RU2480291C1 - Centrifugal separator and method of separation - Google Patents
Centrifugal separator and method of separation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2480291C1 RU2480291C1 RU2011139108/05A RU2011139108A RU2480291C1 RU 2480291 C1 RU2480291 C1 RU 2480291C1 RU 2011139108/05 A RU2011139108/05 A RU 2011139108/05A RU 2011139108 A RU2011139108 A RU 2011139108A RU 2480291 C1 RU2480291 C1 RU 2480291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluid
- liquid
- separation chamber
- space
- rotor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
- B04B1/10—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl
- B04B1/12—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl with continuous discharge
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
- B04B1/04—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls
- B04B1/08—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls of conical shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
- B04B11/02—Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges
- B04B2013/006—Interface detection or monitoring of separated components
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к центробежному сепаратору в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения и способу управления радиальным уровнем граничного слоя в центробежном сепараторе в соответствии с ограничительной частью п.6 формулы изобретения.The present invention relates to a centrifugal separator in accordance with the restrictive part of
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION AND BACKGROUND OF THE INVENTION
Центробежный сепаратор в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения и способ управления радиальным уровнем граничного слоя в центробежном сепараторе в соответствии с ограничительной частью п.6 формулы изобретения известны из публикации WO 00/37177 A1, в которой описано управляющее оборудование для центробежного сепаратора, предназначенного для разделения легкой жидкости, обладающей относительно низкой плотностью, и тяжелой жидкости, обладающей относительно высокой плотностью, в смеси, содержащей обе эти жидкости. Жидкости могут представлять собой, например, нефть и воду. Управляющее оборудование предназначено для центробежного сепаратора, содержащего ротор, способный вращаться вокруг оси вращения и образующий впускной канал для упомянутой смеси, а также разделительную камеру, сообщающуюся с впускным каналом и имеющую радиально внутреннюю зону и радиально внешнюю зону, при этом упомянутые зоны выполнены с возможностью содержать в процессе сепарации отделенную легкую жидкость и отделенную тяжелую жидкость соответственно.A centrifugal separator in accordance with the restrictive part of
Центробежный сепаратор такого типа может иметь выпуски, выполненные несколькими различными способами, для разделенных жидкостей. Таким образом, ротор может быть оборудован так называемыми переливными выпусками для обеих жидкостей или переливным выпусками для одной жидкости и выпусками другого типа для другой жидкости. Выпуск такого другого типа может быть образован, например, невращающимся так называемым элементом очистки или соплами, расположенными в окружающей стенке ротора. Сопла, как правило, используются тогда, когда подаваемая смесь содержит не только упомянутые две жидкости, но и довольно большое количество твердых веществ, которые тяжелее этих двух жидкостей. Отделенные твердые вещества совместно с частью отделенной тяжелой жидкостью, таким образом, могут выводиться через сопла, расположенные по периферии ротора, тогда как отделенная легкая жидкость выводится из центральной части ротора через переливной выпуск или элемент очистки. В этих случаях ротор может также образовывать пространство, которое сообщается с радиально внешней зоной камеры разделения таким образом, что в ходе процесса разделения оно содержит отделенную тяжелую жидкость (но не отделенную легкую жидкость). Избыточное количество отделенной тяжелой жидкости, которое не покинуло разделительную камеру через упомянутые сопла, таким образом, может быть выведено из ротора через это пространство.A centrifugal separator of this type may have discharges made in several different ways for separated liquids. Thus, the rotor can be equipped with so-called overflow outlets for both fluids or overflow outlets for one fluid and outlets of a different type for another fluid. An outlet of this other type can be formed, for example, by a non-rotating so-called cleaning element or nozzles located in the surrounding wall of the rotor. Nozzles are typically used when the feed mixture contains not only the two liquids mentioned, but also a fairly large amount of solids that are heavier than the two liquids. The separated solids, together with the part separated by a heavy liquid, can thus be discharged through nozzles located on the periphery of the rotor, while the separated light liquid is discharged from the central part of the rotor through an overflow outlet or a cleaning element. In these cases, the rotor can also form a space that communicates with the radially outer zone of the separation chamber so that during the separation process it contains separated heavy liquid (but not separated light liquid). Excessive amount of separated heavy fluid that did not leave the separation chamber through the nozzles mentioned above can thus be removed from the rotor through this space.
Другой тип центробежного сепаратора, в котором твердые вещества, как и две различные жидкости, могут быть отделены, представляет собой так называемую декантирующей центрифугу. В центробежном сепараторе такого вида в роторе имеется так называемый шламовый конвейер, выполненный с возможностью перемещения отделенных твердых веществ вдоль окружающей стенки ротора к шламовому выпуску. Шламовое выпуск часто расположен на том уровне в роторе, который в радиальном направлении совпадает с уровнем расположения выпусков для разделенных жидкостей.Another type of centrifugal separator, in which solids, like two different liquids, can be separated, is a so-called decanter centrifuge. In a centrifugal separator of this type, the rotor has a so-called slurry conveyor configured to move the separated solids along the surrounding wall of the rotor to the slurry outlet. The slurry outlet is often located at that level in the rotor, which in the radial direction coincides with the level of location of the outlets for the separated liquids.
В ходе процесса разделения в сопловой центрифуге вышеописанного вида или в декантирующей центрифуге, имеющей шламовый конвейер, может оказаться сложным поддерживать граничный слой, образующийся в роторе между разделенными жидкостями, на заданном радиальном уровне. Это обусловлено тем, что через шламовый выпуск ротора вместе с твердыми веществами часто выводится неконтролируемое количество отделенной тяжелой жидкости в единицу времени. Если это неконтролируемое количество тяжелой жидкости превысит количество тяжелой жидкости, поступающей в единицу времени в ротор вместе со смесью, которую требуется в нем обработать, граничный слой в камере разделения, существующий между легкой жидкостью и тяжелой жидкостью, переместится радиально в наружном направлении, при этом отделенная легкая жидкость, в конечном счете, будет потеряна совместно с выходом отделенных твердых веществ, когда последние выводятся из ротора через шламовый выпуск.During the separation process in a nozzle centrifuge of the type described above or in a decanter centrifuge having a slurry conveyor, it may be difficult to maintain the boundary layer formed in the rotor between the separated liquids at a predetermined radial level. This is due to the fact that an uncontrolled amount of separated heavy liquid per unit time is often discharged through the slurry outlet of the rotor together with solids. If this uncontrolled amount of heavy fluid exceeds the amount of heavy fluid entering the rotor per unit time along with the mixture that needs to be processed in it, the boundary layer in the separation chamber existing between the light fluid and the heavy fluid will move radially outward, while being separated the light fluid will ultimately be lost in conjunction with the release of the separated solids when the latter is removed from the rotor through a slurry outlet.
Конкретной операцией по разделению, в которой это приводит к проблемам, является удаление песка и воды из нефти в связи с извлечением нефти из так называемых нефтеносных песков. В этом случае сопловые центрифуги используются, по меньшей мере, на двух этапах разделения.A specific separation operation in which this leads to problems is the removal of sand and water from the oil in connection with the extraction of oil from the so-called oil sands. In this case, nozzle centrifuges are used in at least two stages of separation.
