CN100453144C

CN100453144C - 气液分离器

Info

Publication number: CN100453144C
Application number: CNB2006100696704A
Authority: CN
Inventors: 朱桂林; 房师礼; 陈新民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2026-08-07
Also published as: CN101053723A

Abstract

本发明涉及一种自控气液分离器，特别是涉及一种控制分离一体式自控高效气液分离器。技术方案是：通过弹簧罩(1)下端联接所述气体调节单元的气阀体(7)，弹簧罩(1)内设有支架(2)，支架(2)垂直悬挂液位变送控制单元，并且由上至下依次贯穿所述的气体调节单元和气液分离单元；其有益效果是：自控高效气液分离器控制分离一体式设计，控制部分采用自力式控制原理，分离部分采用旋流分离为主重力分离为辅的工艺，气液分离效率高，分离效果好；结构合理，易于加工生产，制造及使用成本低，免维护，寿命长；是与传统的重力分离器配套自动控制系统相比，可大幅度简化气液分离工艺流程，同时成本可节约70%以上。

Description

气液分离器

一、技术领域：

本发明涉及一种自控气液分离器，特别是涉及一种控制分离一体式自控高效的气液分离器。

二、背景技术：

在分离式多相计量、油气集输处理工艺过程中气体、液体混合物的分离，通常采用气液分离器，目前常用气液分离器主要有立式分离器、卧式分离器、管状旋流分离器等，无论哪种分离器都需配套相应的控制系统才能实现气液的正常分离。立式分离器和卧式分离器需足够大的分离器容积和稳定的分离器液位，才能保证较好的气液分离效果，其配套的控制方法主要有浮球连杆控制阀、气(电)动自动控制仪表等。该类型分离器主要存在体积大、工艺较复杂、成本高等缺点；管状漩流分离器是利用离心力原理实现气体和液体的分离，该类型分离器体积较小，但对控制系统要求较高，需配套准确可靠的自动控制系统，因此存在控制工艺复杂、成本高、使用及维护技术要求高等缺点。

三、发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种采用无源控制与分离一体的能够有效降低制造使用成本的自控高效的气液分离器。

技术方案是：通过弹簧罩的下端联接气体调节单元的气阀体，弹簧罩内设有支架，支架垂直悬挂液位变送控制单元，并且液位变送控制单元由上至下依次贯穿气体调节单元和气液分离单元；

所述的气液分离单元由旋流分离单元、气液入口管及喷嘴、连通管、辅助分离单元和重力分离体构成，旋流分离单元由倾角向下的气液入口管及喷嘴沿切线方向与旋流分离体连接构成，辅助分离单元固定于重力分离体内，旋流分离单元与重力分离体通过法兰连接；

所述的气体调节单元由气阀体、出口管、气阀座、气阀定位件、气阀芯杆、气阀座密封圈和气阀扶正件构成，气阀体由外阀体、内阀体、出口管构成，内阀体下部开有气体流通孔，气阀座、气阀定位件从上部依次装入，气阀座由气阀座密封圈与内阀体密封，气阀座、气阀扶正件组装后处于同心，气阀内阀体下端有内螺纹用于安装气阀扶正件；

所述的液位变送控制单元由调整杆、弹性元件、支架、连接杆和浮子构成，调整杆上端垂直悬挂于支架上并依次连接：调整杆锁紧装置，设置在气阀体内的气阀芯杆，设置在重力分离体内的连接杆、浮子、连接件，设置在液阀体内液阀芯杆，构成液位变送控制单元。

另一种较佳的技术方案是：在上述方案中，气液分离单元的下端还可以联接液体调节单元，所述的液体调节单元由液阀体、液体出口管、液阀座、液阀芯杆、液阀座密封圈、液阀扶正件、液阀定位件构成。

上述的调整杆锁紧装置包括：锁紧螺母及垫圈和弹性元件及连接件，弹性元件为弹簧。

上述的连接杆可以为硬质连接杆或软质连接绳。

上述的液体调节单元包括如下：液阀体由液阀外阀体、内阀体和液体出口管构成，内阀体上端有内螺纹用于安装液阀扶正件，液阀扶正件上加工有中心扶正孔和液体流通孔，液阀座和液阀定位件液阀扶正件由上而下依次装入，由液阀扶正件压紧，液阀座由液阀座密封圈与内阀体密封，液阀座和液阀扶正件组装后处于同心。

分离器在工作状态时，气液混相介质经气液入口管进入旋流分离体后，由离心力、重力和浮力作用形成一个旋涡面，密度大的液相沿旋流分离体管壁流到下部，密度小的气相上升到旋流分离体上部经气体控制单元流出，流到旋流分离体下部的液相经辅助分离单元流到重力分离体，在重力作用下气相和液相进一步分离，最后液相经液相控制单元流出。气液分离单元的液位和压力由气体调节单元、液位变送控制单元、液体调节单元组成的自力式控制系统控制，保证气液分离单元的稳定工作，实现气液两相高效分离。

