Спосіб запуску насосної установки та система для його реалізації

1. Спосіб запуску насосної установки, що включає відкачування 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 повторно на стиск у проміжний ступінь насоса, який відрізняється тим, що попередньо задають визначену з врахуванням параметрів використовуваного насоса залежність оптимальної витрати стисненого газу, що впускається в проміжний ступінь насоса, від швидкості обертання вала насоса, під час запуску насоса контролюють швидкість обертання його вала та досягають виконання заданої залежності шляхом забезпечення впуску відповідної витрати стисненого газу у зони низького тиску, що виникають у проміжному ступені насоса безпосередньо за рухомими в ньому елементами механічної системи, при цьому газ, який потрапляє в проміжний ступінь насоса далі дотискається у наступних проміжних його ступенях, C2 2 (11) 1 3 77630 4 Недоліками відомого способу є істотна газорідинний акумулятор з встановленими в ньому кількість проміжних ступенів насоса, працююча на сигналізаторами рівня рідини, окремі акумулятори, газорідинній суміші, що характеризується вузьким що з'єднані з корпусом багатоступінчастого насоса діапазоном впуску стисненого газу у проміжний та сполучені додатковими трубопроводами - газоступінь насоса, обумовленим значним тиском, проводом та бойпасом з газорідинним акумулятовиникаємим в проміжному ступені ром та нагнітальним трубопроводом відповідно, багатоступінчастого насоса в який безпосередньо розташовані у відповідних окремих акумуляторах здійснюють впуск стисненого газу. та встановлені у спеціальних каналах проміжного Відома система для регулювання подачі насоступеня насоса спеціальні шарніри з вбудованими сом рідини, яка містить багатоступінчастий насос з в них жиклерами, що сполучені з патрубками, які всмоктувальним і нагнітальним трубопроводами, з'єднані відповідними спеціальними шарнірами, акумулятор, компресор, зливний трубопровід, пневмоциліндри, що з'єднані з відповідними окрезливний резервуар, сигналізатори рівня рідини, що мими акумуляторами та сполучені з газопроводом розташовані в акумуляторі, датчики визначення та бойпасом відповідно, датчики визначення тиску, тиску, витрати рідини та стисненого газу, при цьовитрат рідини та стисненого газу, зворотні клапаму акумулятор і нагнітальний трубопровід, в свою ни, при цьому бойпас має керовану засувку, чергу, з'єднані відповідними трубопроводами з газопровід сполучен з пневмоциліндрами окремипроміжним ступенем насоса, [патент України № ми трубопроводами, що мають керовані засувки, 64283А, кл. F 04 F 1/10, 1/20, Е 21 F 17/00, кожен пневмоциліндр має поршень зі штоком, який Офіційний вісник. Промислова власність, 16 лютомістить шарнір та шарнірно з'єднаний з го 2004 p.]. відповідним патрубком, а газопровід, в свою чергу, Недоліками відомої системи є істотна кількість між відповідними зонами сполучення з проміжних ступенів насоса, працююча на пневмоциліндрами має керовані засувки, [патент газорідинній суміші, що характеризується вузьким України № 64541А, кл. F 04 F 1/100, F 04 F 1/20, Е діапазоном впуску стисненого газу у проміжний 21 F 17/00, 2004 p.]. ступінь насоса, обумовленим значним тиском, Недоліками найбільш близького виникаємим в проміжному ступені технологічного рішення є істотна кількість багатоступінчастого насоса в який безпосередньо проміжних ступенів насоса, працююча на здійснюють впуск стисненого газу. газорідинній суміші, що характеризується вузьким Найбільш близьким технологічним рішенням є діапазоном впуску стисненого газу у проміжний спосіб регулювання подачі насосом рідини, що ступінь насоса, обумовленим значним тиском, включає відкачку рідини у складі газорідинної виникаємим в проміжному ступені суміші, шляхом подачі стисненого газу в насос, багатоступінчастого насоса в який безпосередньо відділення газу від рідини до виходу його з здійснюють впуск стисненого газу. нагнітального трубопроводу насоса і подачу його В основу винаходу поставлена задача удоскознову на стиск у проміжний ступінь насоса, при налення способу запуску насосної установки в цьому попередньо задають величину подачі насоякому, шляхом вибору інших технологічних сом рідини, а також величини витрати параметрів, забезпечується можливість розшивисоконапірної