СПОСОБ РАБОТЫ НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 1994 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к струйной технике и может найти применение в нефтегазовой промышленности, теплоэнергетике и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ работы насосно-эжекторной системы, включающий сепарацию газожидкостной смеси, нагнетание отсепарированной жидкости и направление одной ее части потребителю, а другой - на эжектирование отсепарированного газа с последующей подачей газожидкостной смеси на вход системы.

Недостатком способа является низкая эффективность эжектирования.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением является способ работы насосно-эжекторной системы, включающий подачу газожидкостной смеси на вход системы, сепарацию смеси, нагнетание отсепарированной жидкости, и эжектирование ею отсепарированного газа.

Недостаток известного способа - низкая производительность системы.

Цель изобретения - увеличение производительности системы за счет улучшения энергообмена между взаимодействующими потоками, оптимизация работы насосно-эжекторной системы и обеспечение режима максимальной производительности системы.

Это достигается тем, что часть газожидкостной смеси, подаваемой на вход системы, отбирают совместно с потоком отсепарированого газа на эжектирование нагнетаемой отсепарированной жидкостью. Оптимизация работы насосно-эжекторной системы достигается тем, что предварительно для различных расходов отбираемой газожидкостной смеси строят характеристическую зависимость
Q_c = f(Q_жс^отб) где Q_c - производительность системы по газожидкостной смеси, л/с;
Q_жс^отб - расход отбираемой газожидкосной смеси, л/с, по которой устанавливают режим работы системы в диапазоне верхней ветви характеристической зависимости, ограниченной величиной максимального расхода отбираемой газожидкостной смеси.

Определяют значение оптимального расхода отбираемой газожидкостной смеси (Q_гжс^отд)_опт, соответствующее максимальной производительности системы, и расход отбираемой газожидкостной смеси поддерживают в диапазоне 0,52-1,5 (Q_гжс^отд)_опт.

На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - характеристическая зависимость Q_c = f(Q_гжс^отб).

Устройство для осуществления способа работы насосно-эжекторной системы содержит входной трубопровод 1 газожидкостной смеси, сепаратор 2 с жидкостной 3 и газовой 4 линиями, насос 5, эжектор 6, линию 7 подачи газожидкостной смеси потребителю, линию 8 отбора части газожидкостной смеси 8 с регулируемой задвижкой 9.

Способ работы насосно-эжекторной системы осуществляют следующим образом.

Газожидкостную смесь подают на вход системы по входному трубопроводу 1. В сепараторе 2 смесь разделяется на газ и жидкость. Жидкость по жидкостной линии 3 поступает в насос 5 и нагнетается в активное сопло эжектора 6. Отсепарированный газ поступает по газовой линии 4 в приемную камеру эжектора 6 и эжектируется нагнетаемой насосом 5 жидкостью. Часть газожидкостной смеси, поступающей на вход системы по трубопроводу 1, отбирают и направляют по линии 8 на эжектирование нагнетаемой отсепарированной жидкостью совместно с потоком отсепарированного газа. Расход отбираемой газожидкостной смеси можно изменять с помощью регулируемой задвижки 9. После эжектора 6 газожидкостная смесь с повышенным давлением направляется потребителю по линии 7.

Подача газожидкостной смеси в поток эжектируемого газа улучшает энергообмен между нагнетаемой рабочей жидкостью и эжектируемой средой, что повышает производительность насосно-эжекторной системы.

Для оптимизации работы насосно-эжекторной системы предварительно для различных расходов отбираемой газожидкостной смеси строят характеристическую зависимость Q_c = f(Q_гжс^отб), по которой устанавливают режим работы системы в диапазоне верхней ветви характеристической зависимости, ограниченной величиной максимального расхода отбираемой газожидкостной смеси.

Например, при испытаниях способа для случая откачки водовоздушной смеси с ПАВ - дисолваном 4411 на лабораторном стенде в МИНГ им. И. М. Губкина были получены следующие результаты, представленные в таблице.

