СПОСОБ ДОЗИРОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F04F5/48 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к регулируемым струйным насосам, и является усовершенствованием способа дозирования специальных жидкостей с возможностью использования в нефтяной и газовой промышленности.

Известен способ дозирования жидкостей посредством отсечных двухпозиционных клапанов, связанных с электронным регулятором [1]. Точность дозирования в данном случае резко снижается для случаев использования вязких жидкостей, поскольку даже суточные колебания температуры окружающего воздуха могут кратно изменять вязкость жидкости, число Рейнольдса и, соответственно коэффициент расхода клапанов [3].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ дозирования жидкости путем ее подачи в приемную камеру струйного насоса, а рабочей жидкости в его сопло с последующим отводом смеси жидкостей через камеру смешения струйного насоса и регулированием его режима работы посредством отсечных двухпозиционных клапанов, связанных с электронным регулятором [2].

В данном случае при дозировании вязких жидкостей точность невысока по тем же причинам. Одновременно наблюдается снижение точности дозирования и из-за наличия переходных процессов при колебаниях подвижного управляющего органа вокруг равновесного положения, что имеет место в любой аналоговой системе [1, 2].

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Повышение точности дозирования специальных жидкостей с высокой вязкостью связано с устранением влияния колебаний температуры окружающего воздуха на вязкость жидкости. В нефтяной и газовой отраслях широко используют также специальные жидкости как ингибиторы коррозии, деэмульгаторы и другие, вязкость которых определяющим образом зависит от температуры окружающего воздуха.

Предлагаемый способ дозирования специальной жидкости путем ее подачи в приемную камеру струйного насоса, а рабочей жидкости в его сопло, отличается от известных технических решений тем, что специальную жидкость пропускают импульсами последовательно через отсечные двухпозиционные клапаны и через теплообменник. В теплообменнике реализуют ламинарный режим течения специальной жидкости и стабилизируют ее температуру на уровне температуры теплоносителя, в качестве которого используют рабочую жидкостью
Как показывает практический опыт, температура рабочей жидкости из технологической линии не зависит от суточных колебаний температуры окружающего воздуха. Это позволяет поддерживать постоянство температуры специальной жидкости в теплообменнике, соответственно и постоянство ее вязкости.

Геометрия канала в теплообменнике подобрана таким образом, чтобы на него приходилась основная доля гидравлических потерь давления при течении специальной жидкости. В этом случае влияние изменения вязкости специальной жидкости из-за суточных колебаний температуры (на других участках трубопровода до струйного насоса) не отразится на точности дозирования. Поскольку специальную жидкость пропускают по крайней мере через один отсечной двухпозиционный клапан, расход жидкости зависит от периодичности открытия клапана, управляемого электронным регулятором.

В отличие от известных технических решений аналогового типа здесь отсутствуют подвижные детали и переходные процессы при регулировании. Постоянство вязкости специальной жидкости в теплообменнике, и соответственно неизменность коэффициента гидравлического сопротивления при линейной зависимости расхода жидкости от времени открытия клапана обеспечивают высокую точность дозирования.

Для подтверждения возможности реализации представленного способа дозирования специальной жидкости предлагается вариант устройства, содержащего струйный насос с каналом подвода рабочей жидкости, каналом подвода специальной жидкости и отводящим каналом. Устройство содержит отсечной двухпозиционный клапан и электронный регулятор.

Отличие от известных технических решений заключается в наличии теплообменника, через который проходит канал для подвода специальной жидкости. Этот участок названного канала может иметь и лабиринтное исполнение для достижения ламинарного режима течения. Полость в теплообменнике под теплоноситель сообщается с каналом подвода рабочей жидкости. Таким образом роль теплоносителя выполняет рабочая жидкость, приводящая в действие струйный насос. Расход рабочей жидкости остается постоянным, а узел регулирования в виде отсечного двухпозиционного клапана установлен на линии подвода специальной жидкости. Посредством связи с электронным регулятором задается время открытия самого отсечного клапана. В качестве электронного регулятора может быть использовано временное реле или ЭВМ.

На чертеже представлена схема, поясняющая способ дозирования жидкости и работу устройства для его реализации.

