操作多相泵及其設(shè)備的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于操作多相泵的方法和設(shè)備，所述多相泵具有吸入側(cè)入口(10)和排放側(cè)出口(20)并且泵送帶有固體的多相混合物，包括以下步驟：a.將多相混合物泵送到排放側(cè)分離室(45)中，b.在所述分離室(45)中將氣相與液相和固相分離，c.在所述分離室(45)中將所述液相與所述固相分離，d.將從所述固相釋放的所述液相的一部分供應(yīng)到所述吸入側(cè)。
【專利說明】操作多相泵及其設(shè)備的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種操作多相泵的方法，該多相泵具有吸入側(cè)入口和排放側(cè)出口，并且泵送帶有固體的多相混合物。本發(fā)明還涉及一種用于憑借多相泵泵送帶有固體的多相混合物的設(shè)備，所述多相泵具有吸入側(cè)入口和排放側(cè)出口，所述排放側(cè)出口具有液相與氣相在其中分開的排放側(cè)分離裝置，以及再循環(huán)管線，分離的液相通過該再循環(huán)管線轉(zhuǎn)移到吸入側(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002]特別是相對(duì)于烴類的提取，S卩，石油和天然氣的提取而言，提取出具有極不規(guī)則組成的物質(zhì)的混合物?？赡艽嬖诮惶娴木哂屑儦怏w組分的料流以及具有100%流體組分的料流。對(duì)單獨(dú)的提取相的持續(xù)時(shí)間或多相混合物的組成進(jìn)行預(yù)測是可行的。原則上可以在泵送多相混合物之前在分離器中使單獨(dú)的相彼此分離，即，使氣相和液相彼此分離，使得僅有氣相或液相被轉(zhuǎn)移到各自的泵送裝置。這種方法與高設(shè)備與物流成本相關(guān)聯(lián)。
[0003]為避免使用上游分離器，采用了所謂的多相泵，該多相泵通常基于多軸螺桿泵工作。
[0004]通過WO 94/27049A1已知一種用于操作多相螺桿泵以及具有至少一個(gè)被殼體包圍的進(jìn)給螺桿的泵的泵送方法。所述殼體具有至少一個(gè)引入短插芯和至少一個(gè)排放短插芯，其中引入介質(zhì)以連續(xù)的低脈沖料流平行于螺桿軸傳送，并在排放短插芯處連續(xù)不斷地排放。液相與氣相的分離在壓力室中發(fā)生。在排放側(cè)上，分離的液相的部分液體體積被分配到引入?yún)^(qū)域中進(jìn)行再循環(huán)，因而保持循環(huán)以便提供密封和冷卻。出于分離的目的，使排放側(cè)上的離開介質(zhì)的流速降低。將液體旁路管線以足以提供持久液體循環(huán)的深度設(shè)置在壓力室中。將旁路管線連接部設(shè)置在泵殼體下方。
[0005]對(duì)烴類的持續(xù)增長的需求已導(dǎo)致(除了別的之外)易抵達(dá)和高產(chǎn)的提取地點(diǎn)已被大量開采的境況。因此，產(chǎn)量較低或在多相混合物中具有較大比例固體的地質(zhì)沉積物正被越來越多地開采。此外，人們正在努力延長對(duì)已憑借所謂的水力壓裂法發(fā)掘的地質(zhì)沉積物的開采，或憑借裂縫形成增加巖層的總的氣體和液體滲透性。這也導(dǎo)致待泵送的多相混合物中的固體比例增大。
[0006]隨著固體比例增大，現(xiàn)有技術(shù)裝置具有以下問題:由于再循環(huán)管線的深度布局，流速降低區(qū)域中的下沉到底部的固體也被再循環(huán)，這導(dǎo)致對(duì)螺桿和泵殼體的磨損增大。還存在再循環(huán)管線將被此類固體物質(zhì)堵塞的危險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供通過其可以避免或減少現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，該目的憑借具有主權(quán)利要求的特征結(jié)構(gòu)的方法以及具有從屬權(quán)利要求的特性的設(shè)備而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利構(gòu)型和額外實(shí)施例在從屬權(quán)利要求、書面說明書以及附圖中公開。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的用于操作具有吸入側(cè)入口和排放側(cè)出口并且泵送帶有固體的多相混合物的多相泵的方法使得將多相混合物泵送到排放側(cè)分離室中，在分離室內(nèi)將氣相與液相和固相分開，此外在分離室中將液相與固相分開，并且將從固相釋放的液相的一部分轉(zhuǎn)移到吸入側(cè)，使得一方面在螺桿泵內(nèi)產(chǎn)生間隙密封，另一方面促進(jìn)壓縮熱的移除。液相與固相的分離具有這樣的優(yōu)點(diǎn):使用盡可能多地從固相釋放的液相進(jìn)行再循環(huán)，潤滑螺桿，以及將多相泵內(nèi)的壓縮熱運(yùn)走，從而降低對(duì)多相泵的移動(dòng)部件的磨損。熱量移除得到平衡，此外防止固體顆粒保留在持久的循環(huán)中。固相與液相的分離能夠以若干步驟實(shí)施，使得可利用一個(gè)接一個(gè)的多個(gè)分離步驟來盡可能確保沒有固體顆粒到達(dá)再循環(huán)管線并被輸送到吸入側(cè)。
