автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.07, диссертация на тему:Разработка и исследование жидкоструйной компрессорной установки с регулируемым приводом

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ II ГАЗА имени И.М.ГУБКИНА

На правах рукописи УДК 622.691.12

ЕЛИСЕЕВ Вячеслав Николаевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЖИДКОСТРУЙНОЙ КОМПРЕССОРНОЙ УСТАНОВКИ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ПРИВОДОМ

Специальность 05.04.07 - Машины и агрегаты нефтяной и газовой промышленности

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Государственной академии нефгн и газа имени И.М. Губкина

Научные руководители - кандидат технических наук, доцент

A.П. Шмидт;

кандидат технических наук Ю А. Сазонов.

Официальные оппоненты- доктор технических наук, профессор

B.М. Писаревский

доктор технических наук, профессор О.В. Чубанов

Ведущее предприятие - АО "ВНИИНЕФТЕМАШ"

Защита состоится 26 ноября 1997 года в 15.00 часов на заседании диссертационного совета К.053.27.02 в Государственной академии нефти и газа имени И.М.Губкина по адресу: 117917, ГСП-1, Москва, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАНГ им.И.М.Губкина. Автореферат разослан _1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент А.П. Шмидт

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В решении экологических проблем и при разработке энергосберегающих технологий в нефтегазодобывающей отрасли особое место принадлежит использованию струйной техники. Применение струйных компрессоров связано с одним из приоритетных направлений развития науки и техники в топливно-энергетическом комплексе, нацеленном на утилизацию и переработку нефтяного газа и на сокращение потерь газа на факелах.

Вместе с тем имеется ряд факторов, сдерживающих расширение области применения струйных компрессоров. Узость диапазона рабочих параметров, в котором известные конструкции компрессоров работают устойчиво, сложности повторного запуска после возможного срыва подачи газа затрудняют эксплуатацию оборудования на оптимальных по КПД режимах. Колебания давления отрицательно сказываются на работе жкдкоструйного компрессора. В то же время для функционирующей системы добычи нефти и газа характерны изменения значений параметров давления и расхода. Известны технические предложения, объединяющие в единый комплекс жидкоструйный . компрессор и силовой насос с регулируемым приводом, однако, пока не установлена взаимосвязь рабочих параметров компрессора и насоса, а сама идея не доведена до практического использования. Для решения технологических задач существует потребность в разработке и .исследовании жидкоструйной компрессорной установки с регулируемым приводом, обеспечивающей устойчивую работу при перекачке газов и газожидкостных смесей в условиях значительных изменений давления и расхода.

Цель работы. Разработка и исследование жидкоструйной компрессорной установки с регулируемым приводом путем совершенствования конструкций струйных аппаратов и методов их расчета.

Основные задач» исследования. ¡.Совершенствование конструкции жидкоструйного компрессора с целью расширения зоны устойчивой работа в пределах его рабочей характеристики.

2. Разработка методики расчета жидкоструйного компрессора для условий эксплуатации на переменных режимах работы с учетом рабочих параметров силового насоса и двигателя.

3. Стендовые и промысловые испытания разработанного оборудования и подготовка рекомендаций для его эксплуатации.

Научная новизна. Разработана математическая модель для расчета рабочих характеристик жидкоструйных компрессоров с двухпоточными и однопоточными сопловыми аппаратами с учетом рабочих характеристик регулируемых силовых насосов.

Определены критерии подобия жидкоструйных компрессоров с двухпоточным сопловым аппаратом, учитывающие его конструктивные особенности.

Разработан новый метод регулирования жидкоструйного компрессора за счет изменения расстояния между двумя последовательно и соосно установленными соплами. . .

Определено влияние условий истечения рабочей жидкости через двухпоточный сопловой аппарат на рабочие характеристики жидкоструйного компрессора.

