RU2728094C1 - Способ регулирования интенсивности подводного охлаждения и устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения - Google Patents
Способ регулирования интенсивности подводного охлаждения и устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2728094C1 RU2728094C1 RU2020105686A RU2020105686A RU2728094C1 RU 2728094 C1 RU2728094 C1 RU 2728094C1 RU 2020105686 A RU2020105686 A RU 2020105686A RU 2020105686 A RU2020105686 A RU 2020105686A RU 2728094 C1 RU2728094 C1 RU 2728094C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling circuit
- cooling
- flow rate
- adjusting
- heat exchange
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 223
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 11
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
- E21B36/001—Cooling arrangements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/0206—Heat exchangers immersed in a large body of liquid
- F28D1/022—Heat exchangers immersed in a large body of liquid for immersion in a natural body of water, e.g. marine radiators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
- F28D1/05308—Assemblies of conduits connected side by side or with individual headers, e.g. section type radiators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области теплоэнергетики, а именно к способам регулирования интенсивности подводного охлаждения жидкостей и газов и устройствам для их реализации, и может быть использовано в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности. Предложены способ регулирования интенсивности подводного охлаждения и устройство для его реализации, содержащее подводящий трубопровод, по меньшей мере первый контур охлаждения и второй контур охлаждения, выполненные с возможностью разделения потока после подводящего трубопровода, отводящий трубопровод. Причем первый контур охлаждения представляет собой множество первых теплообменных секций, а второй контур охлаждения представляет собой множество вторых теплообменных секций. При этом указанные контуры обладают различной охлаждающей способностью и выполнены с возможностью теплообмена с окружающей морской водой. Отводящий трубопровод выполнен с возможностью соединения потоков после первого контура охлаждения и второго контура охлаждения. При этом устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения дополнительно содержит средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения и средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения. Причем упомянутые средства выполнены с возможностью управления посредством блока управления. Блок управления выполнен с возможностью соединения с автоматизированной системой управления технологическим процессом посредством линий связи. Причем средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения выполнены с возможностью изменения пропускной способности через первый контур охлаждения при подаче сигнала от блока управления. Средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения выполнены с возможностью автоматического изменения пропускной способности через второй контур охлаждения при подаче сигнала от блока управления одновременно с изменением пропускной способности через первый контур охлаждения. При этом значение пропускной способности через второй контур охлаждения находится в зависимости от значения пропускной способности через первый контур охлаждения таким образом, чтобы обеспечивать требуемую температуру на выходе отводящего трубопровода упомянутого устройства при заданном значении температуры на входе подводящего трубопровода устройства и сохранении необходимого общего расхода потока через устройство, одинаковых скоростей как потока углеводородной смеси, так и потока окружающей морской воды. Техническим результатом является обеспечение требуемого общего расхода через устройство при регулировании интенсивности охлаждения за счет изменения скоростей в охлаждающих контурах устройства посредством средств регулирования расхода. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 12 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к способам регулирования интенсивности подводного охлаждения жидкостей и газов и устройствам для их реализации, и может быть использовано в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известна подводная система с подводным охладителем и способ для очистки подводного охладителя, раскрытые в документах WO 2010/110674 А2 (опубликован 30.09.2010) и US 2012/0103621 А1 (опубликован 03.05.2012).
Из документа WO 2010/110676 А2 (опубликован 30.09.2010) известен подводный охладитель и способ для очистки подводного охладителя.
Известная система содержит подводный охладитель и компрессор, расположенные последовательно в поточной линии системы. Подводная система дополнительно содержит линию рециркуляции, которая выполнена так, что часть текучей среды с линии нагнетания компрессора рециркулируется обратно в подводящую линию подводного охладителя. Рециркуляционная линия используется для регулирования производительности компрессора и очистки подводного охладителя. В известной системе предусмотрено несколько вариантов подводных охладителей. Подводный охладитель может иметь несколько секций охлаждения. Подводный охладитель или секции охлаждения могут быть снабжены клапанными устройствами, которые сообщаются с системой управления для контроля и регулирования потоков.
Подводный охладитель может быть снабжен одним или несколькими клапанами так, что поток через охлаждающие секции можно регулировать независимо.
