Спосіб регулювання подачі насосом рідини та система для його реалізації

1. Спосіб регулювання подачі насосом рідини, що включає відкачку рідини у складі газорідинної суміші шляхом подачі стисненого газу в насос, відділення газу від рідини до виходу його з нагнітального трубопроводу насоса і подачу його знову на стиск у проміжний ступінь насоса, який відрізняє ться тим, що попередньо задають величину подачі насосом рідини, в процесі роботи насоса з потоку його нагнітального трубопроводу отримують окремий високонапірний газорідинний потік, контролюють величину подачі насосом рідини, порівнюють контрольовану величину з заданою та досягають їх відповідності шляхом регулювання величини витрати окремого високонапірного газорідинного потоку, який подають в проміжний ступінь насоса. 2. Система для регулювання подачі насосом рідини, що містить багатоступінчастий насос з C2 2 (11) 1 3 64283 вертикальному нагнітальному трубопроводі насоса та регулювання подачі насосом рідини навіть при умові впуску у всмоктувальну трубу насоса обмеженого 15% за об'ємом повітря при атмосферному тиску. Відомий пристрій для поповнення повітрям повітряно-гідравлічних ковпаків в гідравлічних системах, який містить електродвигун, насос з всмоктувальним і обладнаним зворотним клапаном нагнітальним трубопроводами, сполучений з нагнітальним трубопроводом насоса, по ходу р уху потоку води в ньому за зворотним клапаном, повітряно-гідравлічний ковпак та з'єднані з реле контролю опору і розташовані в повітряно-гідравлічному ковпаці електроди, при цьому всмоктувальний трубопровід насоса сполучений через обладнаний повітряногідравлічним ежектором та електрифікованою засувкою окремий трубопровід з нижньою частиною повітряно-гідравлічного ковпака, камера змішання повітряно-гідравлічного ежектора сполучена через обладнаний електромагнітним краном відповідний патрубок з атмосферою, електрична схема керування з'єднана з реле контролю опору, електрифікованою засувкою та електромагнітним краном, а реле контролю опору, в свою чергу, з'єднане з джерелом живлення. [а.с. СРСР №756075 кл. F04В11/00, F16L55/00, 1980р.] Недоліками відомого пристрою є необхідність роботи всіх ступіней насоса на водоповітряній (газорідинній) суміші і вузький діапазон регулювання подачі насосом рідини внаслідок обмеженості максимальної величини впуску повітря у всмоктувальну тр убу насоса - до 15% за об'ємом при атмосферному тиску, що не забезпечує значного зниження величини тиску в нагнітальному трубопроводі насосної установки при її роботі та ефективного гашення гідравлічного удару безпосередньо при зупинці насоса. Найбільш близьким технологічним рішенням є спосіб підйому води з великих глибин ерліфтом, що включає відкачку шахтної води у складі водоповітряної суміші шляхом подачі стисненого повітря в насос, відділення повітря від рідини до виходу його з підйомної труби насоса і подачу відділеного від рідини стисненого повітря знову на стиск у проміжну ступінь насоса, [патент України №29097, кл. F04F1/20, 2000р.] Недоліком найбільш близького технологічного рішення є неможливість регулювання у широких межах величиною витрати подачі в проміжну ступінь насоса стисненого повітря - до 15% за об'ємом, що відповідає вузькому діапазону регулювання об'ємним газозмістом у нагнітальному трубопроводі насоса, внаслідок чого неможливе досягнення значного зниження тиску в нагнітальному трубопроводі насосної установки при її роботі та ефективного гашення гідравлічного удару безпосередньо при зупинці насоса. Найбільш близьким технологічним рішенням є насосний пристрій для підйому води з великих глибин, який містить багатоступінчастий насос з всмоктувальним і нагнітальним трубопроводами, компресор, встановлений у ставі нагнітального 4 трубопроводу насоса акумулятор та зливний резервуар, при цьому акумулятор сполучений обладнаним керованою засувкою повітропроводом із проміжною ступінню насоса, розташована між насосом та акумулятором ділянка нагнітального трубопроводу насоса сполучена з манометром та містить керовану засувк у, компресор сполучений через обладнаний зворотним клапаном відповідний трубопровід з повітропроводом, а ділянка нагнітального трубопроводу насоса, яка розташована по ходу р уху потоку рідини в ньому після акумулятора, містить керовану засувку, [патент України №29097, кл. F04F1/20, 2000р.] Недоліком найбільш близького технологічного рішення є неможливість регулювання у широких межах величиною витрати подачі в проміжну ступінь насоса стисненого повітря (газу) - до 15% за об'ємом, що відповідає вузькому діапазону регулювання об'ємним газозмістом у нагнітальному трубопроводі насоса, внаслідок чого неможливе досягнення значного зниження тиску в нагнітальному трубопроводі насосної установки при її роботі та ефективного гашення гідравлічного удару безпосередньо при зупинці насоса. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу регулювання подачі насосом рідини в якому, шляхом контролю величини подачі насосом рідини, незалежно від об'ємної подачі стисненого газу в проміжну ступінь насоса, забезпечується можливість стабілізації газорідинного потоку в проміжній ступіні насоса і далі в його нагнітальному трубопроводі, Загальне зниження тиску в нагнітальному трубопроводі насоса та своєчасне гашення гідравлічного удару перед зупинкою насоса і за рахунок цього підвищення точності регулювання в цілому, виключаючи зрив подачі насосом рідини та простої. Поставлена задача розв'язується таким чином, що спосіб регулювання подачі насосом рідини, який включає відкачку рідини у складі газорідинної суміші шляхом подачі стисненого газу в насос, відділення газу від рідини до виходу його з нагнітального трубопроводу насосу і подачу його знову на стиск у проміжну ступінь насоса, який відповідно до винаходу відрізняється тим, що попередньо задають величину подачі насосом рідини, в процесі роботи насоса з потоку його нагнітального трубопроводу отримують окремий високонапірний газорідинний потік, контролюють величину подачі насосом рідини, порівнюють контрольовану величину з заданою та досягають їх відповідності шляхом регулювання величини витрати окремого високонапірного газорідинного потоку, який подають в проміжну ступінь насоса. В основу винаходу поставлена задача удосконалення системи для регулювання подачі насосом рідини в якій, шляхом введення додаткового з'єднання елементів відомої конструктивної схеми, незалежно від об'ємної подачі стисненого газу в проміжну ступінь насоса, забезпечується можливість стабілізації газорідинного потоку в проміжній ступені насоса і далі в його нагнітальному трубопроводі, загальне 5 64283 зниження тиску в нагнітальному трубопроводі насоса та своєчасне гашення гідравлічного удару перед зупинкою насоса і за рахунок цього підвищення точності регулювання В цілому, виключаючи зрив подачі насосом рідини, простої, подачу газу або газорідинної суміші у всмоктувальний трубопровід насоса, а також функціонування всіх ступіней насоса на газорідинній суміші. Поставлена задача розв'язується таким чином, що система для регулювання подачі насосом рідини, яка містить багатоступінчастий насос з всмоктувальним і обладнаним керованою засувкою нагнітальним трубопроводами, встановлений в ставі нагнітального трубопроводу насоса та сполучений через обладнаний керованою засувкою газопровід з проміжною ступінню насоса акумулятор, зливний резервуар, сполучений з газопроводом компресор, датчик визначення тиску - манометр, зворотний клапан та керовані засувки, яка відповідно до винаходу відрізняться тим, що зворотний клапан встановлений в ставі нагнітального трубопроводу насоса, сигналізатори верхнього та нижнього рівнів рідини розташовані в акумуляторі, нагнітальний трубопровід насоса сполучений, по ходу руху потоку рідини в ньому за зворотним клапаном, з обладнаним керованою засувкою зливним трубопроводом, газопровід сполучений з датчиком визначення витрати стисненого газу, нагнітальний трубопровід насоса додатково сполучений з проміжною ступінню насоса через обладнаний керованою засувкою та датчиком визначення витрати рідини окремий трубопровід бойпос, зливний трубопровід сполучений з зливним резервуаром, всмоктувальний трубопровід насоса, в свою чергу, містить відповідний зворотний клапан та обладнаний відповідним датчиком визначення витрати рідини, манометр сполучений з акумулятором, при цьому блок керування з'єднаний з насосом, компресором, датчиками визначення витрат рідини і стисненого газу, сигналізаторами