CN101624906B - 一种无源增、减压配水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无源增、减压配水方法，不需外引动力源就可以对来水同时进行增、减压，实现多种压力层次的高效分压配水。技术方案：一种无源增、减压配水方法，其特征在于：采用容积式无源增、减压装置进行高效分压配水，无源增、减压装置由增压泵和水力发动机组成，增压泵和水力发动机的传动轴串接并同步旋转，增压泵由水力发动机驱动，增压泵的出水口提供增压水，水力发动机的出水口提供减压水。
Description
技术领域
本发明涉及一种无源增、减压配水方法，尤其是一种油田注水系统的无源增、减压配水方法。
背景技术
油田注水系统中各注水井所需的井口压力在一定时期内必需稳定，但差别较大。按照节流调压配水过程的“就高覆盖”规则，地面配水干线压力必须稳定，并不得低于其配水区域内各注水井中的最高单井定压，而多数注水井所需的单井定压明显低于配水干线压力，这些必须把来水压力降低较多才能达到其单井定压的注水井，与其定压相对应的吸水量往往较高，致使许多能量损耗在它们的井口调压阀的节流上。
对于配水区域内特高定压的注水井，用电动往复式增压泵把配水干线来水升压后对其配水，可以降低配水干线压力，减少配水区域内其它注水井节流调压的损失能量。但往复式增压泵必需外引电源驱动，成本较高、管理和维护的工作量大，大量地应用比较困难。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种无源增、减压配水方法，不需外引动力源就可以对来水同时进行增、减压，实现多种压力层次的高效分压配水。
实现本发明目的的技术方案：
一种无源增、减压配水方法，其特征在于：采用容积式无源增、减压装置进行分压配水，并使该装置输出的压力和流量与其配水对象所需的压力和流量相匹配；无源增、减压装置由增压泵和水力发动机组成，增压泵和水力发动机的传动轴串接并同步旋转，增压泵由水力发动机驱动，增压泵的出水口提供增压水，水力发动机的出水口提供减压水。
本发明具有的有益效果：
本发明采用无源增、减压装置进行配水，不需要外引动力源，利用配水干线提供的来水压力即可进行工作，无源增、减压装置中增压泵的出水口提供增压水，无源增、减压装置中水力发动机的出水口提供减压水，通过多个无源增、减压装置的组合，可以实现更多压力层次的高效分压配水，有效减少了配水过程的能量损耗。
附图说明
图1为本发明实施例1的工作原理图；
图2为本发明实施例2的工作原理图；
图3为本发明实施例3的工作原理图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，无源增、减压装置由容积式增压泵2和容积式水力发动机3组成，增压泵和水力发动机的传动轴串接并同步旋转，增压泵由水力发动机驱动，增压泵2的出水口提供增压水，水力发动机3的出水口提供减压水。安装和使用过程中，可以通过对无源增、减压装置增压泵和水力发动机的工作容积进行调整，使无源增、减压装置的输出压力和流量与配水对象即负载的压力和流量基本相同即实现匹配。增压泵和水力发动机是由结构相同的流体机械组合而成，并成为增压泵或水力发动机中的一级，且各级的转动轴相互串接并同步旋转。
无源增、减压装置的增压泵和水力发动机的进水口分别经管路接配水干线1。无源增、减压装置水力发动机的出水口经管路4接定差减压阀5的出水口，该减压阀进水口接配水干线1，管路4为低压配水管路。
这样，通过一个无源增、减压装置可以供出高压、低压两条配水管路，加上配水干线即中压配水管路、该区域有高、中、低三种稳定压力的配水管路，与这些管路相接的即图中带有阀门符号的向下箭头，代表能够吸收相应配水管路配水的注水井。与增压泵2的出水相接的是高压配管路；与水力发动机3的出水口相接的是低压配水管路4，与该无源增、减压装置进水口相接的配水干线1为中压配水管路。该实施例中的无源增、减压装置提供到配水管路4中的低压配水始终满足不了该低压配水系统中注水井的吸水量，低压配水还有一小部分由配水干线1经定差减压阀5补给。
实施例2：
如图2所示，比照实施例1，又增加了一个无源增、减压装置，主要解决本实施例中的低压配水系统中，因低压注水井吸水量较少可能出现的低压配水量超出低压井吸收量的问题。低压配水管路接该无源增、减压装置增压泵7的进水口，该无源增、减压装置水力发动机6的进水口接中压配水干线，增压泵和水力发动机的出水口合并后经管路引出接配水对象，该管路水压界于中压配水和低压配水压力之间，即为次中压配水管路。这样，本实施例通过两种不同运行方式无源增、减压装置的串接，解决低压配水可能过剩的问题并提供了高压、次中压和低压配水，加上配水干线提供的中压配水，使该配水区域具有高压、中压、次中压和低压四种稳定压力的配水管路。
实施例3：
如图3所示，本实施例中采用了多个无源增、减压装置，提供了更多压力层次的分压配水。其中，无源增、减压装置8的增压泵的出水口经管路接无源增、减压装置9的增压泵的进水口，实现同一运行方式的两个无源增、减压装置的串接，可以使无源增、减压装置9的增压泵的出水口提供更高压力配水。
