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 відрізняється тим, що попередньо задають величину подачі насосом рідини, а також величини витрати високонапірної газорідинної суміші та стисненого газу, що впускаються у проміжний ступінь насоса, контролюють ці величини під час роботи насоса, порівнюють з заданими та досягають їх відповідності шляхом зміни кутів, що складає потік рідини у вн утрішньому каналі корпуса проміжного ступеня насоса з потоками високонапірної газорідинної суміші та стисненого газу безпосередньо в місцях їх вп уску. 2. Система для регулювання подачі насосом рідини, яка містить багатоступінчастий насос з всмоктувальним і нагнітальним трубопроводами, акуму C2 2 (19) 1 3 64541 клапан, трубу, що з'єднує нижню частину повітряно-гідравлічного ковпака з всмоктувальним трубопроводом, електрифіковану засувку, повітряногідравлічний ежектор, патрубок для сполучення камери змішання ежектора з атмосферою, електромагнітний кран, електроди, реле контролю опору, електричну схему керування та джерело живлення. [А.с. СРСР №756075 кл. F04В11/00, F16L55/00,1980р.]. Недоліками відомого пристрою е необхідність роботи всіх ступенів насоса на водоповітряній (газорідинній суміші) і вузький діапазон регулювання подачі насосом рідини шляхом впуску в насос газу, що обумовлюється обмеженою витратою газу, що подається у всмоктувальну тр убу насоса - до 15% за об'ємом, внаслідок чого не спостерігається значного зниження тиску в нагнітальному тр убопроводі насосної установки при її роботі та ефективного гашення гідравлічного удару при зупинці насоса. Найбільш близьким технологічним рішенням е 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 і подачу його знову на стиск у проміжну ступінь насоса, [патент України №29097, кл. F04F1/20, 2000р.]. Недоліком найбільш близького технологічного рішення є неможливість регулювання у досить широких межах витрати впускаємого в проміжну ступінь насоса стисненого повітря (газу), яка повинна не перевищувати за об'ємом 15%, що відповідає недостатньому регулюванню об'ємним газо змістом у нагнітальному трубопроводі насоса внаслідок чого неможливо уникнути значного зниження тиску в нагнітальному трубопроводі насосної установки при її роботі та ефективного гашення гідравлічного удару при зупинці насоса. Найбільш близьким технологічним рішенням є відомий пристрій насосна установка для підйому води з великих глибин, що складається з багатоступінчастого насоса з всмоктувальним і нагнітальним трубопроводами, акумулятора, що сполучений воздуховодом з проміжною отупінню насоса, компресора та зливного резервуара, [патент України №29097, кл. F04F1/20, 2000р.]. Недоліком найбільш близького технологічного рішення є неможливість регулювання у досить широких межах витрати впускаємого в проміжну ступінь насоса стисненого повітря (газу), яка повинна не перевищувати за об'ємом 15%, що відповідає недостатньому регулюванню об'ємним газо змістом у нагнітальному трубопроводі насоса внаслідок чого неможливо уникнути значного зниження тиску в нагнітальному трубопроводі насосної установки при її роботі та ефективного гашення гідравлічного удару при зупинці насоса. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу регулювання подачі насосом рідини в якому, шляхом контролю величини подачі насосом рідини, а також величин витрати впускаємих у проміжну ступінь насоса високо напірної газорідинної суміші та стисненого газу, забезпечується можливість стабілізації газорідинного потоку 4 в проміжній ступіні насоса і далі в нагнітальному трубопроводі насоса незалежно від об'ємної подачі стисненого газу, своєчасне гашення гідравлічного удару перед зупинкою насоса та загального зниження тиску в нагнітальному тр убопроводі 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 насоса і подачу його знову на стиск у проміжну ступінь насоса, який відрізняється тим, що попередньо задають величину подачі насосом рідини, а також величини витрати впускаємих у проміжну ступінь насоса високо напірної газорідинної суміші та стисненого газу, контролюють ці величини під час роботи насоса, порівнюють з заданими та досягають їх відповідності шляхом зміни кутів, що складає потік рідини у вн утрішньому каналі корпуса проміжної ступіні насоса з потоками високо напірної газорідинної суміші та стисненого газу безпосередньо в місцях їх вп уску. В основу винаходу поставлена задача удосконалення системи для регулювання подачі насосом рідини у якій, шляхом додаткових з'єднань елементів