专利名称：一种静螺旋栅式主动旋流油水分离器的制作方法
一种静螺旋栅式主动旋流油水分离器技术领域
本发明是关于一种深水油气田用的生产水油水分离器，特别涉及一种静螺旋栅式 主动旋流油水分离器。
背景技术：
对于油水分离器，目前传统的分离方式有静态重力式油水分离器、静态水力旋流 分离器和主动旋流分离器。重力式油水分离器使用庞大的分离罐利用油和水的密度差在重 力下将油和水进行分离，重力式油水分离器分离时间长、分离效率低、体积重量巨大，深水 环境下操作难度大，而且造价昂贵。静态水力旋流器利用其进口和出口之间的压力差使原 油在旋流管内旋转，产生离心力，而油和水的密度不同，离心加速度不同，从而径向速度不 同而使油水完成分离。但是静态旋流分离器在分离过程中，由于压力降、分离器筒体和原油 的粘性阻力的存在，使得在分离器的末端，分离速度降低，流场紊乱，无法形成有效的分离。 主动旋流分离器与静态旋流分离器相比，最大的优点是外加动力，油水混合液在旋流管内 由外力驱动的高速旋转产生离心力而进行分离，因此其分离的效率不受分离器进出口的压 差和压力波动影响。
传统的动态旋流器都是通过旋转旋转栅来加速混合液体,混合液体在旋转筒内由 于摩擦阻力的原因切向速度逐渐减小，压力损失严重，到末端的时候流畅紊乱，影响分离效 果。而且传统的动态旋流器都是水平摆放，当旋转筒长度较长时，受到混合液体的重力作用 影响分离流畅。传统动态旋流器在结构设计和密封设计上很少考虑，设备振动严重，影响分 离效果。另外由于密封不佳，如果用于水下分离，容易产生泄露污染。发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能主动控制旋转速度、 实现深水中的油水混合物有效分离的静螺旋栅式主动旋流油水分离器。为解决上述技术问 题，本发明的解决方案是
提供一种静螺旋栅式主动旋流油水分离器，包括分离装置，所述油水分离器还包 括支架、油水混合物油桶、泵、动力系统、收油桶和收水桶；所述动力系统包括电机、变频器 和电机带轮；
所述分离装置包括入油口装置、轴承、轴承油封架、油封、螺旋栅、螺旋栅固定装 置、旋转筒、旋转筒带轮、分离装置固定架、溢流管，溢流管固定装置和底流装置；入油口装 置、轴承油封架和底流装置固定在分离装置固定架上；螺旋栅固定装置固定在入油口装置 中，并与螺旋栅间隙配合加以固定螺旋栅，螺旋栅设置在旋转筒内部，旋转筒安装于轴承 中，旋转筒和旋转筒带轮固定；溢流管固定装置和底流装置之间连接固定，且溢流管一部分 伸入旋转筒内；轴承和油封安装在轴承油封架里；
油水混合物油桶、泵和分离装置相互之间通过管路连接，并固定在支架上方，动力 系统固定在支架的左边，且电机带轮通过V带和分离装置中的旋转筒带轮相连，在分离装置的下方支架上固定有收油桶和收水桶，收油桶与分离装置中的溢流管相连接，收水桶通 过钢管与底流装置相连接。
作为进一步的改进，所述油水混合物油桶上方设有搅拌器。
作为进一步的改进，所述分离装置与泵之间的管路上分别装有压力计和流量计， 泵与油水混合油桶之间的管路上装有阀门。
作为进一步的改进，所述泵、电机、变频器和分离装置分别与固定板利用螺栓连 接，再通过固定板与支架焊接固定，与电机连接的固定板上有上下朝向的U型槽，与分离装 置连接的固定板上有左右朝向的U型槽。
作为进一步的改进，所述在旋转筒上部的是调心轴承，在旋转筒下部的是止推轴承。
作为进一步的改进，所述溢流管固定装置和底流装置通过螺纹连接固定的，溢流 管固定装置的末端与溢流管通过螺纹旋和。
作为进一步的改进，所述旋转筒内部分为直管段、锥形段和末端直管段，外部直径 相同，旋转筒与旋转筒带轮之间通过螺钉连接固定。
作为进一步的改进，所述螺旋栅为螺旋型通道，螺旋段的长度和直径小于旋转筒 的内部直管段。
作为进一步的改进，所述螺旋栅的圆柱端末端为方形结构，螺旋栅通过方形结构、 螺钉和螺旋栅固定装置与入油口装置固定。
