用於運行壓縮機單元的方法和壓縮機單元的製作方法

2023-06-09 12:43:11

專利名稱：用於運行壓縮機單元的方法和壓縮機單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於運行特別是用於水下工作的壓縮機單元的方 法。此外，本發明還涉及一種特別是用於水下工作的壓縮機單元，該 壓縮機單元包括壓縮機和電機，該壓縮機單元具有殼體，殼體帶有用 於輸送介質的入口和出口，並帶有旋轉軸線，壓縮機單元的轉子可圍 繞該旋轉軸線旋轉。
背景技術：
壓縮機製造領域中的早期研究集中在用於輸送天然氣的大型壓縮 機的海下設置。由於特殊的工作條件，特別是由於受到很大限制的可 接近性，無論為了維護目的還是藉助供應管路，業界都遭遇到很大的 挑戰。有關的環境規定禁止在待安裝的機組和周圍的海水之間進行任 何物質交換。而且，海水是一種侵蝕性的介質，在不同的海洋深度會 遇到極端的壓力和溫度條件。另一個要求在於，機組一方面應具有非 常高的壽命，另一方面必須幾乎無需維護。另外，令人憂慮的是，部 分具有化學侵蝕性的待輸送的介質會造成嚴重的汙染。
前述類型的壓縮機單元已由國際專利申請WO 02/099286 Al公開。 為了達到旨在毫不讓步地簡化的目的，以便降低維護成本，同時提高 壽命，該文件提出，將壓縮機轉子與電機轉子一體設計，並且只用兩 個徑向軸承分別在端部進行支承。
此外由歐洲專利申請EP 1 074 746 B1已知，為渦輪壓縮機配設三 個徑向軸承，其中電機轉子通過連接器與壓縮機轉子連接。
對流體的壓縮在冰點附近會成為問題。在輸送天然氣時，在氣體 水化物的生成方面的研究遇到很大的問題。氣體水化物是類似冰的夾 雜化合物，其中小的氣體分子例如惰性氣體和不同的天然氣組分在保 持架中被水分子包圍。在液態水量比較少且溫度例如為IOIC時，就已 經必須考慮水化物生成。估計1988年挪威北海鑽井平臺Piper Alpha 嚴重的氣體災難可能歸因於這種水化物生成。此外在天然氣輸送時巨 大的附加運行成本還由氣體水化物沉積物造成，因為這些氣體水化物 沉積物堵塞性地沉積在管道中。

發明內容
本發明的目的在於，提出一種用於運行壓縮機的方法和一種壓縮 機單元，該壓縮機單元在很大程度上使得例如在海下輸送天然氣時氣 體水化物生成的風險最小化。
為了實現該目的，根據本發明，提出一種根據權利要求1所述的 用於運行壓縮機單元的方法和一種根據權利要求11所述的壓縮機單 元。對其分別引用的從屬權利要求包含本發明的有益的改進方案。
本發明的一個特殊的優點在於，基於注入防凍劑可靠地防止水化 物生成。通過這種方式既可以保護壓縮機單元的易受侵蝕的部件，又 可以保護起始於輸送介質的注入位置至該輸送介質的以後的分離位置 的整個輸送線路。該方法因此也是特別有益的，因為在對天然氣進行 化學處理的範圍內，在管道之後與壓縮機單元連接的基站內，本來就 要對不希望的附加物質進行分離。所獲得的工作安全性既體現在壓縮 機的較高的可用性上，又體現在防止在與壓縮機單元連接的管道中堵 塞性的水化物生成的高度可靠性上。
注入防凍劑可以在抽吸接管中或者直接在壓縮機中進行。給壓縮 機單元的部件加載防凍劑特別有益於軸承、電機和其它運動的部件。 如果水化物生成的特別的危險存在於各個壓縮機級的溢流區域中，則 最好也可以在此注入防凍劑。本發明的主要應用領域是天然氣輸送， 因為在該領域水化物生成的危險相對較高。
特別是最好加入不同的酒精，以確保可靠地防止氣體凍結。無論 由於經濟上的原因還是由於技術上的原因，注入甲基乙二醇都是有益的。
一種用於實現防止水化物生成的略微節儉的變型方案在於，在壓 縮機單元每次起動之前，在壓縮機單元的關鍵部位上、特別是在前述 部位上注入防凍劑。根據本發明的一種有益的改進方案，在每次按計 劃停機之前，在壓縮機單元的敏感部位上注入一定量的防凍劑。特別 有益的是，無論在每次起動之前，還是在每次停機之前，都使用防凍 劑。在壓縮機單元緊急停機或跳閘的情況下，緊要的是儘快將機器停 止，從而前述的注入防凍劑通常是不可行的。另一種方案在於，在開 始停機的同時促使注入防凍劑。