На первом этапе сепарирования смесь нефти, воды, растворителя и остатков песка вводится в сопловую центрифугу и, вдобавок к смеси, в центрифугу подается некоторое количество воды. Подаваемая вода добавляется для обеспечения того, чтобы образовавшийся в разделительной камере ротора промежуточный слой между нефтью и водой не смещался радиально в наружном направлении. Такое радиальное перемещение промежуточного слоя в противном случае могло бы произойти после нескольких часов работы, поскольку упомянутые сопла изнашиваются из-за вытекающего песка, а значит, высвобождают большее количество воды в единицу времени, чем в начале процесса сепарации. После первого этапа сепарации нефть по-прежнему содержит не только растворитель, но и остатки песка и воды. Эта нефть выводится из центральной части ротора через элемент очистки и перекачивается в другую сопловую центрифугу, чтобы пройти второй этап сепарации.At the first separation stage, a mixture of oil, water, solvent and sand remains is introduced into the nozzle centrifuge and, in addition to the mixture, a certain amount of water is fed into the centrifuge. The feed water is added to ensure that the intermediate layer formed in the rotor separation chamber between the oil and the water does not radially move outwardly. Such a radial movement of the intermediate layer could otherwise occur after several hours of operation, since the nozzles mentioned wear out due to the resulting sand, which means they release more water per unit time than at the beginning of the separation process. After the first separation stage, the oil still contains not only a solvent, but also the remains of sand and water. This oil is discharged from the central part of the rotor through a cleaning element and is pumped to another nozzle centrifuge in order to pass the second separation stage.
Чтобы достичь максимально возможного результата в процессе сепарации, было разработано специальное управляющее оборудование для управления процессом разделения на первом и втором этапах сепарации. Специальное управляющее оборудование описывается в качестве предшествующего уровня техники в публикации WO 00/37177 A1. Это управляющее оборудование позволяет избежать непрерывного добавления избыточной воды в смесь, вводимую в ротор центрифуги. Вместо этого вода вводится в разделительную камеру ротора, - только когда это требуется и только в необходимом количестве, - через пространство того вида, что описано выше, т.е. пространство, сообщающееся только с радиально внешней зоной камеры разделения. Вода также удаляется из ротора посредством того же пространства в те промежутки времени, когда с нефтью, которую требуется очистить, поступает избыток воды, причем этот избыток не может быть выведен из ротора через сопла шламового выпуска.To achieve the maximum possible result in the separation process, special control equipment was developed to control the separation process in the first and second stages of separation. Special control equipment is described as prior art in WO 00/37177 A1. This control equipment avoids the continuous addition of excess water to the mixture introduced into the centrifuge rotor. Instead, water is introduced into the separation chamber of the rotor, - only when it is required and only in the required amount - through the space of the kind described above, i.e. the space communicating only with the radially outer zone of the separation chamber. Water is also removed from the rotor through the same space at those times when an excess of water enters the oil to be cleaned, and this excess cannot be removed from the rotor through the nozzles of the slurry outlet.
Упомянутое управляющее оборудование включает в себя сосуд высокого давления для воды, нижняя часть которого сообщается через канал с элементом для переноса жидкости, расположенным в упомянутом пространстве в роторе центробежного сепаратора, для введения воды в ротор или для выведения воды из ротора. В верхней части сосуда высокого давления поддерживается давление газа (обычно с помощью газообразного азота), при этом его величина постоянно контролируется на основе количества воды, присутствующей в данный момент в сосуде высокого давления, чтобы давление жидкости в нижней части сосуда высокого давления, а значит, в канале, через который сосуд высокого давления сообщается с упомянутым пространством в роторе центрифуги, всегда поддерживалось постоянным на заданном уровне.Said control equipment includes a high-pressure vessel for water, the lower part of which communicates through a channel with a liquid transfer element located in the said space in the rotor of the centrifugal separator, for introducing water into the rotor or for removing water from the rotor. In the upper part of the pressure vessel, the gas pressure is maintained (usually with nitrogen gas), and its value is constantly monitored based on the amount of water currently present in the pressure vessel so that the liquid pressure in the lower part of the pressure vessel, which means in the channel through which the pressure vessel communicates with the space in the centrifuge rotor, it was always kept constant at a given level.
Это постоянное значение давления жидкости в упомянутом канале соответствует требуемому радиальному уровню граничного слоя в разделительной камере ротора, который образован в ней между отделенной нефтью и отделенной водой. Если граничный слой перемещается радиально в наружном направлении от требуемого уровня, давление в упомянутом пространстве в роторе падает, в результате чего вода изгоняется из сосуда высокого давления в ротор через канал до тех пор, пока граничный слой не вернется на требуемый радиальный уровень. Элемент для определения уровня в сосуде высокого давления выполнен с возможностью запуска подачи дополнительной воды, когда это необходимо, в сосуд высокого давления, с тем, чтобы в нем всегда присутствовала вода.This constant value of the fluid pressure in the said channel corresponds to the required radial level of the boundary layer in the rotor separation chamber, which is formed in it between the separated oil and the separated water. If the boundary layer moves radially outward from the desired level, the pressure in the said space in the rotor drops, as a result of which water is expelled from the pressure vessel into the rotor through the channel until the boundary layer returns to the required radial level. The element for determining the level in the pressure vessel is configured to start supplying additional water, when necessary, to the pressure vessel so that water is always present in it.
Если граничный слой в разделительной камере ротора начинает перемещаться радиально во внутреннем направлении от требуемого уровня, давление в упомянутом пространстве в роторе увеличивается, и избыток воды изгоняется из этого пространства в сосуд высокого давления через упомянутый канал. Когда уровень жидкости в сосуде высокого давления повышается до верхнего предельного уровня, выходное отверстие в нижней части сосуда высокого давления открывается, чтобы выпустить из него воду.If the boundary layer in the rotor separation chamber begins to move radially inward from the desired level, the pressure in the said space in the rotor increases and excess water is expelled from this space to the pressure vessel through the said channel. When the liquid level in the pressure vessel rises to the upper limit level, the outlet at the bottom of the pressure vessel opens to release water from it.
Согласно публикации WO 00/37177 A1, упомянутое управляющее оборудование является дорогостоящим, сложным и громоздким. По этой причине в публикации WO 00/37177 A1 описывается менее дорогостоящее и более простое управляющее оборудование для центробежного сепаратора вышеописанного вида.According to WO 00/37177 A1, said control equipment is expensive, complex and cumbersome. For this reason, WO 00/37177 A1 describes a less expensive and simpler control equipment for a centrifugal separator of the kind described above.
Это управляющее оборудование включает в себя устройство для подачи регулирующей жидкости, плотность которой выше плотности упомянутой легкой жидкости. Подающее устройство имеет источник давления для доставки находящейся под давлением регулирующей жидкости, а также подающий канал, который на одном своем конце соединен с источником давления с целью приема находящейся под давлением регулирующей жидкости, а на другом своем конце соединен с элементом для переноса жидкости с целью введения находящейся под давлением регулирующей жидкости в ротор. Подающее устройство выполнено с возможностью подачи регулирующей жидкости в ротор, когда это необходимо, ровно в таком количестве в единицу времени, которое требуется, чтобы граничный слой, образованный в разделительной камере между отделенной легкой жидкостью, с одной стороны, и отделенной тяжелой жидкостью или регулирующей жидкостью, с другой стороны, не мог перемещаться радиально в наружном направлении от заданного радиального уровня при подаче. Управляющее устройство также включает в себя устройство для вывода отделенной тяжелой жидкости и/или регулирующей жидкости из упомянутого пространства в роторе. Выводное устройство имеет выводной канал, выполненный с возможностью, когда в ротор поступило избыточное количество тяжелой жидкости, выведения отделенной тяжелой жидкости и/или регулирующей жидкости из ротора через упомянутый выводной канал в таком количестве в единицу времени, которое требуется, чтобы не допустить перемещения упомянутого граничного слоя радиально во внутреннем направлении от заданного радиального уровня при выпуске.This control equipment includes a device for supplying a control fluid whose density is higher than the density of said light fluid. The feed device has a pressure source for delivering a pressurized control fluid, as well as a feed channel that is connected at one end to a pressure source to receive a pressurized control fluid, and at its other end is connected to a fluid transfer member for introduction pressurized control fluid into the rotor. The feed device is configured to feed the control fluid into the rotor, when necessary, in exactly the same amount per unit time that it is required that the boundary layer formed in the separation chamber between the separated light fluid, on the one hand, and the separated heavy fluid or control fluid , on the other hand, could not move radially outward from a given radial level when feeding. The control device also includes a device for withdrawing the separated heavy fluid and / or control fluid from said space in the rotor. The output device has an output channel, configured to, when an excess amount of heavy liquid enters the rotor, remove the separated heavy liquid and / or control fluid from the rotor through said output channel in such an amount per unit time that is required to prevent the said boundary layer radially inward from a predetermined radial level upon release.
