QK17-2污水处理平台水力旋流器控制方案优化设计.pdf

增刊２ｐＪ造船Ｖｏ１．５１Ｓｐｅｃｉａｌ２

２０１０年１２月ＳＨＩＰＢＵＩＬＤ１ＮＧＯＦＣＨＩＮＡＤｅｃ．２Ｏ１Ｏ

文章编号：１０００—４８８２（２０１Ｏ）Ｓ２—１３８—０７

ＯＫ１７－２污水处理平台水力旋流器控制方案

优化设计

陈建玲

（中海油能源发展股份有限公司油田建设工程设计研发中心，天津３００４５２）

捅要

水力旋流器是一种利用油水两相液体之间的密度差，通过离心力的作用将分散相从连续相中分离出来

的设备，水力旋流器的入口进料流量和差压比ＰＤ（Ｒ）是影响旋流器分离效率的主要可控参数，因此合理控制

操作参数是提高水力旋流器分级效率的关键。针对ＱＫ１７－２污水处理平台水力旋流器在现场应用过程中出现

对关键参数调节不准确、不及时，导致水力旋流器处理效果较差，生产能力无法满足要求等问题，对原有

控制方案存在的不足进行分析，重新设计一套自动控制方案，并在平台上使用取得了较好的效果。

关键词：水力旋流器；可控参数；差压比

０引言

水力旋流器是一种利用混合液中互不相溶介质之间的密度差，通过离心力作用在其内部进行分离

的设备，具有分离性能好、处理大、结构简单、无运动部件、电力消耗低、操作费用低等许多优点，

这对于落实节能减排工作，提高平台生产质量都具有很人的意义。因此该项技术已在海上油田获得广一

泛应用。目前已采用此项技术的海洋平台包括ＱＫ１７—２平台、ＢＺ３４—１平台、涠洲１１—４Ａ平台等。

ｌ水力旋流器的工作原理

流体从切线方向进入水力旋流器，高速流体在水力旋流器内以渐开线的形状进行旋转运动，随着

流体向锥体运动，水力旋流管的内径使流体角速度增加和离心力增加，离心力可达重力的１０００－３０００

倍，假设水的相对密度为１，油的相对密度为０．９，同时达到为重力３０００倍的离心力，则水与油的离

心力差比相对密度差增加了３０００倍，即（１×３０００—０．９×３０００）／（卜０．９）＝３０００，所以油与水能迅速分

离，较重的水由于离心力大被甩向外而，沿旋流管的内擘向下运动，并通过旋流管底部的出口流出（底

流）：而相对密度小的油所受离心力比水小，被水挤向旋流管的中心，流向旋流器的顶部，并通过一

个孔口流出（溢流）。如图ｌ所示。

２主要控制参数

２．１入口流量

通过水力旋流器的入口流芾Ｑ是影响分离性能的决定因素之一，因为它确定了水力旋流器内液体

旋流的强弱，所以也决定了各液滴或颗粒的运动轨迹，如果小滴与颗粒运动符合斯托克斯定律的话，

颗粒或液滴沿径线方向移动的速度ｖ与９平方成正比，即。，而液体存水力旋流器中某一位置上

陈建玲：０Ｋ１７．２污水处理、台水力旋流器控制方案优化设训Ｉ３９

平均轴向速度与流量Ｑ成正比，即Ｑ，当Ｑ较低时，液体进入水力旋流器内的径向和轴向速度

较小，无法实现有效分离，效率较低。当Ｑ增加时，颗粒或液滴的颈相速度的增长是轴向速度增长的

平方，同时也说明分离效率将随流量的增加而增加。到达一个最佳的处理量后随着流擐继续增加分离

效率会逐渐下降，这是由于液体旋转速度加快使分散相液滴受到更大的切向应力而破碎造成的，此时

液体乳化更严重，分离更为困难，因此要想达到高的分离效率，须找到最佳的入口流量。

油水）

清洁水（底流）

图１水力旋流器原理图

２．２差压比

对于一给定流体，流体在圆锥内分离的离心力受入口压力与底流压力差控制，溢流和底流的体积

量是由底流和溢流的压力差及溢流孔的面积控制，对于给定