Для осуществления способа дозирования специальной жидкости рабочую жидкость подают в сопло 1 струйного насоса. Специальную жидкость направляют в приемную камеру 2 струйного насоса через отсечной двухпозиционный клапан 3, связанный с электронным регулятором 4. Специальную жидкость при этом пропускают через теплообменник 5, где реализуют ламинарный режим течения и стабилизируют ее температуру на уровне температуры теплоносителя, в качестве которого используют рабочую жидкость. Продолжительность пребывания отсечного двухпозиционного клапана 3 в открытом состоянии задают через электронный регулятор 4, обеспечивая этим заданный расход специальной жидкости. Рабочую жидкость подают в сопло 1 струйного насоса из технологической линии 6, где практически отсутствуют колебания температуры из-за среднесуточного перепада температуры окружающего воздуха. Поддержание постоянной температуры специальной жидкости в теплообменнике при ламинарном режиме ее течения позволяет установить с высокой точностью линейную зависимость расхода от времени пребывания клапана 3 в открытом состоянии.

Вариант устройства, предназначенного для реализации способа дозирования специальной жидкости, содержит струйный насос с каналом 1 в виде сопла для подвода рабочей жидкости, каналом в приемной камере 2 для подвода специальной жидкости, отсечной двухпозиционный клапан 3 и электронный регулятор 4. Линия подвода специальной жидкости, сообщающая отсечной клапан 3 и приемную камеру 2, оснащена теплообменником 5, в котором полость под теплоноситель сообщается с соплом 1 и технологической линией 6. В технологической линии 6, связанной с отводящим каналом 7, имеется силовая насосная установка 8.

Устройство работает следующим образом.

Рабочую жидкость из технологической линии 6 с выхода насосной установки 8 подают в сопло 1 струйного насоса, формируя скоростную струю, вокруг которой в приемной камере 2 образуется зона низкого давления. В отводящем канале 7 давление повышается и жидкость попадает вновь в технологическую линию, но уже на вход силовой насосной установки 8. В приемную камеру 2 в зону низкого давления направляется поток специальной жидкости через клапан 3 и теплообменник 5. В теплообменнике 5 температура специальной жидкости выравнивается с температурой силовой жидкости из технологической линии 6. Электронным регулятором 4 задают продолжительность цикла открытия клапана 3 и тем самым регулируют расход специальной жидкости. Открытие клапана может осуществляться например путем подачи напряжения на клеммы электромагнита, втягивающего сердечник.

Поскольку канал для специальной жидкости в теплообменнике 5 является определяющим (наибольшим на данном участке) гидравлическим сопротивлением, стабилизируя температуры в нем позволяет исключить влияние суточных колебаний температуры окружающего воздуха на вязкость специальной жидкости и соответственно ее расход.

При неизменности геометрических размеров каналов и постоянстве вязкости достигается высокая точность дозирования путем изменения продолжительности периода открытия клапана 3 посредством электронного регулятора 4.

Использование: в насосостроении. Сущность: специальную жидкость пропускают последовательно через отсечные двухпозиционные клапаны и через теплообменник, где реализуют ламинарный режим ее течения и стабилизируют ее температуру на уровне температуры теплоносителя, в качестве которого используют рабочую жидкость, а периодичность открытия отсечных двухпозиционных клапанов задают через электронный регулятор. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ дозирования специальной жидкости путем ее подачи в приемную камеру стуйного насоса, а рабочей жидкости в его сопло с последующим отводом смеси жидкостей через камеру смешения струйного насоса и регулированием его режима работы посредством отсечных двухпозиционных клапанов, связанных с электронным регулятором, отличающийся тем, что специальную жидкость пропускают последовательно через отсечные двухпозиционные клапаны и через теплообменник, где реализуют ламинарный режим ее течения и стабилизируют ее температуру на уровне температуры теплоносителя, в качестве которого используют рабочую жидкость, а периодичность открытия отсечных двухпозиционных клапанов задают через электронный регулятор. 2. Устройство для дозирования специальной жидкости, содержащее струйный насос с каналом подвода рабочей жидкости, каналом подвода специальной жидкости и отводящим каналом, отсечные двухпозиционные клапаны и электронный регулятор, отличающееся тем, что оснащено теплообменником, через который проходит канал для подвода специальной жидкости, а полость под теплоноситель сообщается с каналом подвода рабочей жидкости, причем отсечные двухпозиционные клапаны установлены в канале подвода специальной жидкости, а электронный регулятор связан только с отсечными двухпозиционными клапанами.