Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ЗАТВОРНОЙ ЖИДКОСТИ К ДВОЙНОМУ ТОРЦОВОМУ УПЛОТНЕНИЮ МУЛЬТИФАЗНОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к области нефтяного машиностроения, а именно к мультифазным насосным установкам с двойным торцовым уплотнением для перекачивания жидкостей с большим содержанием газа, жидкостей, находящихся под высоким давлением и температурой, легко воспламеняющихся и горючих жидкостей, вредных и едких жидкостей, оказывающих токсическое воздействие на окружающую среду.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату, и выбранному авторами за прототип является устройство для подачи затворной жидкости к двойному торцовому уплотнению центробежного насоса (Уплотнения и уплотнительная техника. Под редакцией А.И. Голубева. Изд. «Машиностроение». 1994. стр. 435-436). Устройство содержит насос с предохранительным клапаном, два обратных клапана, не допускающих выхода из строя при отказе предохранительного клапана и при остановке и или отказе насоса, фильтр, гидроаккумулятор, регулятор потока (дроссель) и охладитель. Устройство позволяет обеспечить циркуляцию и поддержание определенного давления затворной жидкости в камере между двух торцовых пар трения двойного торцового уплотнения. Величина давления затворной жидкости в двойном торцовом уплотнении устанавливается регулятором потока.

Недостатком известного устройства, при использовании его в мультифазных насосных установках с двойным торцовым уплотнением, является то, что оно не предотвращает нарушение герметичности двойного торцового уплотнения и выход перекачиваемого продукта в атмосферу. Это объясняется тем, что для успешной работы двойного торцового уплотнения давление затворной жидкости в камере уплотнения должно быть на 0,1…0,3 МПа больше, чем давление перекачиваемой среды на входе в мультифазную насосную установку. Но это условие не соблюдается, так как давление перекачиваемой среды на входе в мультифазную насосную установку колеблется в достаточно широких пределах, от 0,3 до 3 МПа, и значительно отличается от давления затворной жидкости в двойном торцовом уплотнении.

Если давление перекачиваемой среды на входе в мультифазную насосную установку увеличивается, при этом разница давлений затворной жидкости и перекачиваемой среды становится меньше 0,1…0,3 МПа, то часть перекачиваемой среды попадает в двойное торцовое уплотнение, смешивается с затворной жидкостью и затем выводится в атмосферу.

Если давление перекачиваемой среды уменьшается, при этом разница давлений затворной жидкости и перекачиваемой среды становится больше 0,1…0,3 МПа, то часть затворной жидкости попадает в мультифазную насосную установку, смешивается с перекачиваемой средой и выводится из насоса. Чем больше разница давления затворной жидкости и давления перекачиваемой среды, тем больше нарушается герметичность и больше величина утечек. Утечки приводят к дополнительным затратам на обслуживание мультифазной насосной установки, связанным с расходом затворной жидкости. Отсутствие затворной жидкости в двойном торцовом уплотнении приводит к его разрушению и аварийной остановке мультифазной насосной установки.

Задачей предлагаемого изобретения является исключение нарушения герметичности двойного торцового уплотнения, исключение выброса перекачиваемой среды в атмосферу и обеспечение требований техники безопасности и защиты окружающей среды в нефтяной и газовой промышленности, а также уменьшение утечек затворной жидкости в мультифазную насосную установку и снижение затрат на обслуживание мультифазной насосной установки.

Задача решается тем, что устройство подачи затворной жидкости к двойному торцовому уплотнению мультифазной насосной установки, включающее резервуар для затворной жидкости, насос с предохранительным клапаном для подачи затворной жидкости, двойное торцовое уплотнение с камерой, расположенной между торцовыми парами, заполненной затворной жидкостью, датчик давления затворной жидкости и датчик давления перекачиваемой среды, установленный во всасывающей полости мультифазной насосной установки, согласно изобретению, содержит контроллер, в котором программируется управляющая программа, при этом контроллер соединен с датчиком давления затворной жидкости и датчиком давления перекачиваемой среды с возможностью фиксации с них сигналов с определенной изначально заданной дискретностью времени согласно управляющей программе и передачи команды приводу насоса для подачи затворной жидкости на изменение числа его оборотов и изменение величины давления затворной жидкости.

В предлагаемом изобретении, в отличие от прототипа, в устройстве подачи затворной жидкости к двойному торцовому уплотнению мультифазной насосной установки обеспечивается давление затворной жидкости в полости двойного торцового уплотнения на 0,1…0,3 МПа выше давления перекачиваемой среды на входе мультифазной насосной установки. Это достигается тем, что устройство содержит датчик давления перекачиваемой среды на входе в мультифазную насосную установку, датчик давления затворной жидкости, контроллер с возможностью фиксации сигналов с упомянутых датчиков с определенной изначально заданной дискретностью времени согласно управляющей программе, с передачей команды от контроллера приводу насоса для подачи затворной жидкости на изменение числа оборотов насоса и изменение величины давления затворной жидкости.

Если давление перекачиваемой среды на входе в мультифазный насос увеличивается, при этом разница давлений затворной жидкости и перекачиваемой среды становится меньше 0,1…0,3 МПа, контроллер дает команду на увеличение числа оборотов привода насоса для подачи затворной жидкости, соответственно повышается производительность насоса и давление затворной жидкости.

Если давление перекачиваемой среды уменьшается, при этом разница давлений затворной жидкости и перекачиваемой среды становится больше 0,1…0,3 МПа, контроллер передает команду на уменьшение числа оборотов насоса для подачи затворной жидкости, соответственно снижается производительность насоса и давление затворной жидкости.