Управляющее оборудование, описанное в публикации WO 00/37177 A1, отличается тем, что выводящее устройство выполнено с возможностью выведения жидкости из упомянутого пространства в роторе иначе, чем через упомянутое подающее устройство. Данное управляющее оборудование отличается от ранее описанного управляющего оборудования тем, что источник давления в подающем устройстве не интегрирован в выводящее устройство, т.е. управляющее оборудование имеет соответствующие отдельные каналы для подачи и выпуска жидкости. Отделенную тяжелую жидкость и/или регулирующую жидкость, выводимые из ротора, таким образом, не требуется аккумулировать под повышенным давлением и сосуд высокого давления не требуется. Следовательно, не требуется также система для сжатия газа и для контролирования давления такого газа. Вместо этого источник давления может быть образован простым гидравлическим насосом, а все управление подачей регулирующей жидкости и выпуском отделенной тяжелой жидкости и/или регулирующей жидкости может выполняться посредством так называемых клапанов постоянного давления. Контейнер, необходимый для резервного количества регулирующей жидкости, может находиться не под давлением и быть общим для нескольких центробежных сепараторов.The control equipment described in the publication WO 00/37177 A1 is characterized in that the output device is configured to discharge liquid from said space in the rotor differently than through said supply device. This control equipment differs from the previously described control equipment in that the pressure source in the supply device is not integrated into the output device, i.e. control equipment has corresponding separate channels for supplying and discharging liquid. The separated heavy fluid and / or control fluid discharged from the rotor is thus not required to accumulate under increased pressure and a pressure vessel is not required. Therefore, a system for compressing gas and for controlling the pressure of such a gas is also not required. Instead, the pressure source can be formed by a simple hydraulic pump, and all control of the supply of control fluid and the release of the separated heavy fluid and / or control fluid can be performed by so-called constant pressure valves. The container needed for a reserve amount of control fluid may not be pressurized and may be common to several centrifugal separators.
Хотя управляющее оборудование, таким образом, упростилось, оно по-прежнему имеет определенные недостатки. Оборудование включает в себя двойной комплект составных частей в виде соответствующих отдельных подающего и выводящего каналов, имеющих клапаны постоянного давления. Таким образом, существует потребность в дальнейшем упрощении управляющего оборудования для центробежного сепаратора.Although the control equipment has thus been simplified, it still has certain disadvantages. The equipment includes a double set of components in the form of corresponding separate supply and output channels having constant pressure valves. Thus, there is a need for further simplification of control equipment for a centrifugal separator.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задача настоящего изобретения заключается в создании центробежного сепаратора и способа первоначально описанного типа, использующих простое, экономичное и компактное управляющее оборудование.An object of the present invention is to provide a centrifugal separator and a method of the type originally described using simple, economical and compact control equipment.
Данная задача решается с помощью первоначально описанного центробежного сепаратора, отличающегося тем, что источник давления представляет собой насос с переменной скоростью, при этом упомянутое средство определения уровня граничного слоя выполнено с возможностью сообщения со средством управления скоростью насоса, так что соответственно подача и выпуск жидкости в упомянутом пространстве осуществляются в таком количестве в единицу времени, чтобы граничный слой в разделительной камере находился в пределах упомянутых заданных внутреннего и внешнего радиальных уровней.This problem is solved using the originally described centrifugal separator, characterized in that the pressure source is a variable speed pump, while said boundary layer level determination means are configured to communicate with the pump speed control means, so that, respectively, the liquid is supplied and discharged in said space are carried out in such quantity per unit time that the boundary layer in the separation chamber is within the specified internal him and external radial levels.
Используемая регулирующая жидкость, например, может представлять собой тяжелую жидкость (воду). В изобретении, таким образом, не требуется, чтобы регулирующая жидкость присутствовала в иной форме, чем тяжелая жидкость, хотя это также возможно. Единственное требование заключается в том, чтобы плотность регулирующей жидкости была выше плотности легкой жидкости.The control fluid used, for example, may be a heavy fluid (water). The invention, therefore, does not require that the regulatory fluid be present in a different form than the heavy fluid, although this is also possible. The only requirement is that the density of the control fluid be higher than the density of the light fluid.
Задача также решается с помощью первоначально описанного способа, отличающегося тем, что жидкость поступает в упомянутое пространство и выводится из него с помощью насоса с переменной скоростью работы, используемого в качестве упомянутого источника давления, при этом скорость работы насоса регулируется на основе уровня граничного слоя, распознанного в разделительной камере, так что соответственно подача и выпуск осуществляются в таком количестве в единицу времени, чтобы граничный слой в разделительной камере оставался в пределах упомянутых заданных внутреннего и внешнего радиальных уровней.The problem is also solved using the originally described method, characterized in that the liquid enters and is removed from the space using a pump with a variable speed, used as the pressure source, while the speed of the pump is regulated based on the level of the boundary layer recognized in the separation chamber, so that, respectively, the supply and release are carried out in such quantity per unit time so that the boundary layer in the separation chamber remains within the range yanutyh predetermined inner and outer radial levels.
Изобретение отличается от первого из описанных ранее известных видов управляющего оборудования тем, что отделенную тяжелую жидкость и/или регулирующую жидкость не требуется аккумулировать под повышенным давлением, т.е. не требуется сосуда высокого давления, оборудованного системами для сжатия газа и для контролирования давления такого газа.The invention differs from the first of the previously described types of control equipment in that the separated heavy liquid and / or control liquid does not need to be accumulated under increased pressure, i.e. no pressure vessel equipped with systems for compressing gas and for controlling the pressure of such a gas is required.
Изобретение отличается от второго из описанных ранее известных видов управляющего оборудования тем, что не требуются ни отдельный выводящий канал, ни упомянутые клапаны постоянного давления. Согласно изобретению подача и выпуск регулирующей жидкости происходит через один и тот же канал. Канал, оборудованный насосом с переменной скоростью, таким образом, выполнен с возможностью обеспечения потока жидкости в обоих направлениях, т.е. как в направлении подачи, так и в направлении выпуска через насос. Регулирование скорости насоса исключает необходимость в упомянутых клапанах постоянного давления, поскольку управление скоростью само по себе выполнено с возможностью регулирования давления жидкости в упомянутом канале таким образом, что расход регулирующей жидкости, соответственно подаваемой и выводимой, в единицу времени таков, что упомянутый граничный слой остается в упомянутых заданных пределах граничного слоя.The invention differs from the second of the previously described known types of control equipment in that neither a separate outlet channel nor the said constant pressure valves are required. According to the invention, the supply and release of control fluid occurs through the same channel. A channel equipped with a variable speed pump is thus configured to provide fluid flow in both directions, i.e. both in the feed direction and in the discharge direction through the pump. The regulation of the pump speed eliminates the need for the said constant pressure valves, since the speed control itself is adapted to control the pressure of the liquid in the said channel so that the flow rate of the control liquid, respectively supplied and output, per unit time is such that the boundary layer remains in said predetermined limits of the boundary layer.
