具有一體化的壓縮機和泵的單一系統和方法

2023-08-03 07:11:56 2

專利名稱：具有一體化的壓縮機和泵的單一系統和方法
技術領域：
本文所公開的主題的實施例大體上涉及方法和系統，並且更具體而言，涉及用於將壓縮機部分和泵部分一體化到單一系統中以用於壓縮和泵送給定流體的機構和技術。
背景技術：
在過去幾年中，對於石化產品更多的依賴已經不但產生汙染物(如C02)排放的大幅增加，而且還產生對具有用於處理石油和天然氣衍生產品的更多壓縮機、泵和其它機械的需求。例如，在發電領域產生大量的C02排放物。隨著世界對汙染性排放物變得越來越 敏感，並且政府正朝不利於進入環境中的這些排放物的機制而努力，因此開發降低汙染量的技術(所謂的綠色技術)比以往更重要。在增強油回收(E0R，這是指用於增加可從油田開採的原油的量的技術)的不同領域，以更有效且可靠的方式輸送C02和/或C02混合物的需求對於工業以及對於環境也很重要。根據E0R，來自儲存設施的002和/或C02混合物被提供至陸上或離岸鑽井位置以用於在地下泵送以便移除石油。因此，C02和/或C02混合物對於該領域很重要。就發電而言，C02排放的減少是有挑戰性的，因為該流體具有較高分子量，並且其臨界點在環境溫度下處於非常低的壓力(74巴)。為了移除通常通過發電而作為氣體產生的C02，C02需要與在發電廠排氣中存在的其它汙染物和/或物質中分離。該步驟傳統上稱為捕集。在捕集C02之後，需要將氣體壓縮以達到預定壓力、冷卻以從氣相變為濃相，例如液相，並且然後以這種密度更高的相輸送至儲存地點。如隨後將討論的，濃相依賴於流體的類型、流體中的雜質量和其它參數。然而，通常對於流體不存在能定量描述濃相的唯一參數，除非知道該流體的準確成分。相同的過程可用於E0R，其中002和/或C02混合物需要被捕集，並且然後壓縮和輸送至期望的地點用於重新注入。因此，常規地，在捕集階段之後，使用壓縮機將氣相的初始C02變為濃相或液相。此後，C02被供給到泵中，該泵將濃相或液相的流體輸送至儲存設施或另一期望的地點用於重新注入。應當指出，為了讓泵和壓縮機兩者有效地處理C02，必須實現一定壓力和溫度的氣相和濃相/液相002，因為壓縮機和泵的效率對於這些參數敏感。因此，傳統的壓縮機和泵需要相對於彼此微調，使得精確相態的002從壓縮機傳遞到泵。然而，由於壓縮機和泵傳統上由不同的提供商製造，因此這兩種元件的匹配可能是費時的，需要製造商之間的大量協調。此外，使用獨立式壓縮機和獨立式泵的現有系統具有較大覆蓋區，這可能是高成本的。因此，期望提供能避免上述問題和缺點的系統和方法。

發明內容
根據一個示例性實施例，存在一種用於壓縮氣相流體並用於泵送濃相流體的系統。該系統包括壓縮機部分，其具有構造成壓縮氣相流體的至少一個葉輪；壓縮機部分A 口，其連接到壓縮機部分且構造成接納氣相流體並將流體提供至至少一個葉輪；壓縮機部分出口，其構造成以等於或大於預定密度的密度提供氣相流體；溫度改變裝置，其連接到壓縮機部分出口且構造成將流體變為濃相；泵部分，其具有構造成泵送濃相流體的至少一個葉輪；泵部分入口，其構造成接納來自壓縮機部分出口的濃相流體；泵部分出口，其構造成從系統輸出濃相流體；單一大齒輪，其構造成以預定速度圍繞軸向軸線旋轉；多個小齒輪，其接觸單一大齒輪且構造成以彼此不同的預定速度旋轉，每個小齒輪構造成啟動(activate)對應的壓縮機部分葉輪；以及泵軸，其從泵部分延伸且構造成接合單一大齒輪以使泵部分的至少一個葉輪旋轉。壓縮機部分的至少一個葉輪具有與泵部分的至少一個葉輪不同的速度，並且濃相通過具有比預定密度更大的密度而限定。根據另一個示例性實施例，存在一種用於壓縮氣相流體和用於利用系統泵送濃相流體的方法，該系統包括壓縮機部分和泵部分，壓縮機部分具有至少一個壓縮機部分葉輪，並且泵部分具有至少一個泵部分葉輪。