CN113740092B - 一种气波增压器闭式循环测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气波增压器闭式循环测试系统及方法，进气管路上的螺杆压缩机、冷干机以及增压机为系统持续提供干燥低压状态的压缩空气，高压管路上的高压压缩机将低压状态的压缩空气进一步压缩至高压状态，控制低压管路与高压管路上的空气压力、流量，通入到气波增压器中进行测试，气波增压器将高、低压状态的压缩空气中和输出稳定的压缩空气，再通过降压机进行解压至低压状态，即可在密闭循环测试管路内重复进行测试，测试更加高效，性能验证更为可靠，大大提高在天然气开采上应用的安全性。

Description

一种气波增压器闭式循环测试系统及方法

技术领域

本发明涉及气波增压器试验的领域，具体涉及一种气波增压器闭式循环测试系统及方法。

背景技术

气波增压器在天然气开采中，可以将多个不同压力等级的井口天然气组合后统一输送而开发的装置，可以将多个不同压力的天然气通过气波增压器输送稳定压力的天然气，在气波增压器设计完成后需要进行性能验证，才能在天然气开采上进行应用，确保整体运行过程的安全。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种气波增压器闭式循环测试系统及方法，解决气波增压器性能测试的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括螺杆压缩机、冷干机、增压机、高压压缩机、气波增压器、冷却器以及降压机，所述螺杆压缩机、冷干机与增压机依次串联在进气管路上，主管路端部设有低压管路与高压管路，高压压缩机设在高压管路上，低压管路与气波增压器的低压进气口连通，高压管路与气波增压器的高压进气口连通，气波增压器的出气口处设有循环管路，冷却器与降压机设在循环管路上，循环管路端部与进气管路连通。

优选方案中，冷干机与增压机之间设有第一缓冲罐，螺杆压缩机进气口与大气连通，大气经过螺杆压缩机进行加压输送，再通过冷干机对压缩空气进行干燥，干燥的压缩空气通入到第一缓冲罐中。

优选方案中，增压机一侧设有第二缓冲罐与第三缓冲罐，增压机将空气进一步增压至低压状态，压缩后的空气通入到第二缓冲罐和第三缓冲罐中，第二缓冲罐用与进气管路上的储气，第三缓冲罐用于循环管路上的储气；

循环管路设在第二缓冲罐与第三缓冲罐之间，循环管路通过第三缓冲罐与低压管路和高压管路形成密闭循环测试管路；

进气管路通过单向阀与高压管路和低压管路连通，循环管路通过单向阀与进气管路连通。

优选方案中，第三缓冲罐与低压管路和高压管路连通，低压管路中设有分离器、控制阀以及流量计，高压管路中的高压压缩机一侧设有第四缓冲罐、控制阀以及流量计。

优选方案中，高压压缩机将空气进一步压缩至高压状态，压缩后的空气通入到第四缓冲罐中，然后通过流量计和控制阀与气波增压器的高压进气口连通；

第三缓冲罐中的压缩空气分流通入到低压管路中的分离器内，然后通过流量计和控制阀与气波增压器的低压进气口连通。

优选方案中，气波增压器通过低压管路和高压管路的进气，输出稳定压力的压缩空气到循环管路，循环管路上设有流量计。

优选方案中，循环管路中的冷却器对压缩后的高温空气进行降温，然后通过降压机将空气解压至低压状态，解压后的空气重新通入到第三缓冲罐中；

冷却器并联在循环管路上，根据压缩空气的温度选择开启或关闭；

降压机为三路管线，可以根据流量大小选择对应的管线系统。

优选方案中，各管路上均设有温度传感器与压力传感器，用于系统联锁自动控制。

优选方案中，低压管路与高压管路上开关控制器与流量计可以保证管路上的空气压力、流量按照试验调节输入到气波增压器中。

其方法是：S1、启动螺杆压缩机与冷干机将大气增压通入到第一缓冲罐存储备用；

S2、再通过增压机将第一缓冲罐内的干燥空气进一步增压通入到第二缓冲罐中存储备用；

S3、持续启动螺杆压缩机、冷干机以及增压机将压缩空气充满进气管路、低压管路、高压管路以及循环管路内，保证各管路内的压力处于稳定的低压状态；

S4、启动高压压缩机将高压管路中的空气增压至高压状态，通过低压管路与高压管路上的压力传感器与流量计调控进入到气波增压器内空气压力值和流量值；

S5、高、低压的压缩空气通过气波增压器混合，稳定输出中和后的压缩空气，然后根据压力、流量等指标，将压缩空气输入到降压机对应的管路进行解压至低压状态，重新通入到进气管路上；

