УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В СЕПАРАТОРЕ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к управлению или регулированию уровня, в частности может быть использована в нефтяной и газовой промышленности, энергомашиностроении, геотермальной энергетике для автоматического поддержания уровня жидкости в сепараторах.
Известно устройство для регулирования уровня раздела жидких сред, содержащее регулирующий орган с гидроприводом, емкость для раздела фаз, сливной трубопровод. (1) (А.с. SU №1596312, кл. G05D 9/00, 1988 г.). Известен также регулятор уровня жидкости в герметичной емкости содержащий поплавок, закрепленный на рычаге, связанном с клапанной группой подачи жидкости посредством переключателя. (2) (А.с. SU №1735817, кл. G05D 9/04, 1987 г.)
Недостатком известных устройств является низкая надежность работы из-за того, что у регулирующего органа имеется постоянно перемещающийся шток с сальниковым уплотнением, что является основной причиной потери герметичности устройств. При работе на геотермальном теплоносителе, пропаривание по штоку устройства при наличии в теплоносителе большого количества солей приводит к его засолению, заклиниванию штока и потере работоспособности устройств в целом.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является устройство поддержания уровня жидкости в сепараторе содержащее указатель уровня, сливной трубопровод, на котором установлен регулирующий орган со штоком, содержащий шкалу жидкостного режима и дифференциальную шкалу парожидкостного режима, установленные неподвижно параллельно перемещению штока, снабженного указателем его положения, а регулирующий орган выполнен в виде настраиваемого дросселя. (3). (Патент RU №2094838, кл. G05D 9/00, опубл. 1997 г.).
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, особенно при резком изменении давления и расхода сепарируемой среды, обусловленная тем, что процесс поддержания уровня жидкости в сепараторе не автоматизирован, а пропускная способность регулирующего органа, настроенная перед запуском устройства, остается неизменной при его работе, из-за чего диапазон изменения уровня воды в сепараторе при изменении давления и расхода может быть значительным. Повышение же уровня воды в сепараторе выше допустимого значения при резком увеличении давления и расхода и недостаточной пропускной способности регулирующего органа может привести к значительному снижению эффективности сепарации полному заполнению сепаратора пароводяной смесью и прекращению процесса. Снижение уровня воды в сепараторе ниже допустимого при резком уменьшении давления и расхода и повышенной пропускной способности регулирующего органа также снижает эффективность сепарации, т.к. значительная часть пароводяной смеси будет поступать из сепаратора в расширительную емкость. Кроме того, данное устройство ограничивает возможности применения современных сепарационных элементов, например коалесцеров, эффективная работа которых в значительной степени зависит от уровня жидкости в сепараторе.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности работы за счет автоматического изменения расхода жидкости через сливной трубопровод в зависимости от уровня жидкости в сепараторе.
Сущность настоящей полезной модели заключается в том, что в известном устройстве для регулирования уровня жидкости в сепараторе, содержащем указатель уровня, сливной трубопровод, на котором установлен регулирующий орган, согласно полезной модели, по первому варианту, регулирующий орган выполнен в виде 3-х позиционного регулируемого клапана с электрическим приводом, при этом внутри указателя уровня размещен постоянный магнит с возможностью его перемещения вместе с уровнем жидкости, а снаружи указателя уровня установлен блок коммутации, выполненный в виде электропереключателя, состоящего из двух пар герконов и нормально разомкнутых реле, включенных в цепь питания 3-х позиционного регулируемого клапана, таким образом, что замкнутые контакты геркона коммутируют цепь катушки реле, а замкнутые контакты реле коммутируют цепь катушки электромагнитного привода 3-х позиционного регулируемого клапана, при отклонении от заданного уровня жидкости в сепараторе, блок коммутации посылающий электрический сигнал на включение привода 3-х позиционного регулируемого клапана.
Сущность настоящей полезной модели заключается в том, что в известном устройстве для регулирования уровня жидкости в сепараторе, содержащем указатель уровня, сливной трубопровод, на котором установлен регулирующий орган, согласно полезной модели, по второму варианту, регулирующий орган выполнен в виде 3-х позиционного регулируемого клапана с приводом, при этом внутри указателя уровня размещен постоянный магнит с возможностью его перемещения вместе с уровнем жидкости, а снаружи указателя уровня установлен блок коммутации, выполненный в виде пневмопереключателя, состоящего из: логического элемента «или», с подсоединенными к нему двумя 3-х линейными пневмораспределителями, к выходам которых подключены пневмоприводы 3-х позиционного регулируемого клапана, и двух нормально закрытых магнитоуправляемых клапанов, подключенных к линиям, связывающим логический элемент «или» с пневмораспределителями, при достижении заданного верхнего или нижнего уровня жидкости в сепараторе, блок коммутации подает пневматический сигнал на включение привода 3-х позиционного регулируемого клапана.