控制系统在工作状态时，浮子的一部分被液体浸没，浮子受浮力的作用向上移动，同步带动气阀芯杆、液阀芯杆向上移动，气阀开度减小，液阀开度增大，直至气体流量、液体流量和液位产生新的平衡；当液位向下变化时，同理。液位变化量与气、液阀位移成正比例关系，比例系数由弹簧刚度和浮子截面积决定。

ΔH＝K*ΔX ΔH-液位变化量

ΔX-控制单元位移量(气、液阀芯杆位移量)

K-比例系数(由弹簧刚度和浮子截面积确定)

本发明的有益效果是：

(1)是自控高效气液分离器控制分离一体式设计，控制部分采用自力式控制原理，分离部分采用旋流分离为主重力分离为辅的工艺，气液分离效率高，分离效果好。

(2)是结构合理，易于加工生产，制造及使用成本低，免维护，寿命长。

(3)是与传统的重力分离器配套自动控制系统相比，可大幅度简化气液分离工艺流程，同时成本可节约70％以上。

(4)是与气相、液相、含水单相计量仪表组成分离式多相计量装置，较好的解决油田开发中油井产出液的多相计量问题，且工艺简单，生产成本低。

四、附图说明：

附图1是本发明的一种实施例的剖视图；

附图2是本发明的另一种实施例的剖视图；

附图3是本发明的两种实施例的A-A剖视图。

图中：由弹簧罩1、支架2、调整杆3、锁紧螺母及垫圈4、弹性元件及连接件5、气阀芯固定件6、气阀体7、外阀体7.1、内阀体7.2、出口管7.3、气阀座8、气阀定位件9、气阀芯杆10、气阀座密封圈11、气阀扶正件12、旋流分离单元13、旋流分离体13.1、气液入口管及喷嘴13.2、连通管14、辅助分离单元15、16、气体平衡管15.1、液位限位环15.2、圆盘15.3，连接杆17、重力分离体18、浮子19；短节20、连接件21、液阀体22、液阀外阀体22.1、内阀体22.2、液体出口管22.3、液阀扶正件23、液阀座密封圈25、液阀座26、液阀芯杆27、液阀定位件24、28。

五、具体实施方式：

实施例1：结合附图1和3，对本发明作进一步详细的描述(气液混相介质经上述气液分离器的方案可以有效地将气相分离)：

其技术方案是：由弹簧罩1、支架2、调整杆3、锁紧螺母及垫圈4、弹性元件及连接件5、气阀芯固定件6、气阀体7、外阀体7.1、内阀体7.2、出口管7.3、气阀座8、气阀定位件9、气阀芯杆10、气阀座密封圈11、气阀扶正件12、旋流分离单元13、旋流分离体13.1、气液入口管及喷嘴13.2、连通管14、辅助分离单元15、16、气体平衡管15.1、液位限位环15.2、圆盘15.3，连接杆17、重力分离体18、浮子19。

旋流分离单元13由倾角向下的气液入口管及喷嘴13.2沿切线方向与旋流分离体13.1连接构成，辅助分离单元15、16固定于重力分离体18内，旋流分离单元13与重力分离体18通过法兰连接。

气阀体7由外阀体7.1、内阀体7.2、出口管7.3构成，内阀体7.2下部开有气体流通孔，气阀座8、气阀定位件9从上部依次装入，气阀座8由气阀座密封圈11与内阀体7.2密封，气阀座8、气阀扶正件12组装后处于同心，构成所述的气体调节单元；气阀座中心孔直径根据被控气体最大流量确定，气阀内阀体7.2下端有内螺纹用于安装气阀扶正件12；

支架2垂直放置在气阀座8上，调整杆3上端悬挂在支架2上，下端依次连接弹性元件及连接件5、气阀芯杆10、连接杆17(也可以为连接绳)、浮子19、连接件21、液阀芯杆27，拧动调整杆3，可调节弹性元件及连接件5的拉伸力，构成所述的液位变送控制单元。

实施例2：结合附图2和3，对本发明的另一种实施例作进一步详细的描述(气液混相介质经上述气液分离器的方案可以有效地将气相和液相分离)：

其技术方案是：上述其他结构不变，气液分离单元的下端还可以联接液体调节单元，所述的液体调节单元由用于调整位置的短节20、连接件21、液阀体22、液阀外阀体22.1、内阀体22.2、液体出口管22.3、液阀扶正件23、液阀座密封圈25、液阀座26、液阀芯杆27、液阀定位件24、28所构成。

