NL8902673A - Werkwijze voor het verpompen van een veelfasig gas-vloeistofmengsel door het gebruik van een pomp. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het verpompen van een veel- fasig gas-vloeistofmengsel door het gebruik van een pomp

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd Giovanni Orlando te San Donato Milanese, Italië.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aanbrengen van drukenergie op een veelfasig gas-vloeistofmengsel, en in het bijzonder op een veelfasig medium, dat afkomstig is uit een aardoliebron, door het gebruik van een pomp als stuwkracht leverende machine. Het systeem kan media behandelen die eveneens kleine hoeveelheden vaste stofdeeltjes bevatten, als functie van de hoeveelheid vaste stoffen die aanvaardbaar is voor de pomp. Het gebruik van de onderhavige uitvinding heeft in de eerste plaats betrekking op schema's waarin een hoge betrouwbaarheid vereist is in afwezigheid van bedieningspersoneel, en met een lage onderhoudsfrequentie. Dergelijke schema's kunnen betrekking hebben op onderzeese toepassingen of toepassingen op niet-bediende buitengaatse platforms, alsmede op plaatsen aan land, met vijandelijke omgevingen, of omgevingen die uit logistiek oogpunt moeilijk zijn.

De momenteel beschikbare methoden en systemen voor het verpompen van een veelfasig gas-vloeistofmengsel kunnen worden teruggevoerd tot de volgende categorieën: A) methoden en systemen die zijn gebaseerd op de scheiding van de fasen, gevolgd door een machine (een pomp) die uitsluitend inwerkt op de vloeibare fase, en een machine (een compressor) die uitsluitend inwerkt op de gasfase; B) methoden en systemen die zijn gebaseerd op het gebruik van machines (veelfasige "pompen"), die direct het veelfasige mengsel zelf kunnen behandelen.

De systemen die behoren tot categorie (A) vereisen het gebruik van twee machinetypen, waarvan één (de compressor) wordt gekenmerkt door een zekere mechanische zwakte, en geringe betrouwbaarheid.

De machines die behoren tot categorie (B) zijn momenteel in een experimenteel stadium. Zij vereisen aanzienlijk ontwikkelingswerk en proeven die moeten worden uitgevoerd voordat zij een rendement en betrouwbaarheid op een industri-j eel niveau kunnen bereiken.

Door aanvraagster is nu een verpompingsproces door het gebruik van een gebruikelijke pomp gevonden, die het mogelijk maakt om de nadelen die de stand der techniek, zoals hierboven vermeld, bezit, te ondervangen, i De werkwijze voor het verpompen van een veelfasig gas- vloeistofmengsel, volgens de onderhavige uitvinding, wordt gekenmerkt doordat een pomp wordt toegepast als stuwkracht leverende machine, en tenminste twee pompvaten, die afwisselend de aanzuigfuncties en compressie en/of afgiftefuncties uitoefenen.

Omdat de pomp uitsluitend de vloeibare fase moet behandelen, kan hij worden gekozen uit de bekende pompen, en kan in het bijzonder een centrifugaalpomp zijn.

Wanneer slechts twee vaten worden toegepast voeren zij steeds afwisselend aanzuigfuncties en compressie/afvoer-functies uit.

Wanneer meer dan twee vaten worden toegepast kan nog een reservefunctie worden uitgeoefend.

De onderhavige uitvinding wordt hierna, met verwijzing naar twee bijzondere uitvoeringsvormen, beschreven.

De eerste uitvoeringsvorm maakt gebruik van slechts twee pompvaten, die afwisselend de aanzuigfuncties en compressie/ afvoerfuncties uitoefenen; en meer dan twee vaten, die afwisselend aanzuigfuncties, compressie/afvoerfuncties, en reservefuncties uitoefenen.

De eerste uitvoeringsvorm omvat de volgende trappen: a) het toevoeren van het veelfasige mengsel, onder de druk van de aanzuigleiding, naar het vat dat de aanzuigfuncties uitoefent, en werkt als gas-vloeistofscheider; b) het zenden van de in het vat, dat de aanzuigfuncties uitoefent, gescheiden vloeistof naar de pomp, waarmee het wordt verpompt in het vat, dat is gevuld met gas onder de aanzuigdruk, dat de compressie/afvoerfunctie uitoefent, waarbij het gas dat in het vat aanwezig is wordt samenge perst, tot het dezelfde druk bereikt als van de afvoerleiding ; c) het samengeperste gas het vat, dat de compressie/afvoer- functie uitoefent, laten verlaten, gevolgd door een hoeveelheid vloeistof, die dezelfde is als van de vloeistof die het systeem binnenstroomt, waarbij het daarmee wordt gevoerd naar de afvoerleiding.