[0009]在本發(fā)明的另外實(shí)施例中，將在分離室中移除的固相輸送到分離室之外。特別有利的是分離設(shè)備內(nèi)的進(jìn)料條件和流動(dòng)條件不容易實(shí)現(xiàn)沉淀固相的排放。分離室可被集成在獨(dú)立的模塊中、泵殼體的一段中或泵殼體自身中。
[0010]所述固相可例如憑借分離室內(nèi)的流動(dòng)或憑借旋轉(zhuǎn)閥或旋風(fēng)分離器被連續(xù)不斷地運(yùn)走，借此保證固相不會(huì)通過液相的出口離開分離室。例如憑借控制閥、使用在泵操作過程中刻意形成的液塞、或憑借檢測翼片實(shí)現(xiàn)固相從分離室的不連續(xù)移除也是可行的。如果在多相泵的正常操作期間，液相的量不足以將已收集在分離室中的固相運(yùn)走，則可以將形成的液塞(即，液相的沖擊式進(jìn)料)刻意地插入到泵管理機(jī)構(gòu)中，以便供應(yīng)足夠的液相來將收集的固體顆粒運(yùn)出。
[0011]憑借與液相的出口分離的氣體出口，可將氣相獨(dú)立于液相從分離室移除，使得取決于壓力的增加，可實(shí)現(xiàn)被泵送烴類的單獨(dú)輸送。如果不打算將壓縮的氣相連同液相和固相(如果有的話)一起運(yùn)走，則可在使用多相泵進(jìn)行泵送之后實(shí)施排放側(cè)的相分離，使得在通過泵增大壓力的同時(shí)，開始進(jìn)行被泵送介質(zhì)的分離和相分離。
[0012]能夠以調(diào)控的方式，例如根據(jù)涉及待泵送的多相流動(dòng)的組成的測量值，實(shí)施與固相分離的液相向吸入側(cè)的供應(yīng)，以便根據(jù)需要調(diào)節(jié)再循環(huán)液體的量。以調(diào)控的方式進(jìn)行氣體從分離室的移除，以便允許調(diào)節(jié)分離室內(nèi)的液相與固相(如果有的話)的比例，從而也根據(jù)需要調(diào)節(jié)待再循環(huán)的液相的量也是可行的。
[0013]可將液相從分離室引導(dǎo)進(jìn)入與分離室分開的貯存器中，以便將其從該貯存器引導(dǎo)至再循環(huán)旁路并因而引導(dǎo)至吸入側(cè)。通過將分離的液相傳遞到貯存器中，再循環(huán)的進(jìn)一步平衡成為可能，因?yàn)閺墓滔噌尫诺囊合嗄軌蜃鳛閮?chǔ)備物(reserve)被收集并存儲(chǔ)在分離裝置中。因此，進(jìn)料流動(dòng)的波動(dòng)不會(huì)直接影響循環(huán)，因此既不會(huì)影響螺桿泵的潤滑、密封，也不會(huì)影響螺桿泵的熱量移除。
[0014]仍可在再循環(huán)之前對(duì)從固相釋放的液相進(jìn)行過濾，以便阻擋不需要的顆粒。
[0015]為了移除分離的固相，可將液相間歇地引導(dǎo)至多相泵并引入分離室。這種間歇式供應(yīng)可能要么源于主進(jìn)料介質(zhì)，即位于吸入側(cè)上的多相混合物，要么源于從分離和收集的排放側(cè)液相移除，使得已經(jīng)處理的液相(即，從固相部分釋放的液相)能夠從排放側(cè)(例如從貯存器)被間歇地引導(dǎo)至吸入側(cè)，從而將收集在分離室中的固相運(yùn)走。對(duì)液相的收集還可發(fā)生在入口側(cè)上，例如憑借合適的供應(yīng)管布局，所述供應(yīng)管可至少具有上升段，使得設(shè)置在下面段中的液相通過氣相涌向多相泵而移動(dòng)。
[0016]為了將固相從分離室運(yùn)走，可以使用傳感器，所述傳感器例如根據(jù)填充水平發(fā)起移除，或者在可選方案中，固相從分離室的移除可在時(shí)間受控的基礎(chǔ)上進(jìn)行。根據(jù)傳感器的值，可生成液塞或啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)閥，使得固相移除可根據(jù)需要進(jìn)行。同樣可憑借傳感器控制來開始其他移除機(jī)制。