S6、待各管路空气压力平稳正常流通后，关闭前端进气管路的补气，使得低压管路、高压管路以及循环管路形成密闭循环测试管路；

S7、持续运转系统进行测试，如果管路出现漏气验证，当压降达到设定值后重新启动进气管路进行补气，当气波增压器输出的压缩空气温度过高，可以启动冷却器对压缩空气进行冷却。

本发明提供了一种气波增压器闭式循环测试系统及方法，进气管路上的螺杆压缩机、冷干机以及增压机为系统持续提供干燥低压状态的压缩空气，高压管路上的高压压缩机将低压状态的压缩空气进一步压缩至高压状态，控制低压管路与高压管路上的空气压力、流量，通入到气波增压器中进行测试，气波增压器将高、低压状态的压缩空气中和输出稳定的压缩空气，再通过降压机进行解压至低压状态，即可在密闭循环测试管路内重复进行测试，测试更加高效，性能验证更为可靠，大大提高在天然气开采上应用的安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明测试系统流程图；

图2是本发明测试系统连接示意图；

图中：螺杆压缩机1；冷干机2；增压机3；高压压缩机4；气波增压器5；冷却器6；降压机7；第一缓冲罐8；第二缓冲罐9；第三缓冲罐10；分离器11；第四缓冲罐12；第五缓冲罐13；低压管路14；高压管路15；进气管路16；循环管路17；密闭循环测试管路18。

具体实施方式

实施例1

如图1~2所示，一种气波增压器闭式循环测试系统及方法，包括螺杆压缩机1、冷干机2、增压机3、高压压缩机4、气波增压器5、冷却器6以及降压机7，所述螺杆压缩机1、冷干机2与增压机3依次串联在进气管路16上，主管路端部设有低压管路14与高压管路15，高压压缩机4设在高压管路15上，低压管路14与气波增压器5的低压进气口连通，高压管路15与气波增压器5的高压进气口连通，气波增压器5的出气口处设有循环管路17，冷却器6与降压机7设在循环管路17上，循环管路17端部与进气管路16连通。由此结构，通过螺杆压缩机1、冷干机2、增压机3将大气压缩干燥分别通入到低压管路14与高压管路15内，并通过高压管路15中的高压压缩机4对空气进一步压缩，从而形成两路有压差的空气通入到气波增压器5中，经过气波增压器5将两路不同压力等级的空气压缩稳定输出，经过冷却器6对高温压缩空气进行降温，并通过降压机7解压至低压状态，从而循环通入到低压管路14与高压管路15中，形成闭式循环测试系统，大大提高气波增压器5的性能测试效率。

优选方案中，冷干机2与增压机3之间设有第一缓冲罐8，螺杆压缩机1进气口与大气连通，大气经过螺杆压缩机1进行加压输送，再通过冷干机2对压缩空气进行干燥，干燥的压缩空气通入到第一缓冲罐8中。由此结构，螺杆压缩机1将大气压缩通入到冷干机2中进行干燥，并通入到第一缓冲罐8中存储备用。

优选方案中，增压机3一侧设有第二缓冲罐9与第三缓冲罐10，增压机3将空气进一步增压至低压状态，压缩后的空气通入到第二缓冲罐9和第三缓冲罐10中，第二缓冲罐9用与进气管路16上的储气，第三缓冲罐10用于循环管路17上的储气；

循环管路17设在第二缓冲罐9与第三缓冲罐10之间，循环管路17通过第三缓冲罐10与低压管路14和高压管路15形成密闭循环测试管路18；

进气管路16通过单向阀与高压管路15和低压管路14连通，循环管路17通过单向阀与进气管路16连通。由此结构，增压机3将干燥的空气压缩至低压状态存储到第二缓冲罐9中再通入到第三缓冲罐10内，关闭第二缓冲罐9后端的阀门，即可使得循环管路17与低压管路14和高压管路15形成密闭循环测试管路18。进气管路16与高压管路15和低压管路14之间的单向阀用于补气用，也防止气充满后回流；循环管路17与进气管路16之间的单向阀作用是让空气只能逆时针方向循环流通，确保系统正常测试。第三缓冲罐10参与闭式循环，其缓冲作用；第二缓冲罐9仅仅增压或者补气的缓冲作用。因为前面的设备流量较小，补气速度慢，第二缓冲罐9储存足够多的气能够有益于提高补气效率。