該方法包括在壓縮機部分的壓縮機部分入口處接納氣相流體；在壓縮機部分的一個或多個級中壓縮氣相流體，使得流體作為處於等於或大於預定密度的密度的氣相流體出現在壓縮機部分的壓縮機部分出口處；在流體離開壓縮機 部分之後，通過冷卻流體而將流體的相態轉變為濃相；在泵部分的泵部分入口處接收濃相流體；將濃相流體泵送通過泵部分的一個或多個級，使得在泵部分的泵部分出口處出現具有比在泵部分入口處更高的壓力的流體；以及旋轉單一大齒輪，以便啟動至少一個或多個壓縮機級和至少一個或多個泵級的全部。濃相由具有比預定密度更大的密度的流體限定。根據又一個示例性實施例，存在一種包括計算機可執行指令的計算機可讀介質，其中，指令在被執行時實現用於利用系統來壓縮氣相流體並用於泵送濃相流體的方法，該系統包括壓縮機部分和泵部分，壓縮機部分具有至少一個壓縮機部分葉輪，並且泵部分具有至少一個泵部分葉輪。該方法包括此前的段落中引述的步驟。


被合併到該說明書中並組成其一部分的附圖示出了一個或多個實施例，並且與該描述一起解釋這些實施例。在附圖中
圖I是根據示例性實施例具有一體化的壓縮機和泵的系統的一般視 圖2是根據示例性實施例具有一體化的壓縮機和泵的系統的示意 圖3示出根據示例性實施例由壓縮機壓縮且由泵在一定溫度和壓力下泵送的流體的相態 圖4是根據示例性實施例連接到啟動壓縮機部分的大齒輪的泵部分的示意 圖5是根據示例性實施例具有一體化的壓縮機和泵的系統的側視 圖6是根據示例性實施例的系統的泵部分的示意 圖7是具有一體化的壓縮機和泵的系統和控制系統的示意圖；以及 圖8是示出根據示例性實施例的用於壓縮和輸送流體的方法的流程圖。
具體實施例方式
示例性實施例的下列描述參考了附圖。不同圖中的相同附圖標記表示相同或類似的元件。下列詳細描述不限制本發明。而是，本發明的範圍由所附權利要求限定。為簡單起見，關於用於C02的壓縮機和泵的術語和結構而討論了下列實施例。然而，接下來將討論的實施例不限於該流體，而是可以應用於其它流體。在說明書全文中，對「一個實施例」或「實施例」的引用意味著結合實施例描述的特定特徵、結構或特性包括在所公開的主題的至少一個實施例中。因此，在說明書全文中，在不同地方出現的短語「在一個實施例中」或「在實施例中」不一定指的是同一實施例。此夕卜，在一個或多個實施例中，特定特徵、結構或特性可以以任何合適的方式組合。根據示例性實施例，存在包括壓縮機部分和泵部分的單一系統。該單一系統構造成獲取作為輸入的氣相流體，將流體轉變為濃相(或液相)流體並且將濃相流體輸送至期望的地點。濃相可由流體的密度、壓力和溫度限定。對於每種流體預定的密度依賴於流體的組成等。應當指出，濃相流體可以是氣體，但其如此稠密，以致於在泵送時表現得像液體一樣。為此，希望將濃相或液相流體供應到泵部分。該系統可具有驅動壓縮機部分和泵部分兩者的單一大齒輪。這樣的系統可具有比包括獨立式壓縮機和獨立式泵的傳統系統更小的覆蓋區，因為壓縮機級和泵級兩者都形成在大齒輪周圍。該系統也可使用比獨立式壓縮機和獨立式泵更小的功率。該系統可使用一個或多個冷卻裝置，該裝置設置在例如壓縮機 部分與泵部分之間以用於冷卻來自壓縮機的氣相流體，以在流體供應至泵部分之前實現濃相。可以任選地將其它冷卻裝置安裝在壓縮機部分和/或泵部分的各個級之間。根據圖I所示的示例性實施例，一體化系統10包括壓縮機部分12和泵部分14。壓縮機部分12容納在殼體16中。在殼體16內部存在齒輪箱18，齒輪箱18包括單一大齒輪20和一個或多個小齒輪22等。在一個應用中，齒輪箱18可設置在殼體16外部。每個小齒輪22可附連到對應的軸24，軸24連接到對應的壓縮機葉輪。軸23 —端直接或經由一個或多個小齒輪25或其它等同機構連接到大齒輪20，並且軸23的另一端進入泵部分14以用於啟動泵部分中存在的一個或多個級。