Практическая ценность. Разработан жидкоструйный компрессор с усовершенствованным сопловым аппаратом, принятый на постоянную эксплуатацию для перекачки газа и газо&идкостных смесей в условиях ОАО'Оренбургнефть". Разработан лабораторный стенд, позволяющий исследовать различные жидкоструйные компрессоры с двухпоточным или однопоточным сопловым аппаратом и с регулируемым приводом силовых нзгосов.

Организовано 'производство компрессоров для решения технологических проблем в системах подготовки нефти, газа и воды на месторождениях ОАО"Оренбургнефть".

Реализация работы. Основные результаты проведенных исследований использованы при разработке технической документации и при проведении промышленных испытаний в ходе организации серийного производства жидкоструйкых компрессоров в ОАО"Оренбургнефть".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены и обсуждены на научных семинарах кафедры машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности ГАНГ им. И.М. Губкина, заседаниях технико-экономического совета

ОАО"Оренбургнефтъ". Работа выполнена по техническому заданию ОАО"Оренбургнефть".

Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 работ, в том числе получено 3 положительных решения о выдаче патентов на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определяются цель и направленность исследований.

В первой главе представлен анализ существующих конструкций жидкоструйных компрессоров с обзором теоретических и экспериментальных работ, сформулированы задачи исследований.

Анализ известных конструкций выполнен с целью поиска новых возможностей регулирования жидкоструйных компрессоров, при этом был использован и опыт разработки струйных насосов. В любом струнном

аппарате определяющими являются размеры и формы трех основных узлов: соплового аппарата, камеры смешения и диффузора.

Подробно исследованы различные однопоточные сопловые аппараты, в каждый из которых рабочая среда подается по единственному каналу: одноструйный коноидальный сопловой аппарат исследовали и описали в своих работах Соколов Е.Я., Зингер Н.М., Лямаев Б.Ф., Смитг X.; одноструйный диафращенный сопловой аппарат - Каннингэм Р.Г., Допкин ~ Р.Ж.; многоструйный сопловой аппарат - Васильев Ю.Н., Городивский A.B., Рошак И.И., Донец К.Г.; одноструйный с регулирующей иглой -Воронкова H.A., Карамбиров С.Н.; радиальный - Нг Т.Т., Отис. Д.Р.; вихревой с принудительным диспергированием - Басаргин Б.Н., Иванов O.A.; кольцевой односторонний - Скорупко А.М., Смитг X.; кольцевой двусторонний - Мускевич Г.Е.. В работах Маминова О.В., Мутрискова А.Я., Губайдуллина М.М. приведены рекомендации исследовать возможности двухпоточных сопловых аппаратов, в которых рабочая среда подается по двум независимым каналам, смешанный поток направляется в камеру смешения, где происходит окончательное слияние двух потоков рабочей среды с потоком перекачиваемой среды. Однако, работы над двухпоточными сопловыми аппаратами не доведены до испытаний и практического использования в жидкоструйных компрессорах.

Теоретическая база жидкоструйных компрессоров была заложена в общепризнанных работах Бермана Л.Д., Ефимочкина Г.И., Соколова Е.Я., Зингера Н.М.. Современные теоретические и экспериментальные исследования дополнили Донец К.Г., Мищенко И.Т., Дроздов А.Н., Городивский А В., Рошак И.И..

Брудный-Челядинов С.Ю. и Иоаннесян Ю.Р. зафиксировали различие характеристик струйного насоса при использовании поршневого и центробежного силового насоса. Повышение давления перекачиваемой среды на входе в струйный насос приводит к снижению подачи центробежного насоса, подача поршневого насоса в таких условиях не

меняется. Такие вопросы получили развитие в работах Сазонова Ю.А., где расчеты струйного иасоса ведутся с учетом типа силового насоса и значений коэффициента Кориолиса, коэффициента сжатия рабочей струи. В области струйных компрессоров данные вопросы пока не изучены, но

именно с этим направлением исследований, на наш взгляд, связано

«

расширение возможностей регулирования жидкоструйных компрессоров.