відомої конструктивної схеми, забезпечується можливість стабілізації газорідинного потоку в проміжній ступіні насоса і далі в нагнітальному трубопроводі насоса, незалежно від об'ємної подачі стисненого газу, своєчасне гашення гідравлічного удару перед зупинкою насоса та загального зниження тиску в нагнітальному тр убопроводі насоса і, за рахунок цього, підвищення точності регулювання в цілому виключаючи зрив подачі насосом рідини, простої та подачу газу обидві газорідинної суміші у всмоктувальний трубопровід насоса і, як наслідок цього, працю всіх ступенів насоса на газорідинній суміші. Поставлена задача розв'язується таким чином, що система для регулювання подачі насосом рідини, яка містить багатоступінчастий насос з всмоктувальним і нагнітальним трубопроводами, акумулятор, що сполучений газопроводом з проміжною отупінню насоса, компресор, зливний резервуар, датчик визначення тиску - манометр, відрізняться тим, що у спеціальних каналах проміжної ступені насоса встановлено спеціальні шарніри з вбудованими в них жиклерами, що сполучені з патрубками, які з'єднані з спеціальними шарнірами відповідно, нагнітальний трубопровід насоса за зворотним клапаном з'єднай з зливним трубопроводом, маючи керовану засувку, сигналізатори рівня рідини, що розташовані в акумуляторі, нагнітальний трубопровід насоса сполучений через трубопровід - бойпас, відповідні патрубок та жиклер з внутрішнім каналом проміжної ступіні насоса, бойпас в свою чергу, має керовану засувку та, як і всмоктувальний трубопровід насоса, датчик визначення витрат рідини, а газопровід має датчик визначення витрати стисненого газу і сполучений з 5 64541 внутрішнім каналом проміжної ступіні насоса через відповідний патрубок та жиклер. Крім того система містить спеціальні шарніри з патрубками розташовані у окремих акумуляторах, які з'єднані з корпусом проміжної ступені насоса та пневмоциліндрами, а також сполучені з бойпасом та газопроводом відповідно, кожний пнемоциліндр сполучен з газопроводом окремими трубопроводами, що мають керовані засувки, кожен пневмоциліндр має поршень зі штоком, який містить шарнір та, в свою чергу, шарнірне з'єднай з відповідним поршнем та патрубком, а газопровід між відповідними зонами сполучення з пневмоциліндрами має керовані засувки. На Фіг.1 та 2 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 3 трубопроводами, розташований у поперечному перетині нагнітального трубопроводу насоса акумулятор 4, сполучений через газопровід 5, окремий акумулятор 6, патрубок 7 та жиклер 8 спеціального шарніра 9 з проміжною отупінню 10 насоса 1, розташовані в акумуляторі 4 сигналізатори верхнього 11 та нижнього 12 рівня рідини, нагнітальний трубопровід 3, в свою чергу містить зворотній клапан 13, керовану засувк у 14 та сполучений як з проміжною отупінню 10 насоса 1 через трубопровід - бойпас 15, окремий акумулятор 16, патрубок 17 та жиклер 18, спеціального шарніра 19, так і зливним резервуаром 20 через зливний трубопровід 21, маючий керовану засувку 22, при цьому проміжна ступінь 10 насоса 1 сполучена, по ходу руху потоку рідини в її вн утрішньому каналі, спочатку з бойпасом 15, а потім з газопроводом 5, манометр 23 сполучений з верхньою частиною акумулятора 4, газопровід 5, в свою чергу з'єднай з нагнітачем 24 через керовану засувк у 25 і має датчик визначення витрати стисненого газу 26 та керовані засувки 27, 28, 29, всмоктувальний трубопровід 2 з зворотним клапаном 30 та бойпас 15 з керованою засувкою 31 містять датчики визначення витрати рідини 32, спеціальні шарніри 9 та 19, встановлені у спеціальних каналах 33 корпуса проміжної ступіні 10 насоса 1, окремі акумулятори 6 та 16 з'єднані з пневмоциліндрами 34 та35 відповідно, при цьому пневмоциліндри 34 сполучений з газопроводом 5 окремими трубопроводами 36, 37 з керованими засувками 38, 39 відповідно та має поршень 40 зі штоком 41, який містить шарнір 42, та в свою чергу, через шарніри 43 та 44 з'єднай з патрубком 7 та поршнем 40 відповідно, пневмоциліндр 35 сполучен з газопроводом 5 окремими трубопроводами 45, 46 з керованими засувками 47, 48 відповідно та має поршень 49 зі штоком 50, який містить шарнір 51 та в свою чергу, через шарніри 52 та 53 з'єднай з патрубком 17 та поршнем 49, а окремі трубопроводи 36 та 37 сполучені з патрубками 54 та 55, які мають керовані засувки 56 та 57 відповідно, окремі трубопроводи 45 та 46 сполучені патрубками 58 та 59, які мають керовані засувки 60 та 61 відповідно. Система додатково містить блок керування 62. 