Спосіб запуску та функціонування морського ерліфта та система для його здійснення

1. Спосіб запуску та функціонування морського ерліфта, що включає підйом елементів підводних родовищ корисних копалин у складі гідросуміші, подачу стисненого повітря в змішувач (8) підйомної труби, створення багатокомпонентної суміші після надходження стиснутого повітря в потік гідросуміші та транспортування потоку багатокомпонентної суміші в підйомній трубі морського ерліфта, який відрізняється тим, що попередньо задають величину тиску водоповітряної суміші у робочому змішувачі (9) підйомної труби, в який подають стиснуте компресором повітря під час функціонування ерліфта на його робочих характеристиках, подають стиснуте компресором повітря у змішувач (8) підйомної труби, який розташований вище робочого змішувача (9), дотискають локалізоване в акумуляторі стиснуте повітря до тиску у робочому змішувачі (9) шляхом подачі в акумулятор морської води океану під її статичним тиском, подають дотиснуте повітря у робочий змішувач (9), контролюють величину тиску морської води океану у робочому змішувачі (9) під час подачі в нього дотиснутого повітря, порівнюють контрольовану величину із заданою та при досягненні їх відповідності припиняють подачу стиснутого компресором 2 (19) 1 3 84332 Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний безпосередньо при розробці підводних родовищ корисних копалин, підйом елементів яких відбувається за допомогою ерліфта. Відомий спосіб запуску ерліфта, який включає подачу стисненого повітря високого тиску у обладнану шибером верхню частину підйомної труби, витіснення з неї води через приймальний пристрій з наступною подачею стисненого повітря робочого тиску у змішувач, при цьому витіснення води виконують до досягнення в підйомній трубі робочого тиску, після чого відкривають шибер та одночасно розпочинають подачу стисненого повітря робочого тиску у змішувач, [авт. св. СРСР №1629625 Al, кл.Р04Р1/18, 1991р.]. Недоліками відомого способу є недостатнє для запуску зниження тиску у змішувачі підйомної труби морського ерліфта при значних глибинах розташування змішувача, що відповідає великим глибинам розробки підводних родовищ корисних копалин та низька ефективність запуску ерліфта за відомим способом, в наслідок стрімкого заповнення морською водою океану підйомної труби при відкритті встановленого на ній шибера, що спричинить швидке зростання тиску у змішувачі, яке може призвести до припинення надходження в нього стисненого повітря від компресора. Відома ерліфтна установка зі способу запуску ерліфта, яка містить джерело стисненого повітря, підйомну тр убу з шибером, приймальний пристрій, змішувач, а також обладнаний керованою засувкою та манометром став трубопроводу, котрим джерело стисненого повітря сполучене з верхньою частиною підйомної труби, [авт. св. СРСР №1629625 А1, кл. F04F1/18, 1991p.]. Недоліками відомої ерліфтної установки є недостатнє для запуску зниження тиску у змішувачі підйомної труби морського ерліфта при значних глибинах розташування змішувача, що відповідає великим глибинам розробки підводних родовищ корисних копалин та низька ефективність запуску установки, в наслідок стрімкого заповнення морською водою океану підйомної труби при відкритті встановленого на ній шибера, що спричинить швидке зростання тиску у змішувачі, яке може призвести до припинення надходження в нього стисненого повітря від компресора. Найбільш близьким технологічним рішенням є спосіб підйому пульпи, який включає подачу стисненого повітря у змішувач по повітропроводу у складі водоповітряної суміші, регулювання величини тиску у змішувачі шляхом зміни співвідношення витрат води та повітря, при цьому попередньо задають необхідну величину тиску повітря у змішувачі, а в процесі підйому пульпи підтримують цю величину шляхом регулювання співвідношення витрат води та повітря з наступним відведенням води в затрубний простір у нижній частині вертикальної ділянки повітропроводу, [патент України №30137А, кл. Е21С45/00, F04F1/20, 2000p.]