涡轮压缩机以及操作涡轮压缩机的方法技术

根据本公开的一个方面，提供一种涡轮压缩机(100)。所述涡轮压缩机(100)包括：转子组件(110)，所述转子组件在轴向方向A上延伸并且包括构造用于对气体加压的至少一个叶轮(112)；磁轴承(120)，所述磁轴承将所述转子组件(110)支撑在所述至少一个叶轮(112)的高压侧(113)上；以及冷却通路(130)，所述冷却通路被构造成将所述加压气体的第一部分(P1)引导通过所述磁轴承(120)的轴承间隙(132)，以冷却所述磁轴承(120)。根据另一方面，描述一种操作涡轮压缩机的方法。

Turbine Compressor and Method of Operating Turbine Compressor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮压缩机以及操作涡轮压缩机的方法说明书
本公开涉及一种具有构造用于对气体加压的可旋转转子组件的涡轮压缩机，以及一种具体地用于海底应用的具有涡轮压缩机的马达-压缩机布置。本公开还涉及一种操作涡轮压缩机的方法。更具体来说，本公开涉及一种具有冷却磁轴承的涡轮压缩机，以及一种冷却涡轮压缩机中的磁轴承的方法。
技术介绍
压缩机是通过使用机械能来增加可压缩流体的压力的机器。压缩机可以用于不同应用中。例如，压缩机可以在燃气涡轮中用于对气体进行加压。燃气涡轮可以用于各种工业过程中，包括发电、天然气液化和其它过程。此外，压缩机可以用于海底气体压缩布置中，所述海底气体压缩布置被构造成对海底环境中的气体加压。海底压缩机应承受高的周围静水压力，密封以防止海水进入并且维护成本低。在涡轮压缩机中，具有一个或多个叶轮的可旋转转子组件通常布置在压缩机壳体中。叶轮可以安装在可旋转转子组件上，并且通过将动能添加到被引导通过旋转叶轮的连续气流来实现压力上升。随后，通过减缓流过扩散器的气体，可以将动能转换成静态压力的增加。在各种类型的涡轮压缩机中，存在径向压缩机或离心压缩机、轴向压缩机和混流压缩机。在轴向压缩机中，气体可以在基本上平行于转子组件的轴杆的轴向方向上流过一个或多个叶轮。在离心压缩机中，气体可以轴向地流向叶轮，在叶轮处气体在径向向外方向上偏转。涡轮压缩机可以具有单个叶轮，即，呈单级构造，或具有串联的多个叶轮，在这种情况下压缩机可以称为多级压缩机。压缩机的每个级通常包括：进气口，所述进气口用于待压缩的气体；叶轮，所述叶轮能够将动能提供到输入气体；以及出气口，所述出气口将气体的动能转换成压力能。通常，在涡轮压缩机中可以设置一个、两个或更多个轴承，以便支撑转子组件。例如，第一轴承可以将转子组件支撑在叶轮的低压侧上，并且第二轴承可以将转子组件支撑在叶轮的高压侧上。可以提供一个或多个径向轴承以承受旋转转子组件的径向负载，和/或可以提供一个或多个止推轴承以承受旋转转子组件的轴向负载。轴承通常通过例如冷却流体冷却，所述冷却流体可以分别被引导通过轴承的轴承间隙。与涡轮压缩机有关的一个相关问题是冷却流体在支撑转子组件的一个轴承的轴承间隙中冷凝的风险。冷却流体的冷凝可能会不利地影响轴承能力，导致转子组件变得不稳定并且可能导致转子组件跳闸。因此，改进具有用于支撑转子组件的一个或多个轴承的涡轮压缩机的动态行为将是有益的。增加具体地用于海底应用的涡轮压缩机的预期寿命和耐久性也将是有益的。此外，提供可靠地冷却涡轮压缩机的轴承的方法将是有益的。
技术实现思路
