УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 2014 года по МПК G01F1/00 G05D9/00 

Изобретение относится к автоматическим системам регулирования и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности, в установках подготовки и переработки нефти и газа.

Известно устройство для регулирования уровня жидкости, содержащее технологическую емкость, коллектор для подачи газожидкостной смеси, трубы для удаления газа и жидкости, буйковый уровнемер с пневмопреобразователем, пневматическое статистическое регулирующее устройство, выходной сигнал которого подается на пневматическое исполнительное устройство и одновременно на вторичный измерительный прибор, в который встроен задатчик (Исакович Р.Я., Попадько В.Е. Контроль и автоматизация добычи нефти и газа. -М.: Недра, 1985, с.100. Рис.8.2).

К устройствам, в которых используется пневматическая система регулирования, предъявляются повышенные требования и при его настройке с целью исключения времени запаздывания между изменением уровня и управлением исполнительным механизмом. Для обеспечения работоспособности буйкового уровнемера в условиях пониженных температур необходимо применять средства его обогрева, что связано с увеличением затрат. Использование пневматических вторичных приборов требует специальной подготовки воздуха сжатия компрессором по содержанию влаги и паров масла. Несоблюдение указанных требований приводит к преждевременному износу пневматической системы регулирования и снижению надежности работы устройства.

Известно устройство для регулирования уровня жидкости (RU №2053537 С от 21.07.1992, 6G05D 9/04), включающее сепарационную емкость с помещенными в ней поплавком, коллектор для подачи газожидкостной смеси, трубы для удаления газа и жидкости и исполнительный механизм. Устройство снабжено воздушными емкостями, разделенными заслонкой, соединенной посредством тяг с поплавком, при этом вход одной из воздушных емкостей связан посредством импульсных трубок и дросселя с компрессором, а выход - с исполнительным механизмом, причем другая емкость соединена посредством регулируемого дросселя с атмосферой. Недостатком известного устройства является наличие механической системы для регулирования уровня жидкости.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является техническое решение по патенту (RU 2454263, B01D 19/00, G05D 9/02, 27.06.2012), из которого известно устройство для регулирования уровня жидкости, содержащее сепарационную емкость, коллектор входа газожидкостной смеси, газовую трубу, жидкостную трубу, выходной коллектор, и при этом соединения жидкостной трубы, газовой трубы и выходного коллектора образуют комплекс из одного прямого сифона и двух оппозитных сифонов, причем жидкостная труба соединена с выходным коллектором при помощи прямого сифона и оппозитного сифона, имеющих общее колено, а газовая труба соединена с выходным коллектором при помощи второго оппозитного сифона, образованного коленом газового трубопровода и коленом жидкостного трубопровода, соединенным с выходным коллектором.

Недостатком ближайшего аналога является то, что при больших расходах газа гидравлический столб жидкости в газовом колене не образуется, выносится газом и не происходит запирания газа по причине большого гидравлического сопротивления подхода жидкости в месте соприкосновения с газом.

Задачей изобретения является повышение надежности и стабильности работы устройства для регулирования уровня жидкости.

Техническим результатом является повышение эксплуатационных характеристик, герметичности.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается в устройстве для регулирования уровня жидкости, содержащем сепарационную емкость, коллектор входа газожидкостной смеси, газовую трубу, жидкостную трубу, выходной коллектор, прямой и оппозитные сифоны, согласно изобретению тем, что сепарационная емкость соединена с выходным коллектором через расходную емкость, причем соединения жидкостной трубы, газовой трубы и выходного коллектора образуют комплекс из двух прямых и двух оппозитных сифонов, и при этом жидкостная труба соединена через расходную емкость с выходным коллектором при помощи прямого сифона и оппозитного сифона, а газовая труба соединена с выходным коллектором при помощи другого прямого и другого оппозитного сифона тоже через расходную емкость и, кроме того, оба оппозитных сифона и выходной коллектор соединены тройником, а нижняя образующая колена прямого сифона, соединяющего сепарационную емкость с расходной емкостью, находится внутри расходной емкости.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где показана общая схема устройства.

Устройство для регулирования уровня жидкости содержит сепарационную емкость 1, коллектор входа 2 газожидкостной смеси, газовую трубу 3, жидкостную трубу 4 и выходной коллектор 5. Соединения жидкостной трубы 4, газовой трубы 3 и выходного коллектора 5 образуют комплекс 6 из двух раздельных прямых сифонов 7 и 8 и двух оппозитных сифонов 9 и 10. Жидкостная труба 4 соединена с выходным коллектором 5 через расходную емкость 11 при помощи прямого сифона 7 и оппозитного сифона 9. Газовая труба 3 через расходную емкость 11 соединена с выходным коллектором 5 при помощи прямого сифона 8 и оппозитного сифона 10. Колена 12 и 13 принадлежат жидкостной трубе 4, а газовой трубе 3 принадлежат колена 14 и 15. Выходной коллектор 5 соединен с оппозитными сифонами 9 и 10 через тройник 16.

Устройство для регулирования уровня жидкости работает следующим образом.