下面對照附圖藉助特殊的實施例詳細說明本發明。所示實施方式
僅用於作為例子說明本發明。圖中示出
圖1是本發明的壓縮機單元和主要的相鄰的模塊的示意性的縱剖 面視圖，該壓縮機單元按照本發明的方法來工作。
具體實施例方式
圖1示出了本發明的壓縮機單元1的示意性的縱剖面視圖，該壓 縮機單元1作為主要部件在氣密性結構的殼體4中具有電機2和壓縮 機3。殼體4容納著電機2和壓縮機3。在從電機2到壓縮機3的過渡 區域中，殼體4設有入口 6和出口 7，其中通過入口 6藉助抽吸接管8 抽吸待壓縮的流體，壓縮後的流體通過出口 7流出。
壓縮機單元1在工作時垂直設置，其中電機2的電機轉子15通過 壓縮機3的壓縮機轉子9聯合成共同的軸19，軸19圍繞共同的垂直的 旋轉軸線60旋轉。
電機轉子15在其上端部支承在第一徑向軸承21中。
壓縮機轉子9在下面的位置中通過第二徑向軸承22得到支承。
在共同的軸19的上端部-即電機轉子15的上端部-設有軸向軸 承25。徑向軸承和軸向軸承通過電磁工作並分別封裝。在此徑向軸承 沿周向圍繞軸19的相應的軸承位置延伸，並在此不間斷地環繞360。。
設計成離心壓縮機的壓縮機3具有三個分別通過溢流部分33連接 的壓縮機級ll。在壓縮機級ll上產生的壓力差用於在壓縮機轉子9上 產生推力，該推力在電機轉子15上傳遞，且與由壓縮機轉子9和電機 轉子15構成得到的全部轉子的重力反向指向，從而實現在標準工作狀 態下很大程度上的推力平衡。通過這種方式可以使得軸向軸承25的尺 寸設計得小於在旋轉軸線60水平設置時的情況。
電磁的軸承21、 22、 25通過未詳細示出的冷卻系統冷卻至工作溫 度，其中冷卻系統設置有在壓縮機3的溢流部分33中的分接頭。 一部 分輸送介質(優選是天然氣)從該分接頭藉助於管路經由過濾器引出， 接下來通過兩個單獨的管路被分別引導至外部的軸承位置(第一徑向 軸承21和第二徑向軸承22以及軸向軸承25)。這種利用冷的輸送介 質(80)的冷卻節省了附加的供應管路。
電機轉子15被定子16包圍，定子16具有封裝部分，從而侵蝕性 的輸送介質80不會損壞定子16的繞組。封裝部分在此優選如下設計，它能夠承受全部工作壓力。這也是因為為定子設置了單獨的冷卻系統 的緣故，在該冷卻系統中循環有自己的冷卻介質。
壓縮機轉子9最好具有壓縮機軸10，在壓縮機軸10上安裝了各個 壓縮機級11。這優選通過熱壓配合來實現。形狀配合例如藉助於多邊 形也是可行的。另一種實施方式規定，將不同的壓縮機級ll彼此焊接 在一起，由此產生一體的壓縮機轉子9。
輸送介質80或者說天然氣NG從天然的蓄存池首先進入到冷凝液 分離器81中，該冷凝液分離器將冷凝液82、特別是水與氣態的相分離。 冷凝液82進入到冷凝液管路84中，隨後的排水管路95也匯入到該冷 凝液管路84中，排水管路95將在壓縮機單元中被分離的冷凝液導入 到冷凝液管路84中。冷凝液82被冷凝液泵85輸送到混合單元86中， 在混合單元86中與被壓縮的天然氣NG或者說輸送介質80進行混合。 所產生的混合物被輸送到朝基站89的方向的管道87中。
壓縮機單元l具有用於分配防凍劑73的包括分配管路94和噴注模 塊72的系統。防凍劑73從蓄積罐92通過定量泵93被輸送至壓縮機單 元1上的不同的噴注模塊72。通過噴注模塊72，在本地給第一徑向軸 承21、軸向軸承25、第二徑向軸承22、溢流部分33進行加載。在抽 吸接管8上有另外的噴注模塊72，通過該噴注模塊72，防凍劑73被直 接注入到所抽吸的輸送介質80中。