газорідинної суміші та стисненого рення діапазону впуску стисненого газу у газу, що впускаються у проміжний ступінь насоса, проміжний ступінь насоса, стабілізаціїконтролюють ці величини під час роботи насоса, газорідинного потоку в проміжних ступенях насоса порівнюють з заданими та досягають їх і далі в нагнітальному трубопроводі насоса, незавідповідності шляхом зміни кутів, що складає потік лежно від об'ємної подачі стисненого газу, і за рарідини у внутрішньому каналі корпуса проміжного хунок цього істотне скорочення кількості проміжних ступеня насоса з потоками високонапірної ступенів насоса, працюючих на газорідинній газорідинної суміші та стисненого газу безпосесуміші. редньо в місцях їх впуску, [патент України № Поставлена задача розв'язується таким чи64541 А, кл. F 04 F 1/100, F 04 F 1/20, Е 21 F 17/00, ном, що спосіб запуску насосної установки, який 2004 p.]. включає відкачку рідини у складі газорідинної Недоліками найбільш близького суміші, шляхом подачі стисненого газу в насос, технологічного рішення є істотна кількість відділення газу від рідини до виходу його з проміжних ступенів насоса, працююча на нагнітального трубопроводу насоса і подачу його газорідинній суміші, що характеризується вузьким знову на стиск у проміжний ступінь насоса, який діапазоном впуску стисненого газу у проміжний відрізняється тим, що попередньо задають визнаступінь насоса, обумовленим значним тиском, чену з врахуванням параметрів використовуємого виникаємим в проміжному ступені насоса залежність оптимальної витрати багатоступінчатого насоса в який безпосередньо впускаємого в проміжний ступінь насоса стисненоздійснюють впуск стисненого газу. го газу, від швидкості обертання вала насоса, під Найбільш близьким технологічним рішенням є час запуску насоса контролюють швидкість оберсистема для регулювання подачі насосом рідини, тання його вала та досягають виконання заданої яка містить багатоступінчастий насос з всмоктузалежності шляхом забезпечення впуску вальним і обладнаним керованою засувкою відповідної витрати стисненого газу у зони низьконагнітальним трубопроводами, компресор, зливго тиску, що виникають у проміжному ступені насоний резервуар, зливний трубопровід з керованою са безпосередньо за рухаючимися в ньому елезасувкою, розташований у проміжному поперечментами механічної системи, при цьому газ, ному перерізі нагнітального трубопроводу потрапивший в проміжний ступінь насоса далі 5 77630 6 дожимається у наступних проміжних його ступетрубопроводом 18, що має керовану засувку 19 з нях, працюючих на газорідинній суміші, внутрішній компресором 4, багатоступінчастий насос 1 робочий об'єм яких зменшується зі збільшенням складається з відповідних ступенів 20, 21, 22, 23 відповідного номеру проміжного ступеня насоса. та містить вал 24, що обертається в підшипниках В основу винаходу поставлена задача удоско25, сталевий розвантажувальний диск 26, налення системи для запуску насосної установки у дистанційну втулку 27, нагнітальну кришку 28, до якій, шляхом інших з'єднань елементів відомої якої кріпиться кронштейн 29 підшипників 25, гайку конструктивної схеми, забезпечується можливість ротора 30, стяжні болти 31, робоче колесо 32 розширення діапазону впуску стисненого газу у проміжного ступеня 21 багатоступінчастого насоса проміжний ступінь насоса, стабілізації 1, в який безпосередньо здійснюють впуск стиснегазорідинного потоку в проміжних ступенях насоса ного газу має спеціальні канали 33, 34 сполучені і далі в нагнітальному трубопроводі насоса, незаканалами 35, 36 з внутрішнім каналом 37 вала 24, лежно від об'ємної подачі стисненого газу, і за раякий має зворотний клапан 38, що містить сталеву хунок цього істотне скорочення кількості проміжних кульку 39, направляючий апарат 40 є складовою ступенів насоса, працюючих на газорідинній проміжного ступеня 22, а робоче колесо 41 налесуміші. жить до ступеня 23 багатоступінчастого насоса 1, Поставлена задача розв'язується таким чиа всмоктувальний 2 та нагнітальний 3 трубопровоном, що система запуску насосної установки, яка ди, в свою чергу, мають зворотні клапани 42 та 43 містить багатоступінчастий насос з всмоктувальвідповідно. Система додатково містить блок керуним і обладнаним керованою засувкою вання 44. нагнітальним трубопроводами, компресор, зливУ ролі газорідинного акумулятора 8, в разі виний резервуар, зливний трубопровід з керованою користання даної системи у шахтному водовідливі засувкою, розташований у проміжному поперечз великих глибин, може виступати спеціально обному перерізі нагнітального трубопроводу ладнана гірнича виробітка. газорідинний акумулятор з встановленими в ньому Спосіб за допомогою системи, наведеної на сигналізаторами рівня рідини, з'єднаний з корпуфігурах 1, 2, 3 та 4, реалізується наступним чином. сом багатоступінчастого насоса окремий акумуляПопередньо задають визначену з врахуванням тор, сполучений додатковим трубопроводом, що параметрів використовуємого багатоступінчастого має керовану засувку, з газорідинним акумулятонасоса 1 залежність оптимальної витрати впусром, датчики визначення тиску та витрати стиснекаемого в проміжний ступінь 21 насоса 1 стисненоного газу, відрізняється тим, що вал го газу, від швидкості обертання вала насоса 1, як багатоступінчастого насоса з'єднай з датчиком основний технологічний параметр та з врахуванвизначення швидкості обертання - тахометром, ням характеристик використовуємого газу і робоче колесо проміжного ступеня параметрів системи визначають робочий тиск газу багатоступінчастого насоса, в який безпосередньо в газорідинному акумуляторі 8 та потрібну кількість здійснюють впуск стисненого газу, має спеціальні стисненого, використовуємим нагнітачем 4, газу в канали сполучені з внутрішнім каналом валу насосистемі, необхідну для забезпечення заданих са, який, в свою чергу, сполучен з окремим акумутехнологічних параметрів її стабільної роботи. лятором, при цьому внутрішній канал вала насоса, Перед запуском насосної установки роблять містить зворотний клапан, а внутрішній робочий зарядку газорідинного акумулятора 8 та ділянки об'єм елементів проміжних ступенів нагнітального трубопроводу 3, відокремленої звобагатоступінчастого насоса, працюючих на ротним клапаном 43 та керованою засувкою 17, газорідинній суміші, зменшується зі збільшенням необхідною кількістю попередньо стисненого відповідного номеру проміжного ступеня насоса. нагнітачем 4 газу, шляхом відкриття керованої На фігурі 1 зображена схема системи для засувки 19 трубопроводу 18 і подачі стисненого реалізації способу запуску насосної установки. На газу від нагнітача 4 в додатковий трубопровід 12, фігурах 2, 3 та 4 зображені схеми структурних при цьому керовані засувки 7, 13 та 17 повністю особливостей елементів багатоступінчастого назакриті. соса системи для реалізації способу запуску При надходженні від нагнітача 4 до системи насосної установки. потрібної кількості стисненого газу, яка Система для запуску насосної установки вимірюється певним часом роботи цього нагнітача, містить багатоступінчастий насос 1 з всмоктувальблок керування 44 повністю закриває керовану ним 2 і нагнітальним 3 трубопроводами, компрезасувку 19 з подальшою зупинкою нагнітача 4. сор 4, зливний резервуар 5, зливний трубопровід 6 Після цього блок керування запускає попередньо з керованою засувкою 7, розташований у заповнений рідиною багатоступінчастий насос 1 і проміжному поперечному перерізі нагнітального завдяки тахометру 16 здійснює контроль трубопроводу 3 газорідинний акумулятор 8 з всташвидкості обертання його вала та досягає виконовленими в ньому сигналізаторами верхнього 9 нання заданої залежності шляхом регулювання та нижнього 10 рівнів рідини, з'єднаний з корпусом відповідної величини відкриття керованої засувки багатоступінчастого насоса 1 окремий акумулятор 13, що забезпечує впуск стисненого газу, надходя11, сполучений додатковим трубопроводом 12, що чого з газорідинного акумулятора 8, через додатмає керовану засувку 13 з газорідинним акумуляковий трубопровід 12, окремий акумулятор 11, тором 8, датчики визначення тиску 14, витрати внутрішній канал 37 вала 24, канали 35, 36 та стисненого газу 15 та швидкості обертання - тахоспеціальні канали 33, 34 робочого колеса 32 у зометр 16, нагнітальний трубопровід 3 має керовану ни низького тиску, що виникають у проміжному засувку 17, додатковий трубопровід 12 сполучен ступені 21 багатоступінчастого насоса 1 безпосе 7 77630 8 редньо за рухаючимися в ньому елементами досягненні номінальної швидкості обертання вала механічної системи, при цьому відкриття зворотно24 