[0017]液相向吸入側(cè)的供應(yīng)憑借再循環(huán)管線或再循環(huán)旁路進(jìn)行，在所述再循環(huán)管線或再循環(huán)旁路中布置了至少一個(gè)閥門，該閥門可在啟動(dòng)時(shí)完全打開。通過這種方式，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的無負(fù)載啟動(dòng)，在啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，這導(dǎo)致阻力降低以及能源節(jié)省。在啟動(dòng)之后以及在達(dá)到穩(wěn)定的操作點(diǎn)之后，可將閥門關(guān)閉以開始泵送過程并且多相泵中的多相混合物的壓力增大，使得能夠?qū)崿F(xiàn)所需的壓力水平。在達(dá)到所需的壓力水平之后，可根據(jù)操作參數(shù)調(diào)節(jié)再循環(huán)管線中閥門的直徑，以允許根據(jù)變化的條件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，因此可在檢測到多相泵的加熱效應(yīng)時(shí)將閥門的直徑擴(kuò)大，以便允許泵中存在的熱被移除。當(dāng)被泵送的多相混合物的液體部分足量時(shí)，可減小閥門的直徑，以便改善系統(tǒng)的效率。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的用于憑借多相泵泵送帶有固體的多相混合物的設(shè)備，所述多相泵具有吸入側(cè)入口、排放側(cè)出口和再循環(huán)管線，所述排放側(cè)出口具有液相與氣相在其中分開的排放側(cè)分離裝置，且分離的液相通過該再循環(huán)管線轉(zhuǎn)移到吸入側(cè)，該設(shè)備提供了至少一個(gè)形成于分離裝置中的固相與液相在其中分離的沉降室，該沉降室連接到出口，并且形成了與沉降室分離的貯存器，該貯存器用于從固相分離的液相并且連接到再循環(huán)管線。
[0019]沉降室在分離裝置中形成，其尤其適用于通過重力分離液相和固相。該沉降室布置在分離裝置的流速降低區(qū)域中，并且適用于固相與液相的有效分離。分離裝置可形成為分離室，該分離室導(dǎo)致被泵送多相混合物的流動(dòng)速度減小。沉降室于是成為分離室的一部分，或分離裝置的特定區(qū)段。用于將固相與液相分離的其他分離裝置也是可行的，例如旋風(fēng)導(dǎo)向器，其憑借慣性實(shí)現(xiàn)分離。貯存器與沉降室分開并且被形成為接納與固相分離的液相，但這種分區(qū)不需要憑借流動(dòng)動(dòng)力學(xué)障礙物形成，相反，貯存器還可以位于沉降室之上的區(qū)域中，從而確保位于液相中的固相材料可沉入沉降室中。
[0020]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了憑借隔離壁將沉降室與貯存器分開，在該隔離壁上形成溢流或者在該隔離壁中形成通道。貯存器因此可為沉降室提供物理障礙，使得在沉降室內(nèi)的高流動(dòng)速度或湍流下，沉淀固相的再懸浮僅出現(xiàn)在沉降室內(nèi)并且沒有固相顆粒到達(dá)貯存器。通道可存在于隔離壁內(nèi)，該通道例如能夠以受控的方式打開或關(guān)閉，以便允許根據(jù)填充水平向貯存器供應(yīng)單獨(dú)的液相。如果隔離壁具有溢流并且僅有最少量的液相和固相存在于沉降室中，則只有在最小體積的液相和固相存在于沉降室中時(shí)才會(huì)發(fā)生再循環(huán)。
[0021]可將過濾器布置在再循環(huán)管線的上游，以阻止不完全分離的固體顆粒。
[0022]因?yàn)橛啥嘞啾迷斐傻膲毫υ龃笤诜蛛x裝置內(nèi)較普遍，所以可在再循環(huán)管線的上游或再循環(huán)管線內(nèi)布置閥門，以提供受控的液相供應(yīng)?？蓱{借閥門控制再循環(huán)液相的時(shí)間和量。
[0023]可在分離裝置中形成針對(duì)分離的氣相的單獨(dú)的氣體出口，以允許單獨(dú)地移除氣相。所述氣體出口因此有利地位于比液相和固相的出口高的位置處。
[0024]分離裝置可以與多相泵分離地布置在殼體中，這在分離裝置連接到多個(gè)多相泵時(shí)是特別有利的。就在多相泵的泵殼體之外與分離裝置并聯(lián)連接的多個(gè)多相泵而言，出于修理的目的，可將單個(gè)泵關(guān)掉。此外，以此方式可簡單地將標(biāo)準(zhǔn)的多相泵翻新，使得結(jié)構(gòu)成本降低。通常存在空間限制，使得具有集成分離裝置的大體積多相泵無法實(shí)現(xiàn)。流速降低區(qū)域在分離裝置內(nèi)形成，以實(shí)現(xiàn)氣相與液相以及液相與固相的分離，其中離開泵的多相混合物的流動(dòng)速度降低，并且流速降低區(qū)域中的流動(dòng)速度有利地幾乎為O，以允許和促使各個(gè)相分咼。