齒輪26可設置在大齒輪20與小齒輪22中的一個或多個之間。根據示例性實施例，壓縮機部分的級像車輪輪轂周圍的輻條一樣分布在大齒輪20周圍，同時泵部分14的級如下文所示那樣沿軸23線性分布，這不同於其中壓縮機和泵的級均沿公共軸分布的同軸式布置。圖I所示布置與同軸式布置的另一個區別是，系統10的級可具有其自己的旋轉速度，而同軸式布置中的級則均具有單一旋轉速度。壓縮機部分12可包括多個級，例如驅動所需流體的多個葉輪。在一個應用中，壓縮機部分12為離心壓縮機，並且壓縮機葉輪和相應的壓縮機級的數量可以是一個或多個。根據示例性實施例，壓縮機葉輪被選擇以由於離心力而加速流動的流體，使得壓縮機部分12充當離心壓縮機。例如，圖I所示實施例示出30-1至30-6六個級，每個級具有相應的壓縮機葉輪。每個級具有入口和出口。壓縮機部分12具有總壓縮機部分入口 32和總壓縮機部分出口 36。壓縮機部分入口 32構造成接納氣相流體，並且壓縮機部分總出口 36構造成以增加的壓力和/或密度提供氣相流體。例如，輸入壓力可以為I巴，同時輸出壓力可以在10至1000巴之間。在一個應用中，輸出壓力可以在10與120巴之間。對於具有在0和5%之間相對低的雜質含量的002來說，輸出密度可以在100與500kg/m3之間。泵部分14也可包括一個或多個級，例如驅動濃相或液相流體的多個葉輪。每個級可具有入口和出口。泵部分14具有總泵部分入口和泵部分出口(下面示出)。泵部分入口可構造成連接到總壓縮機部分出口 36以接納來自壓縮機部分的濃相流體。泵部分出口可構造成以所需壓力排放濃相流體以輸送例如至儲存地點。對於具有以上所指雜質的002來說，在400與800kg/m3之間的密度是表徵濃相的預定密度。換言之，對於該特定純度的002，如果流體密度大約或大於400至800kg/m3且流體的溫度和壓力在臨界值以上，則流體被視為是濃相的。如上文已指出的，該值對於特定純度的002是正確的，並且因此該值隨流體的性質和其純度而變化。圖I所示泵部分具有軸23，軸23在壓縮機部分12的外殼16內部延伸，使得大齒輪20啟動軸23。因此，大齒輪20 (通過軸21)的旋轉不但決定壓縮機級的小齒輪的旋轉，而且還決定泵軸23的旋轉和因此的泵部分葉輪的旋轉。在一個應用中，可使用另一種機構來代替大齒輪，以用於啟動壓縮機的級和泵的級。應當指出，雖然大齒輪20可以以給定速度旋轉，但每個壓縮機葉輪可以以不同速度旋轉，這取決於對應小齒輪的尺寸。然而，泵葉輪同軸式分布，例如，泵部分葉輪具有相同速度。換言之，通過使用單一大齒輪，壓縮機部分和泵部分的各個級可設計成使得單一系統接納作為輸入的氣相流體並輸出濃相或液相流體。
根據不例性實施例，圖2中不出了在各個壓縮機部分入口和出口以及泵部分入口和出口之間的連接。在該實施例中，壓縮機部分12包括六個級。然而，如上文所討論的，該數量為示例性的，並且壓縮機部分可根據需要對於每種應用包括更多或更少的級。壓縮機部分12的總入口 32和總出口 36已在圖I中示出。圖2示出了在壓縮機部分12的不同級之間的入口和出口。例如，在氣相流體進入總入口 32之後，第一級在出口 34-1處排放仍為氣相的流體。應當指出，出口 34-1為第一級的出口，而總出口 36則為末級的出口和壓縮機部分12的總出口。在出口 34-1處具有增加的壓力和溫度的氣相流體可提供至溫度冷卻裝置40-1以用於降低氣相流體的溫度。在壓縮機部分的不同級之間使用的冷卻裝置的數量可隨著應用不同而不同。冷卻裝置可以是冷卻器(冷卻器是使所需溫度下的水或其它介質圍繞液體循環以從液體除熱的裝置)、冷凍器(冷凍器是經由蒸汽壓縮或吸收製冷循環而從液體除熱的機器)或膨脹器(能夠使氣體膨脹從而產生機械扭矩的裝置，也稱為焦耳-湯姆遜閥)。圖3示出了在壓力-焓或Ph圖上的圖2的過程。在Ph圖中還包括等溫線。等溫線通過相應的溫度來識別。