поступает в блок управления 7. Блок управления 7 подает сигнал на открытие клапана 16 и дает команду на включение насоса малой производительности 18 и на снижение числа оборотов привода 6 мультифазного насоса 1.
В результате, при открытии клапана 16, жидкая фаза по перепускной линии 14, подсоединенной к нижнему участку 13 резервуара 8, при помощи насоса малой производительности 18 поступает во всасывающую полость 2. При этом поток дополнительно подаваемой жидкости должен составлять не менее 3% от нормального потока, перекачиваемого мультифазным насосом 1 газосодержащей рабочей среды. Объем дополнительно подаваемой жидкости регулируется насосом малой производительности 18. Затем, перемещаясь с помощью рабочих органов 4 мультифазного насоса 1, жидкая фаза поступает в напорную полость 3 и по трубопроводу 19 выводится из установки.
Таким образом, предлагаемые варианты полезной модели установки для перекачки мультифазных жидкостей с большим содержанием газа с указанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяют повысить долговечность установки, улучшить эксплуатацию, исключить гидравлические удары, обеспечить непрерывную смазку винтовых поверхностей рабочих органов и уплотнений вала шпинделя, снизить число оборотов привода, отводить избыточное тепло, возникающее в процессе работы мультифазного насоса и повысить долговечность последнего.