На фиг.1 представлен общий вид устройства.
На фиг.2 представлена принципиальная схема устройства при использовании в качестве источника питания электроэнергию.
На фиг.3 приведена принципиальная схема устройства при использовании в качестве источника питания сжатого воздуха или импульсного газа.
Устройство по варианту 1 включает сепаратор 1, с входным 2 и выходным 3 патрубками, сливной трубопровод 4, на котором установлен регулирующий орган 5; камеру расширитель 6; указатель уровня 7, выполненный в виде трубы из немагнитного материала (например, стали 12Х18Н10Т). Внутри сепаратора установлены сепарационные элементы 8, например, коалесцеры. Регулирующий орган выполнен в виде 3-х позиционного регулируемого клапана РК с двумя (электромагнитными приводами Э1 и Э2. Внутри указателя уровня, например, на поплавке (буйке) закреплен постоянный магнит М (на фиг.1 не показан) с возможностью его перемещения вместе с уровнем жидкости, а снаружи указателя уровня установлен блок коммутации 9, (фиг.2) выполненный в виде электропереключателя, состоящего из герконов G1 и G2, реле К1 и К2 и индикаторов L1 и L2, включенных в цепь питания 3-х позиционного регулируемого клапана, таким образом, что замкнутые контакты герконов G1 и G2 коммутируют цепь катушек соответствующих реле К1 и К2, а замкнутые контакты реле К1 и К2 коммутируют цепь катушек соответствующих электромагнитов Э1 и Э2 3-х позиционного регулируемого крана и индикаторов L1 и L2.
Крепление блока коммутации на указателе уровня осуществляется таким образом, что при допустимом уровне жидкости в сепараторе постоянный магнит М располагается в устройстве между герконами G1 и G2. Для настройки 3-позиционного регулируемого клапана используются регулировочные винты 10. Для монтажа и смены сепарационных элементов сепаратор снабжен съемной крышкой-люком 11 с монтажно-поворотным устройством 12. Для стравливания избыточного давления из сепаратора предусмотрен предохранительный клапан 13. Для визуального контроля уровня жидкости в сепараторе, в устройстве предусмотрены индикаторы: световые L1 и L2 (фиг.2).
Устройство работает следующим образом. Газожидкостная смесь через патрубок 2 поступает в сепарационные элементы 8, где происходит разделение газожидкостной смеси на воду и газ. Вода в виде укрупненных (коалесцированных) капель под действием сил тяжести стекает вниз сепаратора и по сливному трубопроводу 4 через 3-х позиционный регулируемый клапан 5 удаляется в камеру-расширитель 6, а газ через патрубок 3 выводится из сепаратора. При пуске системы 3-х позиционный регулируемый клапан находится в положении «а» (средний расход) и его проходное сечение с помощью регулировочных винтов 10 настраивается таким образом, чтобы уровень жидкости находился на уровне середины блока управления (контролируется по световым индикаторам L1 и L2).
Автоматическое поддержание уровня жидкости в сепараторе происходит следующим образом.
При повышении уровня жидкости выше допустимого постоянный магнит М поднимается вверх и своим магнитным полем замыкает контакты геркона G1, подавая питание на катушку реле К1, контакты реле К1 замыкаются, подавая питание на индикатор L1 (лампочка загорается) и катушку электромагнита Э1 3-х позиционного регулируемого клапана, в результате чего он переводится в положение «в» (максимальный расход), его проходное сечение увеличивается, и уровень жидкости в сепараторе понижается; при понижении уровня жидкости в сепараторе ниже допустимого постоянный магнит М опускается вниз и своим магнитным полем замыкает контакты геркона G2, подавая питание на катушку реле К2, контакты реле К2 замыкаются, подавая питание на индикатор L2 (лампочка загорается) и катушку электромагнита Э2 3-х позиционного регулируемого клапана, в результате чего он переводится в положение «с» (закрыт) и уровень жидкости в сепараторе повышается.
