Управління розташованими під водою компресорами

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНІКИ

Даний винахід відноситься до компресорів. Зокрема, винахід відноситься до компресора, розташованому під водою, завдання якого полягає в стисненні газу, вологовміст якого в потоці газу на впуску нижче максимального граничного значення.

ПЕРЕДУМОВИ СТВОРЕННЯ ВИНАХОДУ І РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

Компресори відносяться до добре відомим технічних засобів, що мають різноманітні галузі застосування. Крім того, відомо, що компресори будуть руйнуватися, якщо лопатки компресора, що обертаються при високій швидкості, стикаються з важкими предметами. До таких важких предметів належать надмірно велика кількість масляних або водяних крапель. Отже, компресор може надійно працювати, тільки якщо вміст рідкої складової газу, що підлягає стисненню, знаходиться в межах максимально допустимого значення.

Для компресорів, що працюють на суші, наприклад, у промислових приміщеннях, рідка складова може бути виділена з потоку газу на впуску. Відокремлену рідину можна використовувати для будь-яких відповідних цілей або злити після очищення, виконуваної при необхідності.

Для компресора, розташованого під водою, любоессора може перебувати в десятках чи сотнях кілометрів від землі або надводних установок, а глибина занурення може складати сотні метрів. Використання відокремленої рідини, зазвичай масла, а можливо води, вимагає величезних вкладень в обладнання та трубопровід. Злив масла суперечить інструкціям. Обладнання для виконання сепарації та очищення під водою надзвичайно дорого. В даний час методика визначення об'ємної фракції рідини, що міститься в газі, припускає збір пробоотборних пляшок допомогою ROV (дистанційно керованого апарату) та використання радіоізотопних щільності. Вищезгадана висока вартість і обмежені можливості методики є недоліками відомого підводного компресорного обладнання.

Існує потреба як у системі, так і в способі управління розташованим під водою компресором, які здатні вирішити зазначені вище недоліки.

СУТНІСТЬ ВИНАХОДУ

Даний винахід націлене на забезпечення зазначеної потреби.

Зокрема, згідно винаходу запропонована система управління розташованим під водою компресором, проточно сполучених з впускним трубопроводом для прийому потоку газу на впуску, причому зазначений потік може включати рідина, кількість якої може змінюватися.

�еделения крапель рідини за розмірами та об'ємного вмісту рідкої фракції, функціонально розташоване у впускному трубопроводі, і

засіб управління, функціонально поєднане з детекторним засобом і працює на підставі вхідного сигналу, одержуваного від детекторного кошти.

У кращому варіанті виконання система містить:

детекторное засіб, призначений для вимірювання та визначення розподілу крапель рідини за розмірами та об'ємного вмісту рідкої фракції, функціонально розташоване у впускному трубопроводі, і

засіб керування, призначене для регулювання впускного потоку, функціонально розташоване у впускному трубопроводі перед детекторним засобом, причому зазначене засіб управління функціонально з'єднане з детекторним засобом і працює на підставі вхідного сигналу, одержуваного від детекторного кошти.

Детекторное засіб переважно представляє собою оптичний датчик, який використовує систему фонової підсвітки, який має об'єктив і камеру, розташовану між світловими джерелами, встановленими зовні вікна, виконаного в стінці труби, або в самому вікні. Датчик є предметом розгляду паралельної заявки на патент №2009 3598, на яку зроблено ссиЕР 1159599.

Засіб керування переважно містить принаймні одне з наступних пристроїв: розпилювач або змішувач інжекційного типу, або ежектор; а також газоочисне пристрій або сепаратор, забезпечує вище по потоку виділення рідкої складової з впускного потоку та її утримання, і трубопровід, призначений для завантаження і змішування затриманої рідини назад у впускний потік, виконуваних за допомогою розпилювача або змішувача інжекційного типу, або ежектора, коли розмір дрібних крапель з розподілу за розмірами і об'ємний вміст рідкої фракції знаходяться в межах максимально допустимих значень, перемикач або регулятор швидкості, функціонально поєднаний з розташованим під водою компресором. Отже, засіб управління може зупиняти компресор або зменшувати його швидкість, або засіб управління може впливати на розподіл крапель рідини за розмірами і об'ємний вміст рідкої фракції, яка знаходиться у впускному трубопроводі компресора. Переважно, для втягування рідини в розпилювач або змішувач інжекційного типу використовують ефект Вентурі. Змішувач інжекційного типу може представляти собою смесителй боку компресора назад в змішувач інжекційного типу або розпилювач, для того щоб забезпечити втягування рідини і належне змішування або розпилення. В трубопроводі для рідини, що надходить від газоочисного пристрою або сепаратора, переважно розташовані інжекційний насос і регулюючий клапан.

