RU223851U1 - Эжектор струйный двухступенчатый универсальный регулируемый - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к струйным аппаратам и может быть использована в различных областях промышленности, в частности газовой, химической и позволяет упросить, оптимизировать и стандартизировать конструкцию, а также обеспечить универсальность и возможность регулирования параметров эжектора. Авторами предлагается полезная модель - эжектор газовый струйный двухступенчатый универсальный регулируемый (далее - эжектор), общий вид которого представлен на фиг. 1. Заявляемый эжектор отличается тем, что состоит из расположенных соосно и последовательно соединенных между собой болтовыми соединениями корпуса первой ступени, корпуса второй ступени и выходной трубы-конуса, что позволяет изготавливать эжектор под любой режим работы любого технологического оборудования путем использования сопла первой ступени 4 и сопла второй ступени 5, установленных на резьбовых соединениях в корпусах 1 и 2 и зафиксированных шайбами позиции 6 и 7, различных модификаций. Кроме того, имеется возможность контроля его технического состояния путем разборки, осмотра и замены изношенных частей, без замены эжектора в целом. Регулировка эжектора позволяет настроить его на изменившиеся параметры технологических линий в процессе эксплуатации путем разборки и замены сопел первой и второй ступеней эжектора, в том числе и тогда, когда надо смешать активный газ с пассивным газом в определенных соотношениях, что зачастую требуется в процессах газохимии и газопереработки без его замены. Профилированное сопло первой ступени 4 используется в этом случае как устройство, определяющее и регулирующее расход пассивного газа.

Description

Полезная модель относится к струйным аппаратам и может быть использована в различных областях промышленности, в частности газовой, химической и позволяет обеспечить универсальность.

Эжектор – техническое устройство, в котором происходит передача кинетической энергии от одной среды движущейся с большой скоростью (активная среда) – к другой среде (пассивной). Пассивная среда «захватывается» (увлекается) активной средой и таким образом происходит перемещение нужного объема пассивной среды в нужном направлении и/или её откачка из замкнутой емкости.

Уровень техники

В различных областях промышленности, в частности газовой, существует ряд технологических процессов, при которых происходит выброс газа, находящегося под избыточным давлением в замкнутом объеме (трубопроводе или оборудовании) в атмосферу, который желательно сохранить. Кроме того, существует потребность в перемещении газа из одного газопровода (освобождение газопровода) в другой газопровод, из одной емкости – в другую емкость.

Для решения такого рода задач зачастую используется эжектирующее устройство.

В частности.

Известно решение по системе и способу откачки газа из компрессора газоперекачивающего агрегата, включающее компрессор, эжектор, всас которого соединен с отключенным участком входного трубопровода перед компрессором, из которого откачивают газ, ограниченного запорными кранами, вход эжектора соединен с выходным трубопроводом за отключенным участком, выход эжектора соединен с участком входного трубопровода перед компрессором, при этом выход эжектора соединен с входным трубопроводом перед отключенным участком. При останове компрессора посредством перекрытия запорных кранов участков входного и выходного трубопроводов, соединенных с компрессором, открытия кранов входа, выхода и всаса эжектора, газ поступает из компрессора на всас эжектора, происходит эжектирование газа из компрессора, далее эжектированный газ направляют во входной трубопровод перед отключенным участком [патент RU № 2652473 авторов Кантюкова Р.Р., Сорвачёва А.В. и др. МПК F17D 1/065, F04D 25/02, дата приоритета 31.07.2017, опубл. 26.04.2018, бюл. № 12].

Известен способ откачки газа из компрессоров газоперекачивающих агрегатов и система для её осуществления, содержащий входной коллектор, газоперекачивающие агрегаты с компрессорами, вход которых соединен с входным коллектором при помощи входных трубопроводов, выходной коллектор, с которым выходы газоперекачивающих агрегатов соединены при помощи выходных трубопроводов, и эжектор, всас которого сообщен с отключаемыми участками трубопроводов остановленных компрессоров газоперекачивающих агрегатов, снабженных запорными кранами, а эжектор имеет вход и выход газа с возможностью откачивания газа из отключенного участка трубопровода, причем система снабжена единственным эжектором, при этом вход эжектора сообщен через кран с выходным коллектором, а выход эжектора сообщен через кран входным коллектором с возможностью откачки газа из нескольких отключенных участков одновременно [патент RU № 2733572 авторов Кантюкова Р.Р., Сорвачёва А.В., МПК F17D 1/02, F17D 1/065, F04D 25/02, дата приоритета 09.01.2019, опубл. 05.10.2020, бюл. № 28].