. Недоліками найбільш близького технологічного рішення є використовування високопродуктивного насоса для дотиснення до тиску у змішувачі 4 підйомної труби попередньо стисненого компресором повітря, що забезпечує запуск ерліфта. Найбільш близьким технічним рішенням є ерліфтна установка для підйому пульпи, яка містить підйомну тр убу, камеру підживлення з патрубком, підводящу тр убу, змішувач підйомної труби, насос з нагнітальним трубопроводом, встановлений на підйомній трубі повітрявідділювач, компресор з відповідним нагнітальним трубопроводом, встановлений у проміжному поперечному перерізі нагнітального трубопроводу насоса водовідділювач, сполучений з оточуючим середовищем і водовідділювачем патрубок, датчики визначення витрат рідини та стисненого газу, при цьому нагнітальний трубопровід насоса сполучений зі змішувачем підйомної труби, а нагнітальний трубопровід компресора сполучений через додатковий змішувач з нагнітальним трубопроводом насоса, [патент України №30137А, кл. Е21С45/00, F04F1/20, 2000p.]. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу запуску та функціонування морського ерліфта в якому, шля хом контролю в процесі запуску ерліфта величини тиску водоповітряної суміші у робочому змішувачі підйомної труби, в який відбувається подача стисненого компресором повітря під час функціонування ерліфта на його робочих характеристиках, забезпечується можливість зниження рівня розташування робочого змішувача підйомної труби, що необхідно при значних глибинах розробки підводних родовищ корисних копалин та гарантованого надходження стисненого повітря в усі змішувачі підйомної труби при запуску ерліфта, використовуючи ресурс статичного тиску морської води океану для дотиснення стисненого компресором повітря до тиску у робочому змішувачі, виключаючи використовування в технологічних процесах насосів та енергоємних потужних компресорів. Поставлена задача розв'язується таким чином, що відомий спосіб запуску та функціонування морського ерліфта, що включає підйом елементів підводних родовищ корисних копалин у складі гідросуміші, подачу стисненого повітря в змішувач підйомної труби, створення багатокомпонентної суміші після надходження стисненого повітря в потік гідросуміші та транспортування потоку багатокомпонентної суміші в підйомній трубі морського ерліфта, який відповідно до винаходу відрізняється тим, що попередньо задають величину тиску водоповітряної суміші у робочому змішувачі підйомної труби, в який відбувається подача стисненого компресором повітря під час функціонування ерліфта на його робочих характеристиках, подають стиснене компресором повітря у змішувач підйомної труби, який розташований вище за робочий змішувач, дотискають локалізоване в акумуляторі стиснене повітря до тиску у робочому змішувачі шля хом подачі в акумулятор морської води океану під її статичним тиском, подають дотиснене повітря у робочий змішувач, контролюють величину тиску морської води океану у робочому змішувачі під час подачі в нього дотисненого повітря, порівнюють контрольовану величину з заданою та при досягненні їх відповідності припиняють подачі стисненого компресором повітря в змішувач 5 84332 та морської води океану в акумулятор при одночасній подачі стисненого компресором повітря через акумулятор в робочий змішувач, після чого в процесі роботи морського ерліфта заряджають акумулятор стисненим компресором повітрям шляхом паралельної подачі зосередженої в акумуляторі морської води океану в робочий змішувач при встановленні різниці між подачею стисненого компресором повітря в акумулятор та подачею стисненого повітря з акумулятора в робочий змішувач. В основу винаходу поставлена задача удосконалення системи для запуску та функціонування морського ерліфта в якій, шляхом введення додаткових елементів та з'єднань в відому конструктивну схему, забезпечується можливість зниження рівня розташування робочого змішувача підйомної труби, в який відбувається подача стисненого компресором повітря під час функціонування ерліфта на його робочих характеристиках, що необхідно при значних глибинах розробки підводних родовищ корисних копалин та гарантованого надходження стисненого повітря в усі змішувачі підйомної труби при запуску ерліфта, використовуючи ресурс статичного тиску морської води океану для дотиснення стисненого компресором повітря до тиску у робочому змішувачі, виключаючи використовування в те хнологічних процесах насосів