Наиболее известны и практически отработаны методы регулирования жидкоструйных компрессоров путем изменения расхода рабочей жидкости, путем изменения площади сечения сопла при смещении регулирующей конической иглы или при замене элементов соплового аппарата и камеры смешения. С учетом прогресса в струйной технике, достижения которого описаны в работах Рехтена A.B., перечень методов регулирования может быть пополнен за счет использования эффектов взаимодействия струй жидкости между собой и взаимодействия струи с твердыми стенками.

Вторая глава посвящена разработке жидкоструйной компрессорной установки, включая рассмотрение теоретических вопросов. Для качественного сравнения на рис.1 изображены безразмерные характеристики жидкоструйных компрессоров 2, 3, 4 и струйного насоса 1. Фактическим характеристикам компрессоров соответствуют варианты 2 при короткой камере смешения и 3 - при длинной камере смешения (по современным рекомендациям длина камеры смешения должна превышать ее диаметр в 20-40 раз). Вариант 4 строится по упрощенной модели Е.Я. Соколова с несколько завышенными значениями параметров в сравнении с экспериментальными данными.

—--1-1--

Рис.1 Безразмерные хараетджсхшси различных струйных аппаратов.

Известно, что все варианты характеристик 1-4 при одинаковых значениях геометрического параметра (а) имеют общую точку (я=0, Ь=Ьо) на координатной плоскости. Эта особенность струйных аппаратов использована при дальнейшем рассмотрении теоретических вопросов, поскольку для расчета максимального относительного напора Ьо, одного из важнейших параметров жидкоструйного компрессора, можно воспользоваться методикой расчета струйного насоса. При этом использована и общая терминология.

С учетом известных теоретических проработок, из области-струйных насосов, формулы для расчета максимального относительного напора компрессора приобретают вид:

Зависимости безразмерных параметров жидкоструйного компрессора в данной диссертации аналитически описаны с помощью уравнений отрезков прямых линий с одновременным введением трех эмпирических коэффициентов кь к:; кз:

Ь., = (2а-1-г25оа- ^Х ЬЗоо+Ед )"! а а-сЬ^ЕГ1

,-2

(О (2)

ЬЧюа-яО-кзХа-Ц-'кг'к:-')

для диапазона 0<= q <={ а -1) к]к2;

Ь=Ьок3(1 -кзУ'СЬчкГ'(а-!)1)

(4)

для диапазона ( а-1) к1 кг <= я <= Цо = ( а - 1 ) к).

Установлена возможность регулирования жидкоструйных компрессоров и изменения их рабочих характеристик путчм изменения значений коэффициента сжатия рабочей струи жидкости на выходе из соплового аппарата - £1 и коэффициента неравномерности эпюры скоростей потока рабочей жидкости на выходе соплового аппарата - 5о. С целью реализации такого метода регулирования разработана специальная конструкция соплового аппарата к жидкосгруйному компрессору Расчетная схема такого двухпоточного соплового аппарата представлена на рис.2. Рабочая жидкость подается в сопловой аппарат в общем случае двумя насосами по двум независимым каналам : по осевому и по радиальному.

Характеристику силового насоса можно математически описать в виде соответствующего ряда прямолинейных отрезков. Эта форма введения данных универсальна и удобна для использования ЭВМ. Характеристики двух силовых насосов в работе описаны следующими зависимостями:

где ¡, j - номера точек на паспортной характеристике каждого насоса (дям условий перекачки воды).

Была установлена взаимосвязь между рабочими параметрами днух силовых насосов, геометрическими параметрами соплового аппарата и камеры смешения, входными и выходными параметрами самого жидкоструйного компрессора. В результате получена система трех уравнений, составляющих основу новой методики расчета жидкоструйпой компрессорной установки с регулируемым приводом:

Рв = - ВДв - 00( 0)4 ' О))"' +Р;

(5)

(6)

▼

Гис.2 Расчетная схема двухпоточного соплового аппарата.