Также известный подводный охладитель может быть снабжен несколькими секциями охлаждения, и в дополнение к рециркуляции жидкости через линию рециркуляции способ включает в себя перекрытие потока через один тракт, за счет чего происходит охлаждение секции подводного охладителя, тем самым обеспечивая уменьшение площади охлаждения подводного охладителя и увеличение скорости и температуры потока через подводный охладитель.
Известный подводный охладитель также содержит систему управления, которая сообщается с клапанами подводного охладителя и управляет ими таким образом, что поток через секции охлаждения может регулироваться независимо друг от друга.
Техническим результатом известного способа является удаление выпадающих в форме отложений на внутренней стенке теплообменных труб гидратов и парафинов, образующихся при охлаждении многофазного потока, преимущественно влажного газа или газоконденсата. Указанное удаление обеспечено путем увеличения скорости потока или увеличения температуры потока (путем уменьшения интенсивности теплообмена ввиду снижения скорости потока). При этом процесс, как описано выше, сопровождается изменением расхода через подводный охладитель (изменением производительности системы), что не позволяет регулировать интенсивность теплообмена с одновременным сохранением требуемой производительности и накладывает существенные ограничения для применения известного способа в качестве способа, в котором может быть использован активный охладитель (с регулировкой теплообмена).
Система управления известного охладителя посылает команды на регулирующие клапаны, исходя из показаний датчиков температуры, давления или датчиков измерения других физических величин, что является инерционным процессом ввиду необходимости обработки данных и расчета требуемой степени открытия регулирующих клапанов. Данный процесс является инерционным даже в случае использования заранее определенных процедур, что накладывает ограничения на применение данного способа в системах, требующих быстродействующего способа обеспечения необходимой интенсивности охлаждения при сохранении требуемого расхода. К таким системам, в частности, относятся системы охлаждения газа антипомпажного контура и выходные системы охлаждения газа в момент срабатывания антипомпажной защиты. Необеспечение в таких системах требуемой степени охлаждения при обеспечении требуемого расхода или необеспечение требуемого расхода при обеспечении требуемой степени охлаждения может привести к некорректной работе антипомпажной защиты и усугублению негативной ситуации в отношении развития помпажа компрессора.
Дополнительно, независимое друг от друга регулирование клапанов, применяемое в известных способах, создает большое множество режимов течения и охлаждения, что не позволит с высокой степенью точности получить требуемые значения степени охлаждения в сочетании с требуемым значением расхода через охладитель.
Из уровня техники также известна система подводного охлаждения, раскрытая в документе RU 2636073 С2 (опубликован 20.11.2017).
Известная из упомянутого документа система подводного охлаждения потока посредством морской воды может содержать несколько последовательно или параллельно соединенных охладителей, оборудованных регуляторами потока и перепускными контурами (контурами рециркуляции). Охладители содержат средства контроля температуры и датчики, позволяющие оператору контролировать систему охлаждения и охладители и осуществлять перепуск всего потока или части потока через перепускной контур. Таким образом посредством известной системы обеспечена гибкая система охлаждения в отношении требований к охлаждению потока продукта из скважины на протяжении срока ее службы. Кроме того, известная система позволяет повысить эффективность охлаждения потока и обеспечить поддержание температуры охлажденного потока в заданном диапазоне значений.
Тем не менее, регулирование охлаждающей способности известной системы осуществляется за счет изменения скорости потока через охладители, соединенные последовательно или параллельно, или через перепускной контур, либо через контур рециркуляции, при этом процесс также сопровождается изменением расхода потока через охладители и всю систему в целом (изменением производительности системы), что не позволяет регулировать интенсивность теплообмена с одновременным сохранением требуемой производительности (расхода) и, тем самым, накладывает существенные ограничения для применения данной системы.
Кроме того, известная система является сложной с точки зрения управления, поскольку имеет несколько охладителей, соединенных последовательно и параллельно, имеющих независимое друг от друга регулирование клапанов, что создает большое множество режимов течения и охлаждения, что не позволит с высокой степенью точности получить требуемые значения степени охлаждения в сочетании с требуемым значением расхода через охладитель. С учетом того, что переключение клапанов охладителей выполняет оператор, подбор необходимого режима становится еще более сложным.