Устройство по варианту 2 включают сепаратор 1, с входным 2 и выходным 3 патрубками, сливной трубопровод 4, на котором установлен регулирующий орган 5; камеру расширитель 6; указатель уровня 7, выполненный в виде трубы из немагнитного материала (например, стали 12Х18Н10Т). Внутри сепаратора установлены сепарационные элементы 8, например, коалесцеры. Регулирующий орган выполнен в виде 3-х позиционного регулируемого клапана РК с пневматическим приводом П1 и П2). Внутри указателя уровня, например, на поплавке (буйке) закреплен постоянный магнит М (на фиг.1 не показан) с возможностью его перемещения вместе с уровнем жидкости, а снаружи указателя уровня установлен блок коммутации 9.
В качестве источника питания используют сжатый воздух или импульсный газ, блок коммутации (фиг.3) представляет собой пневмопереключатель, который состоит из логического элемента «или» ЛЭ, с подсоединенными к нему 3-х линейными пневмораспределителями, ПР1 и ПР2, к выходам которых подключены соответствующие пневмоприводы П1 и П2 3-х позиционного регулируемого клапана; двух нормально закрытых магнитоуправляемых с помощью постоянного магнита МП клапанов МК1 и МК2, подключенных к линиям, связывающим логический элемент «или» с пневмораспределителями.
Крепление блока коммутации на указателе уровня осуществляется таким образом, что при допустимом уровне жидкости в сепараторе постоянный магнит М располагается в устройстве по варианту 1 между герконами G1 и G2, а в устройстве по варианту 2 так, чтобы оба магнитоуправляемых клапана МК1 и МК2 пневмопереключателя были закрыты. Для настройки 3-х позиционного регулируемого клапана используются регулировочные винты 10. Для монтажа и смены сепарационных элементов сепаратор снабжен съемной крышкой-люком 11 с монтажно-поворотным устройством 12. Для стравливания избыточного давления из сепаратора предусмотрен предохранительный клапан 13. Для визуального контроля уровня жидкости в сепараторе, в устройстве предусмотрены флажковые индикаторы ИУ1 и ИУ2 (фиг.3).
Устройство работает следующим образом. Газожидкостная смесь через патрубок 2 поступает в сепарационные элементы 8, где происходит разделение газожидкостной смеси на воду и газ. Вода в виде укрупненных (коалесцированных) капель под действием сил тяжести стекает вниз сепаратора и по сливному трубопроводу 4 через 3-х позиционный регулируемый клапан 5 удаляется в камеру-расширитель 6, а газ через патрубок 3 выводится из сепаратора. При пуске системы 3-х позиционный регулируемый клапан находится в положении «а» (средний расход) и его проходное сечение с помощью регулировочных винтов 10 настраивается таким образом, чтобы уровень жидкости находился на уровне середины блока управления (контролируется по флажковым индикаторам ИУ1 и ИУ2, которые должны оставаться в исходном положении).
Автоматическое поддержание уровня жидкости в сепараторе осуществляют следующим образом.
При достижении максимального уровня жидкости в сепараторе постоянный магнит М поднимается вверх, увлекая за собой магнит МП и открывая магнитоуправляемый клапан МК1, в результате чего логический элемент ЭЛ переводит 3-х линейный пневмораспределитель ПР1 в положение, связывающее пневмопривод П1 3-х позиционного регулируемого клапана с источником питания, в результате чего 3-х позиционный регулируемый клапан переводится в положение «в» (максимальный расход) и уровень жидкости в сепараторе понижается; при достижении минимального уровня в сепараторе постоянный магнит М опускается вниз, увлекая за собой магнит МП и открывая тем самым магнитоуправляемый клапан МК2 и закрывая магнитоуправляемый клапан МК1, в результате чего логический элемент ЭЛ переводит 3-х линейный пневмораспределитель ПР2 в положение, связывающее пневмопривод П2 3-х позиционного регулируемого клапана с источником питания, а пневмопривод П1 - с атмосферой, в результате чего 3-х позиционный регулируемый клапан переводится в положение «с» (закрыт), и уровень жидкости в сепараторе повышается.
Таким образом, использование в устройстве в качестве регулирующего органа на сливном трубопроводе 3-х позиционного регулируемого клапана с приводом (электромагнитным или пневматическим) позволяет обеспечить заданный уровень жидкости в сепараторе, не зависимо от изменения расхода и давления в сепараторе, путем автоматического изменения проходного сечения сливного трубопровода, что повышает надежность работы сепаратора.