本發(fā)明屬于氣液分離領(lǐng)域，具體涉及一種高壓氣液分離控制裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

氣井酸化返排液處理是油田酸化作業(yè)必不可少的工藝過程，其中氣液分離器是該作業(yè)過程中的主要分離設(shè)備。目前，由于設(shè)計或操作控制方法不當(dāng)，使得氣液分離器不滿足返排液處理需要。在操作過程中，靠工人經(jīng)驗及觀察手動調(diào)節(jié)出口控制閥的開關(guān)排氣排液，經(jīng)常造成出氣口出液，出液口出氣。尤其是入口壓力流量變化時，由于采取手動開關(guān)閥門的方式，造成分離器出氣口大量攜液，出液口氣錐現(xiàn)象嚴(yán)重。出氣口含水量大時，會將點火系統(tǒng)的火苗熄滅，導(dǎo)致可燃?xì)怏w彌漫，甚至引發(fā)爆燃事故。

現(xiàn)用常壓分離器，當(dāng)液體流量在1方/分，氣量達到5萬方/天以上時，分離罐內(nèi)氣相流速過大，氣攜液能力增大，不再滿足氣液重力分離條件。因此，大氣量時常壓分離器不具備分離能力。

現(xiàn)用高壓分離器，分離器的工作壓力達到10MPa，氣體分離能力達到30萬方/天。通過手動操作閥門的開關(guān)進行排液、排氣。當(dāng)液位低時，開大出氣口；當(dāng)液位高時，開大出液口。由于分離器內(nèi)外壓差大，出口閥門開大后分離器工作壓力瞬間改變，氣相體積迅速膨脹，流速增大，導(dǎo)致出氣口攜液嚴(yán)重，出液口氣錐現(xiàn)象嚴(yán)重，出液口排一點液便會氣液同出，達不到分離效果。

氣液分離是一項比較成熟的技術(shù)，其作用原理是根據(jù)多種流體的物理性質(zhì)不同，利用重力、離心力、遮流等方式進行分離。由于氣相和液相具有不同的密度，重力使得較重的液體首先沉降至底部，氣相擴散至頂部，由排氣口溢流排出。

國內(nèi)進行高壓分離器的試驗，通過人工控制出氣口閥與出液口閥的開關(guān)進行排氣、排液。最終因高壓分離器出氣口出液，出液口大量出氣的問題而得不到實際應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)難題，提供一種高壓氣液分離控制裝置及方法，解決高壓氣液分離器出氣口出液，出液口出氣的問題和低壓分離器分離能力不足的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種高壓氣液分離控制裝置，包括分離罐，分離罐連接有進液管線，分離罐上設(shè)置有出液口、出氣口和排污口，

所述的進液管線上設(shè)有壓力變送器和進液電控調(diào)節(jié)閥，所述的進液管線連接的分離罐進液口處設(shè)有整流板；

所述的排污口連接排污管線，排污管線上設(shè)有手動調(diào)節(jié)閥；

所述的出液口、出氣口分別通過管線連接同軸浮子閥，同軸浮子閥連接著平衡閥；所述的同軸浮子閥頂部連接排氣管線，底部連接排液管線，排液管線上設(shè)有排液電控調(diào)節(jié)閥和液體流量計，排氣管線上設(shè)有排氣電控調(diào)節(jié)閥和氣體流量計，排氣管線連接著燃燒器；

所述的分離罐上還安裝有磁翻板液位計和溫度壓力變送器。

所述的同軸浮子閥、平衡閥安裝在分離罐外部，所述的同軸浮子閥的進氣口與分離器內(nèi)部的最高液面相平，同軸浮子閥的進液口低于分離器內(nèi)部的最低液面。

所述的同軸浮子閥采用互鎖式浮子，同軸浮子閥包括同軸套裝的同軸浮子閥外殼和同軸浮子閥內(nèi)殼，同軸浮子閥外殼上部和下部分別設(shè)置同軸浮子閥進氣口和同軸浮子閥進液口，同軸浮子閥內(nèi)殼上均勻分布同軸浮子閥進液孔，同軸浮子閥內(nèi)殼內(nèi)置有同軸浮子閥浮子，同軸浮子閥浮子為浮球或圓柱體，同軸浮子閥內(nèi)殼頂端和底端分別設(shè)置同軸浮子閥排氣口和同軸浮子閥排液口，同軸浮子閥排氣口和同軸浮子閥排液口分別連接排氣管線和排液管線。

