Спосіб впуску газу в нагнітальний трубопровід насосної установки та система для його реалізації

1. Спосіб впуску газу в нагнітальний трубопровід насосної установки, що включає впуск газу в потік рідини, який відрізняється тим, що попередньо задають величину об'ємного газовмісту у поперечному перерізі нагнітального трубопроводу насоса, контролюють її під час впуску газу до нього, порівнюють ці величини та досягають їх відповідності шляхом регулювання гідравлічного опору на ділянці нагнітального трубопроводу насоса між місцями впуску в нього газу та забору з нього рідини, необхідної для дотискання газу, що впускають. C2 2 (19) 1 3 63612 4 через подачу повітря безпосередньо в насос. дньо задають величину об'ємного газозмісту у поНайбільш близьким технологічним рішенням є перечному перетині нагнітального трубопроводу спосіб запобігання гідравлічних ударів у п ульповонасоса, контролюють її під час впуску газу до ньодах і водоводах з насосами за допомогою впуску го, порівнюють ці величини та досягають їх відпоповітря в потік рідини, де повітря вводять у всмоквідності шляхом регулювання гідравлічного опору тувальну тр убу насоса перед його зупинкою на на ділянці нагнітального трубопроводу насоса між протязі часу, необхідного для поширення повітря місцями впуску в нього газу та забору з нього ріпо всій довжині нагнітального трубопроводу. [А.с. дини, необхідної для дотискання газу, що впускаСРСР №501245, кл. F16L55/04, F04В49/10. Пневють. мокомпенсатор для гашення пульсації тиску в гідВ основу винаходу поставлена задача удоскоравлічних магістралях / Л.І.Ма харадзе, налення системи для впуску газу в нагнітальний Г.І.Кирмелашвілі, Д.Г.Сулаберидзе (СРСР).трубопровід насосної установки у якій шляхом ін2с.:іл.]. шого з'єднання відомої конструктивної схеми заНедоліком найбільш близького технологічного безпечується можливість сумісного перекачування рішення є неможливість регулювання у нагнітальгазу та рідини у вигляді газорідинної суміші і регуному трубопроводі, в широких межах витрати повілювання, при цьому, у досить широкому діапазоні, тря (газу) через небезпеку зриву подачі насоса у об'ємним газозмістом в нагнітальному трубопронаслідку перевищення максимально припустимої воді насоса, виключаючи необхідність подачі газу витрати повітря, яка за об'ємом складає 15%, з у всмоктувальний трубопровід насоса, або його наступним розривом цільності потоку, у результаті проміжну ступінь. чого стовп води в нагнітальному трубопроводі наПоставлена задача розв'язується таким чисоса значно підсилить негативний вплив гідравлічном, що система для впуску газу в нагнітальний ного удару, а також робота насоса на водоповіттрубопровід насосної установки, яка містить насос ряній (газорідинній) суміші. з всмоктувальним і нагнітальним трубопроводами, Найбільш близьким технологічним рішенням є ряд робочих камер-акумуляторів, сполучених з система для перекачування рідини та газу, що нагнітальним трубопроводом насоса, джерелом містить ряд робочих камер, всмоктувальні і нагніподачі газу та зливною мережею, сигналізатори тальні трубопроводи з клапанами, сполучені з рівня рідини, відрізняється тим, що верхні частини джерелом і споживачем, сигналізатори рівня рідикожного з акумуляторів, в свою чергу, також з'єдни, поворотні двоходові розподільні крани та нані з нагнітальним трубопроводом насоса патруцентробіжний насос з всмоктувальним патрубком у бками, що мають датчики визначення витрати стипоперечному перетині якого розташовано гідроснення газу, нагнітальний трубопровід насоса акумулятор, котрий в свою чергу містить трьохстумістить окремі пристрої для утворення гідравлічпінчастий ежектор. [А.