CN107002510B - 监控具有外壳的涡轮机的状态的方法及布置和涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种涡轮机，所述涡轮机具有：可积聚液体的外壳(10)；至少一个液位检测器(11)，所述至少一个液位检测器定位在所述外壳(10)内，用于在所述涡轮机的操作期间自动检测所述外壳(10)内积聚的液体；所述液位检测器(11)可布置成检测所述外壳(10)内的一个或两个或三个或四个液位(L1、L2、L3、L4)；所述液位检测器(11)通常连接到电子装置(13)，所述电子装置至少用于自动发送(14)所述液位的信号。有利地，所述电子装置控制至少一个阀，以从所述外壳自动排放所述积聚液体；通过这种方式，所述涡轮机的状态不仅受到监控，而且还得到管理。

Description

监控具有外壳的涡轮机的状态的方法及布置和涡轮机

技术领域

本发明公开的主题的实施例涉及一种用于(至少)监控外壳可积聚液体的涡轮机的状态的方法，以及相关布置和涡轮机。

背景技术

一些“油气”设备，包括一个或多个涡轮机，设计成接收由气体材料制成的输入工作流体。一些设备设计成接收除了气体材料之外，始终含少量液体的输入工作流体。一些设备设计成接收除了气体材料之外，偶尔含少量液体的输入工作流体。

如果即将提供到设备入口的流体中始终存在一定液体材料，则通常会在涡轮机入口之前提供分离器，以便减少或消除所述液体。在这种情况下，输入液体的平均百分数相对较高。

如果即将提供到设备入口的流体中偶然存在一些液体材料(例如，在清洗程序或洗炉期间)，则通常会对涡轮机的零件进行设计，以便这些零件能够耐液滴的碰撞。在这种情况下，输入液体的平均百分数非常低。

显然，相同设备中可能需要使用上述两种解决方案。

发明内容

综上所述，“油气”设计师的主要问题在于由于涡轮机“主流”中的液体可对与工作流体接触的机械的固定和旋转零件产生的损坏，管理所述液体；通过使用分离器，可避免或减少“主流”中的液体，并且也避免或减少任何“次流”中的任何液体。

根据常用做法，如果在操作期间，由于任何“次流”(或者其他任何原因)而导致一些液体积聚在涡轮机的外壳内，则在维护操作期间，即在涡轮机不工作的“脱机”期间，通过打开外壳来去除所述液体。如果操作员认为积聚的液体可过多，则可决定在常规计划维护操作之外，进行额外的维护操作。

本发明的发明人认为，需要对液体积聚问题(基本上是由于任何“次流”)的所述解决方案进行改进。

对于设计成设置在水下，即，“海底”作业的涡轮机而言尤其如此；实际上，在这种情况下，无法接触机械并且维护困难，并且必须避免额外的维护操作。对于这些应用，设计师会在海底设备的涡轮机入口之前，设置一个或多个性能非常优良的分离器。

本发明的发明人还认为，如果提供始于涡轮机入口的增压室(例如，离心式压缩机)并且延伸到涡轮机贮槽的专用排放管道，则除了不可避免的次流之外，所述管道还会产生“需处理的”液体次流。在这种情况下，必须进行液体排放，例如，贮槽中的液体。

第一示例性实施例涉及一种方法，用于监控外壳中可积聚液体的涡轮机的状态。

一般来说，根据所述方法，至少一个液位检测器设置在所述外壳内，用于在所述涡轮机的操作期间，自动检测所述外壳内积聚的液体。

应注意，根据所述第一示例性实施例的一部分，不仅仅监控，同时还管理所述涡轮机的所述状态。

第二示例性实施例涉及一种布置，用于监控外壳中可积聚液体的涡轮机的状态。

一般来说，所述布置包括机械、液压、电气、电子装置，用于执行上文一般性描述或者在下文详述的方法。

应注意，根据所述第二示例性实施例的一部分，不仅仅监控，同时还管理所述涡轮机的所述状态。

第三示例性实施例涉及一种涡轮机。

一般来说，所述涡轮机包括机械、液压、电气、电子装置，用于执行上文一般性描述或者在下文详述的方法。

附图说明

从以下结合附图进行的示例性实施例的说明中，可更加显而易见地了解本发明，在附图中：

图1示出根据本发明的一种布置的第一实施例的简化方框图；

图2示出根据本发明的一种布置的第二实施例的简化方框图；

图3示出根据本发明的一种布置的第三实施例的简化方框图；以及

图4示出根据本发明的一种涡轮机的一个实施例的局部截面图。

具体实施方式

下文将参考附图对示例性实施例进行说明。不同附图中的相同参考数字是指相同或类似的元件。以下具体说明并非限制本发明。相反，本发明的范围由随附的权利要求书限定。

整个说明书中“一个实施例”或“实施例”的应用表示结合该实施例所描述的具体特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书全文中不同地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定是指相同的实施例。另外，具体特征、结构或者特性能以任何合适方式组合在一个或多个实施例中。