作为进一步的改进，所述螺旋栅、入油口装置、溢流管和底流装置分别采用O型圈 密封，入油口装置和轴承油封架之间以及底流装置和轴承油封架之间分别采用垫片密封， 旋转筒和轴承油封架之间采用油封密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
1、结构紧凑，体积和重量都很小，适合深海作业；
2、比起重力式分离，本发明明显缩短了分离时间；
3、先对油水混合物进行搅拌，并用泵以一定的压力注入分离装置，增大了油水混 合物的浓度、杂质含量的适用范围；
4、配备了动力装置，螺旋栅和旋转筒结构都是通过流场设计计算，转速、流量、压 力等都是通过计算、仿真和实验后优化配置，明显提升分离效果。
图1是本发明的整体轴测图。
图2是分离装置的剖视图。
图3是螺旋栅。
图4是旋转筒剖面图。
图中的附图标记为1支架；2电机；3电机带轮；4 V带；5分离装置固定架；6轴 承油封架；7垫片；8入油口装置；9 O型圈；10螺旋栅固定装置；11油封；12轴承；13螺旋 栅；14旋转筒；15旋转筒带轮；16溢流管；17底流装置；18溢流管固定装置；19流量计；20 压力计；21搅拌器；22阀门；23油水混合物油桶；24泵；25收水桶；26收油桶。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述
如图1所示的油水分离器主要由以下几部分组成支架1、分离装置、油水混合物 油桶23、泵24、动力系统、收油桶26和收水桶25。油水混合物油桶23、泵24和分离装置相 互之间通过管路连接，并固定在支架I上方，其中泵24和分离装置分别与固定板利用螺栓 连接，再通过固定板与支架I焊接固定，且与分离装置连接的固定板上有左右朝向的U型 槽，用以调节V带4的张紧程度。收油桶26和收水桶25固定在分离装置下方的支架I上。 油水混合物油桶23上方设有搅拌器21，对油水混合物实现充分均匀搅拌。分离装置与泵 24之间的管路上分别装有压力计20和流量计19，用于测量入油口的流量和压力，泵24与 油水混合油桶23之间的管路上装有阀门22，用于调节流量。
所述分离装置包括入油口装置8、轴承12、轴承油封架6、油封11、螺旋栅13、螺旋 栅固定装置10、旋转筒14、旋转筒带轮15、分离装置固定架5、溢流管16和底流装置17。轴 承12和油封11安装在轴承油封架6里；旋转筒14内部分为直管段、锥形段和末端直管段， 外部直径相同；螺旋栅13为螺旋型通道，设置在旋转筒内部，螺旋段的长度和直径小于旋 转筒14的内部直管段。入油口装置8和轴承油封架6通过螺栓固定在分离装置固定架5 上的，且入油口装置8和轴承油封架6采用密封垫片7密封。螺旋栅13的圆柱端末端为方 形结构，可利用螺钉与入油口装置8连接，并通过O型圈9密封。螺旋栅固定装置10通过 螺纹固定在入油口装置8中，并与螺旋栅13间隙配合。旋转筒14安装于轴承12中，上面 是调心轴承，下面是止推轴承，旋转筒14的两端采用油封11密封。旋转筒14和旋转筒带 轮15采用紧定螺钉固定。底流装置17通过螺栓和轴承油封架6以及分离装置固定架5连 接。溢流管固定装置18和底流装置17是通过螺纹连接固定，溢流管固定装置18的末端与 溢流管16通过螺纹旋和，能通过调节旋和长度来调节溢流管16深入旋转筒14的位置，溢 流管固定装置18和溢流管16之间是通过O型圈9实现密封的。溢流管16的另一端与收 油桶26相连接，底流装置17则通过钢管与收水桶25相连接。所述溢流管16的入口分为 内锥角、外锥角和椭球面三种形式。
所述动力系统包括电机2、变频器和电机带轮3。电机2和变频器分别与固定板利 用螺栓连接，再通过固定板焊接固定在支架I的左边，与电机2连接的固定板上有上下朝向 的U型槽，用于调节电机2的高低位置。电机2通过电机带轮3、V带4和旋转筒带轮15带 动旋转筒14实现高速旋转，而电机2的转速是通过变频器进行调节，同时通过转速测量仪 来测定电机2转速。
工作时，油水混合物在油水混合物油桶23内先通过搅拌器21搅拌均匀，然后泵24 以一定的压力将油水混合物注入到分离装置中，并通过流量计19和压力计20获取流量和 压力数据。