例如，圖3示出在入口 32處溫度為約25° C且壓力為約I巴，並且在第一級的出口 34-1處溫度已升高至約120° C，並且壓力升高至約5巴。圖3所示數字用於說明目的，而並非意圖限制所討論的實施例的適用性。為簡單起見，用於圖2中的入口和出口的附圖標記也在圖3中用來示出它們相應的溫度和壓力。仍然參照圖3，冷卻裝置40-1可將流體的溫度在第一級之後從約120° C到在進入第二級的入口 32-2之前降至約25° C。分離裝置42-1可連接在第一級的出口 34-1和第二級的入口 32-2之間以從壓縮的C02流體移除水(或其它液體)。在每兩個相鄰級之間的分離裝置的數量可從一變為零，這取決於應用。第二級在出口 34-2處排出仍處於氣相的流體，並且在行進通過可選的第二溫度冷卻裝置40-2之後，氣體到達第三級的入口 32-3處。氣相流體繼續從一級行進到另一級，例如通過元件34-3、32-4、34-4、32-5、34-5和32_6，直到氣相流體在高壓下離開總出口 36。圖3示出氣相流體的溫度和壓力保持接近穹頂50但在穹頂50以外。根據示例性實施例，壓縮機部分12可設計成通過防止流體進入穹頂50而處理氣相流體，因為進入穹頂50可導致壓縮機性能損失或者甚至損壞壓縮機。流體(在這種情況下為C02)的臨界點52示出在穹頂50的頂部上，並且其示例性參考壓力和溫度值在圖3中列出。臨界點是流體的相態之間的邊界不再存在的點。具有高於臨界點的壓力和溫度的點形成超臨界相。根據示例性實施例，濃相為超臨界相。然而，如下文所討論的，濃相可包括形成超臨界相的點的子集的點。離開壓縮機部分12且具有最高壓力(在壓縮機中)的氣相流體在圖3中的點36處實現，並且該流體然後被提供至泵部分14的入口 60-1。應當指出，泵部分設計成對濃相或液相流體而不是氣相流體起作用，並且因此來自壓縮機部分12的氣相流體必須進一步處理以達到濃相或液相。將流體從氣相向濃相的轉變的過程根據每個壓縮機級的速度、在每個級處的流體的溫度和壓力以及流體的溫度和壓力相對於穹頂50的坐標而變化。圖3示出如何能在每個壓縮機級之後調節(降低)溫度用於下一壓縮機級增加壓縮機的效率同時減少所需壓縮機功的量，並且還示出如何將在壓縮機部分12的總出口處的氣相流體的溫度冷卻至合適的溫度以便為泵部分14的入口而改變流體的相態。根據示例性實施例，從氣相到濃相的相 態變換沿路徑54發生，例如，在壓縮機部分12與泵部分14之間的冷卻裝置40-6處。在一個應用中，流體的溫度變化，使得提供至泵部分的流體的焓小於在臨界點52處的焓，如圖3所示。圖3示出了對應於C02流體的預定密度的等密度線55。如上文所討論的，處於氣相的壓縮流體需要跨過曲線55用於進入濃相。作為示例，對於純度等於或大於95%的C02，預定密度曲線55由在400至800kg/m3範圍內的恆定密度來表徵。預定密度可根據應用、泵的特性、流體的類型、流體的雜質、環境等而變化。根據示例性實施例，濃相僅包括存在於具有比預定密度更大的密度的超臨界相中的那些點。圖2示出，溫度冷卻裝置40-6可插在壓縮機部分12的末級與泵部分14的第一級之間以在流體從氣相變為濃相時控制流體的溫度。該特徵允許泵部分的操作者微調該溫度，因為泵入口壓力取決於對於給定壓力的流體入口溫度，並且泵入口壓力還決定驅動泵的所需功率。雖然將提供至泵部分的流體的壓力由壓縮機部分12控制，但將提供至泵部分的流體的溫度由冷卻裝置40-6控制。此外，圖2示意性地示出，壓縮機部分的級可以是成對的，例如，第一級與第2"d級成對以具有由與大齒輪20接觸的對應小齒輪旋轉的單一軸24-1。而且，圖2示出，大齒輪20可以將旋轉運動傳遞至壓縮機部分12的所有小齒輪和泵部分14的所有級。此外，圖2示出，一個驅動器59驅動大齒輪20，並且驅動器59可以置於容納壓縮機部分的殼體外部。圖2還示出，泵部分14由相同的大齒輪20驅動。