верхнього та нижнього рівнів рідини, а також всіма керованими засувками. На Фіг. зображена схема системи для реалізації способу регулювання подачі насосом рідини. Система для регулювання подачі насосом рідини містить багатоступінчастий насос 1 з всмоктувальним 2 і нагнітальним З трубопроводами, встановлений в ставі нагнітального трубопроводу З акумулятор 4, сполучений з проміжною ступінню 5 насоса 1 та акумулятором 4 газопровід 6, розташовані в акумуляторі 4 сигналізатори верхнього 7 та нижнього 8 рівнів рідини, при цьому нагнітальний трубопровід 3 містить зворотній клапан 9, керовану засувку 10 та сполучений, як з проміжною ступінню 5 насоса 1 через окремий трубопровід - бойпос 11, так і з зливним резервуаром 12 через зливний трубопровід 13, проміжний ступінь 5 насоса 1 з'єднана, по ходу руху потоку рідини в її вн утрішньому каналі, спочатку з бойпосом 11, а потім з газопроводом 6, 6 зливний трубопровід 13 містить керовану засувку 14, манометр 15 сполучений з верхньою частиною акумулятора 4, газопровід 6, в свою чергу, сполучений з компресором 16 через керовану засувку 17, датчиком визначення витрати стисненого газу 18 та обладнаний керованою засувкою 19, всмоктувальний трубопровід 2 містить зворотний клапан 20, бойпос 11 обладнаний керованою засувкою 21, відповідні датчики визначення витрати рідини 22 сполучені з всмоктувальним трубопроводом 2 та бойпосом 11, а блок керування 23 з'єднаний з насосом 1, компресором 16, відповідними датчиками визначення витрат рідини 22 і стисненого газу 18, сигналізаторами верхнього 7 та нижнього 8 рівнів рідини, а також всіма Керованими засувками 10, 14, 17, 19 та 21. В разі використання даної системи у шахтному водовідливі з великих глибин ерліфтом, у ролі акумулятора 4 може виступати спеціально обладнана гірнича виробітка. Спосіб регулювання подачі насосом рідини за допомогою наведеної на Фіг. системи реалізується наступним чином. Попередньо задають величину подачі насосом 1 рідини, яка дорівнює витраті рідини у всмоктувальному трубопроводі 2, як основний технологічний параметр та з врахуванням параметрів системи та характеристик зосередженого в ній газу, визначають величину робочого тиску газу в акумуляторі 4, а також необхідну для стабільної роботи системи кількість зосередженого в ній стисненого компресором 16 газу. Перед запуском насосної установки роблять зарядку акумулятора 4, газопроводу 6 та відокремленої зворотним клапаном 9 та керованою засувкою 10 ділянки нагнітального трубопроводу 3 необхідною кількістю попередньо стисненого компресором 16 газу, шляхом відкриття керованої засувки 17 і подачі стисненого газу від компресора 16 в газопровід 6, при цьому керовані засувки 10, 14, 19 та 21 повністю закриті. При надходженні від компресора 16 до системи потрібної кількості стисненого газу, яка вимірюється певним часом роботи компресора 16, блок керування 23 повністю закриває керовану засувку 17 з подальшою зупинкою компресора 16. Після цього блок керування 23 запускає попередньо заповнений рідиною насос 1 і потік рідини по нагнітальному трубопроводу З через зворотній клапан 9 рухається в акумулятор 4, де рідина дотискає стиснений газ, який локалізується у верхній його частині. Після досягнення рідиною розташованого в акумуляторі 4 сигналізатора нижнього рівня рідини 8, блок керування 23 формує сигнал на повільне відкриття керованої засувки 10 з умовою її повного відкриття при досягненні визначеної для акумулятора 4 величини робочого тиску газу, яка визначається манометром 15. Таким чином виключається можливість гідравлічного удару в частині нагнітального трубопроводу 3, яка розташована, по ходу р уху потоку рідини в ньому, після акумулятора 4. 