УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ
FLUID LEVEL CONTROL DEVICE

Изобретение относится к автоматическим системам регулирования и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности, в установках подготовки и переработки нефти и газа.
Известно устройство для регулирования уровня жидкости, содержащее технологическую емкость, коллектор для подачи газожидкостной смеси, трубы для удаления газа и жидкости, буйковый уровнемер с пневмопреобразователем, пневматическое статистическое регулирующее устройство, выходной сигнал которого подается на пневматическое исполнительное устройство и одновременно на вторичный измерительный прибор, в который встроен задатчик (Исакович Р.Я., Попадько В.Е. Контроль и автоматизация добычи нефти и газа. -М.: Недра, 1985, с.100. Рис.8.2).
К устройствам, в которых используется пневматическая система регулирования, предъявляются повышенные требования и при его настройке с целью исключения времени запаздывания между изменением уровня и управлением исполнительным механизмом. Для обеспечения работоспособности буйкового уровнемера в условиях пониженных температур необходимо применять средства его обогрева, что связано с увеличением затрат. Использование пневматических вторичных приборов требует специальной подготовки воздуха сжатия компрессором по содержанию влаги и паров масла. Несоблюдение указанных требований приводит к преждевременному износу пневматической системы регулирования и снижению надежности работы устройства.
Известно устройство для регулирования уровня жидкости (RU №2053537 С от 21.07.1992, 6G05D 9/04), включающее сепарационную емкость с помещенными в ней поплавком, коллектор для подачи газожидкостной смеси, трубы для удаления газа и жидкости и исполнительный механизм. Устройство снабжено воздушными емкостями, разделенными заслонкой, соединенной посредством тяг с поплавком, при этом вход одной из воздушных емкостей связан посредством импульсных трубок и дросселя с компрессором, а выход - с исполнительным механизмом, причем другая емкость соединена посредством регулируемого дросселя с атмосферой. Недостатком известного устройства является наличие механической системы для регулирования уровня жидкости.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является техническое решение по патенту (RU 2454263, B01D 19/00, G05D 9/02, 27.06.2012), из которого известно устройство для регулирования уровня жидкости, содержащее сепарационную емкость, коллектор входа газожидкостной смеси, газовую трубу, жидкостную трубу, выходной коллектор, и при этом соединения жидкостной трубы, газовой трубы и выходного коллектора образуют комплекс из одного прямого сифона и двух оппозитных сифонов, причем жидкостная труба соединена с выходным коллектором при помощи прямого сифона и оппозитного сифона, имеющих общее колено, а газовая труба соединена с выходным коллектором при помощи второго оппозитного сифона, образованного коленом газового трубопровода и коленом жидкостного трубопровода, соединенным с выходным коллектором.
Недостатком ближайшего аналога является то, что при больших расходах газа гидравлический столб жидкости в газовом колене не образуется, выносится газом и не происходит запирания газа по причине большого гидравлического сопротивления подхода жидкости в месте соприкосновения с газом.
Задачей изобретения является повышение надежности и стабильности работы устройства для регулирования уровня жидкости.
Техническим результатом является повышение эксплуатационных характеристик, герметичности.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в устройстве для регулирования уровня жидкости, содержащем сепарационную емкость, коллектор входа газожидкостной смеси, газовую трубу, жидкостную трубу, выходной коллектор, прямой и оппозитные сифоны, согласно изобретению тем, что сепарационная емкость соединена с выходным коллектором через расходную емкость, причем соединения жидкостной трубы, газовой трубы и выходного коллектора образуют комплекс из двух прямых и двух оппозитных сифонов, и при этом жидкостная труба соединена через расходную емкость с выходным коллектором при помощи прямого сифона и оппозитного сифона, а газовая труба соединена с выходным коллектором при помощи другого прямого и другого оппозитного сифона тоже через расходную емкость и, кроме того, оба оппозитных сифона и выходной коллектор соединены тройником, а нижняя образующая колена прямого сифона, соединяющего сепарационную емкость с расходной емкостью, находится внутри расходной емкости.
Сущность изобретения поясняется на чертеже, где показана общая схема устройства.
