УСТАНОВКА ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА ОТ ЖИДКОСТИ, ПЕРЕКАЧИВАЕМОЙ ПО ТРУБОПРОВОДУ
PLANT FOR SEPARATION OF AIR FROM FLUID TRANSFERRED IN PIPELINE

Изобретение относится к установкам для отделения газа от жидкости, перекачиваемой по трубопроводу, в частности для отделения воздуха и газовоздушной смеси от нефтепродуктов.
При перекачке нефтепродуктов по полевым магистральным трубопроводам по ряду причин, связанным с неровностью местности и испарением нефтепродукта, в трубопроводе образуются воздушные и газовоздушные пробки, которые влияют на производительность трубопровода и точность замера количества перекаченного нефтепродукта.
Перед авторами стояла задача разработать такую установку, которая бы отвечала следующим требованиям:
- была бы максимально проста по конструкции с минимальным количеством подвижных элементов;
- эффективно бы отделяла воздух и газовоздушные пробки от перекачиваемой по трубопроводу жидкости и была бы надежна в эксплуатации.
При просмотре научно-технической литературы и источников патентной информации были выявлены технические объекты, частично решающие поставленную задачу.
Так известна установка для отделения газа от жидкости, содержащая установленные в трубопроводе по потоку лопастной завихритель и диафрагму, сепаратор с входным патрубком, установленным после завихрителя навстречу потоку по оси трубопровода, и с патрубком отвода газа.
Установка снабжена многостворчатой заслонкой с расположенными по окружности створками, приводной муфтой с радиальными пазами, упорным кольцом и пружиной кручения.
Завихритель расположен в упорном кольце с возможностью вращения относительно оси трубопровода, а ось завихрителя соединена с приводной муфтой посредством жесткой тяги. Сепаратор установки снабжен закручивателем, установленным в нижней части, цилиндрическим кожухом, установленным с зазором относительно патрубка для отвода газа и герметично соединенным с этим патрубком в верхней и нижней частях. Полость между стенками патрубка для отвода газа и кожуха соединена с линией сброса топлива через поплавковый отсекатель.
Закручиватель выполнен с каналами, соединяющими полость между стенками патрубка для отвода газа и кожуха с полостью патрубка для отвода газа (а.с. СССР №1298990 А1, кл. В01D 19/00, 1985).
Недостатками этой установки являются сложность конструктивного исполнения и ненадежность в эксплуатации из-за наличия большого количества подвижных элементов.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка для отделения газа от топлива, содержащая магистральный трубопровод, установленные по потоку завихритель и диафрагма, емкость с устройством стабилизации уровня с чувствительным элементом и с входным патрубком, связанным с отборной трубкой, установленной после завихрителя навстречу потоку по оси трубопровода. Установка имеет два выходных патрубка, один из которых соединен с линией сброса топлива, подключенной к магистральному трубопроводу за диафрагмой, а другой - с линией отвода газа в атмосферу. Установка снабжена конфузорной насадкой, размещенной на отборной трубке, а емкость снабжена перфорированным поперечным диском, жестко закрепленным выше входного патрубка. Установка также снабжена усеченным конусом, прикрепленным меньшим основанием к нижней стороне перфорированного диска, и установленной соосно усеченному конусу цилиндрической камеры с окнами, жестко закрепленной в центре перфорированного диска и связанной через выходной патрубок с линией сброса топлива. Чувствительный элемент устройства стабилизации уровня размещен на перфорированном поперечном диске (а.с. СССР №1104714 А, кл. В01D 19/00, 1983 - прототип).
Недостатком этой установки является сложность в конструктивном исполнении и невозможность удаления воздушных пробок из-за малых диаметров отборной трубки, входного патрубка в емкость и конфузорной насадки, а также в связи с тем, что основной поток нефтепродукта проходит мимо емкости, в которой происходит отделение газов.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности эксплуатации установки.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для отделения воздуха от жидкости, перекачиваемой по трубопроводу, содержащая вертикальный корпус, в крышке которого выполнен патрубок отвода воздуха и который разделен на две полости горизонтальной перфорированной перегородкой, под которой размещены подключенные к трубопроводу входной и выходной парубки, а над перфорированной перегородкой размещено устройство стабилизации заданного уровня жидкости, чувствительный элемент которого размещен над горизонтальной перфорированной перегородкой, согласно предлагаемому изобретению устройство стабилизации заданного уровня жидкости выполнено в виде жестко закрепленной на внутренней стороне крышки соосно патрубку отвода воздуха цилиндрической насадки с внутренней ступенчатой полостью, в одной из которых меньшего диаметра выполнены радиальные каналы и размещен с возможностью вертикального перемещения полый шток, на нижнем торце которого жестко закреплен чувствительный элемент в виде поплавка, а в полости большего диаметра установлен ограничитель нижнего положения поплавка, закрепленный на верхнем торце штока, выполненного с наружной кольцевой проточкой и выходящими в эту проточку радиальными каналами, соосными радиальным каналам цилиндрической насадки при допустимом нижнем положении поплавка, соответствующего необходимости выпуска воздуха из верхней полости установки, при этом суммарные площади отверстий радиальных каналов штока и цилиндрической насадки составляют не менее площади отверстия осевого канала полого штока, а также тем, что входной патрубок на вертикальном корпусе установлен тангенциально.
На фиг.1 представлена установка для отделения воздуха от жидкости, перекачиваемой по трубопроводу, (в разрезе) при крайнем нижнем положении поплавка;
фиг.2 - то же (вид А-А на фиг.1);
фиг.3 - то же при крайнем верхнем положении поплавка;
фиг.4 - способ размещения установки в линии трубопровода;
фиг.5 - способ размещения установки на байпасной линии трубопровода.