所述的平衡閥包括同軸套裝的平衡閥外殼和平衡閥內(nèi)殼，平衡閥外殼下部設(shè)置平衡閥進液口，平衡閥內(nèi)殼上均勻分布有平衡閥進液孔，平衡閥內(nèi)殼內(nèi)置有平衡閥浮子，平衡閥浮子為浮球或圓柱體，平衡閥內(nèi)殼頂端和底端分別設(shè)置平衡閥排氣口和平衡閥排液口，平衡閥排氣口和平衡閥排液口分別通過高壓細(xì)管線連接排氣管線和排液管線。

所述的分離罐底部的出液口處設(shè)有液面穩(wěn)定器，所述的液面穩(wěn)定器為橫向設(shè)置的一端封閉的管柱結(jié)構(gòu)，管柱的底側(cè)面均勻分布有進液小孔，管柱端部的出口與出液口連通。

所述的分離罐頂部的出氣口處設(shè)有捕霧器。

所述的分離器還通過管線連接一個安全閥，所述的同軸浮子閥連接的排氣管縣通過一個支管線與安全閥連通。

所述的高壓氣液分離控制裝置還包括一個PLC控制器，所述的PLC控制器分別與壓力表、氣體流量計、液體流量計、磁翻板液位計、進液電控調(diào)節(jié)閥、排液口電控調(diào)節(jié)閥、排氣口電控調(diào)節(jié)閥連接、溫度壓力變送器連接。

所述的PLC控制器包括監(jiān)測分離器數(shù)據(jù)的監(jiān)測模塊、對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行運算分析并作出運算命令的運算模塊、執(zhí)行運算命令的執(zhí)行模塊以及顯示運算和調(diào)控結(jié)果的顯示模塊。

一種高壓氣液分離控制裝置的控制方法，按照以下步驟進行：

（1）設(shè)置分離器初始工作壓力0.1MPa，設(shè)置壓力增幅0.1MPa；

（2）PLC控制器監(jiān)測模塊實時監(jiān)測分離器工作壓力P、液位h、氣體流量計含水率與液體流量計紊亂情況；

（3）若PLC控制器監(jiān)測模塊檢測到液體流量計和氣體流量計工作正常，提前結(jié)束控制；

（4）若PLC控制器監(jiān)測模塊檢測到氣體流量計含水率高或液體流量計紊亂，且工作壓力P > 4MPa,將信號傳給PLC控制器執(zhí)行模塊，控制進液電控調(diào)節(jié)閥，減少進液量；

（5）若PLC控制器監(jiān)測模塊檢測到氣體流量計含水率高或液體流量計紊亂，且工作壓力P ＜ 4MPa；PLC控制器運算模塊接收PLC控制器監(jiān)測模塊的信號與數(shù)據(jù)，計算分離器罐內(nèi)氣相流速V與對應(yīng)工作壓力下的氣相允許流速Vc；

（6）PLC控制器運算模塊比較V與Vc大?。喝鬡 < Vc，PLC控制器執(zhí)行模塊不接受信號，同時給PLC控制器顯示模塊反饋“閥出錯”信號，并報警提示；若V＞ Vc，PLC控制器執(zhí)行模塊接收信號，增加排液電控調(diào)節(jié)閥和排氣電控調(diào)節(jié)閥壓力0.1MPa；

（7）壓力調(diào)整后PLC控制器運算模塊接收信號，比較調(diào)整后的分離器工作壓力P₁ 與原分離器工作壓力P；若P₁—P<0.1，PLC控制器運算模塊反饋“壓力未調(diào)節(jié)”信號給PLC控制器顯示模塊并報警提示，此時，通過手動控制電磁閥的方式同時增加排液電控調(diào)節(jié)閥和排氣電控調(diào)節(jié)閥壓力0.1MPa；若P₁—P>=0.1MPa，PLC控制器監(jiān)測模塊檢測此時氣體流量計含水率和液體流量計紊亂情況，并將信號反饋給顯示模塊；

