CN101410628B - 压缩机单元和装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其用于水下操作的具有电动机(2)的压缩机单元(1)。有待压缩的输送介质、尤其是有待输送的天然气不只具有经常变化的有侵蚀性的化学成分，而且还是不同的冷凝物的载体，该冷凝物使得压缩困难，尤其导致压缩机的磨损增加。在装配时有侵蚀性的海水也会进入压缩机单元。这里提出补救办法，即旋转轴线(60)在操作期间垂直定向，并且所述壳体(4)在位于下面的轴向端部(63)上具有排水口(64)。此外，提出了用于压缩机单元(1)的装配方法，在该方法中，所述压缩机单元(1)在水上用不可压缩的流体(82)进行填充，将压缩机单元输送到位于水下的操作位置上，将接口连接到流入口(6)和流出口(7)上并且将流体(82)通过排水口(64)从压缩机单元(1)中排出。

Description

压缩机单元和装配方法
技术领域
本发明涉及一种尤其用于水下操作的压缩机单元，该压缩机单元包括压缩机和电动机，该压缩机单元包括具有用于输送介质的流入口和流出口的壳体，并且具有旋转轴线，压缩机单元的转子可围绕所述旋转轴线旋转，其中设置了电磁的轴承(21，22，25)，这些轴承借助于冷却***冷却到操作温度，其中该冷却***在压缩机的溢流部分中设有分接头，并且输送介质的一部分借助于管道从该分接头32引导通过过滤器35并且随后通过两个单独的管道输向轴承。
背景技术
在压缩机制造领域的最新发展也聚焦在要用来输送天然气的大型压缩机的海下布置上。由于特殊的操作条件，尤其由于在维修方面和供给管路方面受到强烈限制的可接近性，专业界人士面临巨大的挑战。相关的环境规定禁止有待安装的设备和周围海水之间的任何物质交换。附加地，海水是有侵蚀性的介质并且在不同的海洋深度中碰到极端的压力条件和温度条件。另外的要求在于，该设备一方面应该具有特别高的使用寿命，并且另一方面必须构造成几乎不用维修的。另外，有待输送的部分地有化学侵蚀性的介质的不可忽视的污染也是令人忧虑的。
有待压缩的输送介质、尤其是有待输送的天然气不只具有经常变化的有侵蚀性的化学成分，而且还是不同的冷凝物的载体，该冷凝物使得压缩困难，尤其导致压缩机的磨损增加。由于这个原因，在压缩前要进行冷凝物分离。甚至用最贵的分离技术也不能阻止冷凝物随后在压缩机单元中的分离，这至少会损害压缩机单元的使用寿命。此外，在水下操作的压缩机单元还附加了这样一个问题，即导入和导出输送介质的管道通常在操作位置上才进行连接并且在运输线路上，周围介质例如有侵蚀性的海水已经可以进入该压缩机单元内并且在那里导致损坏。
由国际专利申请WO 92/14062已经公开了一种用于水下操作的泵站，该泵站也具有压缩机，该压缩机将化石原料源中的气态的组成部分从海底输送到陆地上。在该文献中提出，输送机器的转子借助于油滑动轴承得到支承，该油滑动轴承借助于油膜进行润滑。涡轮机的壳体垂直地放置并且在最低点具有永久敞开的排油口，此外其它的气体和冷凝物通过该排油口从壳体中排出。从该排出口出来的液体的组成部分被输送到陆地上并且在陆地上进行分离。相应地设置单独的管道和耗费的处理设备。GB 2226776A和WO 95/15428也公开了和WO92/14062一样的设备。
发明内容
从现有技术中的问题出发，本发明的任务是排除冷凝物和其它液体在尤其为了水下操作而设置的前面所述类型的压缩机单元中的损坏可能性，而不提高布置和安装的花费。
为了解决按本发明的任务，提出按权利要求1所述的压缩机单元和按权利要求7所述的用于装配该压缩机单元的方法。分别对其引用的从属权利要求包括按本发明的有利的改进方案。
垂直的放置与在壳体的下面的轴向端部上的排水口相结合的决定性的优点在于，一方面由于沿着旋转轴线的长形的延伸获得排水的特别有利的条件，因为由于存在更高的水柱就有更高的流体静力学的压力，该压力用于冷凝物更好地从壳体中流出。因此，通过位于壳体的下面的轴向端部上的排水口，冷凝物在由于垂直的定向而更高的流体静力学的压力的驱动下更好地流出。
为了确保液体彻底流出，有利的是如此构造在压缩机单元内部的表面，使得在用于操作的垂直定向中位于壳体内部的液体仅仅由于重力作用流动来到达排水口。为此，背对排水口的表面应该具有导致流向排水口的倾角。关于排水口的适合于积聚液体的侧凹(Hinterschneidung)按本发明没有设置在壳体内部。