Известно устройство для откачки газа из отключенного участка многониточного магистрального газопровода содержащего двухступенчатый эжектор, выполненный в составе байпасного узла магистрального газопровода или подключаемый к этому байпасному узлу посредством фланцев на трубопроводе отвода газа из отключенного участка и трубопроводе нагнетания газа в участок, следующий за откачиваемым участком, при этом в двухступенчатом эжекторе каждая ступень снабжена запорным краном на подводе активного газа, а участок между запорным краном подвода активного газа в первую ступень эжектора и его соплом через дополнительный запорный кран сообщен с трубопроводом подвода газа из отключенного участка к низконапорной камере первой ступени эжектора, выход из которой через сопло пассивного газа и камеру смешения первой ступени служит входом в кольцевое сопло активного газа второй ступени эжектора, причем выход из второй ступени эжектора подключен к фланцу на трубопроводе нагнетания газа в участок, следующий за откачиваемым участком [патент RU № 2601912 авторов Кантюкова Р.Р., Хабибуллина И.М., Хабибуллина М.Г., Явкина В.Б. МПК F04F 5/22, F17D 1/07, дата приоритета 11.08.2015, опубл. 10.11.2016, бюл. № 31].

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых:

фиг. 1 – Эжектор струйный двухступенчатый универсальный регулируемый. Внешний вид;

фиг.2 – Эжектор струйный двухступенчатый универсальный регулируемый. Конструктив присоединения эжектора;

фиг.3 – Эжектор струйный двухступенчатый универсальный регулируемый. Конструктивно-технологическое членение эжектора;

фиг.4 – Эжектор струйный двухступенчатый универсальный регулируемый. Конструктивно-техническое исполнение.

На фиг. 1, 2, 3 обозначено следующее: «А», «Б» - фланцы подвода активного газа, «С» - фланец выхода активного и пассивного газа из эжектора, «Д» - фланец подвода пассивного газа.

Позиции на фиг. 3, 4 обозначают следующее:

1 - корпус первой ступени,

2 - корпус второй ступени,

3 - выходная труба-конус второй ступени эжектора,

4 - сопло первой ступени,

5 - сопло второй ступени,

6 - шайба сопла первой ступени,

7 - шайба сопла второй ступени,

8 и 9 - кронштейны крепления эжектора;

10 - заглушка;

20 - болты крепления камеры смешения второй ступени 2 с камерой смешения первой ступени 1;

21 - болты крепления выходной трубы-конуса второй ступени 3 с камерой смешения второй ступени 2;

22, 23, 24 - уплотнительные резиновые кольца;

25, 26 - контровочные шайбы.

Раскрытие сущности полезной модели

Задачей полезной модели является обеспечение универсальности эжектора.

Техническим результатом является обеспечение универсальности.

Для обеспечения указанных задач в области добычи и транспорта газа, газопереработки и других технических задач подобного рода, авторами предлагается полезная модель - эжектор газовый струйный двухступенчатый универсальный регулируемый (далее - эжектор), общий вид которого представлен на фиг. 1.

На примере откачки газа из оборудования компрессорных станций (но не ограничиваясь этим), работа эжектора, происходит следующим образом.

Краткое описание чертежей

Эжектор на месте применения (фиг. 2) смонтирован таким образом, что входные фланцы трубопроводами «А» и «Б» соединены с коллектором нагнетания активного газа (коллектор нагнетания компрессорной станции), а выходной фланец «С» соединен с коллектором всасывания компрессорной станции. Давление в коллекторе нагнетания всегда выше, чем в коллекторе всасывания и равно 7,4 МПа, 9,8 МПа или 11,8 МПа в зависимости от рабочего давления газопровода, а давление в коллекторе всасывания компрессорной станции всегда ниже и равно 5,4МПа, 7,2 МПа и 8,7 МПа соответственно, если степень повышения давления в компрессорном цехе равна 1,36. Возможна величина степени повышения давления равной 1,4, тогда давление в коллекторе всасывания равно отношению давления в коллекторе нагнетания на 1,4, то есть соответственно 5,2 МПА, 7,0 МПА и 8,4 МПа.