Voor een dergelijk procestype kan de volgorde voor elk vat, wanneer meer dan twee vaten worden toegepast, zijn: aanzuiging, reserve, compressie/afvoer; of aanzuiging, compres-sie/afvoer, reserve.

De tweede uitvoeringsvorm maakt slechts gebruik van meer dan twee pompvaten, die afwisselend de aanzuigfunctie, functie van compressie/reserve, en afvoerfunctie uitoefenen.

Deze tweede uitvoeringsvorm omvat de volgende trappen, waarbij men: a) het veelfasige mengsel, onder de druk van de aanzuiglei-ding, voert naar het vat dat de aanzuigfuncties uitoefent, en werkt als gas-vloeistofschelder; b) de in het vat dat de aanzuigfuncties uitoefent afgescheidenn vloeistof voert naar de pomp, waardoor het wordt verpompt in het vat, dat is gevuld met op de afvoerdruk samengeperst gas, dat afvoerfuncties uitoefent, men het samengeperste gas dat aanwezig is in het vat laat wegstromen, gevolgd door een hoeveelheid vloeistof, die dezelfde is als de hoeveelheid vloeistof die het systeem binnenkomt, met het samengeperste gas en waarbij de vloeistof wordt toegevoerd, nadat een gedeelte van het samengeperste gas is onttrokken en wordt gevoerd in het vat dat compressie/reservefuncties uitoefent, naar de afvoerleiding; c) aan het vat dat volledig gevuld is met gas onder de aan-zuigdruk, dat compressie/reservefuncties uitoefent, een gedeelte voert van het reeds samengeperste gas, dat is onttrokken uit het vat dat de afvoerfuncties uitoefent, waarbij men het in het vat aanwezige gas samenperst, tot dezelfde druk als die van de afvoerleiding is bereikt.

Voor een dergelijke uitvoeringsvorm is voor elk vat de volgorde als volgt: aanzuigen, compressie/reserve, afvoer.

Wanneer een centrifugaalpomp wordt toegepast is het ge- bruik van (ofwel druk- ofwel stroomsnelheidregelende) regel-kleppen noodzakelijk om de uitvoeringsomstandigheden van de pomp zo constant mogelijk te maken.

De uitvinding wordt nader beschreven aan de hand van een 5 bijgaande tekening van fig. 1, 2 en 3, die voorkeursvormen van praktische uitvoeringsvormen weergeven, onder toepassing van drie pompvaten en één centrifugaalpomp, en die niet moeten worden opgevat als beperkend voor de onderhavige uitvinding.

De stand van drie pompvaten (1, 2 en 3) wordt bepaald ) door de stand van de aan/uit-kleppen (4, 5, 6, 7, 8, 9), die wordt geregeld door een betrouwbaar elektronisch logisch systeem

Met verwijzing naar fig. 1 wordt het geval bekeken, waarin een vat (1) zich bevindt in de aanzuigstand, het vat (2) » zich bevindt in de reservestand, en vat (3) zich bevindt in de compressie/afvoerstand. Onder dergelijke omstandigheden komt het veelfasige medium (10) in vat (1) (via 11; de andere kleppen 12, 13, 14, 15, 16 zijn gesloten), dat dient als gas/ vloeistofscheider, terwijl de "vloeistofzuiger" via klep (4) komt naar de centrifugaalpomp (17) waaruit het, door de stroomsnelheidregelende of drukregelende klep (18) en klep (9), wordt gepompt in vat (3) (aanvankelijk gevuld met gas onder de aanzuigdruk). De "vloeistofzuiger" die het vat (3) binnenstroomt zorgt ervoor dat het daarin aanwezige gas wordt samengeperst, tot eenzelfde druk als die van de afvoerleiding van het systeem is bereikt. Dan wordt klep (16) geopend, en wordt het gas gezonden naar de afvoerleiding (19), gevolgd door een hoeveelheid vloeistof, die dezelfde is als van de vloeistof die het systeem binnenstroomt. Wanneer het niveau van de vloeistof in het vat (1) een geschikte minimumwaarde bereikt, zal de regellogica de stand van de aan/uit-kleppen omschakelen. Vat 1 gaat over in een reservestand (klep 4 wordt gesloten), vat (3) gaat over in de aanzuigstand (klep 8 wordt geopend; klep 9 wordt gesloten), vat (2) gaat over in de compressie/afvoerstand (klep 7 wordt geopend). Een dergelijke volgorde wordt herhaald, waardoor het mogelijk wordt om een continue stroom vloeistof te laten stromen via pomp (17) die, dankzij de werking van de regelklep, (18), onder vrijwel constante omstandigheden werkt. Geen diafragma's of scheidings- lichamen zijn aangebracht tussen de "vloeistofzuiger" en het veelfasige medium.

