СТРУЙНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК F04F5/04 

Изобретение относится к струйным установкам, предназначенным для сжатия низконапорных газов высоконапорной жидкостью в системах сбора, подготовки и переработки нефти и газа.

Известна струйная установка, описанная в авт. св. N 1201557 СССР, МКИ: F 04 F 5/04, 5/54 и содержащая эжектор, подключенный к сепаратору, магистраль отвода сжатого газа через запорный орган (А) из сепаратора, магистраль отвода жидкости через запорный орган (Б) из сепаратора, магистраль подвода высоконапорной жидкости через запорный орган (В) в эжектор и магистраль подвода низконапорного газа через запорный орган (Г) в эжектор.

Сжатие газа в этой установке осуществляется следующим образом. В начальном положении запорные органы (А), (Б), (В) закрыты, а запорный орган (Г) - открыт. В сепараторе жидкости нет, он заполняется только низконапорным газом. Затем открывают запорный орган (В) и высоконапорная жидкость через эжектор нагнетает в сепаратор из магистрали дополнительное количество низконапорного газа. Из эжектора жидкостно-газовая смесь поступает в сепаратор, по мере наполнения которого происходит постепенный рост давления. При увеличении давления до величины, при которой прекращается эжектирование газа, перекрывают запорный орган (Г) и продолжают подачу высоконапорной жидкости через запорный орган (В) и эжектор в сепаратор, дополнительно дожимая газ. Затем открывают запорный орган (А) и отводят из сепаратора сжатый газ потребителю. После полного заполнения жидкостью сепаратора закрывают запорные органы (А), (В) и открывают запорные органы (Б), (Г). В результате отводят жидкость из сепаратора и наполняют его низконапорным газом. При полном опорожнении сепаратора закрывают запорный орган (Б) и повторяют все операции в указанной последовательности.

Описанная установка имеет существенный недостаток. Для открытия и закрытия запорных органов в указанной выше последовательности используется оборудование, управляющее процессом сжатия газа и в зависимости от него подающее команды на исполнительные механизмы запорных органов. Такое оборудование и исполнительные механизмы запорных органов потребляют электрическую энергию или энергию сжатого воздуха от внешнего источника питания. Электрическая энергия в системах сбора, подготовки и переработки нефти и газа является источником повышенной опасности, а использование энергии сжатого воздуха требует специальную компрессорную станцию, установку осушки воздуха и воздуходува, а следовательно, больших капитальных и эксплуатационных затрат.

Снижение расхода сжатого воздуха или уменьшение потребления электрической энергии достигается в установке, описанной в авт. св. N 1343119 СССР, МКИ: F 04 F 5/04 (прототип), которая имеет на один запорный орган меньше, чем установка-аналог, и которая содержит эжектор, подключенный к сепаратору, магистраль отвода сжатого газа через запорный орган (А) из сепаратора, магистраль отвода жидкости через запорный орган (Б) из сепаратора, магистраль подвода высоконапорной жидкости в эжектор и магистраль подвода низконапорного газа через запорный орган (В) в эжектор.

Работа по сжатию газа жидкостью в данной установке выполняется аналогично, как описано в аналоге. В данной установке потребление энергии уменьшено, так как исключен один запорный орган. Однако все недостатки аналога присущи и данной установке.

Целью изобретения является обеспечение автономной работы струйной установки путем использования энергии потоков жидкости и газа.

Поставленная цель достигается тем, что в струйной установке, содержащей сепаратор, эжектор, магистраль отвода сжатого газа с запорным органом, магистраль отвода жидкости с запорным органом, магистраль подвода к эжектору низконапорного газа с запорным органом и магистраль подвода высоконапорной жидкости к эжектору, запорные органы в магистралях подвода низконапорного газа и отвода сжатою газа выполнены в виде обратных клапанов, седла которых закреплены на оси с возможностью вращения, а в магистрали отвода жидкости запорный орган выполнен в виде поплавкового клапана с соосно подсоединенным к нему вертикальным цилиндром, в котором расположен поршень со штоком, при этом полость над поршнем сообщена через эжекторный патрубок с магистралью отвода жидкости, а полость под поршнем сообщена посредством регулирующего вентиля и импульсного трубопровода с поплавковым клапаном, установленным на входе в магистраль отвода газа перед запорным органом.