с. СРСР №1288373, кл. ного опору, встановлені між відповідними патрубF04F1/02, 1987р.] ками впуску в нього газу і забору з нього рідини, Недоліками найбільш близького технологічнонеобхідної для дотискання газу, що впускають та го рішення є замкнутість контуру р уху рідини і датчик визначення витрати рідини, манометри, впуск газу у всмоктувальну трубу насоса, який не для визначення тиску в акумуляторах, а всі сполуповинен перевищувати 15% за об'ємом, що в прочені з акумуляторами патрубки мають керовані цесі роботи системи в реальних умовах не виклюзасувки. Крім того для паралельного отримування чає небезпеку зриву подачі насоса в наслідок пестисненого газу у проміжному перетині нагнітальревищення максимально припустимої витрати газу ного трубопроводу насоса, такий розташовується з наступним розривом цільності потоку, що провона певному рівні відповідно до потрібного тиску кує гідравлічний удар в нагнітальному тр убопрогазу, встановлено окремий газорідинний акумуляводі насоса, а також істотне погіршення напірнотор, який, в разі доцільності, може використовувавитратних характеристик насоса в наслідок його тись як джерело живлення системи попередньо постійної роботи на перехідних процесах та скластисненим газом, з'єднаний додатковим трубопродність роботи трьохступінчастого ежектора, яка водом-газопроводом, обладнаним керованими потребує постійний контроль робочих її паразасувками, з акумуляторами системи. метрів. На Фіг.1 подана схема першого прикладу, В основу винаходу поставлена задача удоскона Фіг.2 - схема другого прикладу, налення способу впуску газу в нагнітальний трубона Фіг.3 - схема третього прикладу системи провід насосної установки в якому шляхом контдля впуску газу в нагнітальний трубопровід насосролю об'ємного газозмісту у поперечному перетині ної установки. нагнітального трубопроводу насоса, забезпечуєтьЗа першим прикладом стиснення газу в акумуся можливість регулювання процесом впуску, ляторах відбувається як рідиною, так і газорідинякий, в разі потреби, може сягати 100%, незалежною сумішшю, а впуск газу відбувається під час но від тиску рідини в нагнітальному трубопроводі з посилання гідравлічного опору магістрального можливістю отримання всіх можливих видів газонагнітального трубопроводу насоса на ділянках рідинної течії у нагнітальному трубопроводі насоса транспортування і рідини і газорідинної суміші, між і, за рахунок цього, керування об'ємним газозмісвідповідними патрубками. том одержуємої суміші, виключаючи простої. За другим прикладом стиснення газу в акумуПоставлена задача, розв'язується таким чиляторах відбувається тільки рідиною, а впуск газу ном, що спосіб впуску газ у в нагнітальний трубовідбувається під час посилення гідравлічного опопровід насосної установки, що включає впуск газу ру магістрального нагнітального трубопроводу в потік рідини, який відрізняється тим, що поперенасоса на ділянках транспортування і рідини і га 5 63612 6 зорідинної суміші. трубопроводу 3 відокремленої керованими засувЗа третім прикладом стиснення газу в акум уками 26 та 30, необхідною кількістю попередньо ляторах відбувається тільки рідиною, а впуск газу стисненого нагнітачем 10 газу, шляхом відкриття відбувається під час посилання гідравлічного опокерованих засувок 13, 14 та 12 і подачі стисненого ру магістрального нагнітального трубопроводу газу від нагнітача 10 в газопровід 11, при цьому насоса тільки на ділянках транспортування рідини. керовані засувки 8, 9, 16, 17, 22, 23, 25, 26 та 30 Система для впуску газу в нагнітальний труповністю закриті. бопровід насосної установки містить насос 1 з При надходженні від нагнітача 10 до системи всмоктувальним 2 і нагнітальним 3 трубопроводапотрібної кількості стисненого газу, яка вимірюєтьми, ряд робочих камер-акумуляторів 4 та 5 сполуся певним часом роботи цього нагнітача, блок кечених з нагнітальним трубопроводом насоса патрування 32 повністю закриває керовану засувку 12 рубками 6, 7 з керованими засувками 8, 9 з подальшою зупинкою нагнітача 10. відповідно, джерелом подачі газу-нагнітачем 10 Після цього блок керування запускає поперечерез додатковий трубопровід-газопровід 11, обдньо заповнений рідиною насос 1, повністю відладнаний керованими засувками 11, 13, 14 та зликриває керовані засувки 25 та 26 і потік рідини по вною мережею 15 через керовані засувки 16 та 17, нагнітальному трубопроводу 3 р ухається до газорозташовані в акумуляторах сигналізатори верхрідинного