багатоступінчастого насоса 1. го клапану 38 забезпечує діюча на його складовий На протязі певного часу роботи системи у реелемент - сталеву кульку 39 відцентрова сила, що альних умовах, відбуваються не контрольовані виникає завдяки обертання вала 24, а газ, потраповільні витоки стисненого газу через ущільнення пивший в проміжний ступінь 21 насоса 1 далі з системи в атмосферу. дожимається у наступних його ступенях 22, 23, В разі певного витоку стисненого газу з систепрацюючих на газорідинній суміші, внутрішній роми, рідина досягає сигналізатора верхнього рівня бочий об'єм робочих колес яких зменшується зі рідини 9, встановленого в газорідинному збільшенням відповідного номеру проміжного стуакумуляторі 8 і система потребує зарядки. пеня насоса, до якого вони належать. Величину Зарядка системи стисненим газом виконується витрати впускаемого в проміжний ступінь 21 при повній її зупинці, шляхом повного відкриття багатоступінчастого насоса 1 стисненого газу керованої засувки 7, що забезпечує злив рідини з визначає відповідний датчик 15. При необхідності газорідинного акумулятора 8 та ділянки збільшення величини витрати впускаемого в нагнітального трубопроводу З, відокремлену звопроміжний ступінь 21 стисненого газу, блок керуротним клапаном 43 та повністю закритою, в разі вання збільшує величину відкриття керованої зазупинки системи, керованою засувкою 17, через сувки 13. Паралельно з цим потік газорідинної зливний трубопровід 6 в зливний резервуар 5. суміші по нагнітальному трубопроводу 3 через Коли тиск в газорідинному акумуляторі 8 зворотний клапан 43 рухається до газорідинного зменшується до робочого тиску нагнітача 4 блок акумулятора 8, де стиснений газ локалізується у керування починає його запуск з одночасним верхній його частині. Після досягнення рідиною відкриттям керованої засувки 19 трубопроводу 18. сигналізатора нижнього рівня рідини 10, розташоЗа вичерпанням часу роботи нагнітача, що ваного в газорідинному акумуляторі 8, блок керудорівнює тривалості зливу рідини з визначених вання формує сигнал на повільне відкриття вище ділянок системи, блок керування повністю керованої засувки 17 з умовою її повного відкриття закриває керовану засувку 7, а після досягнення в при досягненні визначеного для газорідинного газорідинному акумуляторі 8 тиску, що відповідає акумулятора 8 робочого тиску газу, котрий потрібної кількості накопиченого в системі стисневизначається манометром 14. Таким чином ного нагнітачем 4 газу, блок керування повністю забезпечується розширення діапазону впуску закриває керовану засувку 19 з наступною зупинстисненого газу у проміжний ступінь насоса, кою нагнітача. стабілізації газорідинного потоку в проміжних стуЗапуск системи після її зарядки стисненим гапенях насоса і далі в нагнітальному трубопроводі зом відрізняється від вище наведеного запуску насоса, незалежно від об'ємної подачі стисненого тим, що керована засувка 17 нагнітального трубогазу, і за рахунок цього істотне скорочення проводу З відкривається після досягнення в кількості проміжних ступенів насоса, працюючих газорідинному акумуляторі 8 визначеного для ньона газорідинній суміші, виключаючи можливість го робочого тиску газу. гідравлічного удару в частині нагнітального трубоТаким чином, застосування винаходу, що проводу 3, розташованій після газорідинного акузаявляється, дозволить гарантований впуск мулятора 8. необхідної кількості стисненого газу у проміжний Безпосередньо перед зупинкою системи блок ступінь насоса, своєчасне гашення гідравлічного керування цілком закриває всі керовані засувки удару перед зупинкою насоса та загальне зниженсистеми 7, 13, 17 та 19 з наступною зупинкою ня тиску в нагнітальному трубопроводі насоса, багатоступінчастого насоса 1, при цьому витоку виключаючи зрив подачі насосом рідини та простої рідини з проміжного ступеня 21 в окремий акумупри мінімальній конфігурації технічних засобів. лятор 11 перешкоджає закритий, в разі зупинки Даний винахід також може знайти своє застообертання вала 24, зворотний клапан 38. сування і у нафтовидобувній промисловості. При повторному використанні даної системи, керована засувка 17 починає відкриватися при 9 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 77630 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601