Переважно, газоочисне пристрій розташований у впускному трубопроводі, газоочистном пристрої розташований датчик рівня, трубопровід для виходу газу з газоочисного пристрою включає розпилювач або змішувач інжекційного типу, розташований перед детекторним засобом, встановленим у впускному трубопроводі компресора, при цьому розпилювач або змішувач інжекційного типу функціонально з'єднаний з пристроєм управління і проточно з'єднаний з випускною стороною компресора і трубопроводом для випуску рідини з газоочисного пристрою.

Переважно, розпилювач або змішувач інжекційного типу розташований безпосередньо перед компресором, наприклад, у межах відстані, що становить два діаметра впускний труби, при цьому між компресором і розпилювачем або змішувачем інжекційного типу розташований тільки датчик. Це переважно виконують для того, щоб запобігти коалесценцию крапель�ра.

Переважно, підвідний газопровід включає вимірювач витрати потоку і/або швидкості потоку, що визначає зв'язок розподілу крапель за розміром та об'ємного вмісту рідкої фракції з ударним впливом рідкої складової, яке відчуває компресор, та забезпечує підвищення якості розрахунків. Переважно, такий вимірювач як вбудований витратомір Вентурі, представляючи собою частину змішувача інжекційного типу або розпилювача. Незалежне вимірювання витрати в поєднанні з вимірами розміру крапель, виконуваними оптичним фоновим датчиком і, отже, розподілу крапель за розміром та об'ємного вмісту рідкої фракції або щільності крапель, полегшує обробку результатів вимірювань, що проводиться з метою оцінки ударного впливу рідкої складової потоку для того, щоб переконатися, що рідкий вміст нижче допустимої межі. В альтернативному варіанті, параметри розраховують тільки на підставі даних від фонового датчика, наприклад, отримуючи багато репрезентативних зображень крапель і, таким чином, встановлюють об'ємний вміст рідкої фракції і визначають динаміку крапель як функцію часу, тим самим, з'ясовуючи витрата і швидкість потоку.

<але сполучених з впускним трубопроводом для прийому потоку газу на впуску, причому зазначений потік може включати рідина, кількість якої може змінюватися.

Спосіб включає:

вимірювання та/або визначення розподілу крапель рідини за розміром і об'ємного вмісту рідкої фракції шляхом використання детекторного засоби, функціонально розташованого у впускному трубопроводі, і

забезпечення роботи розташованого під водою компресора або засоби управління, або обладнання, встановленого перед компресором, виконуваної на підставі вхідного сигналу, одержуваного від детекторного кошти.

Спосіб переважно включає етап забезпечення роботи засоби управління, розташованого у впускному трубопроводі перед детекторним засобом, на основі вхідного сигналу, одержуваного від детекторного кошти, з забезпеченням підтвердження, що рідкий вміст впускного потоку знаходиться в межах максимально допустимого значення.

Кількість рідини, при якому може працювати компресор, залежить від розміру крапель. Оскільки великі краплі мають більш високий імпульс порівняно з дрібними краплями, вони викликають більш серйозні пошкодження. Експлуатаційні випробування показали, що компресор може працювати при рідинному сод�авним чином, на Фіг.1. Крім того, необхідно прийняти в увагу, що кінетичний момент кожній краплі залежить і від швидкості газу. Якщо швидкість газу визначити неможливо, замість неї в розрахунках використовують значення за замовчуванням.

Як правило, беруть область значень розмірів крапель. Збирають статистичні дані про розміри крапель, отримані від сигналів датчика для деякої кількості крапель. Статистичні дані поділяють на групи залежно від розміру. Потім статистичні дані додатково перетворять в кінетичний момент, використовуючи при цьому значення швидкості газу, і для кожної групи веріфіціруют, що концентрація не перевищує допустимий максимальний межа, зображений на Фіг.1. Фракції розподілених за розмірами крапель переважно зводять до 1 або нижче, причому 1 позначає максимально допустиме значення для конкретного розміру крапель.