-Ii-

is)

(9)

Zi = 0,5 p; Z2 = 0,5 p £oa fea"2; Z3 = - (Pw - PO (Qw - Q,)"';

Z«-P,-Pi-Z,<i; Zs = 0,5 p(l+4oB)e'2; Ze --(P^-Pj)(Qh-Q)'1; Z7=P,-Pj-Z6Qi; Z, = -ß,a-2; Z8 = -(l+SoB) eJ; ZI0 = fb.

Решение системы уравнений (7)-(9) основано на использовании численных методов, ЭВМ н соответствующей программы расчета. Рабочую характеристику каждого силового насоса взодаг в виде набора точек из паспортной характеристики при соответствующей частоте вращения вала приводного двигателя. В качестве расчетного и регулируемого параметра двигателя в расчете выступает частота вращения вала (п). За основные параметры струйного компрессора приняты диаметры рабочих элементов соплового аппарата и камеры смешения; коэффициенты гидравлического сопротивления элементов проточной части; гидродинамические параметры потока рабочей жидкости, параметры газового потока.

Расчет начинают с корректировки характеристик силовых насосов в соответствии с плотностью рабочей жидкости и частотой вращения вала каждого приводного двигателя. После решения системы уравнений (7)-(9) определяют значения параметров Ei, 80. С использованием уравнений (1)-(4) рассчитывается безразмерная рабочая характеристика жидкоструйного компрессора. Пересчет характеристик и их приведение к размерному виду проводится с использованием известных методов из области струйной техники.

С применением двухпоточного соплового аппарата изменение подачи одного из силовых насосов приводит к изменению условий истечения

рабочей жидкости из соплового аппарата, к деформации эпюры скоростей в выходном сечении струи рабочей жидкости, к изменению значений параметров £|, 6о и к соответствующему изменению рабочей характеристики самого жидкоструйного компрессора.

Методика расчета является универсальной и позволяет также рассчитывать характеристики жидкоструйных компрессоров с традиционной однопдточной конструкцией соплового аппарата. Предварительная проверка методики расчета выполнена на основе экспериментальных данных, которые опубликовали Соколов ЕЛ., Зингер Н.М., Донец К.Г., Городивский А.В., Каннингэм Р.Г.. Математическое моделирование известной типовой схемы компрессора с однопоточным сопловым аппаратом позволило выделить следующие особенности характеристик при регулировании частоты вращения вала приводного двигателя силового насоса, что соответственно обеспечивало регулирование расхода рабочей жидкости: уменьшение частоты вращения вала приводит к снижению как расхода газа так и давления на выходе компрессора в оптимальном и предельных режимах работы; кроме того, все рабочие точки на безразмерной характеристике МЭД ложатся в координатной плоскости ка одну линию независимо от частоты вращения вала.

У разработанной схемы компрессора с двухпоточным сопловым аппаратом выявлены свои особенности характеристик при регулировании частоты вращения вала двигателя: при регулировании производительности компрессорной, установки система позволяет сохранить неизменными максимальное и оптимальное давление на выходе из компрессора; а каждый компрессор с двухпоточным сопловым аппаратом в определенном диапазоне имеет бесконечное множество различных безразмерных характеристик Ь^йф.

На рис.3 изображена схема разработанной компрессорной установки с двухпоточным сопловым аппаратом и регулируемым приводом. Установка содержит камеру смешения с диффузором 1, приемный канал 2, подвижное сопло 3, связанное гидравлическим каналом 4 с силовым насосом 5. Между соплом 3 и рабочей камерой 1 соосно с ними размещена диафрагма-неподвижное сопло б с образованием двух каналов 7 и 8. Канал 7 сообщается с приемным каналом 2 а радиальный канал 8 - с дополнительным силовым насосом 9, привод которого содержит двигатель И с регулятором частоты вращения вала - 10. Сопло 3 снабжено устройством 12 для осевого перемещения. В работающей установке силовой насос 5 обеспечивает подачу рабочей жидкости через канал 4 в сопло 3. Сформированная во входном осевом канале и сопле 3 рабочая струя через отверстие диафрагмы б попадает в камеру смешения 1, обеспечивая снижение давления в каналах 7 и 2, через которые перекачиваемая среда направляется также в камеру смешения 1. В камере 1 осуществляется перемешивание рабочей и перекачиваемой сред, снижение скорости течения и повышение давления в диффузорной части. Дополнительный силовой насос '9 подает часть жидкости в радиальный канал 8. Радиальный поток рабочей жидкости в канале 8 оказывает воздействие на условия истечения через сопло 3. При этом изменяются значения коэффициента Кориолиса и коэффициента сжатия £]. Соответственно изменяется параметр количества движения рабочего потока и эпюра скоростей в сжатом сечении рабочей струи. Таким образом, регулируя расход жидкости через канал 8, можно управлять работой струйной установки.