Также, для обеспечения гибкости работы известной системы необходимо большое число технологических элементов: охладителей, контуров, клапанов. Это увеличивает металлоемкость и массогабаритные характеристики, а также вероятность длительного простоя отдельных охладителей в системе в случае снижения отдачи пластового продукта и дебитов скважин, что является неэффективным.
Оператор посылает команды на регулирующие клапаны известной системы, исходя из показаний датчиков температуры, давления, расхода, что является инерционным процессом ввиду необходимости обработки данных и принятия решений о достаточной степени открытия регулирующих клапанов, процесс является инерционным даже в случае использования заранее определенных процедур и накладывает ограничения на применение данной системы в случае необходимости быстродействующего обеспечения необходимой интенсивности охлаждения при сохранении требуемого расхода, в частности, в системах охлаждения газа антипомпажного контура и выходных системах охлаждения газа в момент срабатывания антипомпажной защиты. Необеспечение требуемой степени охлаждения при обеспечении требуемого расхода в таких системах или необеспечение требуемого расхода при обеспечении требуемой степени охлаждения может привести к некорректной работе антипомпажной защиты и усугублению негативной ситуации в отношении развития помпажа компрессора.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание способа регулирования интенсивности подводного охлаждения и устройства для его реализации, посредством которых обеспечивается сохранение требуемого расхода охлаждаемого потока через устройство при изменении интенсивности теплообмена или охлаждающей способности (температуры на выходе устройства) посредством регулирующих клапанов в трубопроводных линиях устройства.
Еще одной проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание способа регулирования интенсивности подводного охлаждения и устройства для его реализации, посредством которых обеспечивается быстродействие при переключении на требуемый режим охлаждения в сочетании с требуемой пропускной способностью (при изменении общего расхода технологической системы, в которую встроено устройство) при интеграции системы управления клапанами устройства в систему управления клапанами регулирования общей производительности насосной или компрессорной системы, например, в систему антипомпажной защиты.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении требуемого общего расхода через устройство при регулировании интенсивности охлаждения (температуры на выходе устройства) за счет изменения скоростей в охлаждающих контурах устройства посредством регулирующих клапанов.
Указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения содержит подводящий трубопровод, который разделяет поток на по меньшей мере два контура охлаждения, и отводящий трубопровод, соединяющий потоки обоих контуров в один.
Каждый контур охлаждения содержит регулирующий клапан, степени открытия которых находятся в однозначной зависимости между собой таким образом, что при закрытии на некоторую величину одного регулирующего клапана другой регулирующий клапан открывается на такую величину, что суммарный расход через оба контура охлаждения остается неизменным.
В другом варианте осуществления изобретения устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения содержит один многоходовой клапан на по меньшей мере два контура охлаждения.
Блок управления регулирующими клапанами устройства может быть интегрирован в автоматизированную систему управления технологическим процессом системы, в которой установлено устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения, например, выходные или входные коллекторы насосной или компрессорной системы, байпасная линия насоса, антипомпажный контур компрессора, рециркуляционные линии охладителей, системы охлаждения электродвигателей насосов и компрессоров, вторичные контуры (использующие морскую воду в качестве хладагента) охлаждения теплообменников, которые не используют в качестве охлаждающей среды морскую воду.
Более подробно, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что способ регулирования интенсивности подводного охлаждения посредством устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения содержит этапы, на которых:
подводят поток посредством подводящего трубопровода устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения;
разделяют подведенный поток для направления в по меньшей мере первый контур охлаждения и второй контур охлаждения упомянутого устройства, причем первый контур охлаждения выполнен в виде множества первых теплообменных секций, а второй контур охлаждения выполнен в виде множества вторых теплообменных секций, при этом указанные первый контур охлаждения и второй контур охлаждения обладают различной охлаждающей способностью и выполнены с возможностью теплообмена с окружающей морской водой;
при этом устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения дополнительно содержит средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения, выполненные с возможностью изменения пропускной способности через первый контур охлаждения, и средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения, выполненные с возможностью изменения пропускной способности через второй контур охлаждения, причем упомянутые средства выполнены с возможностью управления посредством блока управления, а блок управления выполнен с возможностью соединения с автоматизированной системой управления технологическим процессом посредством линий связи;
обеспечивают пропускную способность через первый контур охлаждения посредством подачи сигнала от блока управления на средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения;
автоматически обеспечивают пропускную способность через второй контур охлаждения одновременно с обеспечением пропускной способности через первый контур охлаждения посредством подачи сигнала от блока управления на средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения;
соединяют потоки после первого контура охлаждения и второго контура охлаждения посредством отводящего трубопровода упомянутого устройства;
при этом значение пропускной способности через второй контур охлаждения находится в зависимости от значения пропускной способности через первый контур охлаждения таким образом, чтобы обеспечивать требуемую температуру на выходе отводящего трубопровода упомянутого устройства при заданном значении температуры на входе подводящего трубопровода устройства и сохранении необходимого общего расхода потока через устройство.