（8）若PLC控制器顯示模塊顯示不正常，重復(fù)步驟（4）至（7）；若PLC控制器顯示模塊顯示正常，結(jié)束控制。

本發(fā)明提供的這種高壓氣液分離控制裝置及其控制方法的有益效果：

（1）本發(fā)明的高壓氣液分離裝置采用臥式分離罐，其氣相處理能力是立式分離器的3～5倍。

（2）出氣口、出液口采用同軸浮子閥控制，實現(xiàn)氣液比變化很大時，出液口只能出液，出氣口只能出氣。

（3）平衡閥與同軸浮子閥連通，使得同軸浮子閥關(guān)閉一側(cè)只能在液位恢復(fù)到正常液位時，才能重新開啟；避免了液位在最高或最低時，因液位波動而造成出氣口攜液、出液口帶氣。

（4）本發(fā)明的同軸浮子閥與平衡閥安裝于分離罐外，便于維護與更換。

（5）本發(fā)明的高壓氣液分離裝置出液口處采用液面穩(wěn)定器，降低了原有大口徑出液時產(chǎn)生的巨大凹形漩渦吸卷氣相。

（6）本發(fā)明采用PLC控制器同步控制出液口、出氣口電控調(diào)節(jié)閥，提高分離器工作壓力的同時穩(wěn)定罐內(nèi)壓力。

（7）本發(fā)明的高壓氣液分離控制裝置及方法，可控制工作壓力范圍（0.1～4）MPa，可適應(yīng)氣液比變化較大的工況。

（8）本發(fā)明的控制信號以壓力-溫度變送器、磁翻板液位計、出液口流量計、出氣口流量計作為檢測點，所用信息易于采集。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。

圖1是高壓氣液分離控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的控制方法流程圖。

圖3是同軸浮子閥結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是平衡閥結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是液面穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1、壓力變送器；2、進液電控調(diào)節(jié)閥；3、整流板；4、手動調(diào)節(jié)閥；5、排污口；6、液面穩(wěn)定器；7、出液口；8、磁翻板液位計；9、溫度壓力變送器；10、安全閥；11、捕霧器；12、出氣口；13、同軸浮子閥；14、排液電控調(diào)節(jié)閥；15、液體流量計；16、平衡閥；17、排氣電控調(diào)節(jié)閥；18、氣體流量計；19、燃燒器；20、同軸浮子閥進氣口；21、同軸浮子閥進液口；22、同軸浮子閥內(nèi)殼；23、同軸浮子閥外殼；24、同軸浮子閥進液孔；25、同軸浮子閥浮子；26、同軸浮子閥排液口；27、排液管線；28、同軸浮子閥排氣口；29、排氣管線；30、平衡閥進液口；31、平衡閥外殼；32、平衡閥內(nèi)殼；33、平衡閥進液孔；34、平衡閥浮子；35、平衡閥排氣口；36、平衡閥排液口；37、高壓細(xì)管線。

具體實施方式

實施例1：

本實施例提供一種高壓氣液分離控制裝置，如圖1所示，包括分離罐，分離罐連接有進液管線，分離罐上設(shè)置有出液口7、出氣口12和排污口5，分離罐可以是臥式或立式分離罐，本實施例中，采用分離罐臥式分離罐，其氣相處理能力是立式分離器的3～5倍，所述的分離罐上還安裝有磁翻板液位計8和溫度壓力變送器9，實時檢測分離器工作狀況。

進液管線上設(shè)有壓力變送器1和進液電控調(diào)節(jié)閥2，所述的進液管線連接的分離罐進液口處設(shè)有整流板3。排污口5連接排污管線，排污管線上設(shè)有手動調(diào)節(jié)閥4。

出液口7、出氣口12分別通過管線連接同軸浮子閥13，同軸浮子閥13連接著平衡閥16；所述的同軸浮子閥13頂部連接排氣管線29，底部連接排液管線27，排液管線27上設(shè)有排液電控調(diào)節(jié)閥14和液體流量計15，將液體通過管線遠(yuǎn)輸回收利用。排氣管線29上設(shè)有排氣電控調(diào)節(jié)閥17和氣體流量計18，排氣管線29連接著燃燒器19，將氣相通過管線輸送至燃燒器19點燃。

基于上述結(jié)構(gòu)，本實施例設(shè)計一套分離罐的具體尺寸：

（1）離罐主體尺寸的計算以及出液口7與出氣口12直徑的設(shè)計計算：

設(shè)計依據(jù)：酸化排液階段液體流量最大1方/分。在排液后期，氣液比能達到50%以上時，混合液中氣體流量最大為10萬方/天。分離罐的工作壓力在(0-4)MPa。依據(jù)這些主要參數(shù)對分離罐主體尺寸及出液口和出氣口直徑參數(shù)進行設(shè)計計算。