Выполнение запорных органов в магистралях подвода низконапорного газа и отвода сжатого газа в виде обратных клапанов обеспечивает проход низконапорного и сжатого газа в поступательном направлении при работе установки.

Выполнение на магистрали отвода жидкости запорного органа в виде поплавкового клапана с соосно подсоединенным вертикальным цилиндром, в котором расположен поршень со штоком, и у которого полость над поршнем сообщена через эжекторный патрубок с магистралью отвода жидкости, а полость под поршнем сообщена посредством регулирующего вентиля и импульсного трубопровода с поплавковым клапаном, расположенном в верхней части сепаратора на входе в магистраль отвода сжатого газа, позволяет путем использования энергии высоконапорной жидкости полностью автоматизировать работу по сжатию газа в установке.

Заявителю не известны устройства для получения сжатого газа, в которых подобным образом осуществлялась бы их автономная работа.

На чертеже представлена струйная установка.

Струйная установка содержит эжектор 1, соединенный с сепаратором 2, магистраль отвода сжатого газа 3 с запорным органом 4, магистраль 5 отвода жидкости из сепаратора 2 с запорным органом 6, магистраль 7 подвода высоконапорной жидкости в эжектор 1 и магистраль 8 подвода низконапорного газа с запорным органом 9. В магистралях подвода низконапорного газа 8 и отвода сжатого газа 3, запорные органы 9 и 4 выполнены в виде обратных клапанов, в каждом из которых седло 10 закреплено на оси 11 с возможностью вращения, при этом в нормальном состоянии седло 10 перекрывает проходное отверстие 12. В магистрали отвода жидкости 5 запорный орган 6 выполнен в виде поплавкового клапана 13 с соосно подсоединенным вертикальным цилиндром 14, в котором расположен поршень 15 со штоком 16, причем полость 17 над поршнем сообщена через эжекторный патрубок 18 с магистралью отвода жидкости 5, а полость 19 под поршнем 15 сообщена посредством импульсного трубопровода 20 и регулирующего вентиля 21 поплавковым клапаном 22, установленным в верхней части сепаратора 2 на входе в магистраль отвода сжатого газа 3.

Струйная установка работает следующим образом.

В исходном состоянии запорные органы 4, 6, 9 и поплавковый клапан 22 закрыты, поршень 15 в цилиндре 14 находится в крайнем нижнем положении, регулирующий вентиль 21 открыт.

По магистрали 7 в эжектор 1 подается высоконапорная жидкость. Под действием высоконапорной жидкости в приемной камере эжектора 1 создается разрежение, под действием которого седло 10 открывает проходное отверстие 12 обратного клапана 9, и происходит приток низконапорного газа из магистрали 8 в эжектор 1. В эжекторе 1 высоконапорная жидкость взаимодействует с газом, передает ему свою энергию, и полученная в результате этого газожидкостная смесь под давлением поступает в сепаратор 2. Газожидкостная смесь в сепараторе 2 разделяется на предварительно сжатый газ и жидкость. Жидкость скапливается в нижней части сепаратора 2, а сжатый газ в его верхней части. Поплавковый клапан 13 находится в закрытом состоянии, которое обеспечивается действием разности давлений в сепараторе 2 и магистрали отвода жидкости 5 (большего внутри сепаратора 2 и меньшего в магистрали отвода жидкости 5). Поступление газожидкостной смеси в сепаратор 2 осуществляется до достижения в последнем давления, при котором прекращается процесс эжектирования газа жидкостью. С прекращением процесса эжекции седло 10 обратного клапана 9 перекрывает проходное отверстие 12, и низконапорный газ в сепаратор 2 из магистрали 8 перестает поступать. Высоконапорная жидкость из магистрали 7, проходя эжектор 1, наполняет сепаратор 2 и дополнительно сжимает газ. Давление сжатого газа перемещает седло 10 и открывает проходное отверстие 12 обратного клапана 4. Сжатый газ, вытесняемый жидкостью из сепаратора 2, поступает через проходное отверстие 12 обратного клапана 4 в магистраль отвода сжатого газа 3.