[0025]可將管的上升柱和/或U形段布置在多相泵入口的前面，借此可將液相收集在入口上游的管內(nèi)，并且該液相可隨后在指定壓力水平通過氣相實(shí)現(xiàn)時(shí)被迫使進(jìn)入多相泵中。通過使用該液塞將位于分離裝置內(nèi)的液相和固相運(yùn)走，借此另外憑借位于泵殼體內(nèi)或分離裝置中的受熱物質(zhì)實(shí)現(xiàn)了熱量移除，這對(duì)泵對(duì)具有極高氣體組分的多相混合物進(jìn)行泵送的能力具有積極的影響。
[0026]可在分離裝置內(nèi)形成用于分離的固相的單獨(dú)的可關(guān)閉排放開口，該排放開口不同于通過其運(yùn)走液相和氣相(如果有的話)的排放開口。所述排放開口可配有旋風(fēng)分離器、旋轉(zhuǎn)閥和/或控制閥，以允許在不中斷泵送功能的情況下將累積在沉降室中的固相盡可能多地從分尚設(shè)備移除。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]本發(fā)明的實(shí)施例將在下文中結(jié)合附圖進(jìn)行更詳細(xì)地描述。描繪的是:
[0028]圖1-通過泵的示意性橫截面視圖；
[0029]圖2-分離裝置的示意性橫截面視圖；
[0030]圖3-待連接到根據(jù)圖2的分離裝置的泵；
[0031]圖4-分離裝置的變型；以及
[0032]圖5至7-泵與一個(gè)分離裝置的并聯(lián)布局。

【具體實(shí)施方式】
[0033]在圖1中，描繪了用于泵送帶有固體的多相混合物的設(shè)備，其被構(gòu)造為多相泵I。多相泵I具有殼體5，在殼體5中布置了具有入口短插芯11的入口 10和具有排放短插芯21的排放出口 20。一對(duì)螺桿30布置在殼體內(nèi)，其安裝在泵殼體32內(nèi)。螺桿30可被布置為雙軸雙流螺桿，其中流動(dòng)的方向可從螺桿30的中部向外移動(dòng)。被泵送的帶有固體的多相混合物因此被引導(dǎo)通過入口 10并集中到螺桿30，借此形成了一直到螺桿30的所謂“吸入室”。在描繪的實(shí)施例中，吸入室圍繞螺桿30。多相混合物從螺桿30中部垂直于繪圖平面向兩側(cè)外泵送，并從該處到達(dá)壓力室40，該壓力室40將螺桿30與圍繞螺桿30的泵殼體32包封在一起。
[0034]殼體5具有在螺桿30下方的向下指向的斜面和壓力側(cè)分離裝置45，該壓力側(cè)分離裝置45通過壓力室40的橫截面在排放出口 20的方向上擴(kuò)大而形成。通過提供增大的體積和流動(dòng)橫截面，壓力室40內(nèi)的流動(dòng)速度降低，使得存在于多相混合物中的多個(gè)相的分離得以發(fā)生。具有最小比重的氣相將向上升起，液相將在中部分離，并且具有最大比重的固相將沉淀到底部。
[0035]氣體排放出口 61在殼體5的上部區(qū)域中形成，分離的氣相可被單獨(dú)地引導(dǎo)通過該氣體排放出口 61。管60連接到氣體排放出口 61，在氣體排放出口 61中布置了閥門65 (有利地為控制閥)，該閥門65可根據(jù)所需的輸出速率打開或關(guān)閉。可以在通過螺桿30將壓力增大之后憑借氣體排放出口 61單獨(dú)地輸送氣相；在可選方案中，管60可以通向排放出口20，以便將氣相連同多相混合物的剩余組分一起通過排放出口 20運(yùn)走。如果閥門65關(guān)閉，則氣相可經(jīng)由常見的排放出口 20被運(yùn)送走，該常見的排放出口 20布置在螺桿30下方的底板區(qū)域中。代之以帶有閥門65的外部管60，可以在殼體5上部區(qū)域中的排放出口 20處提供通眼，使得在垂直向下指向的出口管25內(nèi)實(shí)現(xiàn)的直接旁路60為排放出口 20提供旁路。這適用于將氣相從壓力室40分離和移除的簡單裝置。排放出口 20將多相混合物在排放側(cè)上向上引導(dǎo)離開殼體，而壓力室40中的排放出口 20的開口被布置在螺桿30下方。原則上，必須注意針對(duì)存在于輸送管線中的分離氣相的通道總是存在最小的橫截面積，因?yàn)槿绻皇沁@樣的話，優(yōu)選的液相移除將經(jīng)由排放出口 20發(fā)生。
[0036]在具有充當(dāng)分離裝置45的擴(kuò)大體積的殼體5構(gòu)型的區(qū)域中，沉降室被布置在下部區(qū)域中，用于接納歸因于流速降低而沉淀到底部的固體顆粒。沉降室80被布置在殼體5的下端上，并且位于提供壓力增大的螺桿30下方。殼體5的向下傾斜指向的壁從這些螺桿30通向沉降室80，使得位于較高水平面處的固體被朝下引導(dǎo)。排放出口 85形成于沉降室80中，其憑借閉合裝置86關(guān)閉。流速降低區(qū)域82形成于沉降室80之上，以允許憑借重力分離使液相與氣相分離。排放出口 85可被布置為閥門、旋風(fēng)分離器或旋轉(zhuǎn)閥，而不是被形成為檢測翼片的持久閉合裝置86，使得可根據(jù)需要將收集的固相從沉降室80運(yùn)離。