參照國標(biāo)SYT0515《分離器規(guī)范》設(shè)計準(zhǔn)則。臥式分離器需滿足2min-4min的持液量。同時需具備一定時間的緩沖量，緩沖時間一般為持液時間的1/2。

通過迭代計算，選取持液時間和緩沖時間分別為2min和1min，得分離器罐體直徑和直段高度為1.2mX4.5m。設(shè)計最高液位720mm，正常工作液位550mm，最低液位230mm。

分離器主體尺寸校核：

根據(jù)液滴沉降至集液部分所需的時間應(yīng)小于氣流把液滴帶出分離器所需時間作為氣相允許流速計算的依據(jù)。臥式分離器氣相允許流速計算如下： Vc=0.7(L/(1-h)D)V_L。液面高度選擇設(shè)計最低液位h=1/6。液滴沉降速度V_L=Reμ_g/dρ_g，由雷諾數(shù)定義求得。在P > 0.4MPa時，天然氣分離能力：Qg=D² Wg P Ts 10^6/(5.34² Ps T Z B)=12萬方/天，滿足設(shè)計要求。

（2）氣液分離罐出氣口直徑計算：

分離器工作壓力4MPa以內(nèi)，氣量不小于1x10⁵m³/d。根據(jù)求產(chǎn)計算公式得：186 X d²X4X9.8/（0.58X300）^0.5>1x10⁵m³/d；可得：d=40mm。所以確定該氣液分離罐出氣口12直徑為40mm。

（3）氣液分離罐出液口直徑計算：

分離器工作壓力4MPa以內(nèi)，液體最大流量1方/分。根據(jù)文丘里節(jié)流計算公式，計算得出液口7直徑計算為35mm。所以，確定分離罐出液口7直徑為35mm。

綜上所述，本實施例保證分離罐液體處理能力最大為1方/分，天然氣的分離能力不小于1x10⁵m³/d。分離器工作壓力4MPa以內(nèi)。所需分離罐主體直徑與長度為：1.2mX4.5m。分離罐出氣口直徑為40mm，出液口直徑為35mm。

實施例2：

為了實現(xiàn)氣液比變化很大時，出液口只能出液，出氣口只能出氣。本實施例同軸浮子閥13、平衡閥16安裝在分離罐外部，便于更換維修。所述的同軸浮子閥13的進氣口與分離器內(nèi)部的最高液面相平，同軸浮子閥13的進液口低于分離器內(nèi)部的最低液面一個浮球高度。

如圖3所示，本實施例中同軸浮子閥13采用互鎖式浮子，同軸浮子閥13包括同軸套裝的同軸浮子閥外殼23和同軸浮子閥內(nèi)殼22，同軸浮子閥外殼23上部和下部分別設(shè)置同軸浮子閥進氣口20和同軸浮子閥進液口21，同軸浮子閥內(nèi)殼22上均勻分布同軸浮子閥進液孔24，同軸浮子閥內(nèi)殼22內(nèi)置有同軸浮子閥浮子25，同軸浮子閥浮子25為浮球或圓柱體，同軸浮子閥內(nèi)殼22頂端和底端分別設(shè)置同軸浮子閥排氣口28和同軸浮子閥排液口26，同軸浮子閥排氣口28和同軸浮子閥排液口26分別連接排氣管線29和排液管線27。

同軸浮子閥13工作時至少一端出口開啟；同軸浮子閥13的浮子采用球形或圓柱體，利用重力與浮力的關(guān)系開關(guān)閥口；同軸浮子閥浮子25由同軸浮子閥內(nèi)殼22約束只能在豎直方向上運動，同軸浮子閥內(nèi)殼22上均勻分布同軸浮子閥進液孔24，使得內(nèi)殼和外殼構(gòu)成連通器結(jié)構(gòu)。

如圖4所示，本實施例中平衡閥16包括同軸套裝的平衡閥外殼31和平衡閥內(nèi)殼32，平衡閥外殼31下部設(shè)置平衡閥進液口30，平衡閥內(nèi)殼32上均勻分布有平衡閥進液孔33，平衡閥內(nèi)殼32內(nèi)置有平衡閥浮子34，平衡閥浮子34為浮球或圓柱體，平衡閥內(nèi)殼32頂端和底端分別設(shè)置平衡閥排氣口35和平衡閥排液口36，平衡閥排氣口35和平衡閥排液口36分別通過高壓細(xì)管線37連接排氣管線29和排液管線27。