当油水混合物从入油口装置8进入分离装置后，沿着螺旋栅13的螺旋通道切向注 入到旋转筒14中，而旋转筒14高速旋转对油水混合物进行加速，由于油和水的密度不同在 高速旋转下产生离心分离，在旋转筒14末端，油从位于旋转筒14末端中心的溢流管16中 排除，而水则从底流装置17排除。
权利要求
1.一种静螺旋栅式主动旋流油水分离器，包括分离装置，其特征在于，所述油水分离器还包括支架、油水混合物油桶、泵、动力系统、收油桶和收水桶；所述动力系统包括电机、变频器和电机带轮；所述分离装置包括入油口装置、轴承、轴承油封架、油封、螺旋栅、螺旋栅固定装置、旋转筒、旋转筒带轮、分离装置固定架、溢流管，溢流管固定装置和底流装置；入油口装置、轴承油封架和底流装置固定在分离装置固定架上；螺旋栅固定装置固定在入油口装置中，并与螺旋栅间隙配合加以固定螺旋栅，螺旋栅设置在旋转筒内部，旋转筒安装于轴承中，旋转筒和旋转筒带轮固定；溢流管固定装置和底流装置之间连接固定，且溢流管一部分伸入旋转筒内；轴承和油封安装在轴承油封架里；油水混合物油桶、泵和分离装置相互之间通过管路连接，并固定在支架上方，动力系统固定在支架的左边，且电机带轮通过V带和分离装置中的旋转筒带轮相连，在分离装置的下方支架上固定有收油桶和收水桶，收油桶与分离装置中的溢流管相连接，收水桶通过钢管与底流装置相连接。
2.根据权利要求1所述的油水分离器，其特征在于，所述油水混合物油桶上方设有搅拌器。
3.根据权利要求1所述的油水分离器，其特征在于，所述分离装置与泵之间的管路上分别装有压力计和流量计，泵与油水混合油桶之间的管路上装有阀门。
4.根据权利要求1所述的油水分离器，其特征在于，所述泵、电机、变频器和分离装置分别与固定板利用螺栓连接，再通过固定板与支架焊接固定，与电机连接的固定板上有上下朝向的U型槽，与分离装置连接的固定板上有左右朝向的U型槽。
5.根据权利要求1所述的油水分离器，其特征在于，所述在旋转筒上部的是调心轴承， 在旋转筒下部的是止推轴承。
6.根据权利要求1所述的油水分离器，其特征在于，所述溢流管固定装置和底流装置通过螺纹连接固定的，溢流管固定装置的末端与溢流管通过螺纹旋和。
7.根据权利要求1所述的油水分离器，其特征在于，所述旋转筒内部分为直管段、锥形段和末端直管段，外部直径相同，旋转筒与旋转筒带轮之间通过螺钉连接固定。
8.根据权利要求7所述的油水分离器，其特征在于，所述螺旋栅为螺旋型通道，螺旋段的长度和直径小于旋转筒的内部直管段。
9.根据权利要求1所述的油水分离器，其特征在于，所述螺旋栅的圆柱端末端为方形结构，螺旋栅通过方形结构、螺钉和螺旋栅固定装置与入油口装置固定。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的油水分离器，其特征在于，所述螺旋栅、入油口装置、溢流管和底流装置分别采用O型圈密封，入油口装置和轴承油封架之间以及底流装置和轴承油封架之间分别采用垫片密封，旋转筒和轴承油封架之间采用油封密封。
全文摘要
本发明涉及一种深水油气田用的生产水油水分离器，旨在提供一种静螺旋栅式主动旋流油水分离器。该油水分离器包括分离装置、支架、油水混合物油桶、泵、动力系统、收油桶和收水桶，油水混合物油桶、泵和分离装置相互之间通过管路连接，并固定在支架上方，动力系统固定在支架的左边，且电机带轮通过V带和分离装置中的旋转筒带轮相连，在分离装置的下方支架上固定有收油桶和收水桶，收油桶与分离装置中的溢流管相连接，收水桶通过钢管与底流装置相连接。本发明结构紧凑，体积和重量都很小，适合深海作业，且增大了油水混合物的浓度、杂质含量的适用范围，缩短了分离时间，提升分离效果。
文档编号B04C3/06GK102989597SQ20121052079
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者陈家旺, 李高森, 郑炳焕, 顾临怡 申请人:浙江大学