Центробежный сепаратор и способ управления периодическим выпуском



Центробежный сепаратор и способ управления периодическим выпуском
Центробежный сепаратор и способ управления периодическим выпуском
Центробежный сепаратор и способ управления периодическим выпуском
Центробежный сепаратор и способ управления периодическим выпуском
Центробежный сепаратор и способ управления периодическим выпуском

 


Владельцы патента RU 2577261:

АЛЬФА ЛАВАЛЬ КОРПОРЕЙТ АБ (SE)

Группа изобретений относится к центробежному сепаратору для разделения продукта в виде текучей среды, содержащему систему управления выпуском для управления периодическим выпуском отделенной фазы продукта, и к способу управления периодическим выпуском центробежного сепаратора. Центробежный сепаратор содержит несущую конструкцию, ротор, выполненный с возможностью вращения в несущей конструкции вокруг оси вращения и формирующий в своих пределах разделительное пространство, в котором размещено множество разделительных пластин, проходящих от радиально наружного участка разделительного пространства к радиально внутреннему участку разделительного пространства. Центробежный сепаратор содержит впуск, выполненный с возможностью подачи продукта в виде текучей среды, подлежащего разделению, в разделительное пространство. При этом сепаратор сконфигурирован так, что разделительное пространство соединяется с впуском посредством давления во время нормальной работы центробежного сепаратора. Сепаратор содержит первый выпуск, проходящий от радиально внутреннего участка разделительного пространства для выпуска первой фазы продукта, имеющего меньшую плотность, второй выпуск, проходящий от радиально наружного участка разделительного пространства, для периодического выпуска второй фазы продукта, имеющего большую плотность, и систему управления выпуском, выполненную с возможностью инициирования открытия второго выпуска при условии инициирования. Система управления выпуском содержит датчик, выполненный с возможностью определения входного давления и/или входного расхода продукта в виде текучей среды. Условие инициирования связано с уменьшением входного потока в связи с входным давлением, указывая увеличение сопротивления потоку ниже по потоку от впуска. Способ для управления периодическим выпуском центробежного сепаратора содержит этапы регистрации давления во впуске центробежного сепаратора, определения расхода продукта в виде текучей среды, подаваемого в центробежный сепаратор, инициирования открытия второго выпуска, чтобы выпустить вторую фазу продукта, при регистрации условия инициирования, связанного с уменьшением расхода продукта в виде текучей среды в связи с входным давлением. Техническим результатом является улучшение индикации уровня шлама, чтобы обеспечить своевременный выпуск шлама из разделительного пространства с минимальными нарушениями процесса разделения вследствие прерывания операции выпуска. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к центробежному сепаратору для разделения продукта в виде текучей среды, содержащему систему управления выпуском для управления периодическим выпуском отделенной фазы продукта в виде текучей среды, и к способу управления периодическим выпуском центробежного сепаратора.

В частности, изобретение относится к центробежному сепаратору в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы, к системе управления выпуском для такого центробежного сепаратора, и к способу для управления периодическим выпуском такого центробежного сепаратора.

Уровень техники

При работе центробежного сепаратора с периодическим сбрасыванием, шлам, собираемый в радиально внешнем участке разделительного пространства, должен быть выпущен для поддержания хорошей эффективности разделения. С другой стороны, выпуск представляет собой некоторое возмущение в процессе разделения и, таким образом, это означает необходимость иметь малую частоту выпуска. Указывая уровень шлама в разделительном пространстве и инициализируя выпуск, когда шлам достигает определенного уровня, может быть оптимизирован временной режим выпуска.

В настоящее время известны несколько методик для индикации уровня шлама в центробежном сепараторе, причем уровень шлама в разделительном пространстве указывается посредством индикации каналов, проходящих от разделяющего пространства к центру ротора. Каналы индикации выполнены с возможностью пропускания жидкости индикации через его радиально внешний конец, который располагается для блокирования шламом, собранным до заданного уровня в разделяющем пространстве.

Патент Великобритании 1099256 A описывает ротор центробежного сепаратора, обеспеченного двумя каналами индикации, проходящими от двух различных радиальных расстояний от оси ротора, посредством чего уровень шлама может быть указан посредством мониторинга разности давления, потока, или мутности в двух каналах индикации.

Патент США 3642196 A описывает другой центробежный ротор с одним каналом индикации и конфигурацией, которая обеспечивает измерение разности между давлением в канале индикации и давлением отделенной жидкости.

Недостаток этих решений заключается в том, что ротор должен быть снабжен дополнительным признаком, то есть, по меньшей мере, одним каналом индикации, из-за чего затрудняется технологическое обслуживание (модернизация).