优选方案中，第三缓冲罐10与低压管路14和高压管路15连通，低压管路14中设有分离器11、控制阀以及流量计，高压管路15中的高压压缩机4一侧设有第四缓冲罐12、控制阀以及流量计。由此结构，第三缓冲罐10中的压缩空气分别通入到分离器11和第四缓冲罐12内存储缓冲，并能通过流量计与压力传感器监测两路管道内的流量与压力。

优选方案中，高压压缩机4将空气进一步压缩至高压状态，压缩后的空气通入到第四缓冲罐12中，然后通过流量计和控制阀与气波增压器5的高压进气口连通；

第三缓冲罐10中的压缩空气分流通入到低压管路14中的分离器11内，然后通过流量计和控制阀与气波增压器5的低压进气口连通。由此结构，气波增压器5测试两路差压空气通入，从而对气波增压器5进行性能验证。

优选方案中，气波增压器5通过低压管路14和高压管路15的进气，输出稳定压力的压缩空气到循环管路17，循环管路17上设有流量计。

优选方案中，循环管路17中的冷却器6对压缩后的高温空气进行降温，然后通过降压机7将空气解压至低压状态，解压后的空气重新通入到第三缓冲罐10中；

冷却器6并联在循环管路17上，根据压缩空气的温度选择开启或关闭；

降压机7为三路管线，可以根据流量大小选择对应的管线系统。由此结构，气波增压器5将高、低压状态的压缩空气中和输出稳定的压缩空气，当压缩空气温度过高，可以启动冷却器6对压缩空气进行降温。

优选方案中，各管路上均设有温度传感器与压力传感器，用于系统联锁自动控制。由此结构，实时监测各管路的温度、压力的数据，保证管路的正常运行。

优选方案中，低压管路14与高压管路15上开关控制器与流量计可以保证管路上的空气压力、流量按照试验调节输入到气波增压器5中。由此结构，通过控制阀门开度与增压机3和高压压缩机4即可调节进入气波增压器5的空气压力与流量。

实施例2

如图1~2，结合实施例1进一步说明：启动螺杆压缩机1与冷干机2将大气增压通入到第一缓冲罐8存储备用；再通过增压机3将第一缓冲罐8内的干燥空气进一步增压通入到第二缓冲罐9中存储备用；持续启动螺杆压缩机1、冷干机2以及增压机3将压缩空气充满进气管路16、低压管路14、高压管路15以及循环管路17内，保证各管路内的压力处于稳定的低压状态；启动高压压缩机4将高压管路15中的空气增压至高压状态，通过低压管路14与高压管路15上的压力传感器与流量计调控进入到气波增压器5内空气压力值和流量值；高、低压的压缩空气通过气波增压器5混合，稳定输出中和后的压缩空气，然后根据压力、流量等指标，将压缩空气输入到降压机7对应的管路进行解压至低压状态，重新通入到进气管路16上；待各管路空气压力平稳正常流通后，关闭前端进气管路16的补气，使得低压管路14、高压管路15以及循环管路17形成密闭循环测试管路18；持续运转系统进行测试，如果管路出现漏气验证，当压降达到设定值后重新启动进气管路16进行补气，当气波增压器5输出的压缩空气温度过高，可以启动冷却器6对压缩空气进行冷却。

气波增压器闭式循环试机流程：1、大气经过螺杆压缩机1加压至0.5~0.7MPa，再经过冷干机2干燥，得到干燥的气源；2、再经过增压机3将干燥空气增压到低压状态的2~3MPa；3、持续补气将低压状态的压缩空气充满整个测试管路；4、再启动高压压缩机4将高压管路15内的压缩空气进一步压缩至高压状态的5~6MPa；5、调控高压管路15与低压管路14上的压力与流量以测试所需值通入到气波增压器5中，经气波增压器5中和后稳定排出3~4MPa的压缩空气；6、当压缩空气温度过高需经过冷却器6进行降温，降温后的压缩空气根据流量、压力指标进入到降压机7对应的管路进行解压至低压状态的2~3MPa后重新回到进气管路16，等达到试压调节后，关闭进气管路16最终实现闭式循环试验。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种气波增压器闭式循环测试系统，其特征是：包括螺杆压缩机（1）、冷干机（2）、增压机（3）、高压压缩机（4）、气波增压器（5）、冷却器（6）以及降压机（7），所述螺杆压缩机（1）、冷干机（2）与增压机（3）依次串联在进气管路（16）上，主管路端部设有低压管路（14）与高压管路（15），高压压缩机（4）设在高压管路（15）上，低压管路（14）与气波增压器（5）的低压进气口连通，高压管路（15）与气波增压器（5）的高压进气口连通，气波增压器（5）的出气口处设有循环管路（17），冷却器（6）与降压机（7）设在循环管路（17）上，循环管路（17）端部与进气管路（16）连通；