为了彻底排出冷凝物并且克服可能的压力差，有利的是将排出冷凝物的泵连接到构造成开口的排水口上。
此外，对于装配过程来说有利的是，压缩机单元的壳体借助于设置在壳体上的支撑元件支承在框架中，其中如此构造该支承结构，使得该壳体可以围绕在转子重心的区域内的水平的轴线旋转，并且如此将排水口从底点围绕框架旋转变换到最高点。
本发明的该改进方案尤其有利，如果为有待水下操作的压缩机单元设置了装配方法，使得该压缩机单元在下沉到水下的操作位置之前用不可压缩的流体进行填充，然后将其输送到位于水下的操作位置上并且将接口连接到流入口和流出口上，并且最后通过排水口将压缩机单元中的流体排空。为了阻止在水下与周围介质的交换，有意义的是，在填入不可压缩的流体之前在水上封闭流入口和流出口，并且在将接口连接到流入口和流出口之前再次去除该封闭。为了填充压缩机单元的壳体，有意义的是该壳体围绕水平的轴线如先前所述地进行旋转，使得排水口位于上面的轴向端部上。通过排水口可以用不可压缩的流体完全填充壳体，尤其如此设计该壳体的内部，使得在操作中流体可以完全由于重力作用的流动到达排水口并且压缩机单元在填充时以下面的轴向端部位于上面。表面的相应的倾角用于在以不可压缩的流体填充时不会在壳体中保留可压缩的气泡。蒸馏的水或去除矿物质的水例如可以用作不可压缩的流体，从而压缩机单元的内部不会遭受周围介质例如海水的损坏性的影响，并且同时流入口和流出口的封闭在将压缩机单元输送到水下的操作位置的范围内不必保持在特别的压力载荷状态中。
封闭被填充的壳体的流入口和流出口也是有利的，由此不会有鱼游到压缩机单元内并且不会有螃蟹爬进去。
附图说明
下面参考附图根据专门的实施例对本发明进行详细描述。所示出的实施方式只是为了说明而理解为本发明的实施例。其中：
图1是压缩机单元的纵剖面的示意图；
图2，3分别是按本发明的装配方法的方法步骤的示意图。
具体实施方式
图1示出了按本发明的压缩机单元1的纵向剖面图，该压缩机单元作为重要的构件具有在气密构造的壳体4中的电动机2和压缩机3。该壳体4容纳着电动机2和压缩机3。在从电动机2到压缩机3的过渡区域中，为壳体4设置了流入口6和流出口7，其中通过流入口6借助于进气短管8吸入有待压缩的流体，并且通过流出口7排出压缩好的流体。
在操作中垂直地布置所述压缩机单元1，其中电动机2的电动机转子15通过压缩机3的压缩机转子9统一形成共同的轴19，该轴围绕共同的垂直的旋转轴线60进行旋转。
电动机转子15在电动机转子15的上面的端部上支承在第一径向轴承21中。
压缩机转子9在下面位置中支承在第二径向轴承22中。
在共同的轴19的上面的端部上，也就是在电动机转子15的上面的端部上设置了轴向轴承25。径向轴承21，22和轴向轴承25用电磁进行工作并且分别封装地构成。在此，径向轴承21，22在圆周方向上围绕轴19的相应的轴颈延伸，并且在此构造成360°环绕的且不分开的。
构造成离心式压缩机的压缩机3具有三个压缩机级11，这些压缩机级分别借助于溢流部分33连接。在压缩机级11上产生的压力差用作在压缩机转子9上产生推力，该推力通过连接器18传递到电动机转子15上并且其方向反向于由压缩机转子9和电动机转子15形成的整个转子的重力的方向指向，从而实现在额定工作状态中最大程度的推力平衡。以这种方式可以将轴向轴承25的尺寸设计得比在水平布置时更小。
电磁的轴承21，22，25借助于冷却***31冷却到操作温度，其中该冷却***31在压缩机3的溢流部分中设有分接头32。将优选为天然气的输送介质的一部分借助于管道从分接头32引导通过过滤器35，并且随后通过两个单独的管道输向各个外部的轴颈(第一径向轴承21和第二径向轴承22以及轴向轴承25)。借助于冷的输送介质进行冷却节省了额外的供应管道。
电动机转子15由定子16包围，该定子具有封装结构39，使得有侵蚀性的输送介质不会损坏该定子16的绕组。在此，优选如此设计该封装结构39，使得其能够承受整个操作压力。这也是因为设置了单独的定子冷却***40，该定子冷却***将自己的冷却介质41借助于泵42输送通过热交换器43。至少如此构造该封装结构39，使得在定子16和电动机转子15之间延伸的区段虽然具有薄的壁厚，但是在借助于冷却介质41完全填充定子冷却***40时能够保持设计压力水平。以这种方式避免在该区域中较大的涡流损失并且改善了整个装置的效率。