Техническая документация на разработанный жидкоструйный компрессор подготовлена к использованию при серийном производстве в рамках решения технологических задач в ОАО"Оренбургнефть".

Основные рабочие параметры жидкоструйного компрессора. Давление рабочей жидкости в сопловом аппарате - до 50 МПа. Давление жидкостногазовой смеси в диффузоре - до 50 МПа. Диаметр выходного отверстия сопла соплового аппарата - от 4 мм до 20 мм; диаметр сменных деталей камеры смешения - от 8 мм до 50 мм. Давление опрессовкп - 65 МПа. Расход рабочей жидкости через сопловой аппарат - от 0,002 м7с до 0,020 м5/с. Объемный расход перекачиваемой среды по условиям на входе в компрессор - до 0,1 м3/с.

В третьей главе описаны результаты стендовых исследований натурного образца жидкоструйного компрессора при использовании регулируемого привода силовых насосов.

Специально разработанная стендовая установка укомплектована поршневым и винтовым насосами с рабочим давлением до 4 МПа. Поршневой насос оснащен регулируемым приводом с электродвигателем постоянного тока. Винтовой насос через коробку передач последовательно соединен с асинхронным электродвигателем переменного тога и регулируемым электродвигателем постоянного тока. В качестве рабочей жидкости использовали воду, в качестве перекачиваемой среды - Еоздух.

Двухпоточный сопловой аппарзт разработанного жидкоструйного компрессора может работать и в режиме обычного однопоточного соплового аппарата. Экспериментально подтверждено, что компрессор с однопоточным однострунным сопловым аппаратом при неизменном давлении газа на входе имеет единственную безразмерную характеристику Ь=не зависящую от расхода рабочей жидкости, соответственно от частоты Ерашения вала двигателя насосной установки рис.4.

Исследовала работа жидкоструйного компрессора, оснзшен:-:ого двухлотсчным сопловым аппаратом.

я.

сС о С

н О

0.3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

♦ * -тс -

оо ' ж

0.5

1.5

2.5

хЬ-ИОО аЫ1б0 * Ь-1200 + Ь-1620 - Ь-1640 . Ь-1650 х Ь-1680 А Ь-1700

3,5

Относительный расход, q Рис.4 Характеристика компрессора с однопоточным сопловым аппаратом. Пример обозначения: Ь-1680, данные получены при п= 1680 об/мин.

о

1

2

з

Диаметр подвижного сопла йз^мм ; диаметр неподвижного сопла ¿,=6 мм; диаметр камеры смешения <3з=12мм. Экспериментально подтвержден вывод - компрессор с двухпоточным сопловым аппаратом имеет множество безразмерных. характеристик Ь=Яя), рис.5_а. Перенастройка жидкоструйного компрессора с одной рабочей характеристики на другую осуществляется путем изменения расходов рабочей жидкости в осевом и радиальном каналах соплового аппарата. Такой способ регулирования позволяет добиться повышения КПД на переменных режимах работы, рис. 5_б.

Жидкоструйнын компрессор испытан в режиме, когда один из двух потоков в сопловом аппарате выполняет роль управляющего потока. В этом случае регулируемым приводом оснащается только один из двух насосов, подающих рабочую жидкость в струйный компрессор. Расход рабочей жидкости через управляющий

0,3

.¿3 0,25

о"

Я ОД

3 0,15

£ 0,1

о

<5 0,05

0

1 оЬ-В вЬ-А * Ь-А+В

\

—^ - -

----- - _...

