СТРУЙНАЯ КОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к насосостроению и компрессоростроению, в частности к струйным установкам, и может быть использовано в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности для перекачки жидкостей и газов.

Известна двухступенчатая струйная установка, содержащая силовой насос, струйный аппарат первой степени и центробежный насос второй степени [1]
Однако включение в состав установки центробежного насоса усложняет ее конструкцию, теряются преимущества струйной техники, связанные с надежностью и герметичностью.

Также известна двухступенчатая струйная компрессорная установка, содержащая силовой насос, два струйных аппарата, два сепаратора, обратные клапаны на приемном и нагнетательном трубопроводах [2] Недостатком известного решения является неустойчивость работы компрессорной установки при колебаниях давления газа в нагнетательном трубопроводе, так как работоспособность первой ступени сжатия зависит и целиком определяется давлением газа в нагнетательном трубопроводе.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является струйная компрессорная установка с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости, включающая один струйный аппарат и один сепаратор, выход по жидкости которого подключен к приемному трубопроводу для рабочей жидкости с силовым насосом, подключенным к соплу струйного аппарата, а выход по газу сепаратора подсоединен к нагнетательному трубопроводу [3]
Указанное устройство обеспечивает одноступенчатое сжатие газа и не позволяет достичь высоких давлений нагнетания.

В основу изобретения положена задача создания струйной компрессорной установки с таким схемным решением, которое позволило бы расширить ее технологические возможности за счет обеспечения реализации схемы двухступенчатого сжатия на базе одного сепаратора и одной струйной установки. Поставленная задача решается тем, что струйная компрессорная установка, включающая струйный аппарат с рабочей и приемной камерами и соплом, нагнетательный трубопровод с установленным на нем обратным клапаном и сепаратор с регулятором уровня, выход по жидкости которого подключен к приемному трубопроводу для рабочей жидкости с установленным на нем силовым насосом, подключенным к полости сопла струйного аппарата, к приемной камере которого подсоединен приемный трубопровод для газа с установленным на нем обратным клапаном, согласно изобретению, снабжена установленной во входном участке рабочей камеры струйного аппарата насадкой с центральным цилиндрическим, входным конфузорным и выходным диффузорным каналами и двухпозиционным золотниковым клапаном, подключающим выход сепаратора по газу в одном из рабочих положений к приемному трубопроводу после обратного клапана, а в другом к нагнетательному трубопроводу, к которому подсоединен выход рабочей камеры струйного аппарата.

Целесообразно насадку размещать во входном участке рабочей камеры струйного аппарата.

В предпочтительном варианте установка снабжена датчиком предельных значений давления в сепараторе, подключенным через регулятор к приводу двухпозиционного золотникового клапана.

Предлагаемая установка благодаря использованию в ней двухпозиционного золотникового клапана и насадки с профилированным каналом, установленной в рабочей камере струйного аппарата, реализует цикл двухступенчатого сжатого газа и исключает неустойчивость в работе при колебаниях давления в нагнетательном трубопроводе.

На чертеже изображена схема струйной компрессорной установки.

Установка содержит силовой насос 1, струйный аппарат с рабочей камерой 2, каналом 3 и приемной камерой 4; сепаратор 5, обратные клапаны 6 и 7, приемный трубопровод для газа 8 и нагнетательный трубопровод 9. Дополнительный клапан 10, в качестве которого может быть использован к примеру двухпозиционный золотниковый электромагнитный клапан, соединен трубопроводами 11 13 соответственно с приемной камерой 4, выходом сепаратора 5 по газу и выходом из рабочей камеры 2. В рабочей камере 2 размещена насадка 14 с центральным цилиндрическим 15, входным конфузорным 16 и выходным диффузорным 17 каналами. Установка имеет приемный трубопровод для рабочей жидкости 18 и регулятор 19 для управления работой дополнительного клапана 10. Регулятор 19 в электронном исполнении связан по каналу 20 с приводом 21 клапана 10 и по каналам 22, 23 с датчиком параметра режима работы сепаратора, например, с электроконтактным манометром 24. Сепаратор 5 оснащен регулятором уровня жидкости 25. Выход рабочей камеры 2 струйного аппарата подключен к нагнетательному трубопроводу 9. Выход по жидкости 26 сепаратора 5 подключен к приемному трубопроводу для рабочей жидкости 19.

