устройство для отвода газа или жидкости

Формула изобретения

Устройство для отвода газа или жидкости, содержащее корпус с входным и выходным отверстиями и расположенные в корпусе полый поплавок, связанный с запорным органом, перекрывающим выходное отверстие, отличающееся тем, что корпус выполнен цилиндрическим, снабжен разгрузочной камерой с расположенным в ней дополнительным запорным органом, связанным с поплавком и направляющим стаканом, установленным на крышке разгрузочной камеры, причем поплавок расположен в стакане и связан с запорными органами с помощью соосно установленного выходному отверстию полого штока, сообщающего полость разгрузочной камеры с полостью за выходным отверстием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в системе сбора нефти и газа.

В системе сбора нефти и газа для разделения смеси жидкости и газа используют сепараторы, после которых жидкость и газ транспортирут по отдельным трубопроводам. Для предупреждения попадания газа в жидкостную линию, а жидкости в газопроводы в сепараторах используют регуляторы уровня, работающие совместно с клапаном на газовой линии.

Известна газовая заслонка, управляемая поплавком в сепараторе, который связан с заслонкой с помощью рычажной системы (Г.С. Лутошкин. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. Изд-во "Недра", М. 1974, c. 78, рис.34).

Такая газовая заслонка громоздка, конструктивно сложна, ее невозможно использовать в малогабаритных аппаратах.

Малогабаритнее являются так называемые " поплавковые конденсатоотводчики", которые служат для отвода конденсата из паровых аппаратов. Известен кондесатоотводчик с полым шаровым поплавком и клапанной системой, заключенными в одном корпусе (Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник под редакцией С.И.Косых, Л. Машиностроение, Ленинградское отд-ние, 1982, с.169, рис. 13.1). По мере накопления конденсата поплавок в виде полого шара всплывает и поворачивает рычаг, управляющий выпускным клапаном, и конденсат выпускается. Такие конденсатоотводчики также сложны по конструкции и служат только для отвода конденсата, т.е. не пригодны в тех случаях, когда надо отводить газ, задерживая жидкость.

Задачей изобретения является повышение надежности работы сепараторов, предупреждение попадания жидкости в газопровод, а газа в жидкостную линию, упрощение конструкции устройства с размещением его в системе трубопроводов.

Технический результат достигается тем, что используется устройство для отвода газа и жидкости, содержащее корпус с входным и выходным отверстиями и расположенный в корпусе полый поплавок, связанный с запорным органом, перекрывающим входное отверстие, отличающееся тем, что корпус выполнен цилиндрическим, снабжен разгрузочной камерой с расположенным в ней дополнительным запорным органом, связанным с поплавком и направляющим стаканом, установленным на крышке разгрузочной камеры, причем поплавок расположен в стакане и связан с запорными органами с помощью соосно установленного выходному отверстию полого штока, сообщающего полость разгрузочной камеры с полостью за выходным отверстием.

Конструктивная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1 и 2.

На фиг.1 представлено устройство для отвода газа; на фиг.2 устройство в положении, когда оно используется для отвода жидкости. Для наглядности устройство изображено в закрытом положении запорных органов.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 с двумя фланцами, полого поплавка 2, двух запорных органов 3 и 4, которые закреплены на концах полого штока 5. Корпус с обеих сторон имеет крышки 5 и 7, которые закреплены на фланцах корпуса. Седло запорного органа 3 расположено в крышке 6, а седло запорного органа 4 размещается в изолированной разгрузочной камере 8. Крышка 7 имеет отверстия 9 для свободного прохода жидкости или газа. Вертикальное положение полого штока 5 фиксируется опорами 10 и 11, между опорой 10 и запорным органом 3 размещается пружина 12. Полый поплавок размещается внутри направляющего стакана 13 с отверстиями 14 в нижней части.

Устройство для отвода газа работает следующим образом.