• X

1

12 3 4

Относительный расход, я

0,35

0,3

8

о 0,25

3

о « 0,2

н а Й

и >= 0,15

Я у —.

"2" 0,1

8

0,05

0

б)

12 3 4

Относительный расход, я

Рис.5 Характеристики компрессора с двухпоточным сопловым аппаратом, подключенным к двум касосам. Обозначения: ",..-А"при подаче рабочей жидкости по осевому канала А; "...-В"- по радиальному каналу В; "...-А+В"- по каналам А и В одновременно.

(радиальный) канал <3В регулировали от 0,38 л/с до 0,51л/с.

Экспериментальные рабочие характеристики показаны на рис.6. Гидравлическая мощность управляющего потока жидкости (через радиальный канал) не превышает 13% от мощности основного рабочего потока жидкости (через осевой канал соплового аппарата).

Производительность компрессора (31, л/с

Рис.6 Характеристики компрессора с двухпоточным. сопловым аппаратом и регулируемым приводом. Обозначения: "Р41(0,51)"при 08=0,51 л/с;: '-Р41(0,45)"при (Зв=0,45 л/с;: "Р41(0,38)"при (Зв=0,38 л/с.

В ходе исследований определен диапазон предпочтительных значений осевого смещения подвижного сопла (в) в двухпоточном однострунном сопловом аппарате. Установлена также зависимость производительности компрессора от осевого смещения подвижного сопла (5) в двухпоточном сопловом аппарате при условии, когда рабочая жидкость подается только через осевой канал.

В четвертой главе представлены результаты промысловых испытаний разработанной жндкоструйной компрессорной установки, которая на стадии испытаний включает в себя жидкоструйный компрессор и передвижной насосный агрегат АН-700. Собранная по временной схеме установка позволяет оперативно провести оптимизацию всей системы, апробировать оборудование на всех возможных переменных режимах, подобрать методы регулирования и определить параметры оборудования для стационарной жндкоструйной компрессорной установки.

Испытания проведены на Зайкинском месторождении ОАО"Оренбургнефть". Целью испытаний являлась проверка работоспособности жндкоструйной компрессорной установки при решении задачи по утилизации низконапорных газов с последней ступени сепарации установки подготовки и перекачки нефти. По действующей технологической схеме газ с последней ступени сепарации подавался на факел и сжигался при расходе 3500-4000 м3/час. Давление в последней ступени сепарации - 1,7 МПа. Выход жидкоструйного компрессора соединен трубопроводом с сепаратором на второй ступени сепарации, где давление - 3,5 МПа. В качестве рабочей жидкости использована техническая вода. Проточная часть компрессора: диафрагменное коническое сопло с диаметром выходного отверстия 10мм и углом конуса 120 , камера смешения диаметром 24 мм.

При испытаниях, с достижением давления рабочей жидкости 16МПа, давление в газовой линии на входе в компрессор снизилось до 1,2 МПа, факельная линия была перекрыта, весь газ из последней ступени сепарации откачивался компрессором во вторую ступень сепарации и далее отводился в газопровод. Компрессор устойчиво работал на всех режимах и попадание жидкости в газовую линию не приводило к срывам процесса перекачки.

-го-

Дополнительные испытания проведены в стационарных условиях на Тананыкском месторождении ОАСГОренбургнефть". Цель испытаний заключается в проверке работоспособности компрессора при решении задачи по утилизации низконапорных газов и при перекачке газожидкостных смесей и жидкости из аппаратов дополнительной очистки воды в первую ступень сепарации установки подготовки нефти. Условия испытаний: давление в аппаратах дополнительной очистки воды 0,25-0,4 МПа, давление в первой ступени сепарации установки подготовки нефти 0,6 МПа. Расчетная производительность компрессора при перекачке газа - до 100 м1/час, при перекачке нефти и водонефтяной смеси - до 10 м3/час. Давление рабочей жидкости, подаваемой из системы поддержания пластового давления, от 6 до 11 МПа. При испытаниях было полностью обеспечено решение поставленных задач и опытный образец жидкоструйного компрессора с 26 марта 1997 года оставлен на постоянную эксплуатацию.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Разработана и исследована жидкоструйная компрессорная установка с регулируемым приводом, оснащенная двухпоточным одноструйным сопловым аппаратом.