Также, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения и средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения представляют собой соответственно первый регулирующий клапан, установленный на первом контуре охлаждения, и второй регулирующий клапан, установленный на втором контуре охлаждения.
Кроме того, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения и средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения представляют собой один многоходовой клапан.
Дополнительно, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения содержит:
подводящий трубопровод,
по меньшей мере первый контур охлаждения и второй контур охлаждения, выполненные с возможностью разделения потока после подводящего трубопровода,
причем первый контур охлаждения представляет собой множество первых теплообменных секций, а второй контур охлаждения представляет собой множество вторых теплообменных секций, при этом указанные контуры обладают различной охлаждающей способностью и выполнены с возможностью теплообмена с окружающей морской водой,
отводящий трубопровод, выполненный с возможностью соединения потоков после первого контура охлаждения и второго контура охлаждения,
при этом устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения дополнительно содержит средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения и средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения, причем упомянутые средства выполнены с возможностью управления посредством блока управления, а блок управления выполнен с возможностью соединения с автоматизированной системой управления технологическим процессом посредством линий связи;
причем средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения выполнены с возможностью изменения пропускной способности через первый контур охлаждения при подаче сигнала от блока управления, а средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения выполнены с возможностью автоматического изменения пропускной способности через второй контур охлаждения при подаче сигнала от блока управления одновременно с изменением пропускной способности через первый контур охлаждения;
при этом значение пропускной способности через второй контур охлаждения находится в зависимости от значения пропускной способности через первый контур охлаждения таким образом, чтобы обеспечивать требуемую температуру на выходе отводящего трубопровода упомянутого устройства при заданном значении температуры на входе подводящего трубопровода устройства и сохранении необходимого общего расхода потока через устройство.
Кроме того, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что каждая из множества первых и вторых теплообменных секций выполнена в виде змеевиков охлаждения, питаемых от одного общего коллектора.
Также, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что каждая из множества первых и вторых теплообменных секций выполнена в виде пучка теплообменных труб и выполнена с возможностью равномерного разделения потока до пучка теплообменных труб и равномерного соединения потоков после пучка теплообменных труб.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеуказанные преимущества изобретения станут более очевидными из нижеследующего описания предпочтительных вариантов его осуществления, данного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 - показана схема реализации способа регулирования интенсивности подводного охлаждения;
на фиг. 2 - показан общий вид устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения в соответствии с первым из вариантов его осуществления (опорные и несущие конструкции условно не показаны);
на фиг. 3 - показан вид сверху устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения в соответствии с первым из вариантов его осуществления;
на фиг. 4 - показан вид сбоку устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения в соответствии с первым из вариантов его осуществления;
на фиг. 5 - показан вид спереди устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения в соответствии с первым из вариантов его осуществления;
на фиг. 6 - показан общий вид устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения в соответствии со вторым из вариантов его осуществления (опорные и несущие конструкции условно не показаны);
на фиг. 7 - показан вид спереди устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения в соответствии со вторым из вариантов его осуществления;
на фиг. 8 - показан вид сбоку устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения в соответствии со вторым из вариантов его осуществления;
на фиг. 9 - показан вид сверху устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения в соответствии со вторым из вариантов его осуществления;
на фиг. 10 - показана схема работы устройства для реализации способа регулирования интенсивности подводного охлаждения;
на фиг. 11 - показана схема определения требуемой степени открытия регулирующего клапана устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения;
на фиг. 12 - показан пример карты режимов работы устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи описан способ регулирования интенсивности подводного охлаждения и устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления изобретения.