Следующая задача настоящего изобретения заключается в создании центробежного сепаратора, имеющего управляющее оборудование, которое простым и эффективным образом регулирует упомянутый уровень граничного слоя в разделительной камере.A further object of the present invention is to provide a centrifugal separator having control equipment which, in a simple and efficient manner, controls said level of the boundary layer in the separation chamber.
Следующая задача настоящего изобретения заключается в создании центробежного сепаратора, имеющего управляющее оборудование, которое простым и эффективным образом определяет уровень граничного слоя в разделительной камере.A further object of the present invention is to provide a centrifugal separator having control equipment that easily and efficiently determines the level of the boundary layer in the separation chamber.
Следующая задача настоящего изобретения заключается в создании центробежного сепаратора, имеющего управляющее оборудование, которое простым и эффективным образом управляет насосом для доставки находящейся под давлением регулирующей жидкости.A further object of the present invention is to provide a centrifugal separator having control equipment that controls the pump in a simple and efficient manner to deliver a pressurized control fluid.
Эти дополнительные задачи решаются в рамках вариантов осуществления, определяемых ниже согласно пунктам 2-5 и 7-10 формулы изобретения, соответственно.These additional tasks are solved within the framework of the embodiments defined below according to paragraphs 2-5 and 7-10 of the claims, respectively.
По одному варианту осуществления настоящего изобретения насос представляет собой реверсивный насос. Работа насоса в реверсивном режиме обеспечивает возможность откачки жидкости из упомянутого пространства в направлении выпуска, что позволяет достичь более быстрого управления, когда уровень граничного слоя находится в пределах внутреннего заданного уровня. Следует отметить, однако, что насос не обязательно должен быть реверсивным для выпуска регулирующей жидкости. Насос может представлять собой, например, ротационный насос с переменной скоростью, к примеру, центробежный насос, выполненный с возможность обеспечения обратного тока жидкости. Уровень граничного слоя в разделительной камере зависит от скорости работы насоса, при этом снижение скорости работы насоса (или временное прекращение работы насоса) приведет к перемещению граничного слоя радиально в наружном направлении в результате того, что давление жидкости в разделительной камере превысит встречное давление насоса, что приведет к выпуску жидкости из упомянутого пространства.In one embodiment of the present invention, the pump is a reversible pump. The operation of the pump in reverse mode provides the possibility of pumping fluid from the above-mentioned space in the discharge direction, which allows for faster control when the level of the boundary layer is within the internal predetermined level. It should be noted, however, that the pump does not have to be reversible to release the control fluid. The pump may be, for example, a rotary pump with a variable speed, for example, a centrifugal pump, configured to provide reverse fluid flow. The level of the boundary layer in the separation chamber depends on the speed of the pump, and a decrease in the pump speed (or temporary shutdown of the pump) will cause the boundary layer to move radially outward as the pressure of the liquid in the separation chamber exceeds the counter pressure of the pump, which will result in the release of fluid from said space.
По следующему варианту осуществления изобретения упомянутое средство управления насосом содержит преобразователь частоты. Преобразователь частоты предоставляет возможность регулировать скорость работы насоса энергосберегающим и простым способом.According to a further embodiment of the invention, said pump control means comprises a frequency converter. The frequency converter provides the ability to control the speed of the pump in an energy-efficient and simple way.
По следующему варианту осуществления изобретения упомянутое средство определения уровня граничного слоя в разделительной камере содержит датчик давления, выполненный с возможностью определения изменения давления жидкости в упомянутом пространстве, само же давление жидкости зависит от уровня свободной поверхности жидкости в упомянутом пространстве. Поскольку данное пространство сообщается с возможностью переноса жидкости с разделительной камерой посредством своей радиально внешней зоны, уровень граничного слоя в разделительной камере будет оказывать влияние на расположение свободной поверхности жидкости в данном пространстве. Если граничный слой перемещается радиально в наружном направлении, свободная поверхность жидкости в данном пространстве также будет перемещаться радиально в наружном направлении, и наоборот. Если свободная поверхность жидкости в данном пространстве перемещается радиально в наружном направлении, давление жидкости в данном пространстве падает (на заданном радиальном уровне). Таким образом, уровень граничного слоя в разделительной камере легко определить посредством свободной поверхности жидкости в упомянутом пространстве. По альтернативному варианту может обеспечиваться устройство для определения радиального положения свободной поверхности жидкости в упомянутом пространстве. В любом случае операция определения такого рода относится к определению радиального положения граничного слоя, образованного в разделительной камере.According to a further embodiment of the invention, said means for determining the level of the boundary layer in the separation chamber comprises a pressure sensor adapted to detect changes in the liquid pressure in said space, and the liquid pressure itself depends on the level of the free surface of the liquid in said space. Since this space communicates with the possibility of transferring liquid to the separation chamber through its radially outer zone, the level of the boundary layer in the separation chamber will affect the location of the free surface of the liquid in this space. If the boundary layer moves radially in the outer direction, the free surface of the liquid in this space will also move radially in the outer direction, and vice versa. If the free surface of the fluid in a given space moves radially in the outer direction, the fluid pressure in this space drops (at a given radial level). Thus, the level of the boundary layer in the separation chamber is easily determined by the free surface of the liquid in said space. Alternatively, a device may be provided for determining the radial position of the free surface of the liquid in said space. In any case, an operation of determining this kind refers to determining the radial position of the boundary layer formed in the separation chamber.