[0037]液體出口 51在殼體5中排放側(cè)40上的沉降室80上方提供，在其中連接有再循環(huán)管線50。再循環(huán)管線50從排放側(cè)40通向入口 10中的吸入側(cè)?？刂崎y55在再循環(huán)管線50中提供，該控制閥55可根據(jù)需要打開或關(guān)閉，以允許從排放側(cè)40到吸入側(cè)的調(diào)控的再循環(huán)。再循環(huán)旁路50的液體出口 51位于沉降室80上方和螺桿30下方。憑借在沉降室80上方布置液體出口 51，僅將已從其沉淀出固相的液相引導(dǎo)進(jìn)再循環(huán)管線50中。憑借流速降低區(qū)域82中的沉降作用和分離，在沉淀的固相上方形成貯存器90，從該貯存器90中取用再循環(huán)的液體。
[0038]在圖1中，作為所述具有閥門55的再循環(huán)管線50的替代或除該具有閥門55的再循環(huán)管線50之外，提供了另一個(gè)再循環(huán)管線50，其為泵殼體32中的開口或鏜孔的形式。所述鏜孔或開口提供了從泵殼體32內(nèi)的吸入室到泵殼體32外部的壓力室40的連接以及與殼體5的連接。憑借開口 50的向上取向，較重的固體顆粒不被運(yùn)送到吸入側(cè)或至少優(yōu)選地被較少地運(yùn)送到吸入側(cè)，此外開口 50的布局以測地線方式被向上定位成使得將已經(jīng)發(fā)生固相與液相的分離并且僅有分離的液相能夠到達(dá)相應(yīng)的水平面。
[0039]在涉及多相混合物的混合組成的操作期間，整個(gè)壓力室40充滿多相混合物。如果氣體管60關(guān)閉，則待泵送的全部多相混合物將通過上升柱25和排放出口 20被運(yùn)離出具有集成在殼體5中的分離裝置45的多相泵I。在這種情況下，上升柱25在螺桿30和泵殼體32的水平面下方打開并將多相混合物運(yùn)出壓力室40到達(dá)凸緣21。在沉降室80中分離并累積的固相借此連同液相一起運(yùn)出。如果流動(dòng)速度不足以將位于沉降室80內(nèi)的固體運(yùn)走，則可憑借旋轉(zhuǎn)閥或其他合適的裝置在操作期間將累積的固體從壓力室40移除。作為另一種選擇，可以憑借所謂的液塞將固體累積物沖出。
[0040]通過在重力方向上將液體出口 51定位在沉降室80上方，從固相釋放的液相發(fā)生再循環(huán)，以便密封螺桿30與泵殼體32之間的間隙并提供潤滑。研磨固體顆粒被大部分阻止，因?yàn)樗鼈兾挥谫A存器90下方的沉降室80中。描繪的實(shí)施例中未提供貯存器90和沉降室80之間的物理分離；可將流動(dòng)抑制物布置在殼體5內(nèi)的壓力室40內(nèi)部，其保持住固體顆粒或阻礙固體顆粒朝液體出口 51方向的運(yùn)送。這些流動(dòng)抑制物可被形成為(例如)迷宮式導(dǎo)引器(LabyrinthfUhrungen)或水壩的形狀。
[0041]另外的出口 70布置在殼體5的下端上，其出于維護(hù)和修理的目的用于將泵排空，并且在正常操作期間處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0042]圖2中繪示了本發(fā)明的變型，其中分離裝置45被形成為單獨(dú)的組件。分離裝置45可連接到根據(jù)圖3的多相泵I。
[0043]在圖3中，繪示了螺桿泵形式的常規(guī)多相泵I。此處，螺桿30同樣地被布置在泵殼體32內(nèi)，所述泵殼體32安裝在殼體5內(nèi)的壓力室40內(nèi)部。待泵送介質(zhì)經(jīng)由入口短插芯11上的入口 10被引導(dǎo)至螺桿30，從此處垂直于繪圖平面向外進(jìn)入到壓力室40中，該壓力室40圍繞泵送螺桿30的泵殼體32。被泵送的多相混合物經(jīng)由泵出口 20’被運(yùn)離壓力室40，該壓力室40被形成為環(huán)形的空間。
[0044]在圖2中，分離裝置45被示出為具有相應(yīng)的連接短插芯的獨(dú)立部件。入口 10的入口短插芯11提供了到根據(jù)圖3的多相泵I的入口短插芯11的連接；入口短插芯11垂直地引領(lǐng)穿過管狀殼體100。泵出口 20’同樣地引入該殼體100中，其經(jīng)由出口短插芯21連接到根據(jù)圖3的多相泵I的出口短插芯21。根據(jù)箭頭所示，多相混合物從入口 10被引導(dǎo)穿過多相泵I和多相泵I的泵出口 20’，隨后進(jìn)入分離室45，并從此處經(jīng)由出口 20到達(dá)輸送管或另外的處理裝置。分離室45的入口被形成為90°管，使得多相混合物被基本上水平地運(yùn)送進(jìn)分離室45中。