акумулятора 31, де рідина дожимає стинього 18 та нижнього 19 рівня рідини, патрубки 20, снений газ, що зосереджується у верхній його час21, що з'єднують верхні частини акумуляторів з тині. Після досягнення рідиною сигналізатора нагнітальним трубопроводом, через керовані засунижнього рівня рідини 19, розташованого в газорівки 22 та 23 відповідно і мають датчики визначендинному акумуляторі 31, блок керування формує ня витрати стисненого газу 24, нагнітальний трусигнал на повільне відкриття керованої засувки 30 бопровід 3, в свою чергу містить окремі пристрої з умовою її повного відкриття при досягненні видля утворення гідравлічного опору в ролі яких визначеного, для газорідинного акумулятора 31, роступають керовані засувки 25 та 26, при чому бочого тиску газу, котрий визначається, в даному остання використовується у разі виконання систевипадку, будь-яким з манометрів системи. Таким ми за першим чи другим прикладами та датчик чином виключається можливість гідравлічного визначення витрати рідини 27, манометри 28 для удару вчастині нагнітального трубопроводу 3, визначення тиску в акумуляторах, зливний резеррозташованій після газорідинного акумулятора 31. вуар 29 сполучений з зливною мережею 15, крім Паралельно з відкриттям керованої засувки 30 того нагнітальний трубопровід 3 також містить кеблок керування активізує роботу акумуляторів 4 та ровану засувку 30 і окремий газорідинний акуму5 за наступною послідовністю, яку також повністю лятор 31, з'єднаний з газопроводом 11. Контроль контролює. об'ємного газозмісту відбувається в поперечному Блок керування подає сигнал на відокремленперетині І-І нагнітального трубопроводу 3, а в разі ня одного з акумуляторів, наприклад акумулятора виконання системи за другим чи третім прикладом 4, від газопроводу 11, шляхом повного закриття і в поперечному перетині II-II цього ж трубопровокерованої засувки 13, при цьому керована засувка ду, які розташовуються безпосередньо за місцями 14 продовжує бути повністю відкрита з'єднуючи впуску стисненого газу. Система додатково місакумулятор 5 з газопроводом 11, далі блок керутить блок керування 32. вання поступово відкриває керовану засувку 8, в У ролі акумуляторів, в разі використання даної результаті чого частина основного потоку рідини системи у ша хтному водовідливі з великих глибин по патрубку 6 надходить в акумулятор 4, де рідина ерліфтом, можуть виступати спеціально обладнані дожимає стиснений газ, що локалізується у верхгірничі виробітки. ній його частині до робочого тиску насоса 1. При Спосіб за допомоги системи за першим чи досягненні в газорідинному акумуляторі 31 визнадругим наведеним прикладом реалізується настученого для нього робочого тиску газу, що вимірюпним чином. ється встановленим у верхній його частині маноПопередньо задають необхідну величину об'метром 28, та при повному відкритті керованої ємного газозмісту у поперечному перетині І-І нагнізасувки 8 блок керування збільшує гідравлічний тального трубопроводу 3, яка в разі виконання опір нагнітального трубопроводу 3, шляхом частсистеми за першим чи другим прикладами віднокового закриття керованої засувки 25 і одночасно ситься і к поперечному перетину II-II цього ж труподає сигнал на відкриття керованої засувки 22, в бопроводу, як основний технологічний параметр результаті чого стиснений газ з акумулятора 4 та з урахуванням характеристик використовуємого надходить до трубопроводу 3, де він змішується з газу і параметрів системи визначають необхідну основним потоком рідини, що перемішується в витрату впускаемого стисненого газу, що повинна ньому, утворюючи газорідинну суміш. підтримувати величину заданого об'ємного газоРегулюванням закриття керованої засувки 25, змісту, робочий тиск, як в нагнітальному трубопропри цілком відкритих керованих засувках 8 та 22, воді насоса у місці впуску в нього стисненого газу, блок керування домагається сталості необхідної так і в газорідинному акумуляторі 31 та потрібну витрати впускаємого стисненого газу через патрукількість стисненого, використовуємим