Насосно-эжекторная установка Советский патент 1992 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к струйной технике, преимущественно к насосно-эжектор- ным установкам для утилизации нефтяного газа, для откачки и сжатия взрывоопасных газов с помощью передвижных мобильных установок.

Целью изобретения является повышение производительности насосно-эжектор- ной установки.

На фиг.1 схематически изображена на- сосно-эжекторная установка; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 центробежного насоса в плане с газожидкостным эжектором, встроенным в напорный патрубок насоса; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг 1 вихревой камеры, размещенной в корпусе насосно-эжек- торной установки.

Насосно-эжекторная установка содержит корпус 1 с установленными в нем теплообменником 2, газоотборным диффузор- ным патрубком 3, патрубком 4 отвода газообразной среды и центробежным насосом 5 с рабочим колесом 6, напорным 7 и приемным 8 патрубками и приводным валом 9 и жидкостно-газовый эжектор 10с активным соплом 11, установленным на выходе напорного патрубка 7 насоса 5, патрубком 12 подвода пассивной газообразной среды, камерой 13 смешения и диффузором 14, сообщенным с приемным патрубком 8.

Установка снабжена сепарирующим патрубком 15, тарельчатым дефлектором 16, регулятором 17 уровня жидкости и вихревой камерой 18 с тангенциальным патрубком 19 подвода газожидкостной среды с осевым соплом 20. Корпус 1 снабжен патрубком 21 отвода жидкости. При этом сепарирующий патрубок 15 выполнен в виде конического

4 Ы Ю О О

сл

перфорированного патрубка, размещенного в приемном патрубке 8 и установленного меньшим диаметром на рабочем колесе 6 соосно последнему и вихревой камере 18, газоотборный патрубок 3 выполнен кониче- ским, установлен в сепарирующем патрубке 15 соосно осевому соплу 20 и размещен меньшим входным отверстием в зоне передних кромок 22 лопаток 23 рабочего колеса 6 насоса 5, тарельчатый дефлектор 16 уста- новлен на выходе газообразного патрубка 3, соосно последнему с образованием с корпусом 1 и вихревой камерой 18 кольцевого канала 24, вихревая камера 18 установлена на приемном патрубке 8 и подключена тан- генциальным патрубком 19 к диффузору 14 эжектора 10, выходной участок 25 приемного патрубка 8 выполнен перфорированным, а теплообменник 2 установлен в кольцевом канале между корпусом и дефлектором 16. Регулятор 17 уровня жидкости выполнен в виде кольца 26, охватывающего приемный патрубок 8 и установленного в зоне его перфорации с возможностью осевого перемещения, и тороидального поплавка 27, охватывающего приемный патрубок 8 и кинематически связанного с кольцом 26, а корпус 1 снабжен гидрозатвором 28.

Перед началом работы сепарирующий патрубок 15, приемный патрубок 8 и корпус 1 заполняются рабочей жидкостью, через теплообменник 2 подается охлаждающая среда. Во время работы установки жидкостная среда рабочим колесом 6 насоса 5 подается в активное сопло 11 жидкостно-газового эжектора 10, в котором потенциальная энергия давления преобразуется в кинематическую энергию струи. Истекая из сопла 11, жидкостная среда увлекает в камеру 13 смешения перекачива- емую газообразную среду. При этом в камере 13 смешения происходит перемешивание газа с жидкостью, конденсация и частичное растворение, что дополнительно понижает давление всасывание и увеличивает коэффициент эжекции. В диффузоре 14 газожидкостной поток тормозится, пузырьки газа сжимаются окружающей жидкостью и через тангенциальный патрубок 19 поступает в вихревую камеру 18, где он разгоняется и закручивается, и далее поступает в осевое сопло 20, где давление в потоке падает, причем чем меньше радиус вращения потока, тем меньше давление.

Из сопла 20 двухфазный вращающийся поток поступает в сепарирующий патрубок 15, где за счет трения он получает дополнительную закрутку. Более плотная фракция конденсата и жидкость под действием центробежной силы перемещаются к перифе-

рии и вверх вдоль внутренней стенки сепарирующего патрубка 15 к перфорированной его части, где через отверстия выносятся в приемный патрубок 8, тогда как жидкость, насыщенная пузырьками газа и легкими фракциями конденсата перемещается к центру вниз, где попадает в газоотборный диффузорный патрубок 3, по которому жидкость вместе с пузырьками газа поднимается и выносится в корпус 1.