平衡閥16的浮子采用浮球或圓柱體，利用重力與浮力與壓力差三者的關(guān)系開關(guān)閥口；平衡閥16消除同軸浮子閥13閥口關(guān)閉后受壓力差的影響。

為達到設(shè)備運行安全可靠，以下對同軸浮子閥和平衡閥設(shè)計計算：

（1）同軸浮子閥設(shè)計：

浮球靠浮力克服重力開啟排液口需滿足條件：F_浮—G> 0;浮球靠浮力克服重力關(guān)閉排氣口需滿足條件：F_浮—G> 0 。

浮球采用比重為1.14尼倫材料制作。浮球為空心球，其內(nèi)外半徑需滿足R/r<2。本實施例優(yōu)選外半徑R=50mm，內(nèi)徑r=35mm。

同軸浮子閥進氣口高度與最高液位相平，進液口低于設(shè)計最低液面一個浮球高度。分離罐內(nèi)液位設(shè)計最高H_h=720mm，最低液位H_L=230mm。依據(jù)液位變化設(shè)計同軸浮子閥高度：H=H_h—H_L+H_浮球+H_觸頭=720-230+100+10=600mm。

（2）平衡閥的設(shè)計：

由于同軸浮子閥一旦關(guān)閉后，閥的內(nèi)外壓差較大，浮子閥不能復(fù)位。所以設(shè)計了平衡閥，利用浮球重力與浮力的關(guān)系開關(guān)平衡閥，進而消除同軸浮子閥受壓差干擾。

分離罐內(nèi)最高壓力4MPa，平衡閥上下出口直徑2mm。所以，閥內(nèi)外壓差產(chǎn)生的壓力F_P=4MPa∏(D_0.002)²/4=12.56N；

平衡閥底部出口開啟，需滿足：F_浮—G—F_P > 0;

平衡閥頂部出口開啟，需滿足：G—F_P > 0；

由上述關(guān)系計算得：若浮球采用實心球時：ρ_球/ρ_液 < 0.5，得R_球> 84mm。若浮球采用空心球時，可得R_球> 84mm。所以，浮球選擇比重大于1的尼倫材料，優(yōu)選浮球外徑R=85mm,計算得浮球空心半徑r=70mm。

（3）同軸浮子閥及平衡閥工作原理如下：

同軸浮子閥采用互鎖式浮子，排氣口關(guān)閉時，排液口保持通暢；排液口關(guān)閉時，排氣口保持通暢。同軸浮子閥的進氣口、進液口與分離罐的出氣口、出液口用管線連通，構(gòu)成連通器。平衡閥與浮子閥連通，同樣構(gòu)成連通器。

當(dāng)分離器液位處于正常液位時，浮球懸浮，閥的排液口與排氣口保持通暢。進氣量小時，進液量很大。當(dāng)液位上升至最高液位時，浮球隨液位上升，浮球關(guān)閉排氣口。由于平衡閥上部出口低于同軸浮子閥排氣口，所以平衡閥上部出口由浮球提前關(guān)閉。由于同軸浮子閥關(guān)閉后，排氣口內(nèi)外形成最大4MPa的壓力差，排氣口保持關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)液位降低至正常液位為時，平衡閥浮子不受浮力作用，并在G—F_P > 0的作用下，平衡閥上部出口開啟。連通同軸浮子閥排氣口管線，排氣口內(nèi)外壓差消除，浮球在重力作用下自動開啟排氣口。

同理，進氣量很大時，進液量減小。液位逐漸降低至設(shè)計最低液位，同軸浮子分浮球隨液位下行關(guān)閉排液口。由于平衡閥底部出口高于同軸浮子閥排液口，所以在液位下降過程中平衡閥底部提前關(guān)閉。由于同軸浮子閥排液口關(guān)閉后，排液口內(nèi)外形成最大4MPa的壓力差，排液口保持關(guān)閉。液位逐漸上升，當(dāng)液位上升至正常液位時，平衡閥浮子在F_浮—G—F_P > 0的作用下，底部出口開啟，連通同軸浮子閥排液口管線，浮球在F_浮>G作用下排液口開啟。