Осуществление полезной модели

Активный газ из газопровода с более высоким давлением (например коллектор нагнетания) подается одновременно через входные фланцы «А» и «Б» первой и второй ступеней в эжектор (фиг. 4).

Активный газ, поступающий во вторую ступень (фланец «Б»), проходя через профилированный сужающийся канал второй ступени эжектора в направлении фланца «С», разгоняется, при этом давление газа в цилиндрической части корпуса 3 снижается, в том числе давление газа в цилиндрической части корпуса 2 и на срезе сопла (на выходе из сопла) первой ступени 4. Далее газ попадает в трубу-конус эжектора, где скорость снижается, а давление восстанавливается и поступает в емкость (например в коллектор всасывания).

Понижение давления на срезе сопла первой ступни 4 приводит к тому, что на первой ступени эжектора растет перепад давления (на входе 7,4 МПа, на выходе, т.е. на срезе сопла 4 – ниже чем 5,4 МПа), что значительно увеличивает скорость истечения газа из сопла 4 первой ступени эжектора.

Это давление значительно ниже давления в коллекторе всасывания (5,4 МПа), может быть очень низким и составлять несколько десятых долей МПа.

Соответственно столь низкое давление на входе пассивного газа в первую ступень эжектора позволяет до этого значения откачать газ в техническом устройстве, к которому присоединена линия пассивного газа эжектора с фланцем «Д».

Для откачки природного газа (откачка не менее 85% объема) при соотношении давлений на входе и выходе из эжектора, равном 1,36-1,5, предлагается известный двухступенчатый эжектор, характеризующийся следующими соотношениями характерных размеров (фиг. 4):

А) Длина проточной части корпуса выходной трубы-конфузора X1 составляет величину 8,12-8,82 от диаметра цилиндрического участка проточной части корпуса выходной трубы-конфузора X.

X1 = (8,12-8,82) X

Б) Длина проточной части конфузорного участка X2 выходной трубы-конфузора составляет величину 12,0-12,4 от диаметра цилиндрического участка проточной части корпуса выходной трубы-конфузора X.

X2 = (12,0-12,4) X

В) Длина проточной части входного конфузорного участка корпуса второй ступени Y1 составляет величину 1,6-1,64 от диаметра проточной части цилиндрического участка Y корпуса второй ступени

Y1 = (1,6-1,64) Y

Г) Длина проточной части цилиндрического участка Y2 корпуса второй ступени составляет величину 2.0-2.20 от диаметра проточной части цилиндрического участка Y корпуса второй ступени

Y2 = (2,0-2,20) Y

Д) Длина проточной части конфузорного участка Y2, включающего сопло второй ступени, корпуса второй ступени составляет величину 6,8-6,88 от диаметра проточной части цилиндрического участка Y корпуса второй ступени

Y3 = (6,8-6,88) Y

С целью обеспечения универсальности заявляемый эжектор отличается тем, что состоит из расположенных соосно и последовательно соединенных между собой болтовыми соединениями корпуса первой ступени, корпуса второй ступени и выходной трубы-конуса, что позволяет изготавливать эжектор под любой режим работы любого технологического оборудования путем использования сопла первой ступени 4 и сопла второй ступени 5, установленных на резьбовых соединениях в корпусах 1 и 2 и зафиксированных шайбами позиции 6 и 7 различных модификаций.

Замена сопел позиции 4 и 5 меняет скорость пассивного газа (скорость откачки), эффективность или глубину откачки (минимально остаточное давление в техническом устройстве, из которого откачивается газ), время откачки путем изменения проходного сечения сопел 4 и 5 и изменения формы сопел. Таким образом, обеспечивается подбор эжектора под требуемые параметры.