По следующему варианту осуществления изобретения упомянутый канал сообщается с возможностью передачи давления жидкости с упомянутым пространством посредством элемента для переноса жидкости, при этом датчик давления выполнен с возможностью определения изменения давления жидкости в канале между насосом и элементом для переноса жидкости. В этом случае давление жидкости в канале является мерой радиального уровня свободной поверхности жидкости в упомянутом пространстве.In a further embodiment of the invention, said channel is in fluid communication with said space by means of a liquid transferring element, wherein the pressure sensor is configured to detect a change in liquid pressure in the channel between the pump and the liquid transferring element. In this case, the fluid pressure in the channel is a measure of the radial level of the free surface of the fluid in the space.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Ниже изобретение описывается подробнее путем описания варианта осуществления со ссылкой на фиг.1, где схематично показано продольное сечение ротора, образующего часть центробежного сепаратора, а также управляющее оборудование согласно изобретению.The invention is described in more detail below by describing an embodiment with reference to FIG. 1, which schematically shows a longitudinal section of a rotor forming part of a centrifugal separator, as well as control equipment according to the invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION
На Фиг.1 показан представленный в качестве примера варианта осуществления изобретения центробежный сепаратор, содержащий ротор, имеющий нижнюю часть 1 и верхнюю часть 2, причем эти части соединены друг с другом посредством запорного кольца 3. Ротор расположен на самой верхней части вертикального приводного вала 4, соединенного с нижней частью 1 ротора и способного вращаться вокруг оси R вращения.1 shows an exemplary embodiment of the invention, a centrifugal separator comprising a rotor having a
В роторе имеется распределитель 5, разделяющий внутреннее пространство ротора на центральную впускную камеру 6 и кольцевую разделительную камеру 7, проходящую вокруг распределителя. Распределитель 5 опирается на центральный участок нижней части 1 ротора посредством проходящих в радиальном и аксиальном направлениях крыльев (не показаны), распределенных вокруг оси R вращения ротора. Впускная камера 6 сообщается с разделительной камерой 7 посредством каналов 8, расположенных между упомянутыми крыльями. Стационарная впускная труба 9 проходит сверху по оси в ротор и открыта во впускную камеру 6. В разделительной камере 7 блок конических разделительных дисков 10 удерживается на месте в аксиальном направлении между верхней частью 2 ротора и нижней частью распределителя 5. Каждый разделительный диск 10, как и нижняя часть распределителя, имеет на своей внешней периферии множество углублений 11, распределенных вокруг оси вращения R и расположенных в линию друг с другом в осевом направлении. Хотя в раскрытом варианте осуществления содержатся разделительные диски и распределитель с углублениями на своей наружной периферийной кромке, следует отметить, что существуют также роторы, имеющие разделительные диски с распределителем, который имеет углубления или отверстия в которых находятся радиально внутри его наружной периферийной кромки (т.е. отверстия находятся на малом расстоянии во внутреннем направлении на конической поверхности разделительного диска), при этом углубления или отверстия также распределены вокруг оси R вращения и расположены в линию друг с другом в осевом направлении.In the rotor there is a
У самой радиально наружной части разделительной камеры 7 нижняя часть 1 ротора содержит ряд сопел 12, распределенных вокруг оси вращения R ротора. Каждое сопло 12 имеет сквозной канал, через который жидкость и тонкоизмельченные твердые вещества могут быть выведены из разделительной камеры 7.At the most radially outer part of the
Верхняя часть 2 ротора содержит центральную кольцевую крышку 13, которая своей внутренней поверхностью ограничивает кольцевую выпускную камеру 14, открытую радиально внутрь в направлении оси вращения ротора. Наружная сторона стационарного впускного патрубка 9 служит опорой для выпускного элемента 15 в виде диска очистки, который проходит радиально наружу в выпускную камеру 14.The
Радиально внутренняя зона 7a разделительной камеры 7 сообщается с выпускной камерой 14 посредством переливного отверстия 16, образованного кольцеобразным фланцем, удерживаемым верхней частью 2 ротора и расположенным на его внутренней стороне. Переливное отверстие 16 не является обязательным для работы ротора и при необходимости может отсутствовать. По альтернативному варианту может отсутствовать выпускной элемент 15, при этом жидкость, вытекающая из разделительной камеры 7, может выводиться из ротора напрямую.The radially
Кольцевое пространство 17, границы которого установлены в нижней части 1 ротора, открыто радиально внутрь в направлении оси вращения R ротора. Пространство 17 сообщается с радиально внешней зоной 7b разделительной камеры 7 посредством каналов 18 и 19, а также множества трубок 20, распределенных вокруг оси вращения R. Вместо трубок 20 ротор, разумеется, может быть оборудован другим средством для создания упомянутого соединения между радиально внешней зоной 7b и кольцевым пространством 17. Например, ротор может быть оснащен каналами, встроенными в нижнюю часть 1 ротора, при этом каналы образуют продолжение каналов 18 и 19. По альтернативному варианту трубки 20 могут быть заменены отдельной пластиной, расположенной в нижней части 1 ротора и оборудованной каналами, соединенными с каналами 18 и 19 роторной части, которые при этом создают упомянутое соединение между радиально внешней зоной 7b и кольцевым пространством 17.The
В пространство 17 проходит стационарной элемент 21 для переноса жидкости, выполненное с возможностью ввода жидкость в пространство 17 или вывода жидкость из этого пространства.A
Вертикальная штриховая линия 22 в разделительной камере 7 представляет в ней определенный радиальный уровень.The vertical dashed
Центробежный ротор применим для обработки смеси нефти и воды, а также твердых веществ, находящихся в них во взвешенном состоянии. Смесь подается в ротор через впускную трубу 9 и проходит из впускной камеры 6 в разделительную камеру 7 через каналы 8. Смесь распределяется посредством распределительных каналов, образованных углублениями 11 в разделительных дисках, в ряде промежуточных пространств между разделительными дисками 10, в которых различные компоненты смеси отделяются друг от друга. Отделенная нефть перетекает радиально внутрь и далее выводится из ротора через выпускную камеру 14 и выпускной элемент 15, в то время как отделенные твердые вещества и вода выводятся из ротора через сопла 12.A centrifugal rotor is applicable for processing a mixture of oil and water, as well as solids in them in suspension. The mixture is fed into the rotor through the
Если количество воды и нефти, которые выводятся из ротора соответственно через сопла 12 и выпускной элемент 15, равно количеству воды и нефти, которые содержатся в смеси, поступающей в ротор, граничный слой между отделенной нефтью и отделенной водой пребывает в состоянии равновесия. Такое состояние равновесия схематично показано на Фиг.1 как соответствующее радиальному уровню 22 в разделительной камере 7. Предполагается, что в состоянии равновесия описанного вида свободные поверхности жидкостей самоустанавливаются в различных камерах и пространствах ротора на радиальных уровнях, обозначенных на Фиг.1 малыми треугольниками. Если состояние равновесия соответствует требуемому заданному радиальному уровню, не происходит никакой корректировки радиального уровня 22 граничного слоя, т.е. через элемент 21 для переноса жидкости жидкость не выводится из ротора и не вводится в ротор. Однако следует отметить, что радиальное положение уровня 22, показанное на Фиг.1, не соответствует ни положению равновесия, достигаемому на практике, ни требуемому заданному радиальному уровню. Чтобы достичь по возможности наилучших результатов сепарации, требуемый заданный радиальный уровень может находиться где-то в другом месте в разделительной камере (например, на уровне распределительных каналов, образованных углублениями 11 в разделительных дисках, или незначительно за их пределами в радиальном направлении). Кроме того, предполагается, что отделенные твердые вещества выводятся через сопла 12, не блокируя их для вывода отделенной воды.If the amount of water and oil that is discharged from the rotor through the