нагнітачем бок 20, після цього обробляючи інформацію, над10, газу в системі, необхідну для її стабільної роходячу з датчиків 24 та 27, що визначають витрату боти. стисненого газу з розряжаємого акумулятора сисПеред запуском насосної установки роблять теми та рідини, яка надходить через нагнітальний зарядку акумуляторів 4, 5, газорідиного акумулятрубопровід 3 до місця впуску стисненого газу відтора 31, газопроводу 11 та ділянки нагнітального повідно, блок керування визначає реальний отри 7 63612 8 муємий об'ємний газозміст суміші, відповідно до нагнітального трубопроводу 3 при впуску стиснепоперечного перетину І-І нагнітального трубопроного газу з акумулятора 5 та його зарядка стисневоду 3, перед яким безпосередньо відбувається ним газом від газорідинного акумулятора 31 іденвпуск газу, порівнює його з заданою величиною та тичні аналогічним процесам, що пов'язані з досягає їх відповідності шляхом регулювання неакумулятором 4. обхідної витрати вп ускаємого стисненого газу. Безпосередньо перед зупинкою системи блок При необхідності підвищення величини об'ємкерування цілком закриває всі керовані засувки ного газозмісту в поперечному перетині І-І чи ІІ-ІІ системи 8, 9, 12, 13, 14, 16, 17, 22, 23, 25, 26 та 30 нагнітального трубопроводу 3 блок керування збіз наступною зупинкою насоса 1. льшує необхідну витрату вп ускаємого стисненого При повторному використанні даної системи газу, з розряджаємого, на цей час, акумулятора 4 керовані засувки 25. 26 та 30 починають відкриваабо 5, що досягається в результаті збільшення тися при досягненні номінальної швидкості обергідравлічного опору нагнітального трубопроводу З, тання вала насоса та відбувається поновлення шляхом часткового закриття керованої засувки 25 процесів на яких відбулася зупинка, з послідуючою або 26, відповідно до розряжаємого акумулятора. роботою системи, наведеною вище. При необхідності зниження величини об'ємноНа протязі певного часу роботи системи, у рего газозмісту в поперечному перетині І-І чи ІІ-ІІ альних умовах, відбуваються неконтрольовані нагнітального трубопроводу 3 блок керування повільні витіки стисненого газу через ущільнення з зменшує необхідну ви трату впускаємого стисненосистеми в атмосферу. го газу з розряджаємого, на цей час, акумулятора В разі певного витоку стисненого газу з систе4 або 5. що досягається в результаті зменшення ми, рідина досягає сигналізатора верхнього рівня гідравлічного опору нагнітального трубопроводу 3, рідини 18, встановленого в газорідинному акумушляхом часткового відкриття керованої засувки 25 ляторі 31 і система потребує зарядки. або 26 відповідно до розряджуємого акумулятора. Зарядка системи стисним газом виконується З початком впуску стисненого газу з акумуляпри повній її зупинці, яка, в цьому випадку, зупинятора 4 в нагнітальний трубопровід З, блок керується при цілком зарядженому стисненим газом вання подає сигнал на повне закриття керованої одному з акумуляторів - наприклад акумулятору 4, засувки 14 і відокремлення акумулятора 5 від гашляхом повного відкриття керованих засувок 17 та зопроводу 11, в результаті чого в газорідинному 23, що забезпечує злив рідини з газорідинного акумуляторі 31 починається процес накопичення акумулятора 31 та ділянки нагнітального трубостисненого газу, виділяємого з газорідинної суміші, проводу 3, відокремлену повністю закритими, в надходячої до нього. разі зупинки системи, керованими засувками 26 та Після повного закриття керованої засувки 14, 30, через патрубок 21, акумулятор 5 та мережу блок керування поступово відкриває керовану зазливних трубопроводів 15 в зливний резервуар 29. сувк у 9, в результаті чого газорідинний потік - для Коли тиск в газорідинному акумуляторі 31 першого прикладу і потік рідини - для другого призменшиться до робочого тиску нагнітаюча 10 блок кладу виконання системи, дожимає стиснений в керування починає його запуск з одночасним відакумуляторі 5 газ, що локалізується у верхній його криттям керованої засувки 12, при цьому газ накочастині, до робочого тиску насоса. При