Устройство для регулирования уровня жидкости содержит сепарационную емкость 1, коллектор входа 2 газожидкостной смеси, газовую трубу 3, жидкостную трубу 4 и выходной коллектор 5. Соединения жидкостной трубы 4, газовой трубы 3 и выходного коллектора 5 образуют комплекс 6 из двух раздельных прямых сифонов 7 и 8 и двух оппозитных сифонов 9 и 10. Жидкостная труба 4 соединена с выходным коллектором 5 через расходную емкость 11 при помощи прямого сифона 7 и оппозитного сифона 9. Газовая труба 3 через расходную емкость 11 соединена с выходным коллектором 5 при помощи прямого сифона 8 и оппозитного сифона 10. Колена 12 и 13 принадлежат жидкостной трубе 4, а газовой трубе 3 принадлежат колена 14 и 15. Выходной коллектор 5 соединен с оппозитными сифонами 9 и 10 через тройник 16.
Устройство для регулирования уровня жидкости работает следующим образом.
Газожидкостную смесь подают в сепарационную емкость 1, где происходит разделение жидкости и газа, по коллектору входа 2. В момент заполнения сепарационной емкости 1 уровень жидкости поднимается. Одновременно с этим газ из сепарационной емкости 1 поступает через газовую трубу 3, колено 14, расходную емкость 11, прямой сифон 8 и оппозитный сифон 10 в выходной коллектор 5.
При заполнении расходной емкости 11 с нарастанием местного сопротивления по ее верхней образующей для прохода газа из сепарационной емкости 1 через газовую трубу 3, колено 14, прямой сифон 8 и оппозитный сифон 10 в выходной коллектор 5 происходит нарастание давления в сепарационной емкости 1.
Под действием этого давления произойдет скачкообразное увеличение расхода жидкости из сепарационной емкости 1 в расходную емкость 11, что приведет к полному перекрытию прохода газа по верхней образующей расходной емкости 11, что в свою очередь приведет к резкому увеличению давления в сепарационной емкости 1 и резкому увеличению уровня жидкости в оппозитном сифоне 9.
1
Резкое увеличение уровня жидкости в оппозитном сифоне 9 заполнит жидкостью оппозитный сифон 10 до уровня верхней образующей h расходной емкости 11, что образует в прямом сифоне 8 газовую пробку.
1
После чего из сепарационной емкости 1 давлением газа произойдет вытеснение жидкости до уровня верхней образующей h расходной емкости 11.
1
В результате этого произойдет прорыв газа из сепарационной емкости 1 через газовую трубу 3, колено 14 по верхней образующей h расходной емкости 11, прямой сифон 8 и оппозитный сифон 10 в выходной коллектор 5.
С проходом газа из сепарационной емкости 1 через расходную емкость 11 в прямой сифон 8 произойдет выравнивание давления между сепарационной емкостью 1 и расходной емкостью 11 и начнут работать прямой сифон 7 и обратные сифоны 10 и 9.
2
Из расходной емкости 11 через прямой сифон 7 будет удаляться жидкость в сепарационную емкость 1 до уровня h нижней образующей колена 12 прямого сифона 7.
Нижняя образующая колена 12 прямого сифона 7 находится внутри расходной емкости 11 для обеспечения максимального расхода газа при проходе газа через расходную емкость 11 во время набора жидкости в сепарационной емкости 1.
Одновременно с этим жидкость из оппозитного сифона 10 через тройник 16 и обратный сифон 9 вернется в расходную емкость 11.
После чего газ свободно будет проходить из сепарационной емкости 1 в выходной коллектор 5 и жидкость будет накапливаться в сепарационной емкости 1 до уровня Н.
Затем процесс регулирования уровня жидкости в сепарационной емкости 1 повторяется.
Соединение сепарационной емкости 1 с выходным коллектором 5 через расходную емкость И достаточного объема для организации необходимого расхода жидкости посредством комплекса 6 из двух прямых 7 и 8 двух оппозитных сифонов 9 и 10 создает надежную систему регулирования уровня жидкости.
Использование изобретения позволит повысить эксплуатационные характеристики, герметичность и стабильность работы устройства для регулирования уровня жидкости.
Надежность конструкции устройства, работа по регулированию уровня жидкости без использования механических систем управления обеспечит широкое применение изобретению.