Сущность изобретения

Задача изобретения заключается в том, чтобы предоставить центробежный сепаратор, причем уровень шлама в разделительном пространстве может быть индицирован простым средством, которое может быть приспособлено к центробежному сепаратору. Также цель изобретения заключается в том, чтобы улучшить индикацию уровня шлама так, чтобы шлам выпускался из разделительного пространства своевременно, для получения хороших параметров разделения фаз отделяемого продукта в виде текучей среды и, в то же самое время, с минимальными нарушениями процесса разделения вследствие прерывания операции выпуска.

Таким образом, заявляется центробежный сепаратор, содержащий несущую конструкцию, ротор, сконфигурированный для вращения в несущей конструкции вокруг оси вращения и формирующий в своих пределах разделительное пространство. В разделительном пространстве размещается множество разделительных пластин, проходящих от радиально наружного участка разделительного пространства к радиально внутреннему участку разделительного пространства. Набор разделительных пластин может быть пакетом дисков в форме усеченного конуса, распределенных вдоль оси вращения. Центробежный сепаратор содержит впуск, сконфигурированный для подачи жидкого продукта (жидкая смесь компонентов), отделяемого в разделительное пространство. Центробежный сепаратор сконфигурирован так, что разделительное пространство соединяется с впуском посредством давления во время нормальной работы сепаратора, такого как сообщающее давление. Посредничающее давление означает, что давление во впуске должно быть связано с давлением в разделительном пространстве так, что изменение давления в разделительном пространстве приводит к изменению давления во впуске во время нормальной работы сепаратора. Во время нормальной работы - имеется в виду в процессе отделения продукта в виде текучей среды при нормальных рабочих условиях, таких как скорость вращения ротора, и с производственными уровнями текучей среды в роторе. Сепаратор дополнительно содержит первый выпуск, простирающийся от радиально внутреннего участка разделительного пространства для выпуска первой фазы продукта, имеющего меньшую плотность (первая компонента смеси), и второй выпуск, простирающийся от радиально внешнего участка разделительного пространства для периодического выпуска второй фазы продукта, имеющего большую плотность (вторая компонента смеси). Вторая фаза продукта часто обозначается как фаза шлама, поскольку она может содержать частицы, но она также может быть жидкой фазой по существу без частиц, и при этом первая и вторая фазы представляют собой несмешивающиеся жидкие фазы, например, нефть и вода. Второй выпуск может быть в форме множества выпускных отверстий, которые открываются посредством скользящего затвора. Сепаратор дополнительно содержит систему управления выпуском, сконфигурированную для инициирования открытия второго выпуска при условии инициирования. Система управления выпуском содержит датчик, помещаемый для определения входного давления и/или входного потока продукта в виде текучей среды, и условие инициирования связано с уменьшением давления входного потока, указывая на увеличение сопротивления потоку ниже по потоку от впуска. Эквивалентно, условие инициирования может быть связано с увеличением входного давления относительно входного потока продукта в виде текучей среды.

Тем самым, уровень второй фазы в разделительном пространстве и, таким образом временной режим выпуска второй фазы, может быть индицирован простым контрольным средством, расположенным вне ротора, причем это средство может быть вновь подогнано к центробежному сепаратору без необходимости в демонтаже ротора.

Если центробежный сепаратор соединяется с системой, причем, входной поток продукта в виде текучей среды на впуске сепаратора контролируется, чтобы иметь постоянное давление, датчик входного давления не является необходимым для системы управления выпуском для индикации увеличивающегося сопротивления потока ниже по потоку от впуска. Условие инициирования, тем самым, связано с уменьшением давления входного потока относительно постоянного входного давления. Альтернативно, если входной поток продукта в виде текучей среды контролируется, чтобы иметь постоянный расход, датчик входного потока не является необходимым для системы управления выпуском для индикации увеличивающегося сопротивления потоку ниже по потоку от впуска. Тем самым, условие инициирования связано с увеличением входного давления относительно постоянного входного потока продукта в виде текучей среды. Если входной поток продукта в виде текучей среды задан, но не является постоянным, информация относительно уровня входного потока может быть введена в систему управления выпуском из устройства, управляющего потоком, например, от впускного насоса, и также в этом случае датчик входного потока не является необходимым для системы управления выпуском для индикации увеличения сопротивления потока ниже по потоку от впуска.

Система управления выпуском может содержать датчик выходного давления, размещенный для определения давления в первом выпуске, причем входное давление компенсируется для выходного давления так, чтобы отображать перепад давления. Условие инициирования, таким образом, связано с увеличением перепада давления по центробежному сепаратору в связи с потоком продукта в виде текучей среды, и меньше зависит, или не зависит, от каких-либо компонентов, например, от различных типов выпусков, или от возмущений ниже по потоку от разделительного пространства. Как один вариант реализации, центробежный сепаратор содержит насосное устройство, соединенное с первым выпуском, причем перепад давления компенсируется вкладом давления насосного устройства в выходное давление.