實施例3：

基于上述兩個實施例中的結(jié)構(gòu)，本實施例中，分離罐底部的出液口7處設(shè)有液面穩(wěn)定器6，如圖5所示，所述的液面穩(wěn)定器6為橫向設(shè)置的一端封閉的管柱結(jié)構(gòu)，管柱的底側(cè)面均勻分布有進液小孔，管柱端部的出口與出液口7連通。分離罐頂部的出氣口12處設(shè)有捕霧器11。分離器還通過管線連接一個安全閥10，所述的同軸浮子閥13連接的排氣管縣通過一個支管線與安全閥10連通。

分離罐出液口7在排液時會形成凹形漩渦，吸卷氣流。凹形漩渦越大，氣相吸卷越厲害，氣錐現(xiàn)象越嚴(yán)重。所以出液口設(shè)置液面穩(wěn)定器，使得排液時形成很小的漩渦，對液面幾乎無影響。而不是一個凹形大漩渦波及液面吸卷氣相，引發(fā)氣錐導(dǎo)致出液口出氣。

液面穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)如圖5所示。為了最大限度的減少出液口漩渦，對液面穩(wěn)定器進行設(shè)計計算。

根據(jù)流體力學(xué)小孔出流知，小孔直徑為4mm時產(chǎn)生的漩渦很小，壓降適合。所以，優(yōu)選4mm小孔。由孔的等效直徑計算：de = d；（其中de為出液口直徑，d為液面穩(wěn)定器中分布的小孔直徑）。35=4 ，小孔個數(shù)為n=76個 。

綜上所述，液面穩(wěn)定器為內(nèi)徑為35mm，長為1m的管柱結(jié)構(gòu)，底側(cè)面均勻分布有76個直徑為4mm的進液孔，水平放置，與出液口管線連接。

實施例4：

為解決高壓分離器出氣口出液，出液口出氣和常壓分離器分離能力不足的問題，本實施例采用高壓分離，高壓分離成功與否的關(guān)鍵是控制分離器罐內(nèi)壓力，穩(wěn)定分離器工作壓力。

為解決高壓分離器因罐內(nèi)壓力控制不當(dāng)導(dǎo)致的出氣口攜液，出液口因氣錐而排一點液就會氣液同出的問題。本實施例采用分離罐的入口處設(shè)有進液電控調(diào)節(jié)閥2、排液口處設(shè)有排液電控調(diào)節(jié)閥14、排氣口處設(shè)有排氣電控調(diào)節(jié)閥17。

本實施例采PLC控制器調(diào)節(jié)電控調(diào)節(jié)閥，高壓氣液分離控制裝置還包括一個PLC控制器，所述的PLC控制器分別與壓力表、氣體流量計18、液體流量計15、磁翻板液位計8、進液電控調(diào)節(jié)閥2、排液口電控調(diào)節(jié)閥14、排氣口電控調(diào)節(jié)閥連接17、溫度壓力變送器9連接。

PLC控制器包括監(jiān)測分離器數(shù)據(jù)的監(jiān)測模塊、對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行運算分析并作出運算命令的運算模塊、執(zhí)行運算命令的執(zhí)行模塊以及顯示運算和調(diào)控結(jié)果的顯示模塊。

PLC控制器調(diào)節(jié)電控調(diào)節(jié)閥，提高分離器罐內(nèi)壓力的同時，穩(wěn)定分離器工作壓力，PLC控制器監(jiān)測到分離罐內(nèi)氣相流速大于允許流速時，說明氣液分離能力下降，PLC控制器同時增加排氣口電控調(diào)節(jié)閥與排液口電控調(diào)節(jié)分壓力值0.1MPa，氣相在壓力增加后，體積壓縮，流速降低，流速降低至當(dāng)前工作壓力下的允許流速，分離器重新進入正常分離狀態(tài)。當(dāng)PLC控制器監(jiān)測到分離器罐內(nèi)壓力高于4MPa時，PLC控制器調(diào)節(jié)進液口電控調(diào)節(jié)閥，減小進液量，將分離器工作壓力控制在4MPa以內(nèi)。

分離罐排液口與排氣口電控調(diào)節(jié)閥采取PLC控制同步調(diào)整，目的是提高分離器工作壓力的同時穩(wěn)定罐內(nèi)壓力。

實施例5：

氣井酸化排液時，井口壓力變化從0mpa開始逐漸升至30mpa，再逐漸減小至0mpa，最后回復(fù)至20mpa。相應(yīng)的，初始時井口返排液幾乎全部為液體，流量為1方/分。之后氣相開始逐漸增多至幾乎全部為氣相，流量為10萬方/天。最后氣液比逐漸趨于50%。因此，需要根據(jù)井口氣液比實時調(diào)整分離器工作壓力。