液阀体22由液阀外阀体22.1、内阀体22.2、液体出口管22.3构成，内阀体22.2上端有内螺纹用于安装液阀扶正件23，液阀扶正件23上加工有中心扶正孔和液体流通孔，液阀座26、液阀定位件24、28液阀扶正件23有上而下依次装入，由液阀扶正件23压紧，液阀座26由液阀座密封圈25与内阀体22.3密封，液阀座26、液阀扶正件23组装后要处于同心，构成所述的液体调节单元；液阀座内孔直径根据被控液体最大流量确定。

其工作原理是：分离器在工作状态时，气液混相介质经气液入口管13.2进入旋流分离体13.1后，由离心力、重力和浮力作用形成一个旋涡面，密度大的液相沿旋流分离体、管壁流到下部，密度小的气相上升到旋流分离体上部经气体控制单元流出，流到旋流分离体下部的液相经辅助分离单元15流到重力分离体18，具体是液相经液位限位环15.2、圆盘15.3，由于液体速度减小，在重力作用下气相和液相进一步分离，再次分离的气体经过气体平衡管15.1、连通管14、流向旋流分离体上部13.1，而再次分离的液相经液相控制单元流出。气液分离单元的液位和压力由气体调节单元、液位变送控制单元、液体调节单元组成的自力式控制系统控制，保证气液分离单元的稳定工作，实现气液两相高效分离。

控制系统在工作状态时，浮子19的一部分被液体浸没，浮子19受浮力的作用向上移动，同步带动气阀芯杆10、液阀芯杆27向上移动，气阀开度减小，液阀开度增大，直至气体流量、液体流量和液位产生新的平衡；当液位向下变化时，同理。

Claims

1、一种气液分离器，其特征是：通过弹簧罩(1)下端联接气体调节单元的气阀体(7)，弹簧罩(1)内设有支架(2)，支架(2)垂直悬挂液位变送控制单元，并且液位变送控制单元由上至下依次贯穿气体调节单元和气液分离单元；

所述的气液分离单元由旋流分离单元(13)、气液入口管及喷嘴(13.2)、连通管(14)、辅助分离单元(15、16)和重力分离体(18)构成，旋流分离单元(13)由倾角向下的气液入口管及喷嘴(13.2)沿切线方向与旋流分离体(13.1)连接构成，辅助分离单元(15、16)固定于重力分离体(18)内，旋流分离单元(13)与重力分离体(18)通过法兰连接；

所述的气体调节单元由气阀体(7)、出口管(7.3)、气阀座(8)、气阀定位件(9)、气阀芯杆(10)、气阀座密封圈(11)和气阀扶正件(12)构成，气阀体(7)由外阀体(7.1)、内阀体(7.2)、出口管(7.3)构成，内阀体(7.2)下部开有气体流通孔，气阀座(8)、气阀定位件(9)从上部依次装入，气阀座(8)由气阀座密封圈(11)与内阀体(7.2)密封，气阀座(8)、气阀扶正件(12)组装后处于同心，气阀内阀体(7.2)下端有内螺纹用于安装气阀扶正件(12)；

所述的液位变送控制单元由调整杆(3)、弹性元件(5)、支架(2)、连接杆(17)和浮子(19)构成，调整杆(3)上端垂直悬挂于支架(2)上并依次连接：调整杆锁紧装置，设置在气阀体(7)内的气阀芯杆(10)，设置在重力分离体(18)内的连接杆(17)、浮子(19)、连接件(21)，设置在液阀体(22)内液阀芯杆(27)，构成液位变送控制单元。

2、根据权利要求1所述的气液分离器，其特征是：所述的气液分离单元的下端联接液体调节单元，所述的液体调节单元由液阀体(22)、液体出口管(22.3)、液阀座(26)、液阀芯杆(27)、液阀座密封圈(25)、液阀扶正件(23)和液阀定位件(24、28)构成。

3、根据权利要求3所述的气液分离器，其特征是：所述的调整杆锁紧装置包括：锁紧螺母及垫圈(4)和弹性元件及连接件(5)。

4、根据权利要求4所述的气液分离器，其特征是：所述的弹性元件为弹簧。

5、根据权利要求3、4或5所述的气液分离器，其特征是：所述的连接杆(17)为硬质连接杆或软质连接绳。

6、根据权利要求2所述的气液分离器，其特征是：所述的液体调节单元包括如下：液阀体(22)由液阀外阀体(22.1)、内阀体(22.2)和液体出口管(22.3)构成，内阀体(22.2)上端有内螺纹用于安装液阀扶正件(23)，液阀扶正件(23)上加工有中心扶正孔和液体流通孔，液阀座(26)和液阀定位件(24、28)液阀扶正件(23)由上而下依次装入，由液阀扶正件(23)压紧，液阀座(26)由液阀座密封圈(25)与内阀体(22.3)密封，液阀座(26)和液阀扶正件(23)组装后处于同心。