[0045]在分離室45內(nèi)提供具有流速降低區(qū)域82的沉降室80，從多相泵I泵出的多相混合物被引導(dǎo)進(jìn)該沉降室80中。具有閉合裝置86的排放出口 85同樣地在此處于沉降室80的下側(cè)上提供。上升柱25從沉降室80垂直向上引領(lǐng)。
[0046]沉降室80經(jīng)由隔離壁95連接到貯存器90，在隔離壁95中形成有通道。從固相充分釋放的液相收集在貯存器90中，該液相可經(jīng)由再循環(huán)管線50再次再循環(huán)到入口 10。在一個(gè)實(shí)施例中，此處還將控制閥55布置在再循環(huán)管線50內(nèi)；作為另一種選擇或除此之外，可將旁路50布置為穿過入口 10的吸入短插芯內(nèi)的鏜孔。為了改善液相的質(zhì)量，可以在再循環(huán)管線50的上游接連地布置多個(gè)隔離壁95，隔離壁95中的每一個(gè)允許經(jīng)由通道96運(yùn)送液相或在旁路50的方向上溢流。通過這種方式，在殼體100內(nèi)形成了一系列沉降室80和流速降低區(qū)域82。因此，提供了液相與固相的多級(jí)分離并且該多級(jí)分離是可行的。
[0047]在殼體100的上部區(qū)域中提供了具有氣體管線60和閥門65的氣體排放出口 61，使得殼體100內(nèi)的單獨(dú)氣相可要么轉(zhuǎn)移到出口 20，要么轉(zhuǎn)移到單獨(dú)的氣體管線。類似于使用再循環(huán)管線50的液相，此處還提供了作為從殼體100內(nèi)的分離室到出口 20的管線的鏜孔60。
[0048]圖4中繪示了本發(fā)明的變型。單獨(dú)的分離室45的原理與圖2的原理對(duì)應(yīng)，但多相泵的入口 10不被從源極引導(dǎo)穿過殼體的壁。到根據(jù)圖3的多相泵I的連接經(jīng)由排放短插芯21形成，而多相泵I的入口 10連接到輸送管或類似物。在根據(jù)圖4的分離裝置中，分離的液相隨后通過再循環(huán)管線50經(jīng)由未連接到供應(yīng)管線的入口 10連接到吸入側(cè)，使得分離的液相在吸入側(cè)上被引導(dǎo)進(jìn)螺桿泵的入口 10。
[0049]可在多相泵I的吸入側(cè)上提供用于收集液相的設(shè)備，例如U形管路、水槽或貯存器，憑借所述設(shè)備將受控量的液相遞送到入口側(cè)，使得一方面可從多相泵I的殼體5運(yùn)離大量的熱，并且另一方面可將累積的固相運(yùn)出分離裝置45。
[0050]在圖4中，沉降室80的出口 20被水平地設(shè)置，使得沉淀的固相能夠被輕松地輸送到沉降室80之外。多相混合物的一些返流由向上彎曲的出口 20導(dǎo)致，使得固相的分離和下沉在沉降室內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
[0051]在圖5中，以側(cè)視圖示出了并聯(lián)連接的多個(gè)多相泵I的布局，其配備有單獨(dú)的分離室45和上游收集裝置110，向該收集裝置供應(yīng)被泵送多相混合物，并首先憑借入口短插芯111從供應(yīng)管(未示出)收集。入口管道從每個(gè)多相泵I的收集容器110通向每個(gè)相應(yīng)的多相泵I的入口 10。入口管道形成為U形并且用于以受控方式形成液塞。液體憑借入口管道的U形結(jié)構(gòu)收集在下部中，其中足夠大的管直徑防止剩余介質(zhì)的任何氣動(dòng)式前進(jìn)。在入口管道的U形段內(nèi)，帶有固體的液相和氣相在水平管道段彼此分離。保留并收集帶有固體的液相，而氣相隨后通過管道在其上方流動(dòng)。隨著水平管道段內(nèi)的流體體積增大，氣相的流道直徑減小，使得基于氣相與帶有固體的液相之間的速度差，在完全阻擋氣相的流路的相界面處形成波。在該現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，氣相推動(dòng)在其之前形成的液塞越過連接到管道的水平段的上升段，向上并進(jìn)入多相泵I的入口 10中。液塞的頻率及其體積由各泵送參數(shù)(諸如被泵送量和氣體組分)與管道的幾何參數(shù)(諸如水平段的直徑、長度以及上升段的高度差)之間的相互作用確定。
[0052]除收集容器110之外，單獨(dú)的分離裝置45的殼體100還可見于圖5中，其經(jīng)由泵出口 20’連接到多相泵I。常用出口 20從分離裝置45通向輸送管線。具有閥門55的再循環(huán)管線50布置在殼體100的下側(cè)并且通向泵I的入口 10中?？筛鶕?jù)再循環(huán)管線50與供應(yīng)管線的上升段的布局及二者的接合處，經(jīng)由受控的分離的液相的供應(yīng)來調(diào)節(jié)液塞的頻率和體積?？删哂虚y門的另外的再循環(huán)管線50從分離裝置45通向收集容器110，從而允許控制將分離的液相再循環(huán)到入口管道或吸入側(cè)的哪個(gè)區(qū)段。
