НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к струйной технике, преимущественно к установкам для утилизации нефтяного газа.

Цель изобретения - обеспечение сжатия газа с высокими степенями сжатия, запуска насосно-эжекторной установки для перекачки газожидкостной смеси под избыточное давление в линии транспорта смеси и непрерывной работы установки.

На чертеже дана схема насосно-эжекторной установки.

Насосно-эжекторная установка состоит из линии жидкости, которая подключена к дополнительному насосу 2, сообщенному с дополнительным жидкостно-газовым эжектором 3. К последнему подключена линия 4 газа с размещенными на ней обратным клапаном 19 и запорным органом 23. Выход дополнительного жидкостно-газового эжектора 3 соединен с линией 5 смеси, которая сообщена с сепаратором 6. Сепаратор 6 имеет линию 29 отвода газа, которая подключена к линии 15 перепуска с запорным органом 24, соединенной с линией 4 газа. Линия 29 отвода газа соединена с линией 16 сброса газа с размещенными на ней регулятором 21 давления и запорным органом 25 и подключена к линии 4 газа, К сепаратору 6 подключена линия 7 подвода жидкости, которая сообщена с жидкостным насосом 8. Последний нагнетательным патрубком соединен с активным соплом жидкостно-газового эжектора 9, который имеет линию 10 подвода газа, соединенную с сепаратором 6. Выход жидкостно-газового эжектора 9 соединен с линией 11 подвода смеси, которая подключена к насосу 12 смеси. Насос 12 сообщен с линией 13 перекачки смеси, на которой размещены обратный клапан 31 и запорный орган 30. К линии 13 перекачки смеси подключена линия 14 транспорта смеси с размещенными на ней обратным клапаном 20 и запорным органом 28 и линия 32 отвода смеси. К линии 32 отвода смеси подключена линия 17 перепуска смеси с запорным органом 27, которая подключена к сепаратору 6. К линии 32 подключена линия 18 сброса смеси с размещенными на ней регулятором 22 давления и запорным органом 26, которая сообщена с сепаратором 6. К линии 32 отвода смеси подсоединена линия 33 подачи смеси с запорным органом 34.

Установка работает следующим образом.

Жидкость по линии 1 жидкости откачивается дополнительным насосом 2 и подается на дополнительный жидкостно-газовый эжектор 3, который откачивает газ по линии 4 газа, при этом открываются запорный орган 23 и обратный клапан 19. В дополнительном жидкостно-газовом эжекторе происходит образование газожидкостной смеси и сжатие в ее составе газа. Из эжектора 3 газожидкостная смесь по линии 5 смеси направляется в сепаратор 6. В последнем происходит отделение сжатого газа от жидкости. Из сепаратора 6 жидкость по линии 7 подвода жидкости поступает на жидкостный насос 8, который подает жидкость на жидкостно-газовый эжектор 9. Эжектор 9 откачивает газ из сепаратора 6 по линии 10 подвода газа. При этом расположенные на линии 10 обратный клапан и запорный орган открываются. В жидкостно-газовом эжекторе 9 происходит образование газожидкостной смеси и сжатие в ее составе газа. Из жидкостно-газового эжектора 9 по линии 11 подвода смеси газожидкостная смесь поступает на насос 12 смеси, который осуществляет дальнейшее сжатие газожидкостной смеси и подает ее через линию 13 перекачки смеси и линию 14 транспорта смеси потребителю. При этом обратные клапаны 31, 20 и запорные органы 30, 28 открыты.

Наличие в насосно-эжекторной установке для сжатия газа дополнительного и основного жидкостно-газовых эжекторов вызвано тем, что предлагаемая насосно-эжекторная установка используется для компримирования газа и перекачки газожидкостной смеси с высокими степенями сжатия порядка 20-30 и более. Основное сжатие газожидкостной смеси обеспечивается насосом 12 смеси.

Центробежный насос в данной установке начинает сжатие газожидкостной смеси при отношении объемов газа к жидкости в газожидкостной смеси на входе менее 0,4. При значении этого соотношения более 0,4 центробежный насос не производит сжатия, а наблюдается резкое падение давления на выходе из насоса.

В предлагаемой насосно-эжекторной установке газ первоначально компримируется в дополнительном жидкостно-газовом эжекторе, затем в сепараторе отделяется от жидкости, а затем вновь компримируется в основном жидкостно-газовом эжекторе и на прием центробежного насоса подается газожидкостная смесь с таким отношением объемов газа к жидкости, что обеспечивается устойчивая работа насоса.

Для работы предлагаемой насосно-эжекторной установки необходимо обеспечить совместный запуск дополнительного и основного жидкостно-газовых эжекторов. Это осуществляется следующим образом.