Установка для отделения воздуха от жидкости, перекачиваемой по трубопроводу, содержит вертикальный корпус 1, в крышке 2 которого выполнен патрубок 3 отвода воздуха. Вертикальный корпус 1 разделен на две полости горизонтальной перфорированной перегородкой 4, которая закреплена на уголке 5 с помощью болтового соединения. Под перфорированной перегородкой 4 установлены входной 6 и выходной 7 патрубки, которые присоединяются к трубопроводу, при этом входной патрубок 6 на вертикальном корпусе 1 установлен тангенциально.
Над перфорированной перегородкой 4 размещено устройство стабилизации заданного уровня жидкости, чувствительный элемент которого выполнен в виде поплавка 8. Устройство стабилизации заданного уровня жидкости выполнено в виде жестко закрепленной на внутренней стороне крышки 2 соосно патрубку 3 отвода воздуха цилиндрической насадки 9 с внутренней ступенчатой полостью. В полости меньшего диаметра (без позиции) выполнены радиальные каналы 10 и размещен с возможностью вертикального перемещения полый шток 11, на нижнем торце которого жестко закреплен поплавок 8, а в полости большего диаметра (без позиции) установлен ограничитель 12 нижнего положения поплавка, который закреплен на верхнем торце штока 11. Ограничитель 12 нижнего положения поплавка 8 выполнен либо путем отбортовки верхнего торца штока 11, либо например, в виде круглой шлицевой гайки, навернутой по резьбе на торец штока 11.
Шток 11 выполнен с наружной кольцевой проточкой (без позиции) и выходящими в эту проточку радиальными каналами 13, соосными радиальным каналам 10 цилиндрической насадки 9 при допустимом нижнем положении поплавка 8. Для беспрепятственного выхода воздуха суммарные площади отверстий радиальных каналов 13 штока 11 и радиальных каналов 10 цилиндрической насадки 9 составляют не менее площади отверстия осевого канала полого штока 11.
Патрубок 3 отвода воздуха имеет коленообразную форму. На торце патрубка 3 отвода воздуха установлен запорный кран 14 и эластичный рукав 15 для отвода воздуха и газовоздушной смеси на безопасное расстояние.
В днище вертикального корпуса 1 установлена пробка 16 для слива отстоя, а также для слива нефтепродукта при демонтаже установки из линии трубопровода.
Заданный верхний уровень жидкости в корпусе 1 обеспечивается устройством стабилизации, которое перекрывает радиальные каналы 10 цилиндрической насадки 9 полым штоком 11 с поплавком 8. В результате перекрытия радиальных каналов 10 прекращается выход воздуха в атмосферу, а оставшийся объем воздуха, находящийся под давлением жидкости, не позволяет ей подняться выше уровня верхнего положения поплавка 8 (фиг.3).
Установка для отделения воздуха от жидкости, перекачиваемой по трубопроводу, эксплуатируется следующим образом.
Она устанавливается непосредственно в линию трубопровода 17 (фиг.4) или на байпасной линии 18 (фиг.5).
К запорному крану 14 подсоединяют эластичный рукав 15, конец которого отводят на безопасное расстояние. Для обеспечения выхода воздуха и газовоздушной смеси из установки 1 открывают запорный кран 14. Открывают запорные краны 19 и 20 на трубопроводе 17 (фиг.4) при размещении установки непосредственно в линии трубопровода. При размещении установки на байпасной линии 18 открывают запорные краны 21 и 22 (фиг.5), при этом запорный кран 23 на трубопроводе 17 должен быть закрыт.
Перекачиваемая по трубопроводу жидкость поступает через входной патрубок 6 установки по касательной линии к стенке корпуса 1, принимает вращательное движение и через выходной патрубок 7 далее поступает в трубопровод 17. Воздух и газовоздушная смесь, содержащиеся в перекачиваемой жидкости, имеют меньшую, чем жидкость, инерционную массу, отделяются от нее, поднимаются в верхнюю полость корпуса 1 и далее через радиальные каналы 10 цилиндрической насадки 9, кольцевую проточку (без позиций) и радиальные каналы 13 полого штока 11 поступают в полость большего диаметра цилиндрической насадки 9 и далее через коленообразный патрубок 3, запорный кран 14 и эластичный рукав 15 выходят в атмосферу, при этом чувствительный элемент в виде поплавка 8 и закрепленного на нем полого штока 11 находятся в крайнем нижнем положении.
При отсутствии воздуха и газовоздушной смеси в жидкости поплавок 8 всплывает, полый шток 11 перемещается вверх и перекрывает радиальные каналы 10 цилиндрической насадки 9. Оставшаяся часть воздуха и газовоздушной смеси в верхней полости корпуса 1 сжимается под давлением перекачивающей жидкости, выполняя функцию демпфера, обеспечивающего сглаживание колебаний давления в трубопроводе.
Таким образом, за счет совокупности узлов установки, а именно цилиндрической насадки 9 с внутренней ступенчатой полостью и с радиальными каналами 10, чувствительного элемента в виде поплавка 8 с полым штоком 11, на котором выполнены радиальные каналы 13, сообщенные с наружной кольцевой проточкой, а также тангенциально установленного на вертикальном корпусе 1 входного патрубка 6 обеспечивается удаление воздуха и газовоздушной смеси из перекачиваемой по трубопроводу жидкости, снижается пульсация давления в трубопроводе, а следовательно, повышается эффективность и надежность эксплуатации установки.