图1示出一种布置，包括：

液位检测器11，所述液位检测器适用于检测四个不同液位L1、L2、L3、L4，

电子单元13，所述电子单元连接到液位检测器11并且接收液位检测器11产生并且与所检测的液位相对应的电信号，

信令单元14，所述信令单元连接到电子单元13并且适用于产生与从电子单元13接收的电信号相对应的(例如，目视和/或声学)信令。

液位检测器11设置涡轮机的外壳10内，特别是在涡轮机的操作期间可积聚液体的贮槽内-图1中仅示出涡轮机的贮槽；液位检测器11由单个检测装置构成。

图2示出图1中的替代布置。

所述布置与图1中的布置类似，但是进一步包括另一个液位检测器22，所述液位检测器适用于检测四个不同液位L5、L6、L7、L8；所述电子单元23连接到液位检测器22并且接收液位检测器22产生并且与所检测的液位相对应的电信号。液位检测器22由四个检测装置22A、22B、22C、22D构成；每个所述检测装置专用于检测不同液位；检测装置22A检测液位L5，检测装置22B检测液位L6，检测装置22C检测液位L7，检测装置22D检查的液位L8。

在图2中的实施例中，垂直虚线25是指第一液位检测器21可以检测贮槽20的第一区中的液位，并且第二液位检测器22可以检测贮槽20的第二区中的液位。

图3示出图2中的替代布置。

所述布置与图2中的布置类似，但是进一步包括第一排放阀36和第二排放阀37；所述第一排放阀36连体连通到第一排放管38，所述第一排放管始于相对于贮槽30的底面的贮槽30的第一高度；第二排放阀37流体连通到第二排放管39，所述第二排放管39始于相对于贮槽30的底面的贮槽30的第二高度；第一高度高于第二高度；第一(较高)排放管38的截面远宽于第二(较低)排放管39。

在图3中的实施例中，垂直虚线35是指第一液位检测器31可以检测贮槽30的第一区中的液位，并且第二液位检测器32可以检测贮槽30的第二区中的液位。

如上所述，根据本发明，通过在操作期间自动检测外壳内积聚的液体来监控涡轮机的状态；为此，使用至少一个液位检测器；在图1中的实施例中，设有一个液位检测器11；在图2中的实施例中，设有两个液位检测器21和22；在图3中的实施例中，设有两个液位检测器31和32。

有利地，设置液位检测器，以检测外壳内的一个或两个或三个或四个(不同)液位。在所有附图中的实施例中，提供四个液位：液位L4和L8与“当前”相对应；液位L3和L7与“低”相对应；液位L2和L6与“高”相对应；液位L1和L5与“紧急”相对应。

在图1中的实施例中，仅设有一个液位检测器。

在图2和图3中的实施例中，设有两个液位检测器；具体来说，所述液位检测器布置成检测相同(或几乎相同)的液位，即液位L1对应于液位L5，液位L2对应于液位L6，液位L3对应于液位L7，液位L4对应于液位L8。

有利地，第一液位检测器，即检测器21或31，根据第一原理操作，并且第二液位检测器，即，检测器22或32，根据第二原理操作；第二原理与第二原理不同；通过这种方式，液位检测非常可靠。有利地，第一液位检测器，即检测器11或21或31，可以是超声型检测器。例如，第二液位检测器，即检测器22或33，可以是光学型或感应型检测器。

在设有两个液位检测器时，第一液位检测器可用于涡轮机的控制***(即，“常规”操作期间)，并且第二液位检测器可用于涡轮机的保护***(即，“异常”操作期间)。

在图1和图2中的实施例中，所述布置能够仅发出涡轮机外壳内的液位的信号；信号可以发送到本地操作员和/或远程操作员；例如，信号可以发送到本地和/或远程计算机或计算机化***；所检测的液位的信号可不同(“当前”、“低”、“高”、“紧急”)。

除了信号之外，根据本发明的布置可以有利地适用于从涡轮机外壳自动排放液体。

图3中的实施例就是这种类型。

在此实施例中，液位检测器31和32用于通过电子单元33控制排放阀36和37；一般来说，可以仅设置一个检测器，并且可以仅设置一个阀。

如果使用电连接到电子单元的两个液位检测器，第一液位检测器可用作主检测器，而第二检测器用作预备检测器。

如果使用电连接到电子单元的两个排放阀，第一排放阀可用作主阀，而第二排放阀用作预备阀。

在图3中的实施例中，例如，使用两个检测器来提高检测可靠性。

在图3中的实施例中，例如，两个阀以不同方式使用；阀37在所检测液位是“高”等的情况下使用，而阀37在所检测的液位是“紧急”等的情况下使用。

图4示出根据本发明的一种涡轮机的一个实施例的局部截面图，所述涡轮机包括由电动机(图中未图示)驱动的旋转离心式压缩机41；所述涡轮机特别设计成安装在水下，并且用于压缩从海底气田抽取的天然气；压缩机和电动机的旋转轴RA是垂直的；贮槽40设置在底部以收集液体。