Переважно, рідина залишається в газоочистном пристрої, розташованому перед детекторним засобом, при цьому зайвий рівень рідини, що залишилася в даному пристрої вводять у впускний трубопровід через розпилювач або змішувач інжекційного типу, розташований між газоочистним пристроєм і детекторним средствомвтягивания рідини в розпилювач або змішувач інжекційного типу переважно використовують газ високого тиску, вступник від випускний боку компресора по каналу, отходящему від випускного трубопроводу компресора, переважно за допомогою регулюючого клапана, встановленого в трубопроводі. В доповнення або замість впорскування рідини у впускний потік компресора переважно використовують роботу насоса.

Крім того, згідно винаходу запропоновано застосування фонового оптичного датчика для вимірювання та визначення розподілу крапель рідини за розмірами та об'ємного вмісту рідкої фракції перед розташованим під водою компресором. Переважно, результати вимірювань використовують для управління розташованим під водою компресором або засобами управління, або обладнанням, встановленим перед компресором.

КРЕСЛЕННЯ

Винахід проілюстровано двома кресленнями, на яких:

Фіг.1 ілюструє максимально допустимий вміст рідини в запропонованому способі управління компресором для вологого газу і

Фіг.2 зображує варіант виконання запропонованої системи для здійснення запропонованого способу керування компресором.

ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ

Звернемося до Фіг.1, на якій показано, яке вміст рідини являетсляется вміст рідини Х% за умови, що розмір крапель становить Y мкм, і максимальна межа зображено пунктирною лінією. Для середнього розміру крапель, що становить менше 20 мкм, можливо допустимим є 10%-е вміст рідини, для більш великого розміру крапель, максимально допустимий межа зменшується відповідно до прямолінійної залежності. Однак для крапель зазвичай характерно розподіл з параметрами, але якщо розподіл і тип рідини є постійними, доцільно застосовувати модель, побудовану на основі середнього розміру крапель. Більш того, швидкість і витрата потоку у впускному трубопроводі компресора теж будуть впливати на максимально граничне значення, але швидкість лопаток компресора або роторів є дуже високою в порівнянні зі швидкістю крапель, напрямки їх руху спочатку будуть перпендикулярними, що обмежує кінематичний ефект у впускний трубі. Швидкість крапель, так і їх розподіл за розміром являють собою фактори, на які слід звертати особливу увагу, якщо вони виходять за межі відповідних граничних значень, тобто, якщо вони змінюються настільки, що суттєво впливають на роботу.

Далі звернемося до Фіг.2, на якій зображена система соглас�роточно сполученим з впускним трубопроводом 7 для прийому впускного потоку газу, при цьому зазначений потік може включати рідина, кількість якої може змінюватися. Система включає детекторное засіб 2, призначений для виміру і визначення розподілу крапель рідини за розмірами та об'ємного вмісту рідкої фракції і функціонально розташоване у впускному трубопроводі, і засіб 3, 4 управління, призначене для управління впускним потоком, функціонально розташоване у впускному трубопроводі перед детекторним засобом, причому зазначене засіб управління функціонально з'єднане з детекторним засобом і працює на підставі вхідного сигналу, одержуваного від детекторного кошти. Зображене засіб управління включає розпилювач 3, розташований у впускному трубопроводі 7, і насос інжекційного типу та/або пристрій 4 управління, наприклад регулюючий клапан 4, а також взаємопов'язані блоки управління. Крім того, елемент 4 управління може представляти собою ежектор або пристрій типу эдуктора, з модуляцією управління за допомогою регулюючого клапана, розташованого в газопроводі. Крім того, на кресленні зображено газоочисне пристрій 8 з датчиком 1 рівня рідини. Трубопровід для випуску рідини проходить від нижньої чгаза високого тиску проходить від випускний боку компресора до регулюючого клапану 4. Рідина з нижньої частини газоочисного пристрої і газ високого тиску, що надходить від випускний боку компресора, передаються незалежно, але по паралельних трубопроводів від засобів 4 управління до розпилювача 3, де зазначена рідина розбивається на краплі мікронного розміру, завдяки турбулентності, створюваної газом високого тиску. Обсяг закачування рідини і надходить в якості зворотного зв'язку потік газу високого тиску регулюються відповідно інжекційним насосом 4 і регулюючим клапаном 4, які зображені у вигляді єдиного блоку на Фіг.2. На додаток до инжекционному насосу або в якості заміни, трубопровід, передає рідина, може включати клапан, керуючий уприскуванням рідини. При цьому ПІД-контролер рівня (LC), приймає вхідний сигнал від датчика 1 рівня рідини у газоочисного пристрою, налаштований на фіксоване задане значення рівня. Якщо рівень перевищує дану уставку, вихідний сигнал посилюється, що призводить до більш активної роботи інжекційного насоса 4 з метою передачі накопиченої рідини назад у впускний газопровід через розпилювач 3. Отже, накопичена рідина знову закачується у впускний потік, при цьому змішують�високого тиску, вступник від випускний боку компресора. Разом з тим, датчик 2 розміру крапель рідини і LVF виконує вимірювання середнього розміру крапель, розподіл крапель рідини за розмірами і об'ємний вміст рідкої фракції. На підставі вхідного сигналу, одержуваного від датчика, обчислювальний елемент (CALC), який регулює Х в залежності від GVF і розміру крапель рідини, визначає, чи працює компресор в безпечному режимі або за межами максимально допустимого значення вмісту рідини. Якщо робота відбувається поза вказаними межами, то на підставі вхідного сигналу, одержуваного від обчислювального елемента, HILIM елемент, який обмежує вихідний сигнал до Х%, забезпечуватиме зменшення повторної закачування рідини, шляхом ослаблення сигналу, що посилається до елемента 4 управління. В альтернативному варіанті відсутня зворотна подача газу високого тиску в змішувач інжекційного типу або розпилювач, і в цьому випадку може бути достатньо тільки інжекційного насоса, встановленого в трубопроводі повторну закачування рідини, поряд з взаємопов'язаними блоками управління.