Het systeem kan eveneens werken volgens een andere uit-voeringscyclus, die, in plaats van de aanzuig/reserve/compres-sie-afvoervolgorde (voor elk vat.) de aanzuig/compressie-afvoer/reservevolgorde bezit.

Een alternatieve configuratie van het systeem van fig. 1 is weergegeven in fig. 2.

Het geval wordt bijvoorbeeld bekeken waarin het vat (1) zich in de aanzuigstand bevindt, vat (2) in de afvoerstand en vat (3) in de compressie/reservestand.

Het'veelfasige medium (10) komt in vat (1) (via klep 11: de andere kleppen 12, 13, 14, 15 en 16 zijn gesloten), die werkt als gas/vloeistofscheider, terwijl de "vloeistofzuiger" door klep (4) komt naar de centrifugaalpomp (17), waarvan de juiste werking wordt gewaarborgd door de regelkleppen (20), (21) en (22), die de afvoerdruk van de pomp constant houden.

De compressietrap wordt voltooid door middel van de afgifte van een gedeelte van de gasfase uit het afvoervat (2) door de regelklep (21), naar het vat in de compressiestand (3), tot in dit laatstgenoemde vat de afvoerdruk is bereikt.

De "vloeistofzuiger" wordt verpompt in (2) via klep (7), en in deze trap voert het de functie uit dat het een gedeelte van het samengeperste gas zendt naar vat (3) via (21), en het resterende gedeelte daarvan naar de afvoerleiding (19) via klep (14), gevolgd door een hoeveelheid vloeistof, die dezelfde is als de hoeveelheid vloeistof die het systeem binnenkomt .

Wanneer het niveau van de vloeistof in vat (1) een geschikte minimale waarde bereikt, zal de controle-logica de stand van de aan/uit-kleppen omschakelen. Vat (1) gaat over in zijn compressie/reservestand (kleppen 4 en 11 zijn gesloten); vat (2) schakelt over in de aanzuigstand (kleppen 13 en 6 zijn open, 14 en 7 gesloten); vat (3) gaat over in zijn afvoerstand.

Een andere alternatieve configuratie is weergegeven in het vereenvoudigde schema van fig. 3.

In een dergelijk schema is een gas-vloeistofscheider (23) toegevoegd.

Dit maakt het mogelijk om uitsluitend gas te zenden naar de bovenste inlaatopening van de pompvaten, terwijl de vloeistof direct wordt gezonden naar de aanzuigopening van de centrifugaalpomp (17).

' Voor het overige is de uitvoering van het in fig. 3 weer gegeven schema dezelfde als die welke is beschreven voor het in fig. 1 weergegeven schema.

De in fig. 3 weergegeven configuratie brengt de fase (gas/vloeistof)scheiding van de pompvaten (1, 2 en 3) over op de scheider (23).

Een alternatieve mogelijkheid die geldt voor zowel de schema's van fig. 1 als van fig. 3, omvat dat men in plaats van één enkele regelklep drie regelkleppen toepast (één klep voor elk pompvat), die in cascade ten opzichte van de aan/uit-kleppen (5, 7, 9) zijn geïnstalleerd.

Opgemerkt wordt dat de pompvaten verschillende configuraties kunnen bezitten (horizontaal, vertikaal vat enz.), afhankelijk van het toegepaste processchema (en derhalve van de functies die deze vaten moeten uitvoeren), en van de eigenschappen van de bewerkte media. Voor het schema van fig. 3 bijvoorbeeld is, omdat het pompvat niet eveneens als fase-scheider moet werken, de referentieconfiguratie daarvan die van een vertikaal vat.