На фиг. 1 показана принципиальная схема реализации способа регулирования интенсивности подводного охлаждения посредством устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения, причем упомянутый способ содержит этапы, на которых:
подводят поток посредством подводящего трубопровода 1 устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения,
разделяют подведенный поток для направления в первый контур 2 охлаждения и второй контур 3 охлаждения упомянутого устройства, причем первый контур 2 охлаждения представляет собой множество первых теплообменных секций 4, а второй контур 3 охлаждения представляет собой множество вторых теплообменных секций 5, при этом указанные первый контур 2 охлаждения и второй контур 3 охлаждения выполнены с возможностью обеспечения теплообмена с окружающей морской водой 6,
соединяют потоки после первого контура 2 охлаждения и второго контура 3 охлаждения для направления в отводящий трубопровод 7 упомянутого устройства,
при этом устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения дополнительно содержит средства 8 регулирования расхода потока через первый контур 2 охлаждения и средства 9 регулирования расхода потока через второй контур 3 охлаждения,
причем указанные средства 8, 9 выполнены с возможностью управления посредством блока 10 управления, при этом упомянутый блок 10 управления выполнен с возможностью соединения с автоматизированной системой управления технологическим процессом посредством линий 11 связи.
В одном из вариантов осуществления изобретения указанные средства 8, 9 представляют собой первый регулирующий клапан 8, установленный на первом контуре 2 охлаждения, и второй регулирующий клапан 9, установленный на втором контуре 3 охлаждения.
В другом из вариантов осуществления изобретения указанные средства 8, 9 представляют собой один многоходовой клапан.
Устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения, посредством которого может быть реализован упомянутый заявленный способ, может быть выполнено в нескольких вариантах осуществления, неограничивающие примеры которых проиллюстрированы на фиг. 2-9. Опорные и несущие конструкции устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения на данных фигурах условно не показаны.
Устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения, проиллюстрированное на фиг. 2-5, содержит: подводящий трубопровод 1,
первый контур 2 охлаждения и второй контур 3 охлаждения, выполненные с возможностью разделения потока после подводящего трубопровода 1,
причем первый контур 2 охлаждения представляет собой множество первых теплообменных секций 4, выполненных в виде питаемых от одного общего коллектора змеевиков охлаждения,
а второй контур 3 охлаждения представляет собой множество вторых теплообменных секций 5, также выполненных в виде питаемых от одного общего коллектора змеевиков охлаждения,
отводящий трубопровод 7, выполненный с возможностью соединения потоков после первого контура 2 охлаждения и второго контура 3 охлаждения.
Устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения, проиллюстрированное на фиг.6-9, содержит:
подводящий трубопровод 1,
первый контур 2 охлаждения и второй контур 3 охлаждения, выполненные с возможностью разделения потока после подводящего трубопровода 1,
причем первый контур 2 охлаждения представляет собой множество первых теплообменных секций 4, а второй контур 3 охлаждения представляет собой множество вторых теплообменных секций 5,
при этом каждая из множество теплообменных секций 4 и 5 представляет собой множество пучков теплообменных труб и выполнена с возможностью равномерного разделения потока до пучков теплообменных труб и равномерного соединения потоков после пучков теплообменных труб,
отводящий трубопровод 7, выполненный с возможностью соединения потоков после первого контура 2 охлаждения и второго контура 3 охлаждения.
Устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения, проиллюстрированное на фиг. 2-5, как и устройство, проиллюстрированное на фиг.6-9, содержит средства 8 регулирования расхода потока через первый контур 2 охлаждения и средства 9 регулирования расхода потока через второй контур 3 охлаждения.
В неограничивающем варианте осуществления изобретения указанные средства представляют собой первый регулирующий клапан 8, установленный на первом контуре 2 охлаждения, и второй регулирующий клапан 9, установленный на втором контуре 3 охлаждения.
Сущность способа регулирования интенсивности подводного охлаждения проиллюстрирована на фиг. 10.