Запропоновану систему можна поєднувати з ознаками винаходу, описаними або изображенЋ виконання даного винаходу. Запропонований спосіб можна поєднувати з ознаками, описаними або зображеними у цьому документі, будь робочої комбінації, при цьому зазначені поєднання являють собою варіанти виконання винаходу. Застосування винаходу можна поєднувати з ознаками, описаними або зображеними в даному документі в будь робочої комбінації, при цьому зазначені поєднання являють собою варіанти виконання даного винаходу.

1. Система управління розташованим під водою компресором, проточно сполученим з впускним трубопроводом для прийому потоку газу, який може включати рідина, кількість якої може змінюватися, містить:
детекторное засіб, призначений для вимірювання та визначення розподілу крапель рідини за розмірами та об'ємного вмісту рідкої фракції і функціонально розташоване у впускному трубопроводі, та
засіб управління, функціонально поєднане з детекторним засобом і працює на підставі вхідного сигналу, одержуваного від детекторного кошти, при цьому
засіб містить розпилювач або змішувач інжекційного типу, або обидва ці пристрої, газоочисне пристрій або сепаратор, забезпечує вище за поѷакачки і змішування затриманої рідини назад у впускний потік, виконуваних розпилювачем або змішувачем інжекційного типу, коли розмір дрібних крапель з розподілу крапель за розміром та об'ємний вміст рідкої фракції знаходяться в межах максимально допустимих значень.

2. Система п. 1, яка відрізняється тим, що детекторное засіб являє собою оптичний датчик, який використовує систему фонової підсвітки, який має об'єктив і камеру, розташовану між світловими джерелами, встановленими зовні вікна, виконаного в стінці труби, або в самому вікні.

3. Система п. 1, яка відрізняється тим, що газоочисне пристрій розташований у впускному трубопроводі, газоочистном пристрої розташований датчик рівня рідини, трубопровід, що забезпечує випуск газу з газоочисного пристрою, включає розпилювач або змішувач інжекційного типу, розташований перед детекторним засобом, встановленим у впускному трубопроводі компресора, при цьому розпилювач або змішувач інжекційного типу функціонально з'єднаний з пристроєм управління і проточно повідомляється з випускною стороною компресора і трубопроводом для випуску рідини з газоочисного пристрою.

4. Спосіб управління розташованим під водою компресором, пр�тво якої може змінюватися, включає:
вимірювання та визначення розподілу крапель рідини за розмірами та об'ємного вмісту рідкої фракції шляхом використання детекторного засоби, функціонально розташованого у впускному трубопроводі, та
забезпечення роботи зазначеного компресора або засоби управління, або обладнання, встановленого перед компресором, на підставі вхідного сигналу, одержуваного від детекторного кошти, при цьому
розподілені за розмірами фракції крапель переважно зводять до 1 або нижче, причому 1 позначає максимально допустиме значення для конкретного розміру крапель.