根據示例性實施例，在壓縮機部分和泵部分的級與大齒輪20之間的連接在圖4中示出，該圖為系統10的示意圖。圖4示出了具有各連接到大齒輪20的六個級30-1至30-6的壓縮機部分12和具有連接到大齒輪20的單一軸23的泵部分14。圖5從與驅動器59相對的側示出了在壓縮機泵級與泵部分之間的管道連接。來自圖I的附圖標記在圖4和圖5中用於相同元件，並且因此本文不再重複這些元件的描述。驅動器59可以是電動馬達、燃氣渦輪、渦輪機械等。根據示例性實施例，僅使用一個驅動器來驅動壓縮機部分和泵部分兩者。在另一示例性實施例中，驅動器可設置在容納壓縮機部分和泵部分的殼體外部或該殼體內。根據圖6所示的示例性實施例，泵部分14可實現為具有十個級。根據應用，可實現更多或更少的級。第一級具有接納濃相流體的入口 60-1和將流體排放至第二級的出口(未標出)。第二級的入口接納來自第一級的流體，並且第二級將流體排放至下一級，直到流體到達第十級的總出口 36，該出口也是泵部分14的總出口。應當指出，根據示例性實施例，泵部分葉輪連接到相同軸23，並且因此以相同速度旋轉。相對於大齒輪20的速度的泵部分葉輪的速度取決於連接小齒輪25的尺寸。根據其它示例性實施例，泵具有至少八個級。此外，泵部分可包括其它裝置，例如，用於降低濃相流體的溫度的冷卻裝置。泵部分容納在泵殼體64中。泵殼體64可附連(螺栓連接)到壓縮機殼體16或者可以與壓縮機殼體16 —體地製成。齒輪箱18可置於壓縮機殼體16中、泵殼體64中、兩個殼體之間或在兩個殼體中。通過將壓縮機部分和泵部分一體化在相同系統和/或相同臺架(skid)中並且還具有驅動壓縮機和泵的各個級的單一大齒輪，一個或多個實施例可具有下面這樣的優點系統操作者不需要定製壓縮機和泵以使壓縮機的輸出與泵的輸入匹配，用於具有從壓縮機的氣相流體到泵處的濃相或液相流體的平滑轉變。換言之，通過具有與壓縮機和泵的性能匹配的壓縮機部分和泵部分兩者的單一製造商以便有效地處理例如002的特定流體，免除了系統的操作者為了特定流體而正確匹配由第一提供商製造的壓縮機與由第二提供商製造的泵的問題。 一個或多個實施例的其它優點涉及由一體化的壓縮機部分和泵部分所用的減小的功率、驅動機構的簡化、部件的減少(例如，一個驅動器代替兩個驅動器)、由於兩部分由相同齒輪驅動而導致的壓縮機部分與泵部分的改進的同步性、一體化系統的減小的覆蓋區、以及由於由相同製造商維修兩個部分而減少的維護時間和成本。根據示例性實施例，在壓縮機部分和/或泵部分中不同級處的流體的溫度控制可由合併入控制裝置中的處理器來實現。如例如在圖7中所示，控制單元70至少包括處理器72，並且控制單元連接到設置在系統10中的各個傳感器74。連接可以是無線的(如圖7所示)、硬接線的或它們的組合。傳感器74可包括溫度傳感器、壓力傳感器、用於大齒輪的速度傳感器和已知在本領域中用來監測壓縮機部分和泵部分的其它傳感器。控制單元70可被編程為有軟體指令或者可以在硬體中實現以監測壓縮機級和泵級的壓力和溫度並且控制冷卻裝置以將流體冷卻至所需溫度。根據示例性實施例，可將如圖3所示的查找表或曲線圖存儲在連接到處理器72的存儲器76中，使得處理器72可根據系統10中的流體的位置、大齒輪的速度和/或流體的壓力而確定將流體冷卻至什麼溫度。此外，處理器72可控制系統10，使得在壓縮機部分和泵部分中的流體不到達圖3所示的穹頂50以下的區域。另夕卜，處理器72可構造成在流體進入泵部分之前改變流體的相。根據圖8所示的示例性實施例，存在一種用於利用系統來壓縮氣相流體並泵送濃相流體的方法，該系統包括壓縮機部分和泵部分，壓縮機部分具有至少一個壓縮機部分葉輪，並且泵部分具有至少一個泵部分葉輪。該方法包括在壓縮機部分的壓縮機部分入口處接納氣相流體的步驟800 ;推動氣相流體通過壓縮機部分的一個或多個級使得流體在壓縮機部分的壓縮機部分出口處以增加的密度作為氣相流體出現的步驟802 ;將流體的相態轉變為濃相的步驟804 ;在泵部分的泵部分入口處接納濃相流體的步驟806 ;驅動濃相流體通過泵部分的一個或多個級使得在泵部分的泵部分出口處出現的流體具有比泵部分入口處更高的壓力的步驟808;以及使單一大齒輪旋轉以便啟動至少一個或多個壓縮機級和至少一個或多個泵級中的全部的步驟810。濃相由具有比增加的密度更大的密度的流體限定。