Устройство монтируется на вертикальном участке газопровода в положении, как показано на фиг.1. Газ проходит снизу вверх, поступает внутрь корпуса 1 через отверстие 9 в крышке 7, заполняет внутреннее пространство корпуса, поток газа создается между пространством корпуса 1 и направляющего стакана 13, а внутри направляющего стакана газ находится в относительно неподвижном состоянии так, что поплавок не испытывает влияния скоростного напора потока газа. В среде газа полый поплавок с запорными органами 3 и 4 на концах полого штока 5 находится в нижнем положении, при этом запорные органы 3 и 4 находятся в открытом положении, поступающий газ свободно проходит через корпус устройства и движется по газопроводу.

При появлении жидкости внутри корпуса устройства через отверстия 14 в направляющем стакане 13 одновременно заполняется и пространство, где находится полый поплавок 2, он начинает всплывать и при определенном установленном уровне жидкости внутри корпуса устройства запорный орган 3 перекрывает проход газа через корпус устройства. Пружина 12 позволяет регулировать плавучесть поплавка в среде жидкости с учетом ее плотности и массы поплавка с запорными органами. Таким образом, устройство предупреждает попадание потока жидкости в газопровод.

При закрытии запорного органа 3 одновременно закрывается и запорный орган 4. При этом область за запорным органом 3 по полому штоку сообщается с изолированной разгрузочной камерой 8, что приводит к разгрузке запорного органа 3 при возникновении разности давлений до и после запорного органа 3 при закрытом его положении. Необходимо отметить, что в разгрузочную камеру также попадает жидкость, высота которой оказывает незначительное влияние на степень разгрузки запорного органа 3, что легко компенсируется массой поплавка с запорными органами или запасом плавучести. Таким образом, происходит достаточная разгрузка запорного органа 3 и обеспечивается нормальная работа устройства при возможности возникновения разности давлений в пространстве до и после запорного органа 3.

Опоры 10 и 11 обеспечивают соосное вертикальное перемещение полого поплавка с запорными органами на концах полого штока в плавучем состоянии.

При возобновлении поступления газа жидкость в корпусе устройства замещается газом (жидкость стекает образно вниз), полый поплавок теряет плавучесть и занимает нижнее положение, запорные органы открываются, обеспечивается проход газа через корпус устройства.

При использовании устройства для отвода жидкости его необходимо установить на вертикальном участке трубопровода при движении жидкости сверху вниз, повернув на 180^o, как указано на фиг.2. При этом в рабочем положении полый поплавок с соосно расположенным на концах полого штока запорными органами в среде жидкости находится в плавучем состоянии, запорные органы открыты, жидкость свободно проходит через корпус устройства. При появлении потока газа в корпусе устройства, которого нельзя допустить в трубопровод для жидкости, полый поплавок с запорными органами теряет плавучесть и занимает нижнее положение, закрывая проход газа дальше в трубопровод. Прохождение жидкости через устройство возобновляется только после вытеснения газа жидкостью, потери плавучести полого поплавка и открытия запорных органов.

Таким образом, предлагаемое устройство для отвода газа или жидкости просто по конструкции, работает надежно и позволяет разделить газожидкостную смесь в малогабаритных аппаратах без использования сложных систем регулирования уровня раздела фаз. Устройство устанавливается непосредственно на вертикальном участке трубопровода, является универсальным, т.е. в зависимости от положения служит для отвода газа или жидкости. Запорный орган устройства является разгруженным, т.е. исключается влияние на работу запорного органа возможного перепада давления до и после запорного органа при его закрытом положении. Поплавок устройства защищен от влияния скоростного напора, с помощью пружины легко регулируется плавучесть поплавка, что позволяет уменьшить его габариты. Применение такого устройства позволяет уменьшить его габариты. Применение такого устройства позволяет повысить надежность работы малогабаритных сепарационных установок в системе сбора нефти и газа на нефтедобывающих промыслах.