Для обеспечения регулирования интенсивности теплообмена между потоком и окружающей морской водой 6 используются первый и второй регулирующие клапаны 8 и 9, при этом степень открытия второго регулирующего клапана 9 находится в однозначной зависимости от степени открытия первого регулирующего клапана 8 таким образом, что при наличии информации об имеющейся температуре на входе устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения и имеющемся (требуемом) общем расходе через упомянутое устройство, обеспечение требуемой температуры на выходе устройства осуществляется путем подачи сигнала при изменении параметров технологического процесса на регулируемый привод первого регулирующего клапана 8 для обеспечения необходимой степени открытия первого регулирующего клапана 8, при этом блок 10 управления выполнен с возможностью автоматического обеспечения степени открытия второго регулирующего клапана 9, которая необходима для получения требуемой температуры на выходе устройства и сохранения исходного (требуемого) общего расхода через устройство.
Данный технический эффект достигается тем, что заявленное устройство содержит два контура 2, 3 охлаждения с отличными друг от друга охлаждающими способностями (например, площадями теплообменных поверхностей вследствие применения разных диаметров или длины теплообменных труб, применением труб с оребрением или дополнительных радиаторов), в которых обеспечение требуемого расхода может быть достигнуто при некотором числе наборов степеней открытия первого и второго регулирующих клапанов 8 и 9. При этом каждому набору степеней открытия первого и второго регулирующих клапанов 8 и 9 будет соответствовать определенный набор скоростей потоков в теплообменных трубах пучков или змеевиков, представляющих собой множество первых и вторых теплообменных секций 4 и 5. Общеизвестно, что интенсивность теплообмена в подобных устройствах зависит от скорости потока в теплообменных трубах, поэтому набору скоростей потоков будут соответствовать наборы температур на выходе из пучков или змеевиков, представляющих собой множество первых и вторых теплообменных секций 4 и 5. Температуры на выходе из пучков или змеевиков, представляющих собой множество первых и вторых теплообменных секций 4 и 5, будут определять результирующую температуру на выходе устройства.
Данная зависимость (схема) в обратном порядке, то есть от определяемой температуры на выходе отводящего трубопровода 7 к степени открытия первого регулирующего клапана 8, продемонстрирована на фиг.11.
Результатом расчета по схеме на фиг.11 может быть карта режимов, позволяющая определять необходимую степень открытия первого регулирующего клапана 8 в зависимости от исходной (имеющейся) информации об общем расходе через устройство, температуре на входе в устройство и требуемой (например, по технологического регламенту или эксплуатационными требованиями) температуре на выходе из устройства.
Пример карты режимов представлен на фиг. 12.
Из схемы на фиг.11 процесса определения требуемых степеней открытия первого и второго регулирующих клапанов 8 и 9 видно, что требуемая результирующая температура на выходе устройства может быть достигнута несколькими сочетаниями температур на выходе каждого контура устройства (несколькими режимами работы и, следовательно, несколькими сочетаниями степеней открытия первого и второго регулирующих клапанов 8 и 9). Поэтому выбор оптимального сочетания степеней открытия первого и второго регулирующих клапанов 8 и 9 производится на основе двух критериев:
- нахождение скоростей потоков в интервале допустимых значений (в зависимости от эксплуатационных или проектных требований, например, ориентировочно для газа 5-20 м/с, ориентировочно для жидкости 0,5 - 3 м/с);
- минимальных потерь давления в устройстве.
Подбор режимов (степеней открытия первого и второго регулирующих клапанов 8 и 9), обеспечивающих необходимую температуру на выходе устройства в зависимости от конкретных значений производительности системы (расход через устройство) и температуры на входе в устройство,выполняется путем предварительного расчета и последующего уточнения в ходе промышленных испытаний и опытной эксплуатации.
Необходимо понимать, что описанные выше для примера предпочтительные варианты осуществления изобретения не ограничивают объем настоящего изобретения. После ознакомления с настоящим описанием специалисты в данной области техники могут предложить множество изменений и дополнений к описанным вариантам осуществления, все из которых будут попадать в объем патентной защиты изобретения, определяемый нижеследующей формулой изобретения.