7 64283 При досягненні в акумуляторі 4 визначеної для нього величини робочого тиску газу блок керування 23 шляхом часткового відкриття керованої засувки 19 починає активізувати впуск локалізованого в акумуляторі 4 стисненого газу через газопровід 6 в проміжну ступінь 5 насоса 1. Після часткового відкриття керованої засувки 19 блок керування 23 частково відкриває керовану засувку 21. Регулюванням відкриття керованих засувок 19 та 21, через які до проміжної ступіні 5 насоса 1 надходять потік стисненого газу по газопроводу 6 та окремий потік високонапірної газорідинної суміші по бойпосу 11 відповідно, блок керування 23 досягає сталості заданої величини подачі насосом 1 рідини, яку визначає сполучений з всмоктувальним трубопроводом 2 відповідний датчик визначення витрати рідини 22, внаслідок чого незалежно від об'ємної подачі стисненого газу забезпечується можливість стабілізації газорідинного потоку в проміжній ступіні 5 насоса 1 і далі в нагнітальному трубопроводі 3, загальне зниження тиску в нагнітальному трубопроводі 3 під час роботи насоса 1 та своєчасне гашення гідравлічного удару перед його зупинкою. Завдяки Стисненому газу, який надходить в проміжну ступінь 5 насоса 1 у складі окремого потоку високонапірної газорідинної суміші, досягається розширення діапазону регулювання величиною загальної витрати вп уску стисненого газу в проміжну ступінь 5 насоса 1. Гарантоване введення стисненого газу з газопроводу 6 в проміжну ступінь 5 насоса 1 досягається за рахунок його проштовхування окремим потоком високонапірної газорідинної суміші далі по внутрішньому каналу корпусу проміжної ступіні 5 насоса 1, що дає змогу уникнути зрив подачі насосом 1 рідини. При цьому доцільно щоб в місцях безпосереднього впуску в проміжну ступінь 5 насоса 1 високонапірної газорідинної суміші та стисненого газу вектор миттєвої середньої швидкості руху потоку рідини у внутрішньому каналі корпуса проміжної ступіні 5 був паралельним вектору миттєвої середньої швидкості руху потоку, який впускають. При необхідності зменшення величини подачі насосом 1 рідини блок керування 23 збільшує величину відкриття керованих засувок 21 та 19, внаслідок чого підвищується надходження високонапірної газорідинної суміші і стисненого газу в проміжну ступінь 5 насоса 1. При необхідності збільшення величини подачі насосом 1 рідини блок керування 23 зменшує величину відкриття керованих засувок 21 та 19, внаслідок чого зменшується надходження високонапірної газорідинної суміші і стисненого газу в проміжну ступінь 5 насоса 1. Безпосередньо перед зупинкою системи для регулювання подачі насосом рідини блок керування 23 цілком закриває всі керовані засувки системи 10, 14, 17, 19 та 21 та виконує зупинку насоса 1. Повторний запуск системи для регулювання подачі насосом рідини відрізняється від вище наведеного запуску тим, що керована засувка 10 8 починає відкриватися при досягненні номінальної швидкості обертання вала насоса 1 з послідуючою роботою системи наведеною вище. На протязі певного часу роботи системи для регулювання подачі насосом рідини у реальних умовах, відбуваються неконтрольовані повільні витоки стисненого газу через ущільнення з системи в атмосферу. В разі певного витоку стисненого газу з системи для регулювання подачі насосом рідини, зосереджена в акумуляторі 4 рідина досягає сигналізатора верхнього рівня рідини 7 і система потребує зарядки. Зарядку системи стисненим газом виконують при повній її зупинці, шляхом повного відкриття керованої засувки 14, що забезпечує злив рідини з відокремленої зворотним клапаном 9 та повністю закритою, в разі зупинки системи, керованою засувкою 10 ділянки нагнітального трубопроводу 3 через зливний трубопровід 13 в зливний резервуар 12. Після зменшення величини тиску в акумуляторі 4 до величини робочого тиску компресора 16 блок керування 23 виконує його запуск з одночасним відкриттям керованої засувки 17. За вичерпанням часу роботи компресора 16, який дорівнює тривалості зливу рідини з акумулятора 4, блок керування 23 повністю закриває керовану засувку 14, а після досягнення в акумуляторі 4 тиску, що відповідає потрібної кількості накопиченого в системі стисненого компресором 16 газу, блок керування 23 повністю закриває керовану засувку 17 та виконує зупинку компресора 16. Запуск системи після її зарядки стисненим газом відрізняється від вище наведеного запуску тим, що керована засувка 10 нагнітального трубопроводу 3 відкривається після досягнення в акумуляторі 4 визначеної для нього величини робочого тиску газу. Таким чином, застосування винаходу, що заявляється, дасть змогу збільшити загальну витрату подачі у проміжну ступінь 5 насоса 1 стисненого газу та дозволить керувати подачею насосом 1 рідини, виключаючи при цьому її зрив. 9 64283 10