所公開的示例性實施例提供了用於壓縮氣相流體和輸送濃相或液相流體的系統和方法。應當理解，該描述並非意圖限制本發明。相反，示例性實施例意圖覆蓋被包括在由所附權利要求限定的本發明的精神和範圍內的替代形式、修改和等同物。此外，在示例性實施例的詳細描述中，提出了許多特定細節，以便提供對要求保護的本發明的全面理解。然而，本領域技術人員將會理解，各種實施例可以在沒有這些特定細節的情況下實現。雖然本示例性實施例的特徵和元件在特定組合的實施例中描述，但每個特徵或元件可以在沒有實施例的其它特徵和元件的情況下單獨使用，或者在有或沒有本文所公開的其它特徵和元件的情況下以不同組合使用。該書面描述使用所公開的主題的示例來使本領域技術人員能實踐本發明，包括製造和使用任何裝置或系統以及執行任何合併的方法。本 主題的可專利範圍由權利要求限定，並且可包括本領域技術人員所想到的其它示例。這些其它示例預期在權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種構造成壓縮氣相流體並構造成泵送濃相流體的系統，所述系統包括 壓縮機部分，所述壓縮機部分具有構造成壓縮所述氣相流體的至少一個葉輪； 壓縮機部分入口，所述壓縮機部分入口連接到所述壓縮機部分且構造成接納所述氣相流體並將所述流體提供至所述至少一個葉輪； 壓縮機部分出口，所述壓縮機部分出口構造成以等於或大於預定密度的密度提供所述氣相流體； 溫度改變裝置，所述溫度改變裝置連接到所述壓縮機部分出口且構造成將所述流體變為濃相； 泵部分，所述泵部分具有構造成泵送所述濃相流體的至少一個葉輪； 泵部分入口，所述泵部分入口構造成接納來自所述壓縮機部分出口的濃相流體； 泵部分出口，所述泵部分出口構造成輸出來自所述系統的濃相流體； 單一大齒輪，所述單一大齒輪構造成以預定速度圍繞軸向軸線旋轉； 多個小齒輪，所述多個小齒輪接觸所述單一大齒輪且構造成以彼此不同的預定速度旋轉，每個小齒輪構造成啟動對應的壓縮機部分葉輪；以及 泵軸，所述泵軸從所述泵部分延伸且構造成接合所述單一大齒輪以使所述泵部分的至少一個葉輪旋轉，其中，所述壓縮機部分的至少一個葉輪具有與所述泵部分的至少一個葉輪不同的速度，並且 所述濃相由具有比所述預定密度更大的密度的流體限定。
2.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於，所述溫度改變裝置為冷卻裝置、冷凍器或膨脹器中的一種且設置在所述壓縮機部分出口與所述泵部分入口之間，所述流體為C02，所述壓縮機部分構造成接納氣相C02且驅出所述氣相C02，並且所述泵部分構造成接納濃相C02並驅出所述濃相C02。
3.根據權利要求I或2所述的系統，其特徵在於，所述溫度改變裝置構造成將氣相流體的焓降低至等於或小於所述流體的臨界點的焓。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的系統，其特徵在於，還包括驅動所述大齒輪的單一啟動機構。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的系統，其特徵在於，還包括 壓縮機殼體，所述壓縮機殼體構造成容納所述壓縮機部分和所述大齒輪；以及 泵殼體，所述泵殼體構造成接納所述泵部分， 其中，所述泵殼體附連到所述壓縮機殼體。