5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що утримують рідину в газоочистном пристрої, розташованому перед детекторним засобом, при цьому при наявності надмірного рівня рідини в даному пристрої рідина впорскують у впускний трубопровід через розпилювач або змішувач інжекційного типу, розташований між газоочистним пристроєм і детекторним засобом, причому рідина втягується в розпилювач або змішувач інжекційного типу завдяки ефекту Вентурі.

6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що для втягування рідини в розпилювач або змішувач інжекційного типу предпочтит�т випускного трубопроводу компресора.

7. Застосування оптичного датчика, який використовує систему фонової підсвітки, для вимірювання та визначення розподілу крапель рідини за розмірами та об'ємного вмісту рідкої фракції перед розташованим під водою компресором.



 

Схожі патенти:

Пристрій для аналізу та управління системою зворотно-поступального насоса шляхом визначення карти насоса

Винахід відноситься до вимірювальних систем для оцінки роботи системи зворотно-поступального насоса, за допомогою якої видобувають вуглеводні з невертикальной або вертикальної свердловини. Вимірювальна система періодично формує глибинну карту насоса як функцію прямо або опосередковано виміряної поверхневої карти і функцію закону тертя, отриманого з хвильового рівняння, яке описує лінійні вібрації в довгій тонкій насосної штанги. Сигнал управління або сигнал команди генерують на основі характеристики глибинної карти насоса для керування насосною системою. Вона також генерує звіт про аналіз насоса і свердловини, який використовується для управління насосом і визначення його стану. Забезпечується покращений контролер, який визначає карту глибинного насоса для похилій свердловини на основі вимірювань поверхні і для управління штанговим насосом. 2 н. і 11 з.п. ф-ли, 14 іл.

Спосіб визначення ступеня завантаження насоса

Винахід відноситься до способу визначення завантаження насоса побутового приладу, перекачивающего текуче середовище і приводиться електродвигуном. Згідно винаходу насос приводиться синхронним електродвигуном з порушенням від постійних магнітів, причому на підставі моментообразующей складової iq струму визначається, по меншою мірою, завантаження насоса. Технічний результат - можливість визначення завантаження насоса на підставі моментообразующей складової струму. 4 н. і 11 з.п. ф-ли, 2 іл.

Система, пристрій і спосіб для швидкого конфігурування об'ємної подачі насосів

Винахід відноситься до галузі насособудування, зокрема до поршневих насосів прямого витіснення. Система для зміни конфігурації подачі насоса включає змішувач, подає текуче середовище низького тиску в насос. Насос має приводну частина і гідравлічну частину, причому гідравлічна частина має кілька плунжерів. Система включає виконавчий механізм, що з'єднує приводну частина з вибираемим частковим набором плунжерів. Крім того, система включає контролер, який вибирає частковий набір плунжерів у відповідності з робочою подачею, робочим тиском та/або індикатор несправності гідравлічної частини. Крім того, контролер подає команди виконавчого механізму на підключення вибраного часткового набору плунжерів до приводної частини. Забезпечується швидке включення і відключення секцій гідравлічної частини насоса від приводної частини. 5 н. і 32 з.п. ф-ли, 13 іл..

Джерело живлення для гідравлічного приводу

Винахід відноситься до області гідроавтоматики, зокрема до об'ємних джерел робочої рідини під тиском, і може бути використано в конструкціях рульових електрогідравлічних приводів літальних апаратів, маршрут яких може перебувати в розріджених шарах атмосфери

Система гідравлічного насоса для свердловинного інструменту (варіанти), спосіб управління зазначеним насосом і спосіб експлуатації насосної системи для свердловинного інструменту

Винахід відноситься до випробування геологічного пласту, зокрема до управління насосом або блоком переміщення текучих середовищ інструменту для випробування пласта

Агрегат об'ємного витіснення

Винахід відноситься до агрегатів об'ємного витіснення - компресорів, двигунів внутрішнього згоряння, інших пристроїв, і містить порожнини ємностей, кожна з яких розділена рухомим елементом, наприклад поршнем, діафрагмою, поверхнею розділу рідини і газу

Автоматично керований привід насосу гідравлічної системи

Винахід відноситься до пристроїв у галузі сільськогосподарського машинобудування, зокрема до зернозбиральних і кормозбиральних комбайнів, для використання в тракторах і автомобілях, оснащених гідравлічної системою, за умови встановлення двох акумуляторних батарей

Пристрій зміни робочого об'єму насоса

Винахід відноситься до гидроприводу кар'єрного бурового верстата, призначеного для буріння вибухових свердловин в неоднорідних гірських породах
Up!