2. Теоретически и экспериментально установлено наличие множества различных безразмерных характеристик Ь=А[<1) у каждого жидкоструйного компрессора, оснащенного двухпоточным • одноструйным сопловым аппаратом, что позволяет с помощью разработанных простых методов регулирования решить практически важную задачу об устойчивости работы компрессора при изменяющихся входных и выходных параметрах и при изменяющемся фазовом состоянии перекачиваемой среды.

3. Теоретически и экспериментально показана возможность дистанционного гидравлического управления работой жидкоструйного компрессора, оснащенного двухпоточным одноструйным сопловым аппаратом. При неизменных геометрических размерах проточной часта компрессора выявлены возможности получения различных безразмерных характеристик

4. Теоретически и экспериментально показано на целесообразность регулирования жидкоструйного компрессора с помощью дополнительного управляющего насоса с маломощным регулируемым приводом, при этом отпадает необходимость оснащать регулируемым приводом основной силовой насос.

5. Экспериментально установлено, что осевое смещение подвижного сопла можно рассматривать как метод регулирования жидкоструйного компрессора с двухпоточным сопловым аппаратом. При удалении подвижного сопла от камеры смешения на расстояние, равное 3,5 диаметра сопла, получено увеличение производительности компрессора в 1,5 раза в условиях подачи рабочей жидкости через осевой канал соплового аппарата при закрытом радиальном канале.

6. Экспериментально установлено, что оптимальное расстояние между соплами в двухпоточном сопловом аппарате составляет от 20 до 70% от диаметра неподвижного сопла в условиях подачи рабочей жидкости по осевому и радиальному каналам.

7. Выявлена необходимость в пополнении перечня критериев подобия XIя жидкоструйных компрессоров. В общем случае дополнительно следует указывать значения коэффициента сжатия рабочей струи, коэффициента Кориолиса для сжатого сечения рабочей струи и значение осевого смещения подвижного сопла.

8. Для устойчивой работы жидкоструйного компрессора на всех режимах, в пределах изменения относительного расхода от нулевого

значения до максимального, целесообразно размещать кучеру смешения вблизи от соплового аппарата (двухпоточного или однопоточного) в соответствии с известными рекомендациями для струйных насосов.

9. Разработаны основы универсальной методики расчета для жидкоструйных компрессоров с двухпоточными или однопоточными сопловыми аппаратами.

10. В ходе промысловых испытаний разработанного в ОАО"Оренбургнефть" жидкоструйного компрессора подтверждена его работоспособность при решении задачи по утилизации низконапорных газов и при перекачке газожидкостных смесей и жидкостей. Жидкоструйный компрессор устойчиво работает на всех режимах и попадание жидкости в газовую линию не приводит к срывам процесса перекачки.

11. Разработанный жидкоструйный компрессор подготовлен к серийному производству и внедрению в системах сбора и подготовки нефти и газа для утилизации низконапорных газов и для ликвидации практики сжигания газа на факелах.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Елисеев В.Н. Проектирование жидкоструйных компрессоров с регулируемым приводом. "Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море''.-1996-№5-6 - с.46-47.

2. Елисеев В.Н., Сазонова Р.В. Расчет рабочих характеристик жидкоструйного компрессора с учетом параметров силового насоса. ""Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море".-1996-№12 ■ с.22-24.

-233. Сазонов Ю.А., Зайцев Ю.В., Елисеев В.Н., Малов Б.А., Юдин И.С. Струйный аппарат. Заявка № 96112569/06(018337) от 18.06.96. Положительное решение о выдаче патента от 18.02.97.