淨皮注入的防凍劑73部分地、即在壓縮機單元l中被分離地通過壓 縮機單元1的排水機構96 (在"單排水點"上)排到排水管路95中。 餘下部分與被壓縮的天然氣NG—起經由出口 7輸送到混合單元86中。 防凍劑73、天然氣NG和冷凝液82通過管道87被輸送至地面上的基 站89。管道87中的水化物生成由於攜帶的防凍劑73而得以避免。在 到達基站89之前，另外的冷凝液分離器88用於天然氣NG的乾燥，其 中冷凝液包括防凍劑73進入到處理器90中，在該處理器90中，防凍 劑73與餘下的冷凝液82分離。經過處理的防凍劑73通過反饋管路91 沿著管道87返回到蓄積罐92中。防凍劑73的閉合的迴路一方面確保 防止水化物生成，另一方面確保遵守有關的環境標準。
權利要求
1.用於運行特別是用於水下工作的壓縮機單元(1)的方法，其特徵在於，給所述壓縮機單元(1)的部件加載防凍劑(73)，並且/或者在待壓縮的輸送介質(天然氣NG)的流動線路中注入防凍劑(73)。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述防凍劑(73)直 接注入到所述壓縮機單元(1)的壓縮機(3)中。
3. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述防凍劑(73)直 接注入到用於輸送介質(天然氣NG)的抽吸接管(8)中。
4. 如前迷權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，給軸承(徑 向軸承21、 22，軸向軸承25)或電機(2)加載防凍劑(73)。
5. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，防凍劑(73 ) 被注入到在所述壓縮機單元(1)的壓縮機(3)的兩個壓縮機級(11) 之間的溢流部分(33)中。
6. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述輸送 介質是天然氣(NG),
7. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述防凍 劑(73)是曱基乙二醇(MEG)。
8. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述防凍 劑(73)在所述壓縮機單元(1)起動之前被注入。
9. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述防凍 劑(73)只在所述壓縮機單元(1)起動之前被輸入。
10. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述防凍 劑(73)在所述壓縮機單元(1)停機之前被輸入。
11. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述防凍 劑(73)只在所述壓縮機單元(1)起動之前和停機之前被輸入。
12. 用於按照如前述權利要求中任一項所述的方法運行的壓縮機 單元，其特徵在於，在抽吸接管(8)和/或至少一個軸承(徑向軸承 21、 22，軸向軸承25)上和/或在電機(2)上和/或在兩個壓縮機級(11) 之間的至少一個溢流部分(33)上設有至少一個噴注模塊(72)，通 過所述噴注模塊(72)可將防凍劑(73)注入到待壓縮的輸送介質的 流動線路中，或者可給相應的部件加載防凍劑(73)。
全文摘要
本發明涉及一種用於運行特別是用於水下工作的壓縮機單元(1)的方法。在壓縮時應該使水化物生成的風險最小化。本發明的方法通過如下措施消除了所述風險，即給所述壓縮機單元(1)的部件加載防凍劑(73)，和/或在待壓縮的輸送介質(天然氣NG)的流動線路中注入防凍劑(73)。此外還提出了一種用於根據按本發明的方法運行的壓縮機單元。
文檔編號F04D17/12GK101410625SQ200780010512
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月22日 優先權日2006年3月24日
發明者G·馬蒂森, M·范阿森 申請人:西門子公司