Дополнительный насос 2 подает жидкость на дополнительный жидкостно-газовый эжектор 3. В дополнительном эжекторе происходит снижение давления и газ по линии 4 газа поступает на эжектор. При этом запорный орган 23 и обратный клапан 19 открыты. В дополнительном эжекторе происходит образование газожидкостной смеси. Из дополнительного эжектора газожидкостная смесь направляется в сепаратор 6, где от жидкости отделяется сжатый газ. Первоначально сепаратор 6 не находится под давлением. По мере поступления газа в сепараторе 6 происходит повышение давления. При достижении определенного значения, которое равно давлению прекращения откачки газа эжектором, наступает режим, при котором дополнительный эжектор не откачивает газ. Чтобы этого не произошло и обеспечивалась работа дополнительного эжектора, выполняется следующее. Возможны следующие варианты.

В а р и а н т 1. (работа дополнительного жидкостно-газового эжектора).

Открывается запорный орган 24 на линии 15 перепуска и газ из сепаратора 6 направляется в линию 4 газа. При этом происходит повышение давления в линии 4, что приводит к закрытию обратного клапана 19, который препятствует поступлению газа с повышенным давлением в источник, из которого откачивается газ низкого давления. В этом случае не произойдет прекращения откачки газа дополнительного эжектора. Газ циркулирует по замкнутому контуру: сепаратор 6 - линия 29 - линия 15 - дополнительный жидкостно-газовый эжектор 3 - сепаратор 6. При этом откачка газа из источника, с которого необходимого обеспечить утилизацию, не производится. Недостатком этого варианта (работа дополнительного эжектора) является то, что регулирование запорным органом 24 осуществляется вручную, чем усложняется эксплуатация.

В а р и а н т 2 (работа дополнительного жидкостно-газового эжектора).

Открывается запорный орган 25 на линии 16 сброса газа, запорный орган 24 закрыт. Регулятор 21 давления отрегулирован так, что обеспечивает подачу газа из сепаратора 6 в линию 4 газа при превышении давления, которое обеспечивает дополнительный эжектор в оптимальном режиме работы, т.е. в режиме с максимальным КПД. Величина давления, на которое отрегулирован регулятор давления, не должна превышать значение давления, которое достигается на режиме прекращения откачки газа дополнительным эжектором. В остальном работа насосно-эжекторной установки аналогична работе установки при варианте 1 (работа дополнительного эжектора). Преимуществом варианта 2 является то, что в этом случае обеспечивается работа установки в автоматическом режиме.

Дальнейшая работа насосно-эжекторной установки протекает таким образом.

Из сепаратора 6 жидкость жидкостным насосом 8 подается на жидкостно-газовый эжектор 9, который откачивает газ из сепаратора 6. Из эжектора 9 газожидкостная смесь подается на насос 12 смеси. Перед запуском насоса 12 запорный орган 28 открыт. При запуске насоса 12 открыты запорный орган 30 и обратный клапан 31, запуска жидкостно-газового эжектора по откачке газа не происходит, т.к. закрыт обратный клапан 20.

При запуске и подаче смеси (или жидкости в случае незапуска жидкостно-газового эжектора) из насоса 12 произойдет резкое повышение давления как на выходе насоса, так и в линии 13, поскольку обратный клапан закрыт. При работе центробежного насоса, перекачивающего газожидкостную смесь, установлено, что изменение давления на выходе приводит к изменениям на входе насоса. При резком повышении давления на выходе центробежного насоса наблюдаются значительные колебания давления на его входе. Эти колебания давления могут превысить величину давления, которое соответствует режиму прекращения откачки газа жидкостно-газового эжектора. Для запуска жидкостно-газового эжектора необходимо постепенно повышать давление на выходе насоса 12 смеси от величины, которая соответствует давлению, равному давлению в сепараторе 6.

Снижение давления на выходе насоса смеси обеспечивается при следующих вариантах.

В а р и а н т 1 (работа жидкостно-газового эжектора).

Перед запуском насоса 12 смеси открывается запорный орган 34 на линии 33 подачи смеси.

После запуска насоса 12 (запорный орган 30 и обратный клапан 31 открыты) газожидкостная смесь из жидкостно-газового эжектора открывается насосом 12 и подается по линии 32 отвода смеси и линии 33 подачи смеси. В этом случае жидкостно-газовый эжектор начинает откачку газа, т.к. колебания на входе в насос 12 незначительны, поскольку смесь из линии 33 направляется в технологические объекты, в которых давление не превышает давление в сепараторе 6, например, на концевые сепарационные установки.

Для повышения давления в линии 13 перекачки смеси до величины, достигнутой для подачи газожидкостной смеси в линию 14 транспорта смеси, постепенно прикрывается запорный орган 34 на линии 33. При плавном повышении давления в линии 13 не происходит колебания давления на входе в насос 12, в результате чего обеспечивается устойчивая работа эжектора.

При достижении давления в линии 13, достаточного для подачи газожидкостной смеси в линию 14, открывается обратный клапан 20 и газожидкостная смесь подается в линию 14 (потребителю). После этого закрывается запорный орган 34.

Преимущества варианта 1 (запуск жидкостно-газового эжектора).

Для запуска эжектора не требуется квалифицированный обслуживающий персонал. В сепараторе 6 не скапливается жидкость (не нарушается работа сепаратора 6), которая поступает из дополнительного эжектора 3, при работе дополнительного насоса 2.

Недостаток варианта 1 (запуск жидкостно-газового эжектора).