Газожидкостную смесь подают в сепарационную емкость 1, где происходит разделение жидкости и газа, по коллектору входа 2. В момент заполнения сепарационной емкости 1 уровень жидкости поднимается. Одновременно с этим газ из сепарационной емкости 1 поступает через газовую трубу 3, колено 14, расходную емкость 11, прямой сифон 8 и оппозитный сифон 10 в выходной коллектор 5.

При заполнении расходной емкости 11 с нарастанием местного сопротивления по ее верхней образующей для прохода газа из сепарационной емкости 1 через газовую трубу 3, колено 14, прямой сифон 8 и оппозитный сифон 10 в выходной коллектор 5 происходит нарастание давления в сепарационной емкости 1.

Под действием этого давления произойдет скачкообразное увеличение расхода жидкости из сепарационной емкости 1 в расходную емкость 11, что приведет к полному перекрытию прохода газа по верхней образующей расходной емкости 11, что в свою очередь приведет к резкому увеличению давления в сепарационной емкости 1 и резкому увеличению уровня жидкости в оппозитном сифоне 9.

Резкое увеличение уровня жидкости в оппозитном сифоне 9 заполнит жидкостью оппозитный сифон 10 до уровня верхней образующей h₁ расходной емкости 11, что образует в прямом сифоне 8 газовую пробку.

После чего из сепарационной емкости 1 давлением газа произойдет вытеснение жидкости до уровня верхней образующей h₁ расходной емкости 11.

В результате этого произойдет прорыв газа из сепарационной емкости 1 через газовую трубу 3, колено 14 по верхней образующей h₁ расходной емкости 11, прямой сифон 8 и оппозитный сифон 10 в выходной коллектор 5.

С проходом газа из сепарационной емкости 1 через расходную емкость 11 в прямой сифон 8 произойдет выравнивание давления между сепарационной емкостью 1 и расходной емкостью 11 и начнут работать прямой сифон 7 и обратные сифоны 10 и 9.

Из расходной емкости 11 через прямой сифон 7 будет удаляться жидкость в сепарационную емкость 1 до уровня h₂ нижней образующей колена 12 прямого сифона 7.

Нижняя образующая колена 12 прямого сифона 7 находится внутри расходной емкости 11 для обеспечения максимального расхода газа при проходе газа через расходную емкость 11 во время набора жидкости в сепарационной емкости 1.

Одновременно с этим жидкость из оппозитного сифона 10 через тройник 16 и обратный сифон 9 вернется в расходную емкость 11.

После чего газ свободно будет проходить из сепарационной емкости 1 в выходной коллектор 5 и жидкость будет накапливаться в сепарационной емкости 1 до уровня Н.

Затем процесс регулирования уровня жидкости в сепарационной емкости 1 повторяется.

Соединение сепарационной емкости 1 с выходным коллектором 5 через расходную емкость И достаточного объема для организации необходимого расхода жидкости посредством комплекса 6 из двух прямых 7 и 8 двух оппозитных сифонов 9 и 10 создает надежную систему регулирования уровня жидкости.

Использование изобретения позволит повысить эксплуатационные характеристики, герметичность и стабильность работы устройства для регулирования уровня жидкости.

Надежность конструкции устройства, работа по регулированию уровня жидкости без использования механических систем управления обеспечит широкое применение изобретению.

Устройство для регулирования уровня жидкости содержит сепарационную емкость, коллектор входа газожидкостной смеси, газовую трубу, жидкостную трубу, выходной коллектор. Сепарационная емкость соединена с выходным коллектором через расходную емкость, причем соединения жидкостной трубы, газовой трубы и выходного коллектора образуют комплекс из двух прямых и двух оппозитных сифонов и, при этом жидкостная труба соединена через расходную емкость с выходным коллектором при помощи прямого сифона и оппозитного сифона, а газовая труба соединена с выходным коллектором при помощи другого прямого и другого оппозитного сифона тоже через расходную емкость, и, кроме того, и оба оппозитных сифона, и выходной коллектор соединены тройником, а нижняя образующая колена прямого сифона, соединяющая сепарационную емкость с расходной емкостью, находится внутри расходной емкости. Соединение сепарационной емкости с выходным коллектором через расходную емкость достаточного объема для организации необходимого расхода жидкости посредством комплекса из двух прямых и двух оппозитных сифонов и создает надежную систему регулирования уровня жидкости. Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик, герметичности и стабильности работы устройства для регулирования уровня жидкости. 1 ил.

Устройство для регулирования уровня жидкости, содержащее сепарационную емкость, коллектор входа газожидкостной смеси, газовую трубу, жидкостную трубу, выходной коллектор, прямой и оппозитные сифоны, отличающееся тем, что сепарационная емкость соединена с выходным коллектором через расходную емкость, причем соединения жидкостной трубы, газовой трубы и выходного коллектора образуют комплекс из двух прямых и двух оппозитных сифонов, и при этом жидкостная труба соединена через расходную емкость с выходным коллектором при помощи прямого сифона и оппозитного сифона, а газовая труба соединена с выходным коллектором при помощи другого прямого и другого оппозитного сифона тоже через расходную емкость, и, кроме того, оба оппозитных сифона и выходной коллектор соединены тройником, а нижняя образующая колена прямого сифона, соединяющая сепарационную емкость с расходной емкостью, находится внутри расходной емкости.