6 У ролі акумулятора, в разі використання даної системи у ша хтному водовідливі з великих глибин ерліфтом, може виступати спеціально обладнана гірнича виробітка. Спосіб за допомоги системи, наведеної на фігура х 1 та 2, реалізується наступним чином. Попередньо задають величину подачі насосом рідини, що дорівнює витраті рідини через всмоктувальний трубопровід насоса, а також величини витрати впускаємих у проміжну ступінь 10 насоса 1 високонапірної газорідинної суміші та стисненого газу, як основні технологічні параметри та з врахуванням характеристик використовує мого газу і параметрів системи визначають робочий тиск газу в акумуляторі 4 та потрібну кількість стисненого, використовуємо нагнітачем 24, газу в системі, необхідну для забезпечення заданих те хнологічних параметрів її стабільної роботи. Перед запуском насосної установки роблять зарядку акумулятора 4, газопроводу 5 та ділянки нагнітального трубопроводу 3 відокремлену зворотним клапаном 13 та керованою засувкою 14, необхідною кількістю попередньо стисненим нагнітачем 24 газом, шляхом відкриття керованої засувки 25 і подачі стисненого газу від нагнітача 24 в газопровід 5, при цьому керовані засувки 14, 22, 27, 28, 29, 38, 39, 47, 48, 56, 57, 60 та 61 повністю закриті. При надходженні від нагнітача 24 до системи потрібної кількості стисненого газу, яка вимірюється певним часом роботи цього нагнітача, блок керування 62 повністю закриває керовану засувку 25 з подальшою зупинкою нагнітача 24. Після цього блок керування запускає попередньо заповнений рідиною насос 1 і потік рідини по нагнітальному трубопроводу 3 через зворотній клапан 13 рухається до акумулятора 4, де рідина дожимає стиснений газ, що зосереджується у верхній його частині. Після досягнення рідиною сигналізатора нижнього рівня рідини 12, розташованого в акумуляторі 4, блок керування формує сигнал на повільне відкриття керованої засувки 14 з умовою її повного відкриття при досягненні визначеного для акумулятора 4 робочого тиску газу, котрий визначається манометром 23. Таким чином виключається можливість гідравлічного удару в частині нагнітального трубопроводу 3, розташованій після акумулятора 4. При досягненні в акумуляторі 4 визначеного для нього робочого тиску газу блок керування починає активізувати впуск стисненого газу, надходячого з акумулятора 4 через газопровід 5 до внутрішнього каналу проміжної ступіні 10 насоса 1, шляхом відкриття керованих засувок 27, 28 та 29 з послідуючим відкриттям керованої засувки 31, що забезпечує надходження високонапірної газорідинної суміші до розглядаємої суміші насоса. Регулюванням закриття керованих засувок 27 та 31, при повністю відкритих керованих засувках 28 та 29, через відповідно які до проміжної ступіні 10 насоса 1 надходять відповідно, високо напірна газорідинна суміш по бойпасу 15 та стиснений газ по газопроводу 5, блок керування домагається сталості їх заданих величин, а регулюванням закриттям керованих засувок 28 та 29, при повністю 7 64541 відкритих керованих засувках 38, 39, 60, 61 та повністю закритих керованих засувках 47, 48, 56, 57, або повністю відкритих керованих засувках 47, 48, 56, 57 та повністю закритих керованих засувках 38, 39, 60, 61, блок керування домагається сталості кутів, що складає потік рідини у внутрішньому каналі корпуса проміжної ступіні 10 насоса 1 з потоками високонапірної газорідинної суміші та стисненого газу безпосередньо в місцях їх впуску, які забезпечують задану величину подачі насосом 1 рідини яку визначає датчик витрати рідини 32, встановлений на всмоктувальному трубопроводі 2 насоса 1 в наслідок чого забезпечується можливість стабілізації газорідинного потоку в проміжній ступіні і далі в нагнітальному трубопроводі насоса, не залежно від об'ємної подачі стисненого газу , своєчасне гашення гідравлічного удару перед зупинкою насоса та загального зниження тиску в нагнітальному трубопроводі насоса, при цьому витрати впускаємих у проміжну ступінь 10 насоса 1 високонапірної газорідинної суміші та стисненого газу визначають датчик визначення витрати рідини 32, встановлений на бойпасі 15 та датчик визначення витрати стисненого газу 26 встановлений на газопроводі 5 відповідно. Завдяки відсотку стисненого газу, який складає високо напірну газорідинну суміш, що впускають, досягають збільшення загальної витрати синеного газу, над ходячого до проміжної ступіні насоса. Проштовхувати стиснений газ, впускаємий в проміжну ступінь насоса далі по каналу його корпуса допомагає потоку