встановпичений в акумуляторі 5, барботує по патрубку 21 ленні в акумуляторі 5 робочого тиску нагнітального через нагнітальний трубопровід 3 в газорідинний трубопроводу 3, який визначається відповідно до акумулятор 31. При одержані сигналу від сигналімісця впуску в нього стисненого газу, та після надзатора нижнього рівня рідини 19, встановленого в ходження сигналу від сигналізатору верхнього акумуляторі 5, керована засувка 17 повністю зарівня рідини 18, встановленого в акумуляторі 4 кривається, а після досягненні в газорідинному блок керування повністю закриває керовані засувакумуляторі 31 тиску, що відповідає потрібної кільки 8 та 22 і паралельно подає команди на повне кості накопиченого в визначених вище ділянках відкриття керованих засувок 13, 16, 23, 25 та збісистеми стисненого нагнітачем 10 газу, блок керульшення опору нагнітального трубопроводу 3, вання повністю закриває керовані засувки 12 та 23 шляхом часткового закриття керованої засувки 26, з послідуючою зупинкою нагнітача. в результаті чого стиснений газ з акумулятора 5 Запуск системи після її зарядки стисненим гапопадається в трубопровід 3, де він змішується з зом відрізняється від вище наведеного запуску основним потоком рідини, що перемішується в тим, що керована засувка 30 нагнітального трубоньому, утворюючи газорідинну суміш. Тим часом проводу 3 відкривається після досягненні в газорістиснений газ, накопичений в газорідинному акудинному акумуляторі 31 визначеного, для нього, муляторі 31 через газопровід 11 та відкриту кероробочого тиску газу. вану засувку 13 надходить до акумулятора 4, де Процеси запуску, зупинки і зарядження стисвін витісняє знаходжену в ньому рідину через злиненим газом системи, а також такі процеси як: вивну мережу трубопроводів 15 в зливний резервуар значення реального об'ємного газозмісту в попе29. Після надходження сигналу від сигналізатора речному перетині 1-І нагнітального трубопроводу нижнього рівня рідини 19, встановленого в акуму3, перед яким безпосередньо відбувається впуск ляторі 4, до блоку керування, останній відокремстисненого газу, підтримка сталості заданої велилює цей акумулятор від газопроводу 11 та зливної чини об'ємного газозмісту відповідно до розглядамережі 15 шляхом повного закриття керованих ємого перетину, зарядження акумуляторів поперезасувок 13 та 16. дньо стисненим газом, дотискання газу в Процеси визначення реального отримує мого акумуляторах потоком рідини та її злив з них у об'ємного газозмісту в поперечному перетині ІІ-ІІ зливний резервуар 29, що мають місце під час 9 63612 10 експлуатації системи за третім наведеним приклапоперечному перетині І-І нагнітального трубопродом відбуваються у такий самій послідовності, як в воду 3, який розташовується безпосередньо за першому чи другому наведеному прикладі викомісцем впуску до нього стисненого газу. нання цієї системи. При створенні снарядної течії в нагнітальному Відрізняючою особливістю системи для впуску трубопроводі 3, впуск газу з акумуляторів системи газу в нагнітальний трубопровід насосної установробиться окремими порціями-дозами, через певні ки, наведеною в третьому прикладі її виконання є проміжки часу, при повністю закритій керованій те, що блок керування зразу після процесу запуску засувці 25, виконуючу функцію регулювання гідрасистеми починає створювати гідравлічний опір влічним опором в даному тр убопроводі 3. потоку рідини, який проходить через нагнітальний Таким чином, застосування винаходу, що затрубопровід 3, шляхом часткового закриття кероявляється, дозволить сумісно перекачувати газ та ваної засувки 25, що триває весь час роботи сисрідину у вигляді газорідинної суміші та регулювати теми та контролюється блоком керування з подапри цьому у досить широкому діапазоні об'ємним льшим повним її закриттям у разі зупинки цієї газозмістом у нагнітальному тр убопроводі та дасть системи, а задания та контроль величини реальзмогу керувати тиском в напірних магістралях. ного об'ємного газозмісту відбувається тільки в Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601