[0053]在圖6中，三個(gè)多相泵I的并聯(lián)布局可見于根據(jù)圖5的布局的平面圖中。引導(dǎo)可從源供應(yīng)的可泵送多相混合物通過入口短插芯111進(jìn)入收集容器110。在所描述的實(shí)施例中，三個(gè)U形入口管從該收集容器110，通向分離裝置45的下面直達(dá)多相泵I的入口 10。在泵送之后引導(dǎo)多相混合物經(jīng)由泵出口 20’進(jìn)入分離設(shè)備45，在該分離設(shè)備中分離并通過出口 20運(yùn)走。在殼體100的下側(cè)，布置了連接到管路的常用液體出口 51，再循環(huán)管線50從該管路通向泵I的吸入側(cè)上的入口 10和收集容器110。將控制閥55分配至每個(gè)再循環(huán)管線50，以提供適于每個(gè)泵I的受控的分離的液相的供應(yīng)。因此，可以例如在啟動(dòng)泵時(shí)完全打開再循環(huán)管線50并因此提供減小的反壓，使得可進(jìn)行泵I的基本無負(fù)載和節(jié)能的啟動(dòng)。
[0054]在圖7中，示出了沿著圖5的線A-A的橫截面視圖。在接近于吸入側(cè)上的入口管道處以橫截面視圖示出了單獨(dú)的分離裝置45。泵出口 20’通向殼體100中的常用管中，該常用管進(jìn)入殼體100內(nèi)的沉降室80中。隔離壁95示出為閉合裝置86，該結(jié)構(gòu)以其它方式基本上對(duì)應(yīng)于根據(jù)圖4的結(jié)構(gòu)，具有用于氣相的閥門65的旁路管線60直接通向殼體100的上部區(qū)域之外，到達(dá)排放出口 20。
[0055]在圖7的右圖中，其為沿著線B-B的橫截面視圖，可見泵排放出口 20’的收集管基本上垂直地打開進(jìn)入沉降室80中。排放出口 20從此處基本上垂直地向上引領(lǐng)，然后水平地彎曲，以允許運(yùn)走多相混合物。在沉降室中的液相與固相分離之后，引導(dǎo)分離的液相越過隔離壁95進(jìn)入分離裝置45的殼體100中。與固相分離的液相經(jīng)由具有單獨(dú)閥門55的再循環(huán)管線50從形成為底板上的開口的液體出口流向多相泵I的吸入側(cè)上的入口管道10。閉合裝置86可見于沉降室80的下側(cè)。
【權(quán)利要求】
1.一種操作多相泵的方法，所述多相泵具有吸入側(cè)入口(10)和排放側(cè)出口(20)并且用所述多相泵泵送帶有固體的多相混合物，所述方法包括以下步驟: a.將所述多相混合物泵送入排放側(cè)分離室(45)中， b.在所述分離室(45)中將氣相與液相和固相分離， c.在所述分離室(45)中將所述液相與所述固相分離， d.將從所述固相釋放的所述液相的一部分供應(yīng)到所述吸入側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將在所述分離室(45)中分離的所述固相從所述分離室(45)移除。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，憑借旋轉(zhuǎn)閥或旋風(fēng)分離器連續(xù)地移除所述固相或憑借閥門、液塞或檢測翼片不連續(xù)地移除所述固相。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，憑借與所述液相的所述排放出口(20)分開的氣體排放出口(61)，將所述氣相獨(dú)立于所述液相從所述分離室(45)移除。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以調(diào)控的方式將與所述固相分離的所述液相供應(yīng)到所述吸入側(cè)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，引導(dǎo)所述液相從所述分離室(45)進(jìn)入與所述分離室(45)分開的貯存器(90)并從所述貯存器(90)供應(yīng)到所述吸入側(cè)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在供應(yīng)到所述吸入側(cè)之前，過濾與所述固相分離的所述液相。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，出于移除所述固相的目的，將所述液相間歇地供應(yīng)到所述多相泵并引入所述分離室(45)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，收集所述液相，然后間歇地引入所述分離室(45)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在傳感器控制或旋轉(zhuǎn)作用下從所述分離室移除所述固相。