Под действием градиента давления между выходом из эжектора 10 и давлением в магистрали потребителя газа, отсепармро- ванный газ из корпуса 1 через кольцевой зазор между тарельчатым дефлектором 16 и корпусом 1 поступает в теплообменник 2,где охлаждается. Образовавшийся конденсат сливается через кольцевой зазор в корпус 1, а охлажденный высокопотенциальный газ через патрубок 4 отвода газообразной среды подается потребителю, при этом в корпусе 1 в нижней части собирается жидкость, а над ней - более легкий конденсат, в котором находится тороидальный поплавок 27 регулятора 17 уровня. При достижении уровня жидкости, определяемого гидрозатвором 28, отсепарированный газовый конденсат отводится через патрубок 21 отвода жидкости с определенным секундным расходом. Если жидкости поступает больше или уровень конденсата повышается, срабатывает регулятор 17 уровня жидкости, который перепускает жидкость в приемный патрубок 8 насоса 5, обеспечивая чистоту отбираемого конденсата. Если расход конденсата уменьшится, то уровень его также уменьшится и слив жидкости в насос прекратится, что восстановит уровень и предотвратит прорыв газа через гидрозатвор 28.

Из приемного патрубка 8 жидкость с мелкодиспергированными газовыми включениями всасывается насосом, центробежное рабочее колесо 6 которого выполнено г, лопатками 23, загнутыми вперед по вращению. Благодаря дроблению газовых включений при прохождении перфорированной части вращающего сепарирующего патрубка 15, газожидкостная смесь не подвержена сепарации в проточной части рабочего колеса 6 и благодаря большой скорости потока в межлопаточных каналах пузырьки выносятся в напорный патрубок, что повышает допустимое газосодержание в насосе 5. Затем высокоскоростной газожидкостной поток ускоряется в сопле 11 и высокоскоростная струя истекает в камеру смешения ЖГЭ.

Поскольку в этом потоке имеются сжатые пузырьки газа, струя расширяется, увеличивая поверхность захвата для пассивного газа с минимальными потерями

кинетической энергии на распад эжектиру- ющей струи, что увеличивает коэффициент эжекции по сравнению с режимом работы на однородной жидкости и повышает КПД эжектора, и чем больше допустимое газосо- держание в жидкости, входящей и выходящей из насоса, тем больше КПД эжектора, тем меньше габариты сепарирующего устройства, а с уменьшением габаритов уменьшается время пребывания смеси в зоне действия инерционных сил и ухудшается разделение смеси, что и увеличивает газосодержание на входе в насос.

Формула изобретения

1. Насосно-эжекторная установка, содержащая корпус с установленным в нем теплообменником, газоотборным диффу- зорным патрубком, патрубком отвода газообразной среды и центробежным насосом с рабочим колесом, напорным и приемным патрубками и приводным валом и жидкост- но-газовый эжектор с активным соплом, ус- тановленным на выходе напорного патрубка насоса, патрубком подвода пас- сивной газообразной среды, камерой смешения и диффузором, сообщенным с приемным патрубком, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности, она снабжена сепарирующим патрубком, тарельчатым дефлектором, регулятором уровня жидкости и вихревой камерой с тангенциальным патрубком подвода

газожидкостной среды с осевым соплом, а корпус снабжен патрубком отвода жидкости, при этом сепарирующий патрубок выполнен в виде конического перфорированного патрубка, размещенного в приемном патрубке и установленного меньшим диаметром на рабочем колесе со- осно последнему и вихревой камере, газоотборный патрубок выполнен коническим, установлен в сепарирующем патрубке соос- но осевому соплу и размещен меньшим входным отверстием в зоне передних кромок лопаток рабочего колеса насоса, тарельчатый дефлектор установлен на выходе газоотборного патрубка, соосно последнему с образованием с корпусом и вихревой камерой кольцевого канала, вихревая камера установлена на приемном патрубке и подключена тангенциальным патрубком к диффузору эжектора, выходной участок приемного патрубка выполнен перфорированным, а теплообменник установлен в кольцевом канале между корпусом и дефлектором.

2. Установка по п.1, отличающая- с я тем, что регулятор уровня жидкости выполнен в виде кольца, охватывающего приемный патрубок и установленного в зоне его перфорации с возможностью осевого перемещения, и тороидального поплавка, охватывающего приемный патрубок и кинематически связанного с кольцом, а корпус снабжен гидрозатвором.

Использование: в струйной технике для утилизации нефтяного газа, для откачки сжатия взрывоопасных газов с помощью передвижных мобильных установок. Сущность изобретения корпус снабжен патрубком (П) отвода жидкости. Сепарирующий П выполнен коническим перфорированным, размещен в приемном П и установлен меньшим диаметром на рабочем колесе соосно последнему и вихревой камере. Газоотборный П выполнен коническим, установлен в сепарирующем П соосно осевому соплу и размещен меньшим входным отверстием в зоне передних кромок лопаток рабочего колеса. Тарельчатый дефлектор установлен на выходе газоотборного П, соосно ему с образованием с корпусом и вихревой камерой кольцевого канала. Камера установлена на приемном П и подключена тангенциальным П к диффузору. Выходной участок приемного П выполнен перфорированным. Теплообменник установлен в кольцевом канале между корпусом и дефлектором. 1 з.п ф-лы, 3 ил сл с

т

5

Щи г.I

/

fff