В зависимости от износа сопел 12 и/или изменения количества воды и нефти в смеси, подаваемой в ротор, на практике, однако, невозможно, не используя специального управляющего оборудования, поддерживать упомянутый граничный слой между нефтью и водой в разделительной камере 7 на требуемом заданном уровне, который в дальнейшем будем считать радиальным уровнем 22, показанным на чертеже. Управляющее оборудование такого вида подсоединяется к элементу 21 для переноса жидкости и выполнено с возможностью либо подавать через последнее в ротор поддающееся изменению количество регулирующей жидкости (например, воды), если упомянутый граничный слой в роторе стремится переместиться радиально в наружном направлении от уровня 22, либо удалить поддающееся изменению количество воды из ротора, если упомянутый граничный слой в роторе стремится переместиться радиально во внутреннем направлении от уровня 22.Depending on the wear of the
Управляющее оборудование содержит устройство, имеющее источник давления в виде насоса 23 с переменной скоростью, а также канал 24, соединенный на одном своем конце с насосом 23, а на другом своем конце - с элементом 21 для переноса жидкости. Насос 23 соединен с так называемым частотно-регулируемым приводом, а именно с преобразователем 25 частоты, предназначенным для регулирования скорости работы насоса 23, при этом преобразователь 25 частоты сообщается с датчиком 26 в виде датчика P давления, выполненным с возможностью определения изменения давления жидкости в канале между насосом 23 и элементом 21 для переноса жидкости.The control equipment comprises a device having a pressure source in the form of a
Элемент 21 для переноса жидкости может быть различным в рамках данного изобретения. Будучи представленным в стационарном исполнении, т.е. невращающимся, как показано на чертеже, оно может предпочтительно содержать кольцеобразный диск, охватывающий ось вращения R ротора и продолжающийся в пространство 17. Элемент для переноса жидкости может образовывать один или несколько кольцевых каналов, проходящих вокруг оси вращения R ротора (см. SE76670). В любом случае каналы направлены в жидкость, присутствующую в пространстве 17. Вращение ротора порождает давление жидкости, величина которого зависит от положения свободной поверхности жидкости, подвергаемой вращению вместе с ротором в пространстве 17. Положение поверхности жидкости в пространстве 17 само по себе подвержено влиянию любого смещения радиального положения 22 граничного слоя в разделительной камере 7, образованного между отделенной нефтью и отделенной водой. Таким образом, если граничный слой в разделительной камер 7 перемещается в радиально наружном направлении, свободная поверхность жидкости в пространстве 17 также перемещается в радиально наружном направлении, вследствие чего давление в канале 24 падает. При перемещении граничного слоя радиально внутрь давление в канале 24 повышается.The
Если давление в канале 24 падает ниже заданного первого значения, соответствующего внешнему заданному радиальному уровню (на некотором расстоянии за пределами уровня 22 в наружном направлении) граничного слоя между нефтью и водой в пространстве 17, скорость работы насоса 23 увеличивается, чтобы повысить давление в канале 24 и закачать воду в пространство 17 и далее через каналы 18, 19 и трубки 20 в разделительную камеру 7. Степень увеличения скорости будет зависеть от того, насколько упало давление в канале 24, при этом количество воды, прокачиваемое в единицу времени, будет таким, чтобы граничный слой между нефтью и водой в разделительной камере оставался в пределах упомянутого внешнего заданного уровня расположения в радиальном направлении.If the pressure in the
Наоборот, если давление в канале 24 возрастает выше заданного второго значения, соответствующего внутреннему заданному радиальному уровню (на некотором расстоянии за пределами уровня 22 во внутреннем направлении) граничного слоя между нефтью и водой в пространстве 17, скорость работы насоса 23 снижается (либо насос может даже работать в режиме реверса), чтобы снизить давление в канале и тем самым вывести (или откачать) воду из пространства 17. Далее вода будет перетекать через насос 23 в противоположном направлении (по отношению к направлению подачи, описанному выше). Степень снижения скорости (либо насос может даже работать в режиме реверса) будет зависеть от того, насколько возросло давление в канале 24, при этом количество воды, выводимое (или прокачиваемое) в единицу времени, будет таким, чтобы граничный слой между нефтью и водой в разделительной камере 7 оставался за пределами упомянутого внутреннего заданного уровня расположения в радиальном направлении.Conversely, if the pressure in the
Управляющее оборудование может также содержать контейнер 27 для регулирующей жидкости (воды), поддерживаемой в требуемом количестве и при требуемой температуре. Для этой цели контейнер 27 оборудован впускным трубопроводом, выпускным трубопроводом, поплавком, клапанами, управляемыми поплавком, а также нагревательным устройством (не показанным на Фиг.1). Такой контейнер сам по себе известен из публикации WO 00/37177 A1 (см. Фиг.6). Насос 23 выполнен с возможностью использования контейнера 27 в качестве резервуара для регулировочной жидкости, так что регулировочная жидкость как подается в контейнер 27, так и выводится из контейнера 27 при регулировании уровня 22 граничного слоя в разделительной камере 7. Регулировочная жидкость, подаваемая в контейнер 27, таким образом, может использоваться многократно.The control equipment may also comprise a
Для переноса воды из пространства 17 или в пространство 17 может использоваться любой пригодный насос, при условии, что насос выполнен с возможностью обеспечения потока в обоих направлениях. Такие насосы хорошо известны специалисту в данной области техники, а потому здесь не описываются.Any suitable pump can be used to transfer water from
Таким же образом датчик 26 давления для определения давления в канале может быть заменен иным средством для определения уровня граничного слоя. Вместо упомянутого определения давления может обеспечиваться средство для определения радиального положения свободной поверхности жидкости в пространстве 17. Возможно также применение иных опосредованных средств определения граничного слоя, которые распознают, по меньшей мере, один параметр, относящийся к положению промежуточного слоя, и которые на основе упомянутого параметра или параметров рассчитывают или как-то иначе определяют радиальное положение промежуточного слоя. Во всех случаях операция по определению такого вида относится к определению радиального положения промежуточного слоя, образованного между нефтью и водой в разделительной камере 7. В случае необходимости, разумеется, существует также возможность создания средства для непосредственного определения радиального положения промежуточного слоя.In the same way, the
Управляющее оборудование по изобретению, несомненно, будет функционировать совместно с герметизированным ротором центрифуги, т.е. ротором центрифуги, в котором пространство 17 должно быть полностью заполнено жидкостью и сообщаться с внутренним пространством стационарного элемента для переноса жидкости, уплотненного относительно способного вращаться ротора центрифуги.The control equipment of the invention will undoubtedly function in conjunction with a sealed centrifuge rotor, i.e. the centrifuge rotor, in which the
Изобретение не ограничивается раскрытым вариантом осуществления и может иметь вариации и модификации в объеме притязаний формулы изобретения, изложенной ниже.The invention is not limited to the disclosed embodiment, and may have variations and modifications within the scope of the claims set forth below.
Claims (10)
ротор (1, 2), способный вращаться вокруг оси (R) вращения и имеющий впуск (6, 9) для упомянутой смеси жидкостей, при этом ротор (1, 2) ограничивает разделительную камеру (7), сообщающуюся с упомянутым впуском (6, 9) и имеющую радиально внутреннюю зону (7а) и радиально внешнюю зону (7b), причем эти зоны выполнены с возможностью в процессе работы центробежного сепаратора содержать отделенную легкую жидкость и отделенную тяжелую жидкость соответственно, при этом жидкости образуют между собой граничный слой (22) в разделительной камере (7), при этом ротор имеет пространство (17), сообщающееся с упомянутой радиально внешней зоной (7b) разделительной камеры так, что в процессе работы упомянутое пространство (17) содержит отделенную тяжелую жидкость, заполняющую пространство радиально во внутреннем направлении и образующую свободную поверхность жидкости на уровне, соответствующем радиальному уровню граничного слоя (22) в разделительной камере, и
управляющее оборудование, содержащее
средство (26) определения уровня (22) граничного слоя в разделительной камере (7),