鉴于上述内容，提供一种构造用于对气体加压的涡轮压缩机，一种具有涡轮压缩机的压缩机布置以及一种操作涡轮压缩机的方法。根据本公开的一个方面，提供一种涡轮压缩机。所述涡轮压缩机包括：转子组件，所述转子组件在轴向方向上延伸并且包括构造用于对气体加压的至少一个叶轮；磁轴承，所述磁轴承将所述转子组件支撑在所述至少一个叶轮的高压侧上；以及冷却通路，所述冷却通路被构造成将所述加压气体的第一部分输送通过所述磁轴承的轴承间隙，以冷却所述磁轴承。所述冷却通路可以从所述涡轮压缩机的最下游叶轮的排放区域延伸穿过所述轴承间隙。在这种情况下，所述加压气体的所述第一部分用于冷却所述最下游叶轮下游的所述磁轴承，所述最下游叶轮构造用于将所述气体加压至所述涡轮压缩机的输送压力。根据本公开的另一方面，提供一种涡轮压缩机。所述涡轮压缩机包括：转子组件，所述转子组件在轴向方向上延伸并且包括构造用于对气体加压的至少一个叶轮；平衡鼓，所述平衡鼓布置在所述至少一个叶轮的高压侧上并且构造用于至少部分地补偿所述转子组件的轴向推力；以及磁轴承，所述磁轴承将所述转子组件支撑在所述至少一个叶轮的高压侧上，其中所述磁轴承在所述轴向方向上布置在所述至少一个叶轮与所述平衡鼓之间。根据本公开的另一方面，提供一种马达-压缩机布置。所述压缩机布置可以被构造用于海底应用。所述压缩机布置包括根据本文所描述的实施方案的涡轮压缩机，以及构造用于驱动所述涡轮压缩机的所述转子组件的驱动单元，其中所述涡轮压缩机和所述驱动单元布置在共同壳体中，具体地在气密密封的壳体中。根据另一方面，提供一种操作涡轮压缩机的方法。所述方法包括：借助于转子组件的至少一个叶轮对气体加压；以及通过将所述加压气体的第一部分沿着冷却通路输送通过磁轴承的轴承间隙来冷却支撑所述转子组件的所述磁轴承。所述加压气体的所述第一部分可以通过所述涡轮压缩机的所述最下游叶轮压缩和/或偏转，随后被引导通过所述轴承间隙。本公开的其它方面、优点和特征从附属权利要求、说明书和附图中显而易见。附图说明为了可以详细地理解本公开的上述特征，可以通过参考实施方案获得上文简要概述的本公开的更具体描述。附图涉及本公开的实施方案并且在下文中描述。一些实施方案在附图中描绘并且在以下描述中详述。图1是根据本文所描述的实施方案的具有涡轮压缩机的压缩机布置的示意图；图2是根据本文所描述的实施方案的涡轮压缩机的示意性截面图；图3是根据本文所描述的实施方案的涡轮压缩机的示意性截面图；图4是根据本文所描述的实施方案的涡轮压缩机的示意性截面图；图5是根据本文所描述的实施方案的涡轮压缩机的示意性截面图；以及图6是说明根据本文所描述的实施方案的操作涡轮压缩机的方法的流程图。具体实施方式现在将详细参考本公开的各个实施方案，所述实施方案的一个或多个实例在图式中说明。每个实例以解释方式提供，而不表示限制性。例如，说明或描述为一个实施方案的一部分的特征可以用于任何其它实施方案或与任何其它实施方案一起使用以产生另一实施方案。预期本公开包括此类修改和变化。在附图的以下描述中，相同附图标记指代对应或类似部件。通常，仅描述相对于个别实施方案的差异。除非另外指定，否则一个实施方案中的部分或方面的描述也适用于另一实施方案中的对应部分或方面。涡轮压缩机可以用于工业设备中，以从存在于海底下方的油田中提取例如天然气的流体。压缩机可以放置于海平面上方的平台上或海床上。例如潜水式压缩机的涡轮压缩机可以包括一个或多个离心压缩机级，所述一个或多个离心压缩机级被构造用于将所提取流体推向陆地并且与例如电动机的驱动单元一起布置在共同壳体中。涡轮压缩机还可以用于例如陆地上的不同应用。涡轮压缩机可以被构造为竖直涡轮压缩机，其中转子组件的轴线A基本上在竖直方向上延伸，即在重力方向上延伸。转子组件可以由驱动单元旋转驱动，例如由电动机旋转驱动。转子组件可以包括例如离心叶轮的一个或多个叶轮，并且转子组件的轴杆可以由两个或更多个轴承支撑。