在压缩机41的操作期间，压缩机入口42处可存在来自入口管IP的一些液体；所述液体可来源于三个主要原因：钻井引起的水的形成；由于所述入口的热力学状态和气体成分而引起的碳氢化合物冷凝；将MEG(单乙二醇)注入管中，以避免不需要的化学反应。

压缩机41操作期间，压缩机出口43处可存在来源于“主流”并且在从涡轮机入口到出口的过程中并未蒸发的液体；通常，这并不是问题，因为出口及其出口管是“允许潮湿”的。

压缩机41的操作期间，靠近出口43的压缩机的其他腔中，例如，推力平衡***的补偿腔中可存在液体。

压缩机41设计成将入口42和/或出口43附近的腔处的液体输送到贮槽40。为此，设置专用排放管44和45，所述专用排放管始于涡轮机入口42处的增压室，并且延伸到涡轮机的贮槽40；可以设置其他导管46，所述导管始于涡轮机出口43处的增压室附近的腔，延伸到涡轮机的贮槽40。通过这种方式，大幅减少压缩机的“主流”中的液体；此外，还可大幅减少出口管OP中的液体。贮槽40中的液体是由于“需处理”、“次流”。

如果根据本发明的布置与图4中的涡轮机相关联，则贮槽40中积聚的液体将自动发出信号，并且有利地在涡轮机操作期间从贮槽40自动排放，即，不会停止涡轮机工作。

应注意，图4并未示出任何液位检测器和任何排放管和任何排放阀；显然，图1或图2或图3中示意性图示的布置与图4中的涡轮机的下部完美匹配。

Claims (15)

1.一种用于监控具有外壳（10、20、30）的涡轮机的状态的方法，其中至少一个液位检测器（11、21、22、31、32）定位在所述外壳（10、20、30）内，用于在所述涡轮机的操作期间自动检测所述外壳（10、20、30）内积聚的液体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中第一液位检测器（11、21、31）布置成检测所述外壳（10、20、30）内的一个或两个或三个或四个液位或更多液位（L1、L2、L3、L4）。

3.根据权利要求2所述的方法，其中第二液位检测器（22、32）布置成检测所述外壳（10、20、30）内的一个或两个或三个或四个液位或更多液位（L5、L6、L7、L8）。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一液位检测器（11、21、31）根据第一原理操作，并且所述第二液位检测器（22、32）根据第二原理操作，其中所述第二原理与所述第一原理不同。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，第二液位检测器（22、32）布置成检测所述外壳（10、20、30）内的一个或两个或三个或四个液位或更多液位（L5、L6、L7、L8），所述第二液位检测器（22、32）的所述液位（L5、L6、L7、L8）与所述第一液位检测器（11、21、31）的所述液位（L1、L2、L3、L4）相对应。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，第二液位检测器（22、32）布置成检测所述外壳（10、20、30）内的一个或两个或三个或四个液位或更多液位（L5、L6、L7、L8），所述第一液位检测器（31）用于所述涡轮机的控制***，并且其中所述第二液位检测器（32）用于所述涡轮机的保护***。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个液位检测器同时用于所述涡轮机的控制***和所述涡轮机的保护***。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个液位检测器（31、32）用于控制至少一个排放阀（36、37），所述至少一个排放阀布置成自动排放所述外壳（30）内的液体，其中所述液位检测器（31、32）和阀（36、37）电连接到电子单元（33）。

9.根据权利要求8所述的方法，其中使用电连接到所述电子单元（33）的两个液位检测器（31、32），一个液位检测器是主检测器并且另一个液位检测器是预备检测器。

10.根据权利要求8所述的方法，其中使用电连接到所述电子单元（33）的两个排放阀（36、37），一个排放阀是主阀并且另一个排放阀是预备阀。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个液位检测器（11、21、22、31、32）是超声型检测器。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个液位检测器（11、21、22、31、32）定位在所述涡轮机的贮槽内。

13.一种用于监控具有外壳的涡轮机的状态的布置，所述布置包括机械、液压、电气、电子装置，用于执行根据权利要求1到12中的任一权利要求的方法。

14.一种涡轮机，所述涡轮机包括机械、液压、电气、电子装置，用于执行根据权利要求1到12中的任一权利要求的方法。

15.一种海底压缩机，所述海底压缩机包括机械、液压、电气、电子装置，用于执行根据权利要求1到12中的任一权利要求的方法。

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