冷干机（2）与增压机（3）之间设有第一缓冲罐（8），螺杆压缩机（1）进气口与大气连通，大气经过螺杆压缩机（1）进行加压输送，再通过冷干机（2）对压缩空气进行干燥，干燥的压缩空气通入到第一缓冲罐（8）中；

增压机（3）一侧设有第二缓冲罐（9）与第三缓冲罐（10），增压机（3）将空气进一步增压至低压状态，压缩后的空气通入到第二缓冲罐（9）和第三缓冲罐（10）中，第二缓冲罐（9）用与进气管路（16）上的储气，第三缓冲罐（10）用于循环管路（17）上的储气；

循环管路（17）设在第二缓冲罐（9）与第三缓冲罐（10）之间，循环管路（17）通过第三缓冲罐（10）与低压管路（14）和高压管路（15）形成密闭循环测试管路（18）；

进气管路（16）通过单向阀与高压管路（15）和低压管路（14）连通，循环管路（17）通过单向阀与进气管路（16）连通。

2.根据权利要求1所述一种气波增压器闭式循环测试系统，其特征是：第三缓冲罐（10）与低压管路（14）和高压管路（15）连通，低压管路（14）中设有分离器（11）、控制阀以及流量计，高压管路（15）中的高压压缩机（4）一侧设有第四缓冲罐（12）、控制阀以及流量计。

3.根据权利要求2所述一种气波增压器闭式循环测试系统，其特征是：高压压缩机（4）将空气进一步压缩至高压状态，压缩后的空气通入到第四缓冲罐（12）中，然后通过流量计和控制阀与气波增压器（5）的高压进气口连通；

第三缓冲罐（10）中的压缩空气分流通入到低压管路（14）中的分离器（11）内，然后通过流量计和控制阀与气波增压器（5）的低压进气口连通。

4.根据权利要求1所述一种气波增压器闭式循环测试系统，其特征是：气波增压器（5）通过低压管路（14）和高压管路（15）的进气，输出稳定压力的压缩空气到循环管路（17），循环管路（17）上设有流量计。

5.根据权利要求4所述一种气波增压器闭式循环测试系统，其特征是：循环管路（17）中的冷却器（6）对压缩后的高温空气进行降温，然后通过降压机（7）将空气解压至低压状态，解压后的空气重新通入到第三缓冲罐（10）中；

冷却器（6）并联在循环管路（17）上，根据压缩空气的温度选择开启或关闭；

降压机（7）为三路管线，可以根据流量大小选择对应的管线系统。

6.根据权利要求1所述一种气波增压器闭式循环测试系统，其特征是：各管路上均设有温度传感器与压力传感器，用于系统联锁自动控制。

7.根据权利要求1所述一种气波增压器闭式循环测试系统，其特征是：低压管路（14）与高压管路（15）上开关控制器与流量计保证管路上的空气压力、流量按照试验调节输入到气波增压器（5）中。

8.根据权利要求1~7中任意一项所述一种气波增压器闭式循环测试系统的方法，其方法是：S1、启动螺杆压缩机（1）与冷干机（2）将大气增压通入到第一缓冲罐（8）存储备用；

S2、再通过增压机（3）将第一缓冲罐（8）内的干燥空气进一步增压通入到第二缓冲罐（9）中存储备用；

S3、持续启动螺杆压缩机（1）、冷干机（2）以及增压机（3）将压缩空气充满进气管路（16）、低压管路（14）、高压管路（15）以及循环管路（17）内，保证各管路内的压力处于稳定的低压状态；

S4、启动高压压缩机（4）将高压管路（15）中的空气增压至高压状态，通过低压管路（14）与高压管路（15）上的压力传感器与流量计调控进入到气波增压器（5）内空气压力值和流量值；

S5、高、低压的压缩空气通过气波增压器（5）混合，稳定输出中和后的压缩空气，然后根据压力、流量指标，将压缩空气输入到降压机（7）对应的管路进行解压至低压状态，重新通入到进气管路（16）上；

S6、待各管路空气压力平稳正常流通后，关闭前端进气管路（16）的补气，使得低压管路（14）、高压管路（15）以及循环管路（17）形成密闭循环测试管路（18）；

S7、持续运转系统进行测试，如果管路出现漏气验证，当压降达到设定值后重新启动进气管路（16）进行补气，当气波增压器（5）输出的压缩空气温度过高，启动冷却器（6）对压缩空气进行冷却。