Вытесняя сжатый газ из сепаратора 2, уровень жидкости достигает его верхней части, в которой расположен поплавковый клапан 22. Под действием жидкости поплавок клапана всплывает и открывает отверстие импульсного трубопровода 20. Часть жидкости под давлением проходит импульсный трубопровод 20, регулируемый вентиль 21 и попадает в полость 19 под поршнем 15. Поршень 15 под действием разности давлений в полостях 19 и 17 поднимается и штоком 16 перемещает поплавковый клапан 13, открывая проход жидкости из сепаратора 2 в магистраль отвода жидкости 5. За время подъема поршня 15 жидкость полностью вытесняет сжатый газ из сепаратора 2 в магистраль отвода сжатого газа 3. Время подъема поршня 15 устанавливается с помощью регулирующего вентиля 21.

Жидкость сливается из сепаратора 2 в магистраль овода жидкости 5. При сливе жидкости в сепараторе 2 понижается давление. Под действием разности давлений в сепараторе 2 и магистрали отвода жидкости 3 седло 10 перекрывает отверстие 12 обратного клапана 4, установленного в магистрали отвода сжатого газа 3. Сливающаяся жидкость эжектирует среду по патрубку 18 из полости 17 над поршнем 15, создавая в последнем разрежение и удерживая тем самым поршень 15 в верхнем положении и предотвращая самопроизвольное закрытие поплавкового клапана 13.

Во время слива, как уже указывалось выше, в сепараторе 2 понижается давление, вновь происходит процесс эжекции газа высоконапорной жидкостью, подача газожидкостной смеси эжектором 1 в сепаратор 2, разделение в последнем газожидкостной смеси. При этом расход сливаемой жидкости превышает количество жидкости, поступающей в сепаратор, и уровень ее в сепараторе понижается. Во время опорожнения сепаратора 2 клапан поплавковый 22 закрыт и жидкость не поступает по импульсному трубопроводу 20, поршень 15 со штоком 16 опускается за счет перетока оставшейся жидкости из полости 19 в полость 17 по зазору между поршнем 15 и стенкой цилиндра 14.

После удаления жидкости из сепаратора клапан поплавковый 13 перекрывает входное отверстие магистрали отвода жидкости 5 и сжатие газа по описанному выше циклу повторяется.

Таким образом, путем использования энергии потоков жидкости и газа обеспечивается автономная работа предлагаемой установки.

Установка предназначена, для сжатия низконапорных газов. Запорные органы в магистралях подвода низконапорного газа и отвода, сжатого газа выполнены в виде обратных клапанов, седла которых закреплены на оси с возможностью вращения. В магистрали отвода жидкости запорный орган выполнен в виде поплавкового клапана с соосно подсоединенным к нему вертикальным цилиндром, в котором расположен поршень со штоком. Полость над поршнем сообщена через эжекторный патрубок с магистралью отвода жидкости. Полость под поршнем сообщена посредством регулирующего вентиля и импульсного трубопровода с поплавковым клапаном, установленным на входе в магистраль отвода газа перед запорным органом. В результате достигается автономная работа установки. 1 ил.

Струйная установка, содержащая сепаратор, эжектор, магистраль отвода сжатого газа с запорным органом, магистраль отвода жидкости с запорным органом, магистраль подвода к эжектору низконапорного газа с запорным органом и магистраль подвода высоконапорной жидкости к эжектору, отличающаяся тем, что запорные органы в магистралях подвода низконапорного газа и отвода сжатого газа выполнены в виде обратных клапанов, седла которых закреплены на оси с возможностью вращения, а в магистрали отвода жидкости запорный орган выполнен в виде поплавкового клапана с соосно подсоединенным к нему вертикальным цилиндром, в котором расположен поршень со штоком, при этом полость над поршнем сообщена через эжекторный патрубок с магистралью отвода жидкости, а полость под поршнем сообщена посредством регулирующего вентиля и импульсного трубопровода с поплавковым клапаном, установленным на входе в магистраль отвода газа перед запорным органом.