рідини, надходячої з попередніх робочих коліс насоса, високонапірний газорідинний потік, надходячий з нагнітального трубопроводу 3 по бойпасу 15 до місця впуску стисненого газу в розглядаєму проміжну ступінь, що дасть змогу уникнути зрив подачі насосом рідини. При цьому доцільно щоб вектори миттєвої середньої швидкості потоку рідини, що рухається у внутрішньому каналі корпуса проміжної ступіні насоса, без посередньо в місцях впуску в цей канал високо напірної газорідинної суміші та стисненого газу співпадали за напрямками та були паралельні векторам миттєвої середньої швидкості потоків високонапірної газорідинної суміші та стисненого газу, без посередньо в місцях їх вп уску відповідно. При необхідності зменшення величини подачі насосом 1 рідини, блок керування збільшує кути, що складає потік рідини у вн утрішньому каналі корпуса проміжної ступіні 10 насоса 1 з потоками високонапірної суміші та стисненого газу в безпосередньо в місцях їх вп уску, шляхом збільшення закриття керованих засувок 28 та 29 при повністю відкритих керованих засувках 38, 39, 60, 61 та повністю закритих керованих засувках 47, 48, 56, 57, в наслідок чого до пневмоціліндрів 34 та 35 починає надходити стиснений газ, який переміщує в них відповідні поршні 40 та 49, що передають рух з'єднаним з ними штоком 41 та 50, які, в свою чергу, повертають патрубки 7 та 17 , зі з'єднаними з ними спеціальними шарнірами 9 та 19 відповідно, у напрямку відповідаючому напрямку обертання валу насоса. 8 При необхідності збільшення величини подачі насосом 1 рідини, блок керування зменшує кути, що складає потік рідини у вн утрішньому каналі корпуса проміжної ступіні 10 насоса 1 з потоками високонапірної газорідинної суміші та стисненого газу в безпосередньо в місцях їх впуск у, шляхом збільшення закриття керованих засувок 28 та 29 при повністю відкритих керованих засувках 47, 48, 56, 57 та повністю закритих керованих засувках 38, 39, 60, 61, в наслідок чого до пневмоциліндрів 34 та 35 починає надходити стиснений газ, який переміщує в них відповідні поршні 40 та 49, що передають рух з'єднаним з ними штоком 41 та 50, які, в свою чергу, повертають патрубки 7 та 17 , зі з'єднаними з ними спеціальними шарнірами 9 та 19 відповідно, у напрямку, протилежному напрямку обертання валу насоса. Безпосередньо перед зупинкою системи блок керування цілком закриває всі керовані засувки системи 14, 22, 25, 27, 28, 29, 31, 38, 39, 47, 48, 56, 57, 60, та 61 з наступною зупинкою насоса 1. При повторному використанні даної системи, керована засувка 14 починає відкриватися при досягненні номінальної швидкості обертання вала насоса з послідуючою роботою системи наведеною вище. Протягом певного часу роботи системи у реальних умовах, відбуваються не контрольовані повільні витоки стисненого газу через ущільнення з системи в атмосферу. В разі певного витоку стисненого газу з системи, рідина досягає сигналізатора верхнього рівня рідини 11, встановленого в акумуляторі 4 і система потребує зарядки. Зарядка системи стисненим газо виконується при повній її зупинці, шляхом повного відкриття керованої засувки 22, що забезпечує злив рідин з акумулятора 4 та ділянки нагнітального трубопроводу 3, відокремлену зворотним клапаном 13 та повністю закритою, в разі зупинки системи, керованою засувкою 14, через зливний трубопровід 21 в зливний резервуар 20. Коли тиск в акумуляторі 4 зменшиться до робочого тиску нагнітача 24 блок керування починає його запуск з одночасним відкриттям керованої засувки 25. За вичерпанням часу роботи нагнітача, що дорівнює тривалості зливу рідин з визначених вище ділянок системи, блок керування повністю закриває керовану засувку 22, а після досягненні в акумуляторі 4 тиску , що відповідає потрібної кількості накопиченого в системі стисненого нагнітачем 24 газу, блок керування повністю закриває керовану засувку 25 з послідуючою зупинкою нагнітача. Запуск системи після її зарядки стисненим газо відрізняється від вище наведеного запуску тим, що керована засувка 14 нагнітального трубопроводу 3 відкривається після досягненні в акумуляторі 4 визначеного, для нього робочого тиску газу. Таким чином, застосування винаходу, що заявляється, дасть змогу збільшити загальну витрату стисненого газу, впускаемого у проміжну ступінь насоса і за рахунок цього дозволить керувати подачею насосом рідини виключаючи при цьому її зрив. 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 64541 Підписне 10 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