4. Сазонов Ю.А., Шмидт А.П., Елисеев В.Н. Расширение возможностей регулирования параметров струйных аппаратов "Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море".-199б-№7 ■ с.24-26.

5. Сазонов Ю.А, Шмидт А.П., Елисеев В.Н., Малов Б.А., Тришин VC. Струйная компрессорная установка. Заявка № 96118795/06(024995) от 18.09.96. Положительное решение о выдаче патента от 04.03.97.

6. Сазонов Ю.А, Шмидт А.П., Елисеев В.Н., Малов Б.А., Юдин И.С. Струйная насосная установка. Заявка № 96112446/06(018336) от 18.06.96. 1оложительное решение о выдаче патента от 18.02.97.

7. Шмидт АП., Сазонов Ю.А, Елисеев В.Н. К вопросу о повышении ффекгивности работы установок для утилизации газа на базе сидкоструйных компрессоров. "Строительство нефтяных и газовых кважин на суше и на море".-1996-№5-б - с.45-46.

8. Yuden I.S., Sazonov Y.A, Yeliseev V.N., Malov B.A. Jet pump feeds arrosion inhibitor in Russian waterflood. "Oil & Gas Journal "- Jan.27,1997 -?.88-89.

9. Захаров Б.С., Сазонов Ю.А, Елисеев В.Н. Исследование устройства >зврата утечек из двойных торцовых уплотнений. "Химическое и :фтяное машиностроение",- 1997- №2, с.23-25.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕШ1Я

а - основной геометрический параметр струйного аппарата -отношение площади сечения камеры смешения к площади сжатого сечения рабочей

струи; dtt, doa, dj- диаметр выходного отверстия соответственно неподвижного и подвижного сопла двухпоточного соплового аппарата и

диаметр камеры смешения; fo, Ua ' площадь выходного отверстия

соответственно неподвижного и подвижного сопла; fia - площадь сечения потока жидкости Qa в плоскости 1-1; ki, кг, kj - эмпирические коэффициенты; п - частота вращения вала двигателя по показаниям

тахометра; Ра> Рв - давление насоса, подключенного соответственно к осевому А и радиальному В каналу соплового аппарата; Pi - давление газа на входе струйного аппарата; P4i=P,t-Pi - повышение давления газа в компрессоре - разность между давлениями газа на выходе и входе компрессора; Qt - расход газа по условиям на входе струйного аппарата

(производительность компрессора); Qa , QB - подача насоса, подключенного соответственно к осевому А и радиальному В каналу; h=(P.»-Pi)/((PaQa+PBQB)/(Qa+QB) - Pi) - относительный напор струйного аппарата; 'h0 - максимальный относительный напор ( при q=0); q=Qj/(Qa+QB) - относительный расход струйного аппарата; S- осевое смешение подвижного сопла; V| - средняя скорость течения жидкости в сечении Ъ; 50 - коэффициент неравномерности эпюры скоростей потока рабочей жидкости на выходе соплового аппарата в сжатом сечении ; а=1+38о - коэффициент Кориолнса; Б| - коэффициент сжатия рабочей струи жидкости на выходе из соплового аппарата в сечении 1-1; £ - справочный коэффициент сжатия струи для диафрагменного неподвижного сопла; т| -коэффициент полезного действия (изотермический); Ço - коэффициент

гидравлического сопротивления соплового аппарата; Çoa. Çob - справочный коэффициент гидравлического сопротивления соответственно подвижного и неподвижного сопла; Çpj) - суммарный коэффициент гидравлического сопротивления камеры смешения и диффузора; р -. плотность рабочей жидкости.

Зс'шаз № ¿'¿'^Подписано к печати " 26" 09 _1997г. Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16. Объем -1 уч.-изд.л.

Отпечатано на ротапринте ГАНГ по адресу: 117917, ГСП-1, Москва, Ленинский проспект, 65. ГАНГ им. и.м. Губкина