Для обеспечения универсальности заявляемый эжектор отличается тем, что возможно изменение конструктива камеры смешения 1-й или 2-й ступени в сборе с сохранением взаимно присоединительных размеров, либо их изменение во взаимном расположении путем разворота вдоль оси эжектора и установки под разными углами относительно его продольной оси для удобства стыковки с трубопроводами.

Для обеспечения универсальности, в тех случаях, когда важна скорость перекачки пассивного газа, а не глубина откачки (величина остаточного давления после завершения откачки), предлагаемый эжектор отличается тем, то на объекте использования допускается применять только вторую ступень эжектора с установкой заглушки на фланец А или перекрытием запорным устройством трубопровода подвода активного газа к указанному фланцу. Экспериментом установлено, что в этом случае расход пассивного газа возрастает за счет того, что отсутствует перекрывающая цилиндрическое сечение корпуса второй ступени струя течения активного газа, исходящего из сопла 4 первой ступени. То есть всё сечение цилиндрической части входа газа во вторую ступень занято пассивным газом, и он не «отжимается» на периферию струей течения активного газа из сопла 4.

Предлагаемый эжектор отличается тем, что в корпусе второй ступени предусмотрено резьбовое отверстие 11 установки манометра измерения величины давления после первой ступени эжектора.

Характерные размеры X и Y, определяющие исполнение эжектора для различных параметров (объемов и давлений активного и пассивного газов, а также времени и объема перекачки пассивного газа), а также состава газа определяются расчетами на основании теории подобия с учетом требований прочности и жесткости.

Claims (2)

1. Эжектор струйный двухступенчатый универсальный регулируемый, содержащий расположенные соосно и последовательно соединенные между собой болтовыми соединениями корпус первой ступени, корпус второй ступени и выходную трубу-конус, корпус первой ступени выполнен из стальной поковки, внутри которого по оси эжектора резьбовым соединением, контрящимся шайбой, смонтировано профилированное сверхзвуковое сопло первой ступени, к корпусу соосно с соплом приварен конфузор с присоединительным фланцем стыковки с трубопроводом активного газа, в корпусе первой ступени по внешней образующей сопла первой ступени организована кольцевая полость, к которой радиально приварен конфузор с фланцем присоединения трубопровода пассивного газа, внешняя образующая сопла первой ступени вместе с кольцевой полостью в корпусе первой ступени формирует профилированный канал истечения пассивного газа, радиально подводимого в корпус первой ступени из соответствующего трубопровода через приваренный конфузор корпуса первой ступени с присоединительным фланцем, корпус второй ступени выполнен из стальной поковки, внутри которого по оси эжектора резьбовым соединением, контрящимся шайбой, смонтировано цилиндрическое сопло второй ступени, внешняя образующая которого формирует профилированный канал истечения активного газа, радиально подводимого в корпус второй ступени из соответствующего трубопровода через приваренный конфузор корпуса второй ступени с присоединительным фланцем, соосно с общей осью эжектора к корпусу второй ступени посредством болтового соединения пристыкована труба-выходной конус с присоединительным фланцем к выходному трубопроводу.

2. Эжектор по п.1, отличающийся тем, что длина проточной части корпуса выходной трубы-конфузора X1 составляет величину 8,12-8,82 от диаметра цилиндрического участка проточной части корпуса выходной трубы-конфузора X, длина проточной части конфузорного участка X2 выходной трубы-конфузора составляет величину 12,0-12,4 от диаметра цилиндрического участка проточной части корпуса выходной трубы-конфузора X, длина проточной части входного конфузорного участка корпуса второй ступени Y1 составляет величину 1,6-1,64 от диаметра проточной части цилиндрического участка Y корпуса второй ступени, длина проточной части цилиндрического участка Y2 корпуса второй ступени составляет величину 2.0-2.20 от диаметра проточной части цилиндрического участка Y корпуса второй ступени, длина проточной части конфузорного участка Y2, включающего сопло второй ступени, корпуса второй ступени составляет величину 6,8-6,88 от диаметра проточной части цилиндрического участка Y корпуса второй ступени.