Впуск может быть герметичным впуском. Герметичный впуск герметизируется относительно окружения ротора и конфигурируется для заполнения продуктом в виде текучей среды во время эксплуатации. Тем самым, впуск и разделительное пространство соединяются посредством гидростатического давления. Первый выпуск также может быть герметичным выпуском. Герметичный выпуск герметизируется относительно окружения ротора и конфигурируется для заполнения продуктом в виде текучей среды во время эксплуатации.

Впуск может содержать впускной трубопровод, сконфигурированный как погружаемый в продукт в виде текучей среды, подаваемый в ротор во время нормальной работы. Погружаемый - имеется в виду, что, по меньшей мере, часть впускного трубопровода, содержащего отверстие для предоставления продукта в виде текучей среды в ротор, погружена в продукт в виде текучей среды. Тем самым, впуск и разделительное пространство соединяются посредством гидростатического давления. Впускной трубопровод может быть стационарным и сконфигурированным так, чтобы простираться во впускную камеру, сформированную в роторе. В одном варианте реализации впускной трубопровод содержит кольцевой фланец, который выступает наружу в радиальном направлении так, что фланец погружается в продукт в виде текучей среды, подаваемый в ротор во время нормальной работы. Ротор может содержать множество дисков, сконфигурированных для ускорения продукта в виде текучей среды, подаваемого во впускную камеру. Набор дисков заставляет уровень продукта в виде текучей среды во впускной камере двигаться к оси вращения так, чтобы облегчить погружение впускного трубопровода в продукт в виде текучей среды, подаваемый в ротор во время нормальной работы. Центробежный сепаратор и впускное устройство этого вида дополнительно описаны в патенте EP 0225707 B1. Конфигурация впускного устройства относительно разделительного пространства и разделяющих дисков раскрыта на Фиг. 2 патента EP 0225707 B1. В другом варианте реализации стационарный впускной трубопровод, такой как в обычном впуске без вышеупомянутого фланца и кольцевых дисков, погружается в продукт, подаваемый в ротор, обеспечивая относительно большой входной поток во время нормальной работы. Также, в этом варианте реализации разделительное пространство соединяется с впуском посредством гидростатического давления во время нормальной работы центробежного сепаратора, поскольку впускной трубопровод погружен в продукт в виде текучей среды.

Условие инициирования может состоять в том, что отношение между величиной расхода продукта в виде текучей среды, подаваемого в центробежный сепаратор, и положительной степенью входного давления, или перепадом давления, падает ниже порогового значения. Положительная степень может составлять 0,5, или может быть близкой к 0,5. Положительная степень может быть откалибрована начальными измерениями на конкретном центробежном сепараторе или на конкретном типе центробежного сепаратора. Альтернативно, общее соотношение между входным давлением и расходом продукта в виде текучей среды, возможно первоначально измеренным и сохраненным для конкретного сепаратора, и условием инициирования, может состоять в том, что соотношение между входным давлением и расходом продукта в виде текучей среды отклоняется от сохраняемого общего соотношения между входным давлением и расходом продукта в виде текучей среды.

Условие инициирования может альтернативно состоять в том, что производная по времени отношения между расходом продукта в виде текучей среды, подаваемого в центробежный сепаратор, и положительной степенью входного давления, или перепадом давления, падает ниже порогового значения. Это имеет преимущество в независимости от соотношения между входным давлением и расходом продукта в виде текучей среды во время нормальной работы и при низких уровнях шлама.

Датчик входного давления может быть расположен близко к сепаратору, чтобы минимизировать перепад давления от датчика давления к разделительному пространству.

Дополнительно, предоставляется система управления выпуском для центробежного сепаратора в соответствии с преамбулой п.1 формулы, причем система управления выпуском, сконфигурированная для инициирования открытия второго выпуска при условии инициирования, и, причем система управления выпуском содержит датчик, помещаемый для определения входного давления и/или входного потока продукта в виде текучей среды, и условие инициирования связано с уменьшением входного потока в связи с входным давлением, указывая увеличение сопротивления потока ниже по потоку от впуска.

