Устройство для дожимания газа
GAS BOOSTER DEVICE

Изобретение относится к области сжатия и перекачки газа и может найти применение при бурении, освоении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а также к области заправки автомобильного транспорта сжиженным газом.
Известно устройство для нагнетания газов и газожидкостных смесей, включающее гидравлический нагнетатель объемного типа возвратно-поступательного действия, например состоящий из нескольких секций плунжерный насос со всасывающим гидравлическим клапаном в каждой секции, компрессионные камеры, сообщенные с соответствующими секциями нагнетателя, каждая из которых содержит всасывающий клапан для сообщения этой камеры с независимым источником газа или газожидкостной смеси при выполнении такта всасывания, и нагнетательный клапан, размещенный над всасывающим клапаном и сообщенный с потребителем, насос для подачи питательной жидкости для создания в компрессионных камерах гидрозатвора и приводную часть с кривошипно-шатунным механизмом, компрессионные камеры выполнены в виде отдельных модулей компримирования, соединенных трубопроводами с гидравлической частью нагнетателя (RU 2282749, МПК F04B 19/06, F04B 35/00, опубл. 27.08.2006).
Недостатками известного устройства являются большие затраты энергии на привод кривошипно-шатунного механизма, а также относительно большие потери на трение.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для дожимания газа, содержащее нагнетатель возвратно-поступательного действия с приводом, вертикальную цилиндрическую компрессионную камеру со всасывающими газовыми и нагнетательным клапанами, расположенными в верхней части компрессионной камеры, и с жидкостным клапаном, механический газожидкостной разделитель и питательный насос, механический газожидкостной разделитель выполнен в виде поплавка, перекрывающего поперечное сечение компрессионной камеры, причем по периферии поплавка выполнены сквозные отверстия для прохода жидкости гидрозатвора, а привод нагнетателя выполнен высокооборотным, суммарная площадь сквозных отверстий в поплавке выбирается с учетом прохода объема жидкости, обеспечивающего стабильность фазы нагнетателя (RU 2262003, МПК F04B 39/06, F04B 19/06, опубл. 10.10.2005).
Недостатками известного устройства являются относительно высокие металлоемкость и сложность конструкции, обусловленные наличием нагнетателя возвратно-поступательного действия, а также относительно низкая энергетическая эффективность, характеризующаяся отсутствием возможности применения вторичных энергоресурсов (вода) с высокой температурой после дожимания газа.
Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности и надежности работы при упрощении конструкции.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство для дожимания газа содержит вертикальную цилиндрическую компрессионную камеру со всасывающими газовыми и нагнетательным клапанами, расположенными в ее верхней части, подводящим штуцером, расположенным в нижней части вертикальной цилиндрической компрессионной камеры. Механический газожидкостной разделитель установлен внутри вертикальной цилиндрической компрессионной камеры, по периферии которого выполнены сквозные отверстия. Питательный насос подключен своим выходом через обратный клапан к подводящему штуцеру. В нижней части вертикальной цилиндрической компрессионной камеры расположен отводящий штуцер, с которым соединен вход питательного насоса, образуя замкнутый гидравлический контур. Дополнительно содержит пульсатор потока, теплообменник и расширительную емкость. Пульсатор потока установлен в отводящий штуцер вертикальной цилиндрической компрессионной камеры. Расширительная емкость соединена со входом питательного насоса и расположена выше вертикальной цилиндрической компрессионной камеры, а теплообменник установлен в замкнутом гидравлическом контуре питательного насоса.
Устройство для дожимания газа содержит вертикальную цилиндрическую компрессионную камеру 1 со всасывающими газовыми 2, 3 и нагнетательным 4 клапанами, расположенными в ее верхней части, подводящим штуцером 5 для циркуляции жидкости, расположенным в нижней части вертикальной цилиндрической компрессионной камеры 1. Механический газожидкостной разделитель 6 установлен внутри вертикальной цилиндрической компрессионной камеры 1, по периферии которого выполнены сквозные отверстия 7 для прохода жидкости. Питательный насос 8 подключен своим выходом через обратный клапан 9 к подводящему штуцеру 5. В нижней части вертикальной цилиндрической компрессионной камеры 1 расположен отводящий штуцер 10, с которым соединен вход питательного насоса 8, образуя замкнутый гидравлический контур 11. Дополнительно содержит пульсатор потока 12, теплообменник 13 и расширительную емкость 14. Пульсатор потока 12 установлен в отводящий штуцер 10 вертикальной цилиндрической компрессионной камеры 1. Расширительная емкость 14 соединена со входом питательного насоса 8 и расположена выше вертикальной цилиндрической компрессионной камеры 1, а теплообменник 13 установлен в замкнутом гидравлическом контуре 11 питательного насоса 8.
Устройство для дожимания газа работает следующим образом. Сначала через всасывающие газовые 2, 3 клапаны в верхнюю часть внутренней полости вертикальной цилиндрической компрессионной камеры 1 подают газ, а жидкость из расширительной емкости 14 при помощи питательного насоса 8 через обратный клапан 9, подключенный к подводящему штуцеру 5, подают в нижнюю часть вертикальной цилиндрической компрессионной камеры 1. При этом смешиванию газовой и жидкостной сред препятствует механический газожидкостный разделитель 6, находящийся внутри вертикальной цилиндрической компрессионной камеры 1. Жидкость, оказавшись внутри вертикальной цилиндрической компрессионной камеры 1, устремляется через отводящий штуцер 10 в пульсатор потока 12 на вход питательного насоса 8 по замкнутому гидравлическому контуру 11. В момент, когда пульсатор потока 12 обеспечит автоматическое закрытие проходного сечения для истечения воды из вертикальной цилиндрической компрессионной камеры 1, происходит гидравлический удар, положительная волна распространения которого обеспечит значительный прирост давления в ней. В результате этого в вертикальной цилиндрической компрессионной камере 1 происходит подъем уровня воды, которая, увлекая за собой механический газожидкостный разделитель 6, обеспечит сжатие находящегося над ним газа. В механическом газожидкостном разделителе 6 предусмотрены сквозные отверстия 7, через которые проходит жидкость и частично смешивается со сжимаемым газом. В результате прямого контакта вода-газ обеспечивается снижение температуры сжимаемой газожидкостной смеси, которая отводится из вертикальной цилиндрической компрессионной камеры 1 при помощи нагнетательного клапана 4. Отводящий штуцер 10 соединен со входом питательного насоса 8, образуя таким образом замкнутый гидравлический контур 11, в который включен теплообменник 13 для нагревания вторичного теплоносителя жидкостью, нагретой после сжатия газа.
По сравнению с известным техническим решением предлагаемое обеспечивает повышение надежности и эффективности работы устройства для дожимания газа, которые достигаются упрощением конструкции и снижением ее себестоимости за счет исключения нагнетателя возвратно-поступательного действия, а также позволяет использовать температурный потенциал жидкости после сжатия газа.