低压配水管路10接定差减压阀14的出水口，该减压阀的进水口接中压配水干线11，该减压阀出水口还连接电动增压泵12的进水口、电动增压泵的出水口经单流阀13接配水干线11，电动增压泵12是备用泵，在低压配水系统富裕水量较大时启动。减压阀与电动增压泵的工作过程是：当低压配水管路10压力低于设定值时，中压配水干线11经减压阀14向低压配水管路10补水，直至其压力升至设定压力值；当低压配水管路10压力高于设定压力值时，减压阀14停止工作，启动电动增压泵12，从低压配水管路10吸收过剩的低压配水，当低压配水管路10的压力降至设定压力值时，电动增压泵12停运，减压阀14开始工作；如此延续该控制过程，能够使低压配水管路的压力基本维持在所需的压力值上。
保持这条与无源增减压装置相连的低压配水管路的压力稳定，就可维持装置中水力发动机和增压泵其中一方的进出口压差的稳定，以使其中另一方的输出流量随配水对象的需要而变化，而前者的输出流量也在维持其其进出口压差稳定的同时随之变化。这种无源增减压装置的输出流量随配水对象需求而变化的过程即为流量的自适应调整，由于流量与装置转速具有固定的比例关系，流量的自适应调整同时表现为转速的自适应调整。
当配水对象变化引起的转速自适应调整不能达到需要的匹配程度而影响配水效率时，可以通过对无源增、减压装置增压泵和水力发动机的工作容积进行调整，来改变二者的工作容积之比并使该装置工作在适宜的转速范围内，实现和配水对象更好的匹配。可通过以下一种或多种形式实现：
1)改变无源增、减压装置组成，即改变装置内变容单元(指增压泵或水力发动机中的一级)的数量或者用不同工作容积的变容单元更换装置内的变容单元；
2)处于无源增减压装置端部的变容单元与相邻的变容单元间的传动采用离合器；端部的变容单元按需投运行入或撤出运行；
3)使装置内的部分变容单元具有改变自身工作容积的功能。
4)改变变容单元的执行功能；通过改变变容单元进、出口的接法来改变其水流路线，可以使增压泵中的变容单元变为水力发动机中的变容单元去执行水力发动机功能；也可以使水力发动机中的变容单元变为增压泵中的变容单元去执行增压泵功能；或者使变容单元失去执行功能，即把该变容单元的进、出口从原来的连接方式中撤出后接到同一压力管路上，相当除去该变容单元；调整变容单元执行功能的同时即可改变该装置中增压泵与水力发动机工作容积之比。
Claims (6)
1.一种无源增、减压配水方法，其特征在于：采用容积式无源增、减压装置进行分压配水，并使该装置输出的压力和流量与其配水对象所需的压力和流量相匹配；无源增、减压装置由增压泵和水力发动机组成，增压泵和水力发动机的传动轴串接并同步旋转，增压泵由水力发动机驱动，增压泵的出水口提供增压水，水力发动机的出水口提供减压水；
配水干线提供动力水给无源增、减压装置的水力发动机；由水力发动机出水口直接输到低压配水管路中的减压水被低压配水对象吸收，该低压配水管路中水量不足时，由配水干线经减压阀补充不足的部分以维持该配水管路压力稳定，即减压阀出水口接该低压配水管路，减压阀的进水口接配水干线；该低压配水管路中水量过剩时，由并联在该减压阀两端的电动增压泵吸收过剩水量以维持该低压配水管路压力稳定，即该减压阀的出水口除了接低压配水管路还接该电动增压泵的进水口，该电动增压泵出水口经单流阀与配水干线相接。
2.根据权利要求1所述的无源增、减压配水方法，其特征在于：无源增、减压装置按照运行方式一或运行方式二运行，
运行方式一为：无源增、减压装置的增压泵和水力发动机的出水口经管路分别输出不同压力的配水；
运行方式二为：无源增、减压装置的增压泵和水力发动机的出水口合并后经管路输出同一压力的配水，而二者进水口分别接不同压力来水管线。
3.根据权利要求2所述的无源增、减压配水方法，其特征在于：采用两个或多个无源增、减压装置进行分压配水。
4.根据权利要求3所述的无源增、减压配水方法，其特征在于：无源增、减压装置之间相互串接：以运行方式一的一个无源增、减压装置增压泵的出水口经管路接以同样方式运行的另一个无源增、减压装置的增压泵进水口；或者，以运行方式二运行的无源增、减压装置增压泵的进水口经管路与以方式一运行的无源增、减压装置水力发动机的出水口相接。
5.根据权利要求4所述的无源增、减压配水方法，其特征在于：为配水需要所维持的低压配水管路的压力稳定，还能够使与其相接的无源增、减压装置的其它出水口的流量随配水对象的需求而变化，即实现流量和装置转速的自适应调整。
6.根据权利要求5所述的无源增、减压配水方法，其特征在于：当配水对象变化引起的无源增、减压装置转速自适应调整不能达到需要的匹配程度而影响配水效率时，通过对无源增、减压装置增压泵和水力发动机的工作容积进行调整，来改变二者的工作容积之比并使无源增、减压装置工作在适宜的转速范围内，实现和配水对象更好的匹配。
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