例如，可以提供径向轴承和/或轴向轴承，即止推轴承。本文中使用的术语“气体”在一般意义上可以理解为可压缩流体。图1示出根据本文所描述的一些实施方案的具有涡轮压缩机100的压缩机布置1000。压缩机布置1000可以包括构造用于驱动涡轮压缩机100的驱动单元1001，例如电动机。涡轮压缩机100和驱动单元1001可以位于压缩机布置1000的共同壳体1002中，例如在气密密封壳体中。涡轮压缩机100可以是单级压缩机或具有多个压缩机级的多级压缩机。例如，多个压缩机级中的每一个压缩机级可以具有离心叶轮，所述离心叶轮分别在定子隔膜内部旋转，并且分别耦合在转子组件110的轴杆111上。在一些实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮压缩机(100)，包括：转子组件(110)，所述转子组件在轴向方向(A)上延伸并且包括构造用于对气体加压的至少一个叶轮(112)；磁轴承(120)，所述磁轴承将所述转子组件(110)支撑在所述至少一个叶轮(112)的高压侧(113)上；以及冷却通路(130)，所述冷却通路被构造成将所述加压气体的第一部分(P1)输送通过所述磁轴承(120)的轴承间隙(132)，用于冷却所述磁轴承(120)；平衡鼓(140)，所述平衡鼓布置在所述至少一个叶轮(112)的所述高压侧(113)上；其中所述磁轴承(120)在所述轴向方向(A)上布置在所述至少一个叶轮(112)与所述平衡鼓(140)之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.28 IT 1020160001203141.一种涡轮压缩机(100)，包括：转子组件(110)，所述转子组件在轴向方向(A)上延伸并且包括构造用于对气体加压的至少一个叶轮(112)；磁轴承(120)，所述磁轴承将所述转子组件(110)支撑在所述至少一个叶轮(112)的高压侧(113)上；以及冷却通路(130)，所述冷却通路被构造成将所述加压气体的第一部分(P1)输送通过所述磁轴承(120)的轴承间隙(132)，用于冷却所述磁轴承(120)；平衡鼓(140)，所述平衡鼓布置在所述至少一个叶轮(112)的所述高压侧(113)上；其中所述磁轴承(120)在所述轴向方向(A)上布置在所述至少一个叶轮(112)与所述平衡鼓(140)之间。2.如权利要求1所述的涡轮压缩机，其中所述转子组件(110)包括多个叶轮，并且其中所述至少一个叶轮(112)是所述多个叶轮中的最下游叶轮，所述最下游叶轮被构造用于将所述气体加压至所述涡轮压缩机(100)的输送压力，并且其中所述加压气体的所述第一部分(P1)是在所述输送压力下加压的所述气体的一部分。3.如权利要求1或2所述的涡轮压缩机，其中所述冷却通路(130)在下游方向上从所述至少一个叶轮(112)的气体排放区域(115)延伸，穿过所述轴承间隙(132)，并且随后从所述平衡鼓(140)的高压侧(116)至低压侧(114)穿过所述平衡鼓(140)。4.如权利要求3所述的涡轮压缩机，其中所述冷却通路(130)延伸穿过平衡鼓密封件(142)，所述平衡鼓密封件被构造成具体地通过迷宫式密封件保持所述平衡鼓的所述高压侧(116)与所述平衡鼓的所述低压侧(114)之间的压差。5.如权利要求1至4中任一项所述的涡轮压缩机，还包括旁路通路(150)，所述旁路通路被构造成将所述加压气体的第二部分(P2)从所述至少一个叶轮(112)的气体排放区域(115)输送至所述轴承间隙(132)下游的所述冷却通路(130)的一部分。6.如权利要求5所述的涡轮压缩机，还