Claims (22)
1. Способ регулирования интенсивности подводного охлаждения посредством устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения, причем упомянутый способ содержит этапы, на которых:
подводят поток посредством подводящего трубопровода устройства для регулирования интенсивности подводного охлаждения;
разделяют подведенный поток для направления в по меньшей мере первый контур охлаждения и второй контур охлаждения упомянутого устройства, причем первый контур охлаждения выполнен в виде множества первых теплообменных секций, а второй контур охлаждения выполнен в виде множества вторых теплообменных секций, при этом указанные первый контур охлаждения и второй контур охлаждения обладают различной охлаждающей способностью и выполнены с возможностью теплообмена с окружающей морской водой;
при этом устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения дополнительно содержит средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения, выполненные с возможностью изменения пропускной способности через первый контур охлаждения, и средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения, выполненные с возможностью изменения пропускной способности через второй контур охлаждения, причем упомянутые средства выполнены с возможностью управления посредством блока управления, а блок управления выполнен с возможностью соединения с автоматизированной системой управления технологическим процессом посредством линий связи;
обеспечивают пропускную способность через первый контур охлаждения посредством подачи сигнала от блока управления на средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения;
автоматически обеспечивают пропускную способность через второй контур охлаждения одновременно с обеспечением пропускной способности через первый контур охлаждения посредством подачи сигнала от блока управления на средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения;
соединяют потоки после первого контура охлаждения и второго контура охлаждения посредством отводящего трубопровода упомянутого устройства;
при этом значение пропускной способности через второй контур охлаждения находится в зависимости от значения пропускной способности через первый контур охлаждения таким образом, чтобы обеспечивать требуемую температуру на выходе отводящего трубопровода упомянутого устройства при заданном значении температуры на входе подводящего трубопровода устройства и сохранении необходимого общего расхода потока через устройство.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения и средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения представляют собой соответственно первый регулирующий клапан, установленный на первом контуре охлаждения, и второй регулирующий клапан, установленный на втором контуре охлаждения.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения и средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения представляют собой один многоходовой клапан.
4. Устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения, содержащее:
подводящий трубопровод,
по меньшей мере первый контур охлаждения и второй контур охлаждения, выполненные с возможностью разделения потока после подводящего трубопровода,
причем первый контур охлаждения представляет собой множество первых теплообменных секций, а второй контур охлаждения представляет собой множество вторых теплообменных секций, при этом указанные контуры обладают различной охлаждающей способностью и выполнены с возможностью теплообмена с окружающей морской водой,
отводящий трубопровод, выполненный с возможностью соединения потоков после первого контура охлаждения и второго контура охлаждения,
при этом устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения дополнительно содержит средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения и средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения, причем упомянутые средства выполнены с возможностью управления посредством блока управления, а блок управления выполнен с возможностью соединения с автоматизированной системой управления технологическим процессом посредством линий связи;
причем средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения выполнены с возможностью изменения пропускной способности через первый контур охлаждения при подаче сигнала от блока управления, а средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения выполнены с возможностью автоматического изменения пропускной способности через второй контур охлаждения при подаче сигнала от блока управления одновременно с изменением пропускной способности через первый контур охлаждения;
при этом значение пропускной способности через второй контур охлаждения находится в зависимости от значения пропускной способности через первый контур охлаждения таким образом, чтобы обеспечивать требуемую температуру на выходе отводящего трубопровода упомянутого устройства при заданном значении температуры на входе подводящего трубопровода устройства и сохранении необходимого общего расхода потока через устройство.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что каждая из множества первых и вторых теплообменных секций выполнена в виде змеевиков охлаждения, питаемых от одного общего коллектора.
6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что каждая из множества первых и вторых теплообменных секций выполнена в виде пучка теплообменных труб и выполнена с возможностью равномерного разделения потока до пучка теплообменных труб и равномерного соединения потоков после пучка теплообменных труб.
7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения и средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения представляют собой соответственно первый регулирующий клапан, установленный на первом контуре охлаждения, и второй регулирующий клапан, установленный на втором контуре охлаждения.