та енергоємних потужних компресорів при раціональній конфігурації те хнічних засобів. Поставлена задача розв'язується таким чином, що відома система для запуску та функціонування морського ерліфта, яка містить підйомну та підводящу труби, компресор з нагнітальним трубопроводом, встановлений на підйомній трубі повітрявідділювач, сполучений з нагнітальним трубопроводом компресора акумулятор, сполучений з оточуючим середовищем і акумулятором окремий патрубок та сполучений з нагнітальним трубопроводом компресора змішувач підйомної труби, яка відповідно до винаходу відрізняється тим, що підйомна труба містить робочий змішувач, окремий патрубок обладнаний керованою засувкою, верхня та донна частини акумулятора сполучені через обладнані відповідними керованими засувками патрубки з робочим змішувачем, всмоктувальний трубопровід компресора містить фільтр та сполучений з повітрявідділювачем, акумулятор містить сигналізатор рівня рідини, нагнітальний трубопровід обладнаний керованими засувками та зворотними клапанами, через які компресор сполучений зі змішувачами підйомної труби, датчик визначення тиску - манометр сполучений з робочим змішувачем, а рівень заглиблення в басейн морської води океану змішувача перевищує рівень заглиблення робочого змішувача, який, в свою чергу, перевищує рівень заглиблення акумулятора. Крім того акумулятор системи розташований на ставі підводящої труби морського ерліфта. На фігура х 1, 2, 3 та 4 зображена схема системи для реалізації способу запуску та функціонування морського ерліфта. Система для запуску та функціонування морського ерліфта містить підйомну 1 та підводящу 2 труби, компресор 3 з нагнітальним трубопроводом 4, встановлений на підйомній трубі 1 повітрявідді 6 лювач 5, сполучений з нагнітальним трубопроводом 4 та розташований на ставі підводящої тр уби 2 (див. Фіг.3, 4) акумулятор 6, сполучений з оточуючим середовищем та акумулятором 6 окремий патрубок 7, сполучений з нагнітальним трубопроводом 4 змішувач 8 підйомної труби 1, при цьому підйомна труба 1 містить робочий змішувач 9, окремий патрубок 7 обладнаний керованою засувкою 10, верхня та донна частини акумулятора 6 сполучені через обладнані відповідними керованими засувками 11, 12 патрубки 13, 14 з робочим змішувачем 9, всмоктувальний трубопровід 15 компресора 3 містить фільтр 16 та сполучений з повітрявідділювачем 5, акумулятор 6 містить сигналізатор рівня рідини 17, нагнітальний трубопровід 4 обладнаний керованими засувками 18, 19 та зворотними клапанами 20, 21, через які компресор 3 сполучений зі змішувачами 8, 9 підйомної труби 1 відповідно, датчик визначення тиску - манометр 22 сполучений з робочим змішувачем 9, а рівень заглиблення в басейн морської води океану змішувача 8 перевищує рівень заглиблення робочого змішувача 9, який, в свою чергу, перевищує рівень заглиблення акумулятора 6. Система додатково містить блок керування 23. Спосіб за допомогою системи для запуску та функціонування морського ерліфта реалізується наступним чином. Попередньо задають величину тиску водоповітряної суміші у робочому змішувачі 9 підйомної труби 1, як основний технологічний параметр. Перед запуском системи для запуску та функціонування морського ерліфта всі керовані засувки 10, 11, 12, 18 та 19 повністю закриті, а акумулятор 6 заповнений повітрям. Блок керування 23 відкриває керовані засувки 18 та 19, а також виконує запуск компресора 3. Стиснене компресором 3 повітря надходить по нагнітальному трубопроводу 4 через керовану засувку 18, зворотний клапан 20 в змішувач 8 та через керовану засувку 19, зворотний клапан 21 в акумулятор 6. В наслідок цього відбувається надходження стисненого компресором 3 повітря в підйомну трубу 1 через змішувач 8, що забезпечує часткове зниження тиску в робочому змішувачі 9, та зарядка стисненим компресором 3 повітрям акумулятора 6. Після розповсюдження водоповітряної суміші в підйомній трубі 1 від змішувача 8 до повітрявідділювача 5 блок керування 23 відкриває керовані засувки 10 та 11 і потік морської води океану під статичним тиском надходить в акумулятор 6, де він виконує дотиснення стисненого компресором 3 повітря до тиску у робочому змішувачі 9. При цьому зворотні клапани 20 та 21 запобігають утворенню