По экспериментальным точкам строится характеристическая зависимость Q_c = f(Q_гжс^отб). Эта зависимость имеет две ветви - верхнюю (сплошная линия на фиг. 2) и нижнюю (прерывистая линия на фиг. 2). Из анализа характеристической зависимости следует, что вначале при открытии регулируемой задвижки увеличивается как расход отбираемой газожидкостной смеси, так и производительность системы. Затем производительность системы проходит через максимум и при дальнейшем увеличении расхода отбираемой газожидкостной смеси снижается. При последующем открытии регулируемой задвижки зависимость Q_l = f(Q_гжс^отб) загибается влево, переходя с верхней ветви на нижнюю. Граница между ветвями характеристической зависимости определяется значением максимальной подачи отбираемой газожидкостной смеси (Q_гжс^отб)макс (см. фиг. 2). Таким образом, дальнейшее открытие регулируемой задвижки приводит к снижению как расхода отбираемой газожидкостной смеси, так и производительности системы.

Более выгодные режимы работы реализуются в зоне верхней ветви, поэтому насосно-эжекторную системы эксплуатируют в зоне верхней ветви характеристической зависимости Q_с = f(Q_гжс^отб). Если режим работы системы оказывается в нижней ветви характеристической зависимости - зоне ухудшенного энергообмена между взаимодействующими потоками, то необходимо полностью закрыть регулируемую задвижку 9 и затем, постепенно приоткрывая ее, вывести систему на эксплуатацию в верхней ветви характеристической зависимости, не переходя при этом критическую точку (Q_гжс^отб)_макс.

Для обеспечения максимальной производительности системы определяют значение оптимального расхода отбираемой газожидкостной смеси (Q_гжс^отб)_опт, соответствующее максимальной производительности системы (Q_c)_макс (см. фиг. 2), и расход отбираемой газожидкостной смеси поддерживают с помощью регулируемой задвижки 9 в диапазоне 0,52-1,5 (Q_гжс^отб)_опт. Границы диапазона установлены по экспериментальным данным, исходя из условия, что снижение производительности системы при этом не должно превышать 10% от (Q_с)_макс. Так, для максимальной производительности 4,62 л/с, полученной в экспериментах, производительность с учетом допустимого 10%-ного снижения составляет 4,17 л/с. Из характеристической зависимости (см. фиг. 2) следует, что границами интервала, в котором Q_c > 4,17 л/с, являются значения Qгжс отб, равные 0,4 л/c и 1,16 л/с. По отношению к (Q_гжс^отб)_опт = 0,776 л/с эти величины составляют 0,52 и 1,5. Таким образом, предлагаемый способ позволяет эксплуатировать насосно-эжекторную систему в области наивыгоднейшего энергообмена между взаимодействующими потоками и существенно повышают производительность системы, что дает возможность значительно расширить область применения насосно-эжекторных систем в народном хозяйстве.

Сущность изобретения: подают газожидкостную смесь на вход системы. Смесь сепарируют. Нагнетают отсепарированную жидкость и эжектируют его отсепарированный газ. Часть смеси отбирают и направляют совместно с потоком отсепарированного газа на эжектирование нагнетаемой отсепарированной жидкостью. Предварительно для различных расходов отбираемой смеси строят заданную характеристическую зависимость. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. СПОСОБ РАБОТЫ НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНОЙ СИСТЕМЫ, включающий подачу газожидкостной смеси на вход системы, сепарацию смеси, нагнетание отсепарированной жидкости и эжектирование ею отсепарированного газа, отличающийся тем, что часть газожидкостной смеси, подаваемой на вход системы, отбирают и направляют совместно с потоком отсепарированного газа на эжектирование нагнетаемой отсепарированной жидкостью. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно для различных расходов отбираемой газожидкостной смеси строят характеристическую зависимость
Q_с = f(Q_гжс),
где Q_с - производительность системы по газожидкостной смеси, л/с;
Q_гжс - расход отбираемой газожидкостной смеси, л/с;
по которой устанавливают режим работы системы в диапазоне верхней ветви характеристической зависимости, ограниченной величиной максимального расхода отбираемой газожидкостной смеси. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что определяют значение оптимального расхода отбираемой газожидкостной смеси Q_{гжс.опт}, соответствующее максимальной производительности системы, и поддерживают расход отбираемой газожидкостной смеси в диапазоне (0,52 - 1,5) Q_{гжс.опт}.