压缩机转子9适宜地具有压缩机轴10，在该压缩机轴上安装了各个压缩机级11。这可以优选借助于热压配合实现。同样形状配合连接也是可行的，例如借助于多边形。按照另一种实施方式，将不同的压缩机级11彼此焊接在一起，由此形成了一体的压缩机转子9。
在垂直的操作位置中在壳体4的下面的轴向端部63上有排水点SDP，排水口64以壳体4的开口的形式位于该排水点上。在该排水点SDP上积聚了所有的液体，液体在壳体4内部仅仅由于重力作用流出。为此，如此设计在压缩机单元内部的所有表面，使得在垂直的操作定向中表面的倾角65可靠地阻止流体在外面在排水点上的积聚。冷凝物泵67连接到排水口64上，该冷凝物泵排出积累的液体。在转子重心68的轴向区域内，将支撑元件69设置在壳体上，这些支撑元件提供了将止挡件安置在止挡点上的可能性。
借助于支撑元件69可以将压缩机单元装到框架70中，如图2和3所示。如此设计将压缩机单元装到框架70中，使得该压缩机单元1可以围绕水平的轴线旋转。以这种方式可以将排水口64从在垂直的操作定向时最下面的点旋转到最上面的点。
按本发明的装配方法提出，在第一步骤中，压缩机单元1在框架70中与操作位置对称地以排水口64沿旋转轴线60的垂直方向向上进行定向。在该位置中，在封闭流入口6和流出口7的情况下用不可压缩的流体82填充该压缩机单元1，也就是用蒸馏的或去除矿物质的水来填充。然后，该压缩机单元1转回操作位置中，并且在水下输送到操作位置上。最后，在去除对流入口6和流出口7的封闭的情况下分别接上用于输送介质的管道80，81，并且实现了具有连接的冷凝物收集器80的冷凝物泵67与排水口64的连接。在开始运转压缩机单元1之前，将冷凝物泵67的来自该压缩机单元1的内部的流体填充物泵出。

Claims (8)

1.压缩机单元(1)，该压缩机单元包括压缩机(3)和电动机(2)，该压缩机单元(1)包括具有用于输送介质的流入口(6)和流出口(7)的壳体(4)，并且具有旋转轴线(60)，该压缩机单元(1)的转子可围绕所述旋转轴线旋转，其中设置了电磁的轴承(21，22，25)，这些轴承借助于冷却***(31)冷却到操作温度，其中所述转子支承在所述电磁的轴承(21，22，25)中，其中该冷却***(31)在压缩机(3)的溢流部分中设有分接头(32)，并且输送介质的一部分借助于管道从该分接头(32)引导通过过滤器(35)并且随后通过两个单独的管道输向所述轴承(21，22，25)，其中所述旋转轴线(60)在操作期间垂直地进行定向，并且所述壳体(4)在位于下面的轴向端部(63)上具有排水口(64)。
2.按权利要求1所述的压缩机单元(1)，其特征在于，设计所述压缩机单元(1)内部的表面，使得在用于操作的垂直定向时在壳体(4)内部的液体由于重力作用流出并且到达排水口(64)。
3.按权利要求2所述的压缩机单元(1)，其特征在于，位于压缩机单元(1)内部的离开排水口(64)指向的表面具有一种倾角，使得湿润性的液体在用于操作的垂直定向时从该表面朝排水口(64)的方向流出。
4.按上述权利要求中任一项所述的压缩机单元(1)，其特征在于，在所述排水口(64)上连接将液体排出的冷凝物泵(67)。
5.按权利要求1所述的压缩机单元(1)，其特征在于，所述壳体(4)借助于设置在该壳体上的支撑元件支承在框架(70)中，其中构造该框架(70)，使得该壳体(4)可以围绕水平的轴线旋转，从而将排水口(64)从底点变换到最高点上。
6.按上述权利要求4所述的压缩机单元(1)，其特征在于，所述壳体可围绕旋转的水平轴线在转子重心(68)的区域内延伸。
7.用于按权利要求1、2、3、4、5或6所述的压缩机单元(1)的装配方法，其特征在于，所述压缩机单元(1)为水下操作设置，所述压缩机单元(1)在水上用不可压缩的流体(82)进行填充，将压缩机单元输送到位于水下的操作位置上，将接口连接到流入口(6)和流出口(7)上并且将流体(82)通过排水口(64)从压缩机单元(1)中排出。
8.按权利要求7所述的装配方法，其特征在于，所述流体(82)是蒸馏的水或去除矿物质的水。
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