Дополнительно, предоставляется способ для управления периодическим выпуском центробежного сепаратора в соответствии с тем, что предварительно описано, способ, содержащий этапы;

- регистрации давления во впуске центробежного сепаратора,

- определения расхода продукта в виде текучей среды, подаваемого в центробежный сепаратор,

- после регистрации условия инициирования, связанного с уменьшением расхода продукта в виде текучей среды в связи с входным давлением, инициирование открытия второго выпуска, чтобы сбросить вторую фазу продукта, причем условие инициирования может состоять в том, что отношение между расходом продукта в виде текучей среды, подаваемого в центробежный сепаратор, и квадратным корнем входного давления падает ниже порогового значения.

Другие цели, признаки, объекты и преимущества изобретения будут видны из нижеследующего подробного описания, а также из чертежей.

Краткое описание чертежей

Варианты реализации изобретения описываются ниже посредством примера в связи с сопровождающими схематическими чертежами, на которых

Фиг. 1 показывает центробежный сепаратор, имеющий герметичный впуск и систему управления выпуском.

Фиг. 2 - график соотношения между входным давлением и квадратом расхода и соответствующее линейное приближение.

Фиг. 3 - график параметра, относящегося к отношению между входным потоком и квадратным корнем входного давления продукта в виде текучей среды, подаваемого в центробежный сепаратор.

Фиг. 4 - график параметра, относящегося к отношению между входным потоком и квадратным корнем входного давления продукта в виде текучей среды, подаваемого в другой центробежный сепаратор.

Фиг. 5 - впуск центробежного сепаратора, снабженного дисками ускорения.

Подробное описание

На Фиг. 1 показан центробежный сепаратор 1, имеющий несущую конструкцию 2 с верхней частью 3 несущей конструкции и нижней частью 4 несущей конструкции. Ротор 5 сепаратора сконфигурирован для вращения в несущей конструкции вокруг оси (x) вращения. Ротор содержит шпиндель 6, который поддерживается в нижней части несущей конструкции посредством верхнего 7 и нижнего 8 подшипников. Верхний подшипник упруго соединяется с несущей конструкцией посредством пружинного устройства 9. Электрический двигатель 10, содержащий статор 11 двигателя, соединенный с нижней частью несущей конструкции, и ротор 12 двигателя, соединенный со шпинделем, сконфигурирован для управления шпинделем и, таким образом, ротором сепаратора. Ротор сепаратора содержит стакан 13, образующий в своих пределах разделительное пространство 14. В разделительном пространстве множество разделительных дисков 15 в форме усеченного конуса размещаются вдоль оси вращения. Разделительные диски вытянуты от радиально наружного участка разделительного пространства, пространства 16 шлама, к радиально внутреннему участку 17 разделительного пространства. Сепаратор дополнительно снабжен герметичным впуском, содержащим впускной канал 19, сформированный в шпинделе. Впуск дополнительно содержит каналы 20, сформированные в роторе и проходящие от впускного канала до разделительного пространства. Впуск герметично уплотняется относительно окружения сепаратора посредством уплотнения 21 на границе раздела между вращающейся частью впускного канала и стационарной частью 22 впускного канала.

Показанный на Фиг. 1 сепаратор имеет первый выпуск 23 в форме герметичного выпуска, простирающегося от и сообщающегося с радиально внутренним участком 17 разделительного пространства и соединяющего его с выпускным каналом 24. Первый выпуск содержит вращающееся насосное устройство 25. Первый выпуск герметично уплотняется относительно окружения сепаратора посредством уплотнения 26 на границе раздела между вращающейся частью и стационарной частью выпуска.

Сепаратор дополнительно содержит второй выпуск 27, проходящий от пространства 16 шлама до пространства вне ротора и содержащий множество портов. Открытие второго выпуска контролируется посредством функционально скользящего затвора 28, помещаемого так, чтобы иметь возможность аксиально перемещаться в роторе между первым положением, где второй выпуск закрыт, и вторым положением, где второй выпуск открыт. Смещение скользящего затвора выполняется посредством управления количеством технологической воды в камерах, расположенных ниже скользящего затвора, как это известно в данной области техники. Добавлением и удалением технологической воды в камерах, расположенных ниже скользящего затвора, управляет устройство 29 для контролирования технологической воды.

Сепаратор дополнительно содержит систему 30 управления выпуском, содержащую блок 31 управления, соединяемый с устройством 29 управления технологической водой, и размещаемый для инициирования открытия второго выпуска при условии инициирования. Система управления выпуском дополнительно содержит датчик 32 входного давления и датчик 33 расхода, помещаемые для измерения давления и расхода во впускном канале. Датчик 34 выходного давления помещается для измерения давления в первом выпускном канале.

Поскольку система управления выпуском опирается только на информацию, которая может быть достигнута измерениями во внешних частях сепаратора (таких, как впускной канал и первый выпускной канал), то становится возможным технологическое обслуживание имеющихся монтажных установок, без необходимости в демонтаже сепаратора.