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的系統，其特徵在於，所述系統構造成以預定效率僅處理一種流體，並且所述系統不能重新構造成以相同效率處理另一種流體。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的系統，其特徵在於，所述壓縮機部分的至少一個葉輪和所述泵部分的至少一個葉輪包括 第一至第六壓縮機葉輪，所述第一至第六壓縮機葉輪構造成使得第一和第二壓縮機葉輪以相同的第一速度驅動，第三和第四壓縮機葉輪以相同的第二速度驅動，並且第五和第六壓縮機葉輪以相同的第三速度驅動，所述第一、第二和第三速度彼此不同且與所述大齒輪的速度不同；以及第一至第十泵葉輪，所述第一至第十泵葉輪構造成由所述泵軸以相同的第四速度驅動。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的系統，其特徵在於，還包括 N個壓縮機葉輪和M個泵葉輪； 管道，所述管道連接所述N個壓縮機葉輪的輸出和輸入，使得氣相輸入流體被串行地通過所有N個壓縮機葉輪驅動；管道，所述管道將第N個壓縮機葉輪的輸出連接到M個泵葉輪，使得來自所述第N個壓縮機葉輪的氣相流體在經受相變之後被串行地驅動通過所有M個泵葉輪；除水裝置，所述除水裝置設置在壓縮機葉輪或泵葉輪的輸出與下一壓縮機葉輪或泵葉輪的輸入之間；以及至少一個溫度改變裝置，所述至少一個溫度改變裝置沿所述管道構造成在所述流體進入下一壓縮機葉輪或泵葉輪之前降低氣相或濃相流體的溫度，其中，N大於2，並且M等於或大於I。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的系統，其特徵在於，存在6個壓縮機葉輪和8個泵葉輪，並且氣相C02在所述壓縮機部分處的輸入壓力為I巴，且濃相C02在所述泵部分處的輸出壓力在10與120巴之間。
10.一種用於利用系統壓縮氣相流體並泵送濃相流體的方法，所述系統包括壓縮機部分和泵部分，所述壓縮機部分具有至少一個壓縮機部分葉輪，並且所述泵部分具有至少一個泵部分葉輪，所述方法包括 在所述壓縮機部分的壓縮機部分入口處接納所述氣相流體； 在所述壓縮機部分的一個或多個級中壓縮氣相流體，使得所述流體作為處於等於或大於預定密度的密度的氣相流體出現在所述壓縮機部分的壓縮機部分出口處； 通過在所述流體離開所述壓縮機部分之後冷卻所述流體而將所述流體的相態轉變為濃相； 在所述泵部分的泵部分入口處接納所述濃相流體； 將所述濃相流體泵送通過所述泵部分的一個或多個級，使得具有比在所述泵部分入口處更高壓力的流體出現在所述泵部分的泵部分出口處；以及 使單一大齒輪旋轉，以便啟動所述至少一個或多個壓縮機級和所述至少一個或多個泵級中的全部，其中，所述濃相由具有大於所述預定密度的密度的流體限定。
全文摘要
用於壓縮氣相流體和用於泵送濃相流體的系統和方法。該系統(10)包括壓縮機部分(12)，其具有葉輪；壓縮機部分入口(32)，其接納氣相流體；壓縮機部分出口(36)，其提供氣相流體；溫度改變裝置(40)，其改變流體的相態；泵部分(14)，其具有葉輪；泵部分入口，其接納來自壓縮機部分出口的濃相流體；泵部分出口，其輸出來自系統的濃相流體；單一大齒輪(20)，其構造成以預定速度圍繞軸向軸線旋轉；多個小齒輪(22)，其接觸單一大齒輪且構造成以預定速度旋轉；以及泵軸(23)，其構造成使泵部分的至少一個葉輪旋轉。
文檔編號F04D25/16GK102834619SQ201180019539
公開日2012年12月19日 申請日期2011年2月11日 優先權日2010年2月17日
發明者G.薩薩內利, M.貝爾蒂, L.貝爾加米尼, S.布雷夏尼, M.德亞科, N.班基 申請人:諾沃皮尼奧內有限公司