8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что средства регулирования расхода потока через первый контур охлаждения и средства регулирования расхода потока через второй контур охлаждения представляют собой один многоходовой клапан.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105686A RU2728094C1 (ru) | 2020-02-05 | 2020-02-05 | Способ регулирования интенсивности подводного охлаждения и устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105686A RU2728094C1 (ru) | 2020-02-05 | 2020-02-05 | Способ регулирования интенсивности подводного охлаждения и устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2728094C1 true RU2728094C1 (ru) | 2020-07-28 |
Family
ID=72085613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020105686A RU2728094C1 (ru) | 2020-02-05 | 2020-02-05 | Способ регулирования интенсивности подводного охлаждения и устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2728094C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008004886A1 (en) * | 2006-07-07 | 2008-01-10 | Norsk Hydro Produksjon A.S. | Heat exchanger with cooling fins |
| WO2008147219A2 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-04 | Fmc Kongsberg Subsea As | Subsea cooler |
| WO2010110674A2 (en) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Framo Engineering As | Subsea system with subsea cooler and method for cleaning the subsea cooler |
| RU2012102821A (ru) * | 2009-07-15 | 2013-08-20 | Фмс Конгсберг Сабси Ас | Подводное охлаждающее устройство |
| RU2509205C2 (ru) * | 2008-07-17 | 2014-03-10 | Ветко Грэй Скандинавиа.АС | Способ и система для переохлаждения добываемого углеводородного флюида для транспортировки |
| RU2636073C2 (ru) * | 2012-05-24 | 2017-11-20 | Фмс Конгсберг Сабси Ас | Активное управление подводными охладителями |
-
2020
- 2020-02-05 RU RU2020105686A patent/RU2728094C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008004886A1 (en) * | 2006-07-07 | 2008-01-10 | Norsk Hydro Produksjon A.S. | Heat exchanger with cooling fins |
| WO2008147219A2 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-04 | Fmc Kongsberg Subsea As | Subsea cooler |
| RU2509205C2 (ru) * | 2008-07-17 | 2014-03-10 | Ветко Грэй Скандинавиа.АС | Способ и система для переохлаждения добываемого углеводородного флюида для транспортировки |
| WO2010110674A2 (en) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Framo Engineering As | Subsea system with subsea cooler and method for cleaning the subsea cooler |
| RU2012102821A (ru) * | 2009-07-15 | 2013-08-20 | Фмс Конгсберг Сабси Ас | Подводное охлаждающее устройство |
| RU2636073C2 (ru) * | 2012-05-24 | 2017-11-20 | Фмс Конгсберг Сабси Ас | Активное управление подводными охладителями |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2074355B1 (en) | Air conditioner and controlling method for the same | |
| SG190621A1 (en) | Refrigerant cooling apparatus | |
| EP2693139B1 (en) | Refrigeration cycle apparatus and refrigeration unit and air-conditioning system equipped with the refrigeration cycle apparatus | |
| RU2728094C1 (ru) | Способ регулирования интенсивности подводного охлаждения и устройство для регулирования интенсивности подводного охлаждения | |
| CN104197563B (zh) | 一种制冷装置 | |
| CN106016826B (zh) | 带有二级冷却的高低温热油控制系统 | |
| CN210370836U (zh) | 一种发动机机油温度自动调节装置 | |
| CN107158731A (zh) | 一种冷凝回流系统 | |
| CN106766424A (zh) | 空调系统及其控制方法 | |
| JP2008224155A (ja) | 氷蓄熱式熱源機装置及びその制御方法 | |
| JPS59190424A (ja) | 一次冷却水汲上げポンプの容量の制御方法および制御設備 | |
| CN113340011B (zh) | 用于制冷及热泵循环系统的换热器快速切换机构及方法 | |
| CN106016827B (zh) | 一种控温精度高的高低温热油控制系统 | |
| CN102914087A (zh) | 制冷机组的换热系统 | |
| CN212713742U (zh) | 一种溅射镀膜冷却水循环系统 | |
| CN214171020U (zh) | 盾构机油箱水冷系统 | |
| RU2008120615A (ru) | Система охлаждения рабочей машины | |
| CN110333446B (zh) | 新能源电机的测试系统 | |
| JP2011127859A (ja) | 熱源システムの連携制御装置及び連携制御方法 | |
| KR20180091514A (ko) | 청수 냉각 시스템 및 이를 가지는 선박 | |
| RU2729566C1 (ru) | Устройство для подводного охлаждения потока углеводородной смеси и способ подводного охлаждения потока углеводородной смеси | |
| CN100501269C (zh) | 压缩机均油装置及冷冻机 | |
| US7017606B1 (en) | Primary-secondary pumping system | |
| CN117059835B (zh) | 一种用于储能电池的控温系统 | |
| CN218544889U (zh) | 压缩机组件及制冷系统 |