устройство (21, 23, 24) для подачи регулирующей жидкости в радиально внешнюю зону (7b) разделительной камеры через упомянутое пространство (17), причем плотность регулирующей жидкости выше плотности легкой жидкости, при этом устройство имеет источник (23) давления для доставки находящейся под давлением регулирующей жидкости, а также канал (24) для подачи регулирующей жидкости, при этом канал соединен на одном своем конце с источником (23) давления для приема находящейся под давлением регулирующей жидкости, а на другом своем конце соединен с элементом (21) для переноса жидкости для введения находящейся под давлением регулирующей жидкости в упомянутое пространство (17), при этом устройство выполнено с возможностью, когда это необходимо, подачи регулирующей жидкости лишь в таком количестве в единицу времени, которое требуется, чтобы предотвратить перемещение граничного слоя (22), образованного в разделительной камере (7) между отделенной легкой жидкостью с одной стороны и отделенной тяжелой жидкостью или регулирующей жидкостью с другой стороны, радиально в наружном направлении от внешнего заданного радиального уровня, при этом
упомянутое устройство (21, 23, 24) для подачи регулирующей жидкости также выполнено с возможностью выведения жидкости из радиально внешней зоны (7b) разделительной камеры через тот же канал (24), используемый для подачи регулирующей жидкости, при этом указанное устройство выполнено с возможностью, когда в разделительную камеру поступил избыток тяжелой жидкости, выведения через элемент (21) для переноса жидкости, по меньшей мере, одной из отделенной тяжелой жидкости и регулирующей жидкости из упомянутого пространства (17) в таком количестве в единицу времени, которое требуется, чтобы предотвратить перемещения упомянутого граничного слоя (22) радиально во внутреннем направлении от заданного внутреннего радиального уровня, отличающийся тем, что
источник (23) давления представляет собой насос с переменной скоростью, при этом упомянутое средство (26) определения уровня граничного слоя выполнено с возможностью сообщения со средством (25) управления скоростью работы насоса так, что соответственно подача и выпуск жидкости в упомянутом пространстве (17) происходят в таком количестве в единицу времени, чтобы граничный слой (22) в разделительной камере (7) находился в пределах упомянутых заданных внутреннего и внешнего радиальных уровней.1. A centrifugal separator for separating a light liquid having a relatively low density and a heavy liquid having a relatively high density from a liquid mixture containing these two liquids, as well as solids suspended therein, the centrifugal separator comprising
a rotor (1, 2) capable of rotating around the axis of rotation (R) and having an inlet (6, 9) for said mixture of liquids, wherein the rotor (1, 2) defines a separation chamber (7) in communication with said inlet (6, 9) and having a radially inner zone (7a) and a radially outer zone (7b), moreover, these zones are capable of containing separated light liquid and separated heavy liquid, respectively, during the operation of the centrifugal separator, while the liquids form a boundary layer between them (22) in the separation chamber (7), while the rotor has space (17) communicating with said radially external zone (7b) of the separation chamber so that during operation said space (17) contains a separated heavy liquid filling the space radially inward and forming a free surface of the liquid at a level corresponding to the radial level of the boundary layer (22) in the separation chamber, and
control equipment containing
means (26) for determining the level (22) of the boundary layer in the separation chamber (7),
a device (21, 23, 24) for supplying a control fluid to the radially external zone (7b) of the separation chamber through said space (17), wherein the density of the control fluid is higher than the density of a light fluid, and the device has a pressure source (23) for delivery underneath the pressure of the control fluid, as well as the channel (24) for supplying the control fluid, the channel being connected at one end to a pressure source (23) for receiving the pressurized control fluid, and at its other end connected to the element m (21) for transferring liquid for introducing a pressurized control fluid into said space (17), wherein the device is configured to, when necessary, supply control fluid only in such quantity per unit time that is required to prevent the boundary layer (22) formed in the separation chamber (7) between the separated light fluid on the one hand and the separated heavy fluid or control fluid on the other hand, radially outwardly from the outer about a given radial level, while
said device (21, 23, 24) for supplying control fluid is also configured to withdraw fluid from the radially outer zone (7b) of the separation chamber through the same channel (24) used to supply control fluid, wherein said device is configured to when an excess of heavy liquid enters the separation chamber, removing through the element (21) for transferring the liquid at least one of the separated heavy liquid and control liquid from said space (17) in such an amount in one zu time required to prevent displacement of said boundary layer (22) of predetermined internal radial level radially inward direction, characterized in that
the pressure source (23) is a variable speed pump, while said means (26) for determining the level of the boundary layer are configured to communicate with means (25) for controlling the speed of the pump so that, respectively, the supply and discharge of liquid in said space (17) occur in such quantity per unit time that the boundary layer (22) in the separation chamber (7) is within the specified internal and external radial levels.
вращают принадлежащий центробежному сепаратору ротор (1, 2) вокруг оси (R) вращения, при этом упомянутая жидкая смесь подается через впуск (6, 9) в ротор и подвергается в нем вращению,
разделяют упомянутые жидкости под воздействием центробежной силы в разделительной камере (7), которая ограничена ротором и которая сообщается с упомянутым впуском, при этом под действием центробежной силы эти жидкости образуют между собой упомянутый граничный слой (22) на упомянутом уровне внутри разделительной камеры, имеющей радиально внутреннюю зону (7а) и радиально внешнюю зону (7b), причем эти зоны под воздействием вращения ротора содержат отделенную легкую жидкость и отделенную тяжелую жидкость соответственно,
подают отделенную тяжелую жидкость во время вращения ротора в пространство (17), сообщающееся с упомянутой радиально внешней зоной (7b) разделительной камеры так, что тяжелая жидкость заполняет пространство (17) радиально во внутреннем направлении и образует свободную поверхность жидкости, имеющую радиальный уровень, который соответствует радиальному уровню граничного слоя в разделительной камере (7),
определяют уровень граничного слоя в разделительной камере,
подают по необходимости регулирующую жидкость в радиально внешнюю зону (7b) разделительной камеры через упомянутое пространство (17), причем плотность регулирующей жидкости выше плотности упомянутой легкой жидкости, при этом регулирующая жидкость подается в пространство (17) через канал (24), который соединен на одном своем конце с источником (23) давления для приема находящейся под давлением регулирующей жидкости, а на другом своем конце соединен с элементом (21) для переноса жидкости для введения находящейся под давлением регулирующей жидкости в упомянутое пространство (17), при этом регулирующая жидкость подается лишь в таком количестве в единицу времени, которое требуется, чтобы предотвратить перемещение граничного слоя (22), образованного в разделительной камере между отделенной легкой жидкостью с одной стороны и отделенной тяжелой жидкостью или регулирующей жидкостью с другой стороны радиально в наружном направлении от внешнего заданного радиального уровня, и
выводят по необходимости жидкость из радиально внешней зоны (7b) разделительной камеры через упомянутое пространство (17) посредством элемента (21) для переноса жидкости и того же канала (24), используемого для подачи регулирующей жидкости, по меньшей мере, одну из: отделенной тяжелой жидкости и регулирующей жидкости, выводят в таком количестве в единицу времени, которое требуется, чтобы, когда в разделительную камеру поступил избыток тяжелой жидкости, предотвратить перемещения упомянутого граничного слоя (22) радиально во внутреннем направлении от заданного внутреннего радиального уровня,
отличающийся тем, что
указанная жидкость подается в упомянутое пространство (17) и выводится из него с помощью насоса (23) с переменной скоростью, используемого в качестве источника давления, при этом скорость насоса регулируется на основе уровня граничного слоя, определенного в разделительной камере, так, что соответственно подача и выпуск происходит в таком количестве в единицу времени, чтобы упомянутый граничный слой (22) в разделительной камере находился в пределах упомянутых заданных внутреннем и внешнем радиальных уровнях.6. A method of controlling the radial level of the boundary layer (22) formed during operation between a light liquid having a relatively low density and a heavy liquid having a relatively high density in a centrifugal separator designed to separate said liquids from a liquid mixture containing said liquids , as well as solids suspended in it, the method contains the steps in which:
rotate the rotor (1, 2) belonging to the centrifugal separator around the axis of rotation (R), wherein said liquid mixture is fed through the inlet (6, 9) into the rotor and rotates therein,
the said liquids are separated under the influence of centrifugal force in the separation chamber (7), which is limited by the rotor and which communicates with the inlet, while under the action of centrifugal force, these liquids form the said boundary layer (22) between them at the said level inside the separation chamber having a radially the inner zone (7a) and the radially outer zone (7b), and these zones under the influence of the rotation of the rotor contain separated light liquid and separated heavy liquid, respectively,
the separated heavy liquid is fed during the rotor rotation into the space (17) communicating with said radially external zone (7b) of the separation chamber so that the heavy liquid fills the space (17) radially inward and forms a free surface of the liquid having a radial level that corresponds to the radial level of the boundary layer in the separation chamber (7),
determine the level of the boundary layer in the separation chamber,
if necessary, the control fluid is supplied to the radially outer zone (7b) of the separation chamber through said space (17), wherein the density of the control fluid is higher than the density of said light fluid, and the control fluid is supplied to the space (17) through a channel (24) which is connected to at one end with a pressure source (23) for receiving a pressurized control fluid, and at its other end is connected to a fluid transfer member (21) for introducing a pressurized control fluid and into the aforementioned space (17), while the regulatory fluid is supplied only in such quantity per unit time that is required to prevent the boundary layer (22) formed in the separation chamber between the separated light fluid on one side and the separated heavy fluid or control liquid on the other hand radially outward from an external predetermined radial level, and
if necessary, liquid is removed from the radially outer zone (7b) of the separation chamber through the space (17) by means of the liquid transfer element (21) and the same channel (24) used to supply the control liquid, at least one of: separated heavy liquid and control fluid are withdrawn in such quantity per unit time that it is required that, when an excess of heavy liquid enters the separation chamber, to prevent the said boundary layer (22) from moving radially inwardly and from a given internal radial level,
characterized in that
said liquid is supplied into and out of said space (17) using a variable speed pump (23) used as a pressure source, the pump speed being adjusted based on the level of the boundary layer defined in the separation chamber, so that, accordingly, the supply and release occurs in such quantity per unit time that said boundary layer (22) in the separation chamber is within said predetermined inner and outer radial levels.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0950101.6 | 2009-02-24 | ||
| SE0950101A SE533360C2 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Centrifugal separator and method of separation |
| PCT/SE2010/050186 WO2010098714A1 (en) | 2009-02-24 | 2010-02-18 | Centrifugal separator and method for separating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2480291C1 true RU2480291C1 (en) | 2013-04-27 |
Family
ID=42313903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011139108/05A RU2480291C1 (en) | 2009-02-24 | 2010-02-18 | Centrifugal separator and method of separation |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2401087B1 (en) |
| CN (1) | CN102413940B (en) |
| BR (1) | BRPI1008001B1 (en) |
| CA (1) | CA2753349C (en) |
| RU (1) | RU2480291C1 (en) |
| SE (1) | SE533360C2 (en) |
| WO (1) | WO2010098714A1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK2366457T3 (en) * | 2010-03-19 | 2013-06-10 | Alfa Laval Corp Ab | DEVICE AND PROCEDURE FOR MONITORING AND ADJUSTING A RADIAL POSITION OF A INTERFACE LAYER IN A CENTRIFUGE |
| DE102013111586A1 (en) * | 2013-10-21 | 2015-04-23 | Gea Mechanical Equipment Gmbh | Process for the continuous clarification of a flowable suspension with fluctuating solids content with a centrifuge, in particular a self-emptying separator |
| CA2870910C (en) * | 2013-11-12 | 2017-09-19 | Syncrude Canada Ltd. | Method of detecting and controlling e-line loss |
| DE102014116404A1 (en) | 2014-11-11 | 2016-05-12 | Gea Mechanical Equipment Gmbh | Method for monitoring and / or controlling the operation of a centrifuge |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2185425A (en) * | 1986-01-22 | 1987-07-22 | Westfalia Separator Ag | Regulating operation of a centrifuge |
| SU1572402A3 (en) * | 1983-12-21 | 1990-06-15 | Альфа-Лаваль Марин Энд Пауэр Инджиниринг Аб (Фирма) | Centrifugal separator |
| SU1597221A1 (en) * | 1988-04-29 | 1990-10-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Экспериментально-Конструкторский Институт Продовольственного Машиностроения | Centrifugal separator drum |
| US6358193B1 (en) * | 1997-09-29 | 2002-03-19 | Alfa Laval Ab | Regulation device for a centrifugal separator to control discharge from outlets |
| US6953423B2 (en) * | 1998-12-21 | 2005-10-11 | Alfa Laval Corporate Ab | Device for controlling the position of interface of separated liquids in a centrifugal separator |
| US20080041772A1 (en) * | 2006-08-17 | 2008-02-21 | Gambro Bct, Inc. | Blood Processing Apparatus with Robust Outflow Process Control |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2926237C2 (en) * | 1979-06-29 | 1981-07-02 | Westfalia Separator Ag, 4740 Oelde | Self-draining clarification drum |
| SE529562C2 (en) * | 2006-02-13 | 2007-09-18 | Alfa Laval Corp Ab | Ways of monitoring centrifugal separator |
-
2009
- 2009-02-24 SE SE0950101A patent/SE533360C2/en not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-02-18 CA CA2753349A patent/CA2753349C/en active Active
- 2010-02-18 WO PCT/SE2010/050186 patent/WO2010098714A1/en active Application Filing
- 2010-02-18 EP EP10714387.7A patent/EP2401087B1/en active Active
- 2010-02-18 BR BRPI1008001-5A patent/BRPI1008001B1/en active IP Right Grant
- 2010-02-18 CN CN2010800183515A patent/CN102413940B/en active Active
- 2010-02-18 RU RU2011139108/05A patent/RU2480291C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1572402A3 (en) * | 1983-12-21 | 1990-06-15 | Альфа-Лаваль Марин Энд Пауэр Инджиниринг Аб (Фирма) | Centrifugal separator |
| GB2185425A (en) * | 1986-01-22 | 1987-07-22 | Westfalia Separator Ag | Regulating operation of a centrifuge |
| SU1597221A1 (en) * | 1988-04-29 | 1990-10-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Экспериментально-Конструкторский Институт Продовольственного Машиностроения | Centrifugal separator drum |
| US6358193B1 (en) * | 1997-09-29 | 2002-03-19 | Alfa Laval Ab | Regulation device for a centrifugal separator to control discharge from outlets |
| US6953423B2 (en) * | 1998-12-21 | 2005-10-11 | Alfa Laval Corporate Ab | Device for controlling the position of interface of separated liquids in a centrifugal separator |
| US20080041772A1 (en) * | 2006-08-17 | 2008-02-21 | Gambro Bct, Inc. | Blood Processing Apparatus with Robust Outflow Process Control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE533360C2 (en) | 2010-09-07 |
| CA2753349A1 (en) | 2010-09-02 |
| CN102413940A (en) | 2012-04-11 |
| EP2401087B1 (en) | 2013-06-19 |
| CA2753349C (en) | 2014-04-08 |
| WO2010098714A1 (en) | 2010-09-02 |
| CN102413940B (en) | 2013-12-18 |
| SE0950101A1 (en) | 2010-08-25 |
| EP2401087A1 (en) | 2012-01-04 |
| BRPI1008001A2 (en) | 2016-02-23 |
| BRPI1008001B1 (en) | 2020-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2563272C2 (en) | Device and method for monitoring and control over layer radial position at interface in centrifuge with discharge nozzles | |
| CN102612411B (en) | Whizzer | |
| RU2480291C1 (en) | Centrifugal separator and method of separation | |
| NL8901173A (en) | SPIN PROCESSOR AND LIQUID LEVEL CONTROL SYSTEM. | |
| WO1999016550A9 (en) | A control device for a centrifugal separator | |
| EP1163055B1 (en) | Centrifugal separator with control equipment and a method of controlling a separating operation | |
| JPS60153960A (en) | Centrifugal separation apparatus | |
| JP3323496B2 (en) | Inflatable dam for decanter centrifuge | |
| KR101601186B1 (en) | A separator | |
| US9126207B2 (en) | Separator for separating a multiphase mixture | |
| EP2918345B1 (en) | Decanter centrifuge | |
| CN113164981B (en) | Method of controlling a centrifugal separator and a centrifugal separator |