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，液相向所述吸入側(cè)的供應(yīng)憑借再循環(huán)管線(50)實(shí)施，其中布置了閥門(55)，所述閥門在啟動(dòng)時(shí)完全打開。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，液相向所述吸入側(cè)的供應(yīng)憑借再循環(huán)管線(50)實(shí)施，其中布置了閥門(55)，為了引發(fā)所述泵送作用和所述多相混合物的壓力的增大，在啟動(dòng)之后并且在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定操作之后關(guān)閉所述閥門。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，液相向所述吸入側(cè)的供應(yīng)憑借再循環(huán)管線(50)實(shí)施，其中布置了閥門(55)，根據(jù)操作參數(shù)調(diào)節(jié)所述閥門的直徑。
14.一種憑借多相泵(I)泵送帶有固體的多相混合物的設(shè)備，所述多相泵具有吸入側(cè)入口(10)和排放側(cè)出口(20)，所述排放側(cè)出口具有液相與氣相在其中分離的壓力側(cè)分離裝置(45)，以及再循環(huán)管線(50)，分離的液相通過所述再循環(huán)管線供應(yīng)到所述吸入側(cè)，其特征在于，在所述分離裝置(45)內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)沉降室(80)，在其中將固相與所述液相分離，并且形成與所述沉降室(80)分開的貯存器(90)，所述貯存器用于與固體分離的液相并且連接到所述再循環(huán)管線(50)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述沉降室(80)通過隔離壁(95)與所述貯存器(90)分開，在所述隔離壁上形成溢流或者在所述隔離壁中形成通道(96)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的設(shè)備，其特征在于，在所述再循環(huán)管線(50)的上游布置了過濾器。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，用于所述液相的調(diào)控泵送的閥門(55)布置在所述再循環(huán)管線(50)的上游或其中。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，用于所述分離的氣相的單獨(dú)的氣體排放出口 ￠1)在所述分離設(shè)備(45)中形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述分離室(45)被布置在與所述多相泵(I)分開的殼體(100)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求14至19中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，流速降低區(qū)域(82)在所述分離室(45)中形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，上升柱和/或U形管段布置在所述多相泵(I)的所述入口(10)的上游。
22.根據(jù)權(quán)利要求14至21中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，用于所述分離的固相的單獨(dú)的可關(guān)閉排放出口(85)在所述分離裝置(45)中形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求14至22中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述排放出口(85)配備有旋風(fēng)分離器、旋轉(zhuǎn)閥和/或控制閥。
24.根據(jù)權(quán)利要求14至23中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述沉降室(80)連接到所述出口(20)。
【文檔編號(hào)】B01D21/00GK104487715SQ201380038882
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】格哈德·羅爾芬, 延斯-烏韋·布蘭特 申請(qǐng)人:Itt 博爾內(nèi)曼有限責(zé)任公司