Оказывает влияние на работу технологических объектов, в которые направляется газожидкостная смесь.

В а р и а н т 2 (работа жидкостно-газового эжектора).

Перед запуском насоса 12 смеси открывается запорный орган 27 на линии 17 перепуска смеси. Запорный орган 34 на линии 33 и запорный орган 26 на линии 18 закрыты.

После запуска насоса 12 (запорный орган 30 и обратный клапан 31 открыты) газожидкостная смесь по линии 32 отвода смеси и линии 17 перепуска смеси подается в сепаратор 6, где разделяется на жидкость и газ. Эжектор начинает откачку газа, т.к. давления на входе и выходе насоса и сепаратора 6 практически равны. Для повышения давления в линии 13 прикрывается запорный орган 27 на линии 17.

При достижении давления в линии 13, достаточного для подачи газожидкостной смеси в линию 14, открывается обратный клапан 20 и газожидкостная смесь подается в линию 14 (потребителю). После этого закрывается запорный орган 27.

Преимущества варианта 2 (запуск жидкостно-газового эжектора).

Не оказывает влияние на работу других технологических объектов.

Недостатки варианта 2 (запуск жидкостно-газового эжектора).

Требуется квалифицированный обслуживающий персонал. Оказывает влияние на работу сепаратора 6, т.к. в нем скапливается избыточная жидкость из-за неподачи ее потребителю.

В а р и а н т 3 (работа жидкостно-газового эжектора).

При работе насосно-эжекторной установки необходимо, чтобы установка непрерывно работала.

При случайном закрытии запорного органа 24 на линии 14 транспорта смеси происходит повышение давления в линии 13 перекачки смеси, что приведет к прекращению откачки газа жидкостно-газового эжектора из-за передачи давления с выхода насоса 12 на его вход и соответственно на выход жидкостно-газового эжектора.

Для предупреждения этого предназначена линия 18 сброса смеси, на которой установлены запорный орган 26 и регулятор 22 давления. Запорный орган 26 открыт. Регулятор давления 22 отрегулирован таким образом, что при превышении давления в линии 13 перекачки смеси величины давления в линии 14 транспорта смеси (например, на 0,1-0,2 МПа) газожидкостная смесь с линии 13 по линиям 17 и 18 направляется в сепаратор 6. Контрольно-измерительные приборы, которыми оборудована насосно-эжекторная установка, фиксируют это и оповещают обслуживающий персонал для оперативного вмешательства.

Таким образом вариант 3 (работа жидкостно-газового эжектора) обеспечивает непрерывную работу установки при случайном закрытии (прикрытии) запорного органа 28.

Преимущества и недостатки варианта 3 (работа жидкостно-газового эжектора) аналогичны варианту 2(работа жидкостно-газового эжектора).

Выбор вариантов при работе насосно-эжекторной установки определяется конкретными технологическими условиями.

Таким образом, предлагаемая насосно-эжекторная установка целесообразна и экономически выгодна.

Использование: в струйной технике. Сущность изобретения: дополнительный насос на входе подключен к линии жидкости. Дополнительный жидкостно-газовый эжектор подключен через обратный клапан и запорный орган к выходу дополнительного насоса и через линию смеси к сепаратору. Линия газа через обратный клапан и запорный орган подключена к дополнительному эжектору. Сепаратор снабжен линией отвода газа, сообщенной через линию перепуска с запорным органом с линией газа. Линия перекачки смеси через линию отвода смеси и линию перепуска смеси с запорным органом подключена к сепаратору. Линия перепуска сообщена через линию сброса газа с регулятором давления и запорным органом с линией газа. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНАЯ УСТАНОВКА, содержащая сепаратор, линию жидкости, насос жидкостной, подключенный через линию подвода жидкости к сепаратору, жидкостно-газовый эжектор, подключенный активным соплом к нагнетательному патрубку насоса жидкостного, выходом через линию подвода смеси к насосу смеси и линией подвода газа - к сепаратору, а насос смеси выходом подключен к линии перекачки смеси с запорным органом, при этом последняя подключена к линии транспорта смеси с запорным органом, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными насосом и жидкостно-газовым эжектором, при этом дополнительный насос на входе подключен к линии жидкости, дополнительный жидкостно-газовый эжектор подключен через обратный клапан и запорный орган к выходу дополнительного насоса и через линию смеси к сепаратору, линия газа через обратный клапан и запорный орган подключена к дополнительному жидкостно-газовому эжектору, сепаратор снабжен линией отвода газа, сообщенной через линию перепуска с запорным органом с линией газа, линия перекачки смеси через линию отвода смеси и линию перепуска смеси с запорным органом подключена к сепаратору, а линия перепуска сообщена через линию сброса газа с регулятором давления и запорным органом с линией газа. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена линией подачи смеси с запорным органом, подключенной к линии отвода смеси. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена линией сброса смеси с регулятором давления и запорным органом, при этом линия сброса смеси подключена на входе к линии отвода смеси и на входе - к сепаратору. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что линия транспорта смеси снабжена обратным клапаном.