Het aantal pompvaten kan zowel worden vergroot als verminderd (tot twee vaten), waarbij in dit laatste geval een hogere functionele onregelmatigheid moet worden aanvaard.

Claims (9)

1. Werkwijze voor het verpompen van een veelfasig gasvloeistof mengsel , met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van een pomp als stuwkracht leverende machine, en tenminste twee pompvaten, die afwisselend aanzuigfuncties en compressie- en/of afvoerfuncties uitoefenen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat twee pompvaten aanwezig zijn, die afwisselend aanzuigfuncties en compressie/afvoerfuncties uitoefenen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat meer dan twee pompvaten aanwezig zijn, die afwisselend in volgorde, aanzuigfuncties, reservefuncties en compressie/afvoerfuncties uitoefenen.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat meer dan twee pompvaten aanwezig zijn die afwisselend in volgorde aanzuigfuncties, compressie/afvoerfuncties en reservefuncties uitoefenen.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat meer dan twee pompvaten aanwezig zijn, die afwisselend in volgorde, aanzuigfuncties, compressie/reserve-functies en afvoerfuncties uitoefenen.

6. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3 of 4, omvattende de volgende trappen: a) het toevoeren van het veelfasige mengsel, onder de druk van de aanzuigleiding, naar het vat dat de aanzuigfunctie uitoefent, en werkt als gas-vloeistofscheider; b) het zenden van de in het vat dat de aanzuigfunctie uitoefent afgescheiden vloeistof naar de pomp, waardoor het in het vat wordt gepompt, dat is gevuld met gas onder de aan-zuigdruk, dat de compressie/afvoerfunctie uitoefent, waardoor het in het vat aanwezige gas wordt samengeperst, tot het dezelfde druk bereikt als die van de afvoerleiding; c) ervoor zorgen dat het samengeperste gas het vat dat de compressie/afvoerfuncties uitoefent verlaat, gevolgd door een hoeveelheid vloeistof, die dezelfde is als de vloeistof die het systeem binnenkomt, waarbij het daarmee wordt gevoerd naar de afvoerleiding.

7. Werkwijze volgens conclusie 5, omvattende de volgende trappen: 5 a) het voeren van het veelfasige mengsel, onder de druk van de aanzuigleiding, naar het vat dat de aanzuigfunctie uitoefent, en dient als gas-vloeistofscheider; b) het zenden van de in het vat dat de aanzuigfunctie uitoefent afgescheiden vloeistof naar de pomp, waardoor het in l het vat wordt gepompt, dat is gevuld met gas dat is samengeperst op de afvoerdruk, en dat de afvoerfunctie uitoefent, het samengeperste gas dat in het vat aanwezig is laten wegstromen, gevolgd door een hoeveelheid vloeistof, die dezelfde is als die van de vloeistof die het systeem binnenkomt, met het samengeperste gas en de vloeistof worden gevoerd naar de afvoerleiding, nadat een gedeelte van het samengeperste gas is onttrokken en wordt gevoerd in het vat dat de compressie/reservefunctie uitoefent; c) het toevoeren naar het vat dat gevuld is met gas onder de aanzuigdruk, en dat de compressie/reservefunctie uitoefent, van een gedeelte van het reeds samengeperste gas, dat is onttrokken uit het vat dat de afvoerfunctie uitoefent, het in dit vat aanwezige gas samen te persen, tot dezelfde druk als die van de afvoerleiding is bereikt.

8. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 2 tot 6, met het kenmerk, dat een gas-vloeistofscheider wordt toegevoegd aan de bovenstroomse zijde van de pomp-vaten, zodanig dat de taak om als fasescheider te werken wordt overgedragen van het vat dat de aanzuigfunctie uitoefent naar dezelfde scheider, waardoor het mogelijk is om uitsluitend gas te zenden naar het vat dat de aanzuigfunctie uitoefent, en de vloeistof direct wordt gezonden naar de pomp.

9. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de pomp een centrifugaalpomp is, waarbij regelkleppen worden toegepast om de uitvoeringsomstandigheden van deze pomp zo constant mogelijk te maken.