Во время эксплуатации центробежного сепаратора 1, двигатель 10 обеспечивает приводной момент на шпиндель 6, чтобы привести во вращение ротор 5. Продукт в виде текучей среды, являющийся жидкой смесью компонентов, начинает течь в сепаратор через впускные каналы 22, 19 и 20 и в разделительное пространство 14. В разделительном пространстве продукт в виде текучей среды подвергается действию центробежных сил, и первая фаза продукта, имеющая меньшую плотность, и вторая фаза продукта, имеющая большую плотность (фаза шлама, содержащая плотные твердые частицы), отделяются от продукта в виде текучей среды. Разделение облегчается разделительными дисками 15 в форме усеченного конуса. Первая фаза продукта транспортируется радиально внутрь между разделительными дисками и по направлению к первому выпуску 23, посредством центробежных сил. Первая фаза затем сбрасывается через первый выпуск 23 и 24 через насосное устройство 25. Вторая фаза транспортируется радиально наружу и собирается в пространстве 16 шлама. В то время как процесс разделения продолжается, количество шлама в пространстве шлама увеличивается, в соответствии с чем, граница раздела 35 между шламом, накопленным в пространстве шлама, и продуктом в виде текучей среды в разделительном пространстве 14, перемещается радиально внутрь. Когда граница раздела перемещается радиально внутрь и приближается к радиально наружному участку разделительных дисков, то, как было обнаружено, сопротивление потока по впуску и первому выпуску сепаратора увеличивается. Было также обнаружено, что в центробежном сепараторе, сконфигурированном так, что разделительное пространство соединяется с впуском посредством гидростатического давления во время нормальной работы центробежного сепаратора, это дает тенденцию к увеличению давления и/или уменьшению потока во впуске центробежного сепаратора в зависимости от того, как поток поддерживается через впуск, например, от того, как сконфигурирован впускной насос. В показанном на Фиг. 1 центробежном сепараторе, в котором впуск герметично уплотняется относительно окружения сепаратора, впуск и разделительное пространство соединяются посредством такого гидростатического давления. Увеличенное сопротивление потоку регистрируется датчиком 32 впускного давления, регистрируя увеличение давления, и/или датчиком расхода 33, регистрирующим уменьшение расхода. Давление, регистрируемое датчиком входного давления, может быть компенсировано давлением, зарегистрированным датчиком 34 выходного давления, чтобы избежать влияния каких-либо флуктуаций ниже по потоку. Выходное давление может быть компенсировано вкладом давления от насосного устройства 25.

Измеренное давление и значения расхода передаются на блок 31 управления, причем параметр определяется на основании отношения между расходом продукта в виде текучей среды, подаваемого в центробежный сепаратор, и квадратным корнем входного давления. Параметр предпочтительно может быть усреднен по рабочему промежутку времени, например, по периоду 10 с. Когда параметр падает ниже порогового значения, соответствуя обычно 95-98% максимума усредненного значения во время нормальной работы, это считается условием для начала выпуска второй фазы через вторые выпуски. После выполнения этого условия инициирования, блок управления инициирует выпуск устройством 29 управления технологической водой. Тем самым, скользящий затвор перемещается, вторые выпуски открываются, и фаза шлама сбрасывается из пространства шлама посредством центробежных сил.

На Фиг. 2 показан пример графика соотношения между повышением давления (отрицательный перепад давления) и квадратом расхода в центробежном сепараторе, соответствующем показанному на Фиг. 1. Сепаратор предоставляется с герметичным впуском и герметичным выпуском, и выпуск предоставляется с насосным устройством. Измерения входного давления и расхода показаны как точки, и линейное приближение, соответствующее входному давлению, пропорциональному квадрату расхода (то есть квадратному корню входного давления, соответственно пропорциональному расходу), показано прямой линией. Пример показывает, что линейная аппроксимация соотношения между входным давлением и квадратом расхода на удивление оказывается точной, в частности, при нормальных расходах, приблизительно 30 м3/час и выше. Таким образом, было обнаружено, что это соотношение может сформировать основание для инициирования выпуска.

На Фиг. 3 показан график изменения предварительно описанного параметра во времени для сепаратора, соответствующего показанному на Фиг. 1. Этот сепаратор предоставлен с насосным устройством 25 на первом выпуске, дающем вклад в давление в выпускном канале. Нанесенный на графике параметр представляет собой отношение kv между расходом Q и квадратным корнем перепада давления, усредненного за период 10 с (и на графике, нормированном на максимум усредненного значения во время эксплуатации). Перепад давления представляет собой в этом случае разность между измеренным входным давлением, pin, и измеренным выходным давлением, pout, скорректированным на вклад давления ppump от насосного устройства, который может быть оценен для давления жидкости в стакане сепаратора при вращении всей массы (ppump≈0,5 ρω2(router2-rinner2), причем ρ - плотность жидкости, ω - угловая частота вращения и router и rinner - внешний и внутренний радиусы жидкой массы);

После достижения порога параметра приблизительно в 97% нормированного максимума, инициируется выпуск (вертикальная линия). Последующая процедура выпуска повторяется.