стовпу морської води океану у вертикальній ділянці нагнітального трубопроводу 4. Часткове зниження в робочому змішувачі 9 тиску, яке досягається завдяки впуску стисненого компресором 3 повітря через змішувач 8 в підйомну трубу 1, та діюча на зосереджене в акумуляторі 6 стиснене повітря сила Архімеда забезпечують гарантоване надходження стисненого повітря в глибоко розташований при значних глибинах розробки підводних родовищ корисних копалин робочий змішувач 7 84332 9 підйомної труби 1 при запуску ерліфта, використовуючи ресурс статичного тиску морської води океану для дотиснення стисненого компресором 3 повітря до тиску у робочому змішувачі 9, виключаючи використання в технологічних процесах насосів та енергоємних потужних компресорів. Одночасно з відкриттям керованих засувок 10 та 11 блок керування 23 за допомогою манометра 22 розпочинає виконувати контроль величини тиску в робочому змішувачі 9 та порівнювати контрольовану величину з заданою. Зі збільшенням обсягу надходження з акумулятора 6 через робочий змішувач 9 в підйомну трубу 1 стисненого повітря, тиск в робочому змішувачі 9 зменшується. При досягненні тиску водоповітряної суміші у робочому змішувачі 9 заданої величини блок керування 23 припиняє подачі стисненого компресором 3 повітря в змішувач 8 та морської води океану в акумулятор 6, яка надходить з оточуючого його середовища, шляхом закриття керованих засувок 18 та 10, відповідно. В наслідок цього весь обсяг стисненого компресором 3 повітря проходячи по нагнітальному трубопроводу 4, через робочий об'єм акумулятора 6 та сполучений з верхньою його частиною патрубок 13 надходить в робочий змішувач 9 підйомної труби 1. В процесі роботи системи для запуску та функціонування морського ерліфта на її робочих характеристиках виконують зарядку акумулятора 6 стисненим компресором 3 повітрям наступним чином. При надходженні стисненого компресором 3 повітря через нагнітальний трубопровід 4, робочий об'єм акумулятора 6 та сполучений з його верхньою частиною патрубок 13 в робочий змішувач 9, блок керування 23 збільшує опір проходженню стисненого повітря через патрубок 13 шляхом зменшення величини відкриття керованої засувки 11 та частково відкриває керовану засувку 12, якою обладнано патрубок 14, через який донна частина акумулятора 6 сполучена з робочим змі 8 шувачем 9. В наслідок цього зосереджена в акумуляторі 6 морська вода океану починає надходити в робочий змішувач 9, а величина подачі стисненого компресором 3 повітря в акумулятор 6 перевищує величину подачі стисненого повітря з акумулятора 6 в робочий змішувач 9, що забезпечує зарядку акумулятора 6 стисненим компресором 3 повітрям. Подача стисненого повітря з акумулятора 6 в робочий змішувач 9 в процесі зарядження акумулятора 6 стисненим компресором 3 повітрям, забезпечує понижений тиск в робочому змішувачі 9, що підтримує ерліфтний ефект в підйомній трубі 1. Після зниження рівня морської води океану в акумуляторі 6 нижче встановленого в ньому сигналізатора рівня рідини 17 блок керування 23 припиняє зарядження акумулятора 6 стисненим компресором 3 повітрям шляхом повного закриття керованої засувки 12 та повного відкриття керованої засувки 11 з наступним функціонуванням системи на її робочих характеристиках. Зосередження в з'єднаному зі ставом підводящої тр уби 2 акумуляторі 6 стисненого повітря дозволяє частково компенсувати маси підйомної 1 та підводящої 2 тр уб системи. Безпосередньо перед зупинкою системи для запуску та функціонування морського ерліфта блок керування 23 повністю закриває всі керовані засувки 10, 11, 12, 18 та 19 з наступною зупинкою компресора 3. Повторний запуск системи для запуску та функціонування морського ліфта не відрізняється від наведеної вище те хнології запуску системи. Таким чином, застосування винаходу, що заявляється, забезпечить підвищення ефективності ведення розробки підводних родовищ корисних копалин на великих океанських глибинах за рахунок збільшення величини заглиблення в басейн морської води океану робочого змішувача 9 підйомної труби 1 та підвищення продуктивності ерліфтного підйому. 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84332 Підписне 10 Тираж 28 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