Установка работает следующим образом. Силовой насос 1 подает рабочую жидкость из трубопровода 18 в сопло 3 струйного аппарата, где формируется рабочая струя. Известно, что длина участка разрушения струи зависит от диаметра центрального канала рабочей камеры от давления на выходе из струйного аппарата. С увеличением давления длина участка разрушения струи уменьшается и, соответственно, с уменьшением давления длина увеличивается. При работе установки в режиме первой ступени сжатия газа последний поступает по приемному трубопроводу 8 через обратный клапан 6 в приемную камеру 4. В этом режиме газ и рабочая струя свободно проходят через дополнительный патрубок 14, а разрушение струи происходит в рабочей камере 2. Смесь жидкости и газа из рабочей камеры 2 отводится через трубопровод 13, клапан 10, трубопровод 12 в сепаратор 5, где постепенно повышается давление, так как трубопровод 11 отсечен клапаном 10.

Обратный клапан 7 в этом режиме закрыт, что обусловлено более высоким давлением газа в нагнетательном трубопроводе 9. Давление газа в сепараторе продолжает увеличиваться до момента, когда будет достигнуто верхнее предельное значение давления.

Сигнал электроконтактного манометра 24 по каналу 23 поступает на регулятор 19 и далее на привод 21 клапана 10. Клапан 10 срабатывает и соединяет сепаратор 5 через трубопровод 11 с приемной камерой 4. Обратный клапан 6 закрывается. Трубопровод 13 отсекается клапаном 10. Таким образом струйный аппарат переводится в режим работы второй ступени сжатия газа. Предварительно сжатый газ из сепаратора 5 через трубопровод 12, клапан 10, трубопровод 11 поступает в приемную камеру 4 и рабочую камеру 2, где газ дополнительно сжимается.

С повышением давления на выходе рабочей камеры 2 открывается обратный клапан 7, обеспечивая отвод газожидкостной смеси в нагнетательный трубопровод 9. При повышении давления газа длина участка разрушения струи уменьшается и участок скачка давления перемещается в зону размещения дополнительного патрубка 14. Так как патрубок 14 размещен внутри рабочей камеры 2 (предпочтительно в его входном участке) и диаметр его центрального канала меньше, чем у рабочей камеры 2, обеспечиваются условия устойчивой работы при более высоком давлении второй ступени сжатия газа. При работе в этом режиме давление в сепараторе 5 постепенно снижается до нижнего предельного значения, когда срабатывает электроконтактный манометр 24. Электрический сигнал с манометра 24 по каналу 22 подается на регулятор 16 и далее на привод 21 клапана 10.

Клапан 10 срабатывает и переводит всю систему в исходное состояние, представленное на чертеже. Цикл повторяется. Накапливающаяся в сепараторе 5 жидкость автоматически сбрасывается на вход силового насоса 1 через регулятор уровня жидкости 25.

В представленной компрессорной установке реализуется цикл двухступенчатого сжатия газа, причем параметры режима сжатия первой ступени регулируются и не зависят от давления газа в нагнетательном трубопроводе.

Регулировка параметров первой ступени сжатия осуществляется к примеру настройкой электроконтактного манометра по нижнему и верхнему предельным давлениям. Таким образом исключается неустойчивость в работе компрессорной установки при колебаниях давления в нагнетательном трубопроводе. Наличие в составе установки одного силового насоса и всего одного струйного аппарата положительно сказывается на надежности ее работы и управляемости.

Использование: в насосостроении. Сущность изобретения: установка снабжена установленной в рабочей камере струйного аппарата насадкой с центральным цилиндрическим, входным конфузорным и выходным диффузорным каналами и двухпозиционным золотниковым клапаном, подключающим выход сепаратора по газу в одном из рабочих положений к приемному трубопроводу после обратного клапана, а в другом - к нагнетательному трубопроводу, к которому подсоединен выход рабочей камеры струйного аппарата. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Струйная компрессорная установка, включающая струйный аппарат с рабочей и приемной камерами и соплом, нагнетательный трубопровод с установленным на нем обратным клапаном и сепаратор с регулятором уровня, выход по жидкости которого подключен к приемному трубопроводу для рабочей жидкости с установленным на нем силовым насосом, подключенным к полости сопла струйного аппарата, к приемной камере которого подсоединен приемный трубопровод для газа с установленным на нем обратным клапаном, отличающаяся тем, что она снабжена установленной в рабочей камере струйного аппарата насадкой с центральным цилиндрическим, входным конфузорным и выходным диффузорным каналами и двухпозиционным золотниковым клапаном, подключающим выход сепаратора по газу в одном из рабочих положений к приемному трубопроводу после обратного клапана, а в другом к нагнетательному трубопроводу, к которому подсоединен выход рабочей камеры струйного аппарата. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что насадка размещена во входном участке рабочей камеры струйного аппарата. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена датчиком предельных значений давления в сепараторе, подключенным через регулятор к приводу двухпозиционного золотникового клапана.