本實施例提供一種高壓氣液分離控制裝置的控制方法，如圖2所示，按照以下步驟進行：

（1）設(shè)置分離器初始工作壓力0.1MPa，設(shè)置壓力增幅0.1MPa；

（2）PLC控制器監(jiān)測模塊實時監(jiān)測分離器工作壓力P、液位h、氣體流量計18含水率與液體流量計15紊亂情況；

（3）若PLC控制器監(jiān)測模塊檢測到液體流量計15和氣體流量計18工作正常，提前結(jié)束控制；

（4）若PLC控制器監(jiān)測模塊檢測到氣體流量計18含水率高或液體流量計15紊亂，且工作壓力P > 4MPa,將信號傳給PLC控制器執(zhí)行模塊，控制進液電控調(diào)節(jié)閥2，減少進液量；

（5）若PLC控制器監(jiān)測模塊檢測到氣體流量計18含水率高或液體流量計15紊亂，且工作壓力P ＜ 4MPa；PLC控制器運算模塊接收PLC控制器監(jiān)測模塊的信號與數(shù)據(jù)，計算分離器罐內(nèi)氣相流速V與對應(yīng)工作壓力下的氣相允許流速Vc；

（6）PLC控制器運算模塊比較V與Vc大?。喝鬡 < Vc，PLC控制器執(zhí)行模塊不接受信號，同時給PLC控制器顯示模塊反饋“閥出錯”信號，并報警提示；若V＞ Vc，PLC控制器執(zhí)行模塊接收信號，增加排液電控調(diào)節(jié)閥（14）和排氣電控調(diào)節(jié)閥17壓力0.1MPa；

（7）壓力調(diào)整后PLC控制器運算模塊接收信號，比較調(diào)整后的分離器工作壓力P₁ 與原分離器工作壓力P；若P₁—P<0.1，PLC控制器運算模塊反饋“壓力未調(diào)節(jié)”信號給PLC控制器顯示模塊并報警提示，此時，通過手動控制電磁閥的方式同時增加排液電控調(diào)節(jié)閥14和排氣電控調(diào)節(jié)閥17壓力0.1MPa；若P₁—P>=0.1MPa，PLC控制器監(jiān)測模塊檢測此時氣體流量計18含水率和液體流量計15紊亂情況，并將信號反饋給顯示模塊；

（8）若PLC控制器顯示模塊顯示不正常，重復(fù)步驟（4）至（7）；若PLC控制器顯示模塊顯示正常，結(jié)束控制。

其中，氣體流量計實時計量天然氣流量q1，將信號傳輸至PLC控制器運算模塊。壓力變送器實時監(jiān)測分離器工作壓力p，將信號傳輸至運算模塊并計算出工作壓力下的允許流速Vc與實際流速v的大小關(guān)系。

磁翻板液位計實時監(jiān)測分離器液位高度h, 將信號傳輸至PLC控制器運算模塊，計算氣相流通截面積A，計算公式如下：A=3.14r²/8+。進一步計算出分離罐內(nèi)氣相流速V=q1/A。

PLC控制器運算模塊比較氣相流速與相應(yīng)工作壓力下的允許流速大小關(guān)系，將信號反饋至執(zhí)行模塊。允許流速Vc計算公式如下：Vc=0.7(L/(1-h)D)V_L，液滴沉降V_L=Reμ_g/dρ_g。經(jīng)過計算知，氣相流量10萬方/天的氣液分離雷諾數(shù)是在過渡區(qū)，計算公式如下：Re=0.153 Ar^0.714 ，Ar=d³(ρ_L-ρ_g)gρ_g/μ_g²。以上公式作為實時工作壓力下氣相允許流速計算公式，作為PLC控制器編程依據(jù)。

綜上所述，本發(fā)明提供的這種高壓氣液分離控制裝置及其控制方法，解決了低壓分離器分離能力不足和高壓分離器人工控制出口閥開口度導(dǎo)致出氣口出液，出液口出氣的問題。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施方式僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，例如將臥式分離罐更換為立式分離罐采用類似的控制裝置與方法，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護范圍。