В предлагаемом изобретении обеспечивается взаимосвязь давления перекачиваемой среды с давлением затворной жидкости за счет того, что устройство содержит контроллер с управляющей программой, который позволяет автоматически поддерживать давление затворной жидкости в полости двойного торцового уплотнения на 0,1…0,3 МПа выше давления перекачиваемой среды на входе мультифазной насосной установки, обеспечивается работа двойного торцового уплотнения, при которой снижается нарушение герметичности, повышается надежность двойного торцового уплотнения и снижаются выбросы перекачиваемой среды в атмосферу, уменьшаются утечки затворной жидкости в мультифазную насосную установку.

На чертеже представлена схема устройства подачи затворной жидкости к двойному торцовому уплотнению мультифазной насосной установки.

Устройство подачи затворной жидкости содержит резервуар 1 с затворной жидкостью 2, входную линию 3 и выходную линию 4 для подвода и отвода затворной жидкости 2 к двойному торцовому уплотнению, состоящему из двух торцовых пар 5, 6 и камеры между ними 7 мультифазной насосной установки 8. Во входную линию 3 встроен насос 9 с предохранительным клапаном 10 и обратный клапан 11. В выходную линию 4 встроен гидрозамок 12 и дроссель 13. Устройство подачи затворной жидкости также включает контроллер 14, в котором программируется управляющая программа, при этом контроллер 14 соединен с приводом насоса 9, датчиком давления затворной жидкости 15 в двойном торцовом уплотнении, включающем 5, 6, 7, и датчиком 16 давления перекачиваемой среды 17 во всасывающей полости 18 мультифазной насосной установки 8. Мультифазная насосная установка 8 содержит трубопровод 19 для подачи перекачиваемой среды 17 во всасывающую полость 18 мультифазной насосной установки 8, рабочие органы 20, трубопровод 21 для выхода перекачиваемой среды 17 из нагнетательной полости 22 и привод 23.

Работа устройства подачи затворной жидкости к двойному торцовому уплотнению мультифазной насосной установки осуществляется следующим образом.

Затворная жидкость 2 при помощи насоса 9 по входной линии 3 поступает в камеру 7 двойного торцового уплотнения, где происходит смазка и охлаждение пар трения двойного торцового уплотнения. Затем затворная жидкость 2 по выходной линии 4 через гидрозамок 12 и дроссель 13 возвращается в резервуар 1, где происходит очистка затворной жидкости, ее нагрев или охлаждение (очистка затворной жидкости, ее нагрев или охлаждение на чертеже не показаны).

При помощи датчика затворной жидкости 15 и регулируемого дросселя 13 устанавливается предварительное давление затворной жидкости в камере 7 двойного торцового уплотнения, равное средней величине давления перекачиваемой среды 17 во всасывающей полости 18 мультифазной насосной установки 8. Если давление затворной жидкости в двойном торцовом уплотнении, состоящем из двух торцовых пар 5, 6 и камеры 7 превышает установленную величину, срабатывает предохранительный клапан 10, затворная жидкость проходит через него, минуя двойное торцовое уплотнение и поступает в резервуар 1. При остановке (поломке) устройства подачи затворной жидкости срабатывает гидрозамок (управляемый обратный клапан) 12, который предотвращает засорение затворной жидкости 2 перекачиваемой средой 17.

При работе мультифазной насосной установки 8 перекачиваемая среда 17 поступает по трубопроводу 19 во всасывающую полость 18 мультифазной насосной установки 8 и перемещается рабочими органами 20 в нагнетательную полость 22. Затем по трубопроводу 21 перекачиваемая среда 17 выходит из мультифазной насосной установки 8. Контроллер 14 запрограммирован таким образом, что он считывает показания датчика давления перекачиваемой среды 16, сравнивает их с показаниями датчика давления затворной жидкости 15 с определенной изначально заданной дискретностью времени согласно управляющей программе и передает команду приводу насоса 9 на изменение числа его оборотов.

Если давление перекачиваемой среды 17 на входе 18, 19 в мультифазную насосную установку 8 увеличивается, при этом разница давлений затворной жидкости 2 и перекачиваемой среды 17 становится меньше 0,1…0,3 МПа, контроллер 14 передает команду на увеличение числа оборотов привода насоса 9 для подачи затворной жидкости, соответственно повышается производительность насоса 9 и давление затворной жидкости.

Если давление перекачиваемой среды 17 на входе 18, 19 в мультифазную насосную установку 8 уменьшается, при этом разница давлений затворной жидкости 2 и перекачиваемой среды 17 становится больше 0,1…0,3 МПа, контроллер 14 передает команду на уменьшение числа оборотов насоса 9 для подачи затворной жидкости, соответственно снижается производительность насоса 9 и давление затворной жидкости.

В процессе работы устройства небольшая часть затворной жидкости попадает в атмосферу. Она собирается в отдельной емкости, очищается от загрязнений и отдельным насосом (на чертеже не показан) перекачивается в резервуар 1.

Таким образом, выполнение предлагаемого изобретения с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет получить устройство подачи затворной жидкости к двойному торцовому уплотнению мультифазной насосной установки с давлением затворной жидкости в полости двойного торцового уплотнения на 0,1…0,3 МПа выше давления перекачиваемой среды на входе мультифазной насосной установки. Благодаря этому уменьшаются утечки затворной жидкости в мультифазную насосную установку, повышается надежность двойного торцового уплотнения, что снижает затраты на обслуживание мультифазной насосной установки, исключаются выбросы вредных веществ в атмосферу и обеспечиваются требования техники безопасности и защиты окружающей среды в нефтяной и газовой промышленности.