Для сепаратора, соответствующего показанному на Фиг. 1, но без какого-либо насосного устройства на первом выпуске, подобный график параметра (теперь без какого-либо вклада давления от насосного устройства) показан на Фиг. 4. И опять, выпуск может быть инициирован при приблизительно 97% нормированного максимума, но этот пример показывает выпуск при приблизительно 94% нормированного максимума.

Из экспериментов было обнаружено, что описанный способ инициирования выпуска был, по меньшей мере, столь же эффективен, что и способ, основанный на измерении мутности первой фазы продукта в первом выпуске.

На Фиг. 5 показан центральный участок ротора другого центробежного сепаратора, снабженного впуском в форме стационарного трубопровода 36, простирающегося во впускную камеру 37 (приемная камера), сформированную в центральном участке ротора центробежного сепаратора. Впускной трубопровод снабжен кольцевым фланцем 38, вытянутым в радиальном направлении. Из впускной камеры каналы 39 (соответствующие каналам 20 в сепараторе, показанном на Фиг. 1) простираются в разделительное пространство 14. Впускная камера 37 и разделительное пространство 14 разделены стенкой 40, сформированной в роторе. Впускная камера снабжена множеством кольцевых дисков 41 ускорения, размещенных вдоль оси (x) вращения. Центробежный сепаратор и впускное устройство такого вида, как показано на Фиг. 5, дополнительно описаны в патенте EP 0225707 B1. Конфигурация впускного устройства и кольцевых дисков относительно других частей сепаратора, например, разделительное пространство, и до разделительных дисков, раскрыта на Фиг. 2 в патенте 0225707 B1. Следует отметить, что впуск этого типа не обязательно должен быть герметичным впуском, поскольку впускная камера 37 не обязательно герметизируется относительно окружения сепаратора.

Во время эксплуатации центробежного сепаратора, имеющего такое впускное устройство, как показано на Фиг. 5, продукт в виде текучей среды, будучи жидкой смесью компонентов, начинает течь в сепаратор через впускной канал 36 и во впускную камеру 37. Вследствие вязких сил в жидкой смеси, текущей между не вращающимся впускным трубопроводом и вращающимися частями ротора, жидкая смесь течет вокруг края фланца 38 и в набор кольцевых дисков 41. Эффект от этого заключается в том, что фланец погружается в продукт в виде текучей среды, подаваемый в ротор во время нормальной работы. В зависимости от величины поступающего потока, жидкая смесь пройдет через большее или меньшее число проходов между дисками 41, как показано с левой стороны на Фиг. 5 (малый поток) и с правой стороны (большой поток). В остающихся проходах между дисками 41 формируется свободная жидкая поверхность 42a (малый поток), 42b (большой поток). Смесь затем течет по направлению к каналам 39 и в разделительное пространство 14.

Подобно тому, что было описано относительно Фиг. 1, шлам накапливается во внешнем участке разделительного пространства во время эксплуатации сепаратора. Это увеличивает сопротивление потока от каналов 39, по разделительным дискам и до первого выпуска, как рассмотрено выше. Уровень поверхности 42, 43 свободной жидкости будет тогда двигаться внутрь, и давление во впускном трубопроводе 36 увеличится. Следовательно, также сепаратор в соответствии с Фиг. 5 сконфигурирован так, что впуск и разделительное пространство соединяются посредством гидростатического давления во время нормальной работы центробежного сепаратора. Таким образом, центробежный сепаратор, сконфигурированный в соответствии с Фиг. 5, позволяет инициировать выпуск, контролируя давление во впуске и поток продукта в виде текучей среды в сепаратор.

Альтернативно, посредством увеличения радиальной протяженности фланца 38, чтобы он был погружен в продукт в виде текучей среды, подаваемый в ротор во время нормальной работы, даже при отсутствии набора дисков 41, получающийся уровень текучей среды тогда обозначается пунктирными линями 43a (малый поток) и 43b, достигается подобный эффект.

В еще одном варианте реализации входной поток во время нормально действующих условий достаточен, чтобы погрузить впускной трубопровод во впускную камеру, даже если отсутствует фланец на впускном трубопроводе, таком как в обычном впуске сепаратора.

1. Центробежный сепаратор (1), содержащий несущую конструкцию (2), ротор (5), выполненный с возможностью вращения в несущей конструкции вокруг оси (x) вращения и формирующий в своих пределах разделительное пространство (14), причем размещено множество разделительных пластин (15), проходящих от радиально наружного участка (16) разделительного пространства к радиально внутреннему участку (17) разделительного пространства,
впуск, выполненный с возможностью подачи продукта в виде текучей среды, подлежащего разделению, в разделительное пространство, причем центробежный сепаратор сконфигурирован так, что разделительное пространство соединяется с впуском посредством давления во время нормальной работы центробежного сепаратора,
первый выпуск (23), проходящий от радиально внутреннего участка разделительного пространства для выпуска первой фазы продукта, имеющего меньшую плотность, второй выпуск (27), проходящий от радиально наружного участка разделительного пространства, для периодического выпуска второй фазы продукта, имеющего большую плотность,
систему (30) управления выпуском, выполненную с возможностью инициирования открытия второго выпуска при условии инициирования,
отличающийся тем, что
система управления выпуском содержит датчик (32, 33), выполненный с возможностью определения входного давления и/или
входного расхода продукта в виде текучей среды, и условие инициирования связано с уменьшением входного потока в связи с входным давлением, указывая увеличение сопротивления потоку ниже по потоку от впуска.

2. Центробежный сепаратор по п. 1, в котором датчик представляет собой датчик давления, выполненный с возможностью определения входного давления.

3. Центробежный сепаратор по п. 2, в котором система управления выпуском содержит датчик (34) выходного давления, выполненный с возможностью определения давления в первом выпуске и, причем входное давление компенсируется для выходного давления так, чтобы отобразить перепад давления между впуском и первым выпуском.

4. Центробежный сепаратор по п. 3, дополнительно содержащий насосное устройство (25), соединенное с первым выпуском, причем входное давление компенсируется вкладом давления насосного устройства до выходного давления.

5. Центробежный сепаратор по любому из предыдущих пунктов, в котором впуск представляет собой герметичный впуск.

6. Центробежный сепаратор по любому из пп. 1-4, в котором впуск содержит впускной трубопровод, выполненный с возможностью быть погруженным в продукт в виде текучей среды, подаваемый в ротор во время нормальной работы центробежного сепаратора.

7. Центробежный сепаратор по п. 6, в котором впускной трубопровод содержит фланец (38), который выступает наружу в радиальном направлении так, что фланец погружается в продукт в виде текучей среды, подаваемый в ротор во время нормальной работы.

8. Центробежный сепаратор по п. 6, в котором ротор содержит множество дисков (41), выполненных с возможностью ускорения продукта в виде текучей среды, подаваемого в разделительное пространство.

9. Центробежный сепаратор по любому из пп. 1-4, в котором условие инициирования заключается в том, что отношение между расходом продукта в виде текучей среды, подаваемого в центробежный сепаратор, и положительной степенью входного давления падает ниже порогового значения.

10. Центробежный сепаратор по п. 9, в котором положительная степень входного давления составляет 0,5 или имеет значение, близкое к 0,5.

11. Центробежный сепаратор по любому из пп. 1-4, в котором средство измерения входного давления расположено близко к сепаратору.

12. Система (30) управления выпуском для центробежного сепаратора в соответствии с ограничительной частью п. 1, выполненная с возможностью инициирования открытия второго выпуска при условии инициирования,
отличающаяся тем, что
система управления выпуском содержит датчик (32, 33), выполненный с возможностью определения входного давления и/или входного расхода продукта в виде текучей среды, и условие инициирования связано с уменьшением входного расхода в связи с входным давлением, указывая увеличение сопротивления потоку ниже по потоку от впуска.

13. Способ для управления периодическим выпуском центробежного сепаратора по любому из пп. 1-11, содержащий этапы:
- регистрации давления во впуске центробежного сепаратора,
- определения расхода продукта в виде текучей среды, подаваемого в центробежный сепаратор,
- при регистрации условия инициирования, связанного с уменьшением расхода продукта в виде текучей среды в связи с входным давлением, инициирование открытия второго выпуска, чтобы выпустить вторую фазу продукта.

14. Способ по п. 13, в котором условие инициирования заключается в том, что отношение между количеством потока продукта в виде текучей среды, подаваемого в центробежный сепаратор, и квадратным корнем из входного давления падает ниже порогового значения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию для разделения многокомпонентной среды под действием центробежной силы. .

Изобретение относится к оборудованию для разделения жидкой смеси в поле центробежных сил на фракции. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройству для рафинирования расплава. .

Изобретение относится к центробежным устройствам для разделения систем на твердую и жидкую фазы и может быть использовано в металлургии цветных металлов и химической технологии.

Изобретение относится к области разделения суспензий на легкую и тяжелую фракцию в центробежном поле, а точнее к осадительным центрифугам, и может быть использовано в химической, нефтеобрабатывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к технологии рафинирования металлов. .

Изобретение относится к центробежным жидкостным сепараторам и может быть использовано в молочной, пищевой, химической и других отраслях народного хозяйства. .

Изобретение относится к трехфазной центрифуге с выгружающими соплами для отделения легкой фазы, имеющей относительно низкую плотность, и тяжелой фазы, имеющей относительно высокую плотность, из смеси, содержащей эти две жидкости и твердое вещество.

Группа изобретений относится к сепаратору и способу осветления напитка посредством такого сепаратора. Сепаратор содержит вращающийся барабан с вертикальной осью вращения, в котором предпочтительно установлен пакет тарелок, по меньшей мере два грейфера, не вращающиеся вместе с барабаном при работе и предназначенные для вывода отделенных друг от друга текучих фаз, при этом данные грейферы связаны с выпускными трубопроводами и размещены в соответствующих напорных камерах барабана.

Изобретение относится к центробежному сепаратору для сепарации двух фаз жидкости различной плотности. Центробежный сепаратор содержит вращающееся тело, вращающееся при работе в направлении вращения вокруг оси вращения, при этом вращающееся тело содержит барабан, при этом барабан содержит основание, предусмотренное на заднем продольном конце барабана, причем упомянутое основание обращено к первой задней продольной зоне центробежного сепаратора позади упомянутого основания.

Группа изобретений относится к центробежному сепаратору, в частности к декантерной центрифуге, и выпускному элементу для центробежного сепаратора. Центробежный сепаратор содержит вращающееся тело, вращающееся в направлении вращения относительно оси вращения, при этом ось вращения проходит в продольном направлении вращающегося тела.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для очистки картерного масла локомотивного двигателя. Электроцентрифуга для сепарации картерного масла содержит корпус, шламовую камеру, полый вал, ротор с двойным дном и отверстиями для выгрузки осадка, а также вертикально-подвижный скребок для очистки загрязнений с поверхности ротора.

Изобретение относится к горному делу, переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в угольной, горнорудной и химической промышленности для обезвоживания тонкоизмельченных материалов.

Изобретение относится к разделяющим осадительным центрифугам периодического действия и может быть использовано в пищевой, химической, медицинской и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к сахарной промышленности. .

Изобретение относится к технике разделения жидких неоднородных систем на фракции с помощью центробежного поля. .

Изобретение относится к сахарной промышленности. .

Изобретение относится к оборудованию для отделения твердых частиц от жидкости, в частности к центрифугам периодического действия для отделения кристаллического сахара от суспензий кристаллического сахара. Устройство для отделения сиропа от сахарного утфеля, содержащее центрифугу периодического действия, содержит кожух центрифуги, имеющий стенку и основание (12), а также цилиндрический барабан, размещенный в кожухе. В кожухе центрифуги предусмотрены выпускные отверстия (41, 42). Первый приемный контейнер (61) для сиропа, выходящего из выпускных отверстий, служит, в частности, для приема зеленого оттека. Второй приемный контейнер (62) для сиропа, выходящего из выпускного отверстия (42), служит, в частности, для приема белого оттека. Управляющее устройство (81) и клапанные или запорные узлы (71, 72), которые управляются управляющим устройством (81), расположены на выпускных отверстиях (41, 42) или в них, или в соединительных трубопроводах (51, 52), ведущих от выпускного отверстия (42) к приемным контейнерам (61, 62), для целей разделения зеленого оттека и белого оттека. Предусмотрен по крайней мере один детектор (80) в канале перемещения сиропа между точкой падения сиропа на стенку кожуха центрифуги и управляемыми клапанными или запорными узлами (71, 72). Детектор (80) имеет измерительное устройство для измерения физической величины, которая отображает разницу между зеленым и белым оттеками. Способ отделения сиропа от утфеля сахарного производства с помощью предлагаемого устройства характеризуется тем, что измеряют физическую величину, отображающую разницу между зеленым оттеком и белым оттеком, на пути перемещения сиропа между точкой падения сиропа на стенку кожуха центрифуги и управляемыми клапанными или запорными узлами (71 и 72). При этом управляют каждым клапанным или запорным узлом (71, 72) в зависимости от измеренных значений этой физической величины таким образом, чтобы компоненты сиропа, детектируемые в качестве зеленого оттека или белого оттека, текли к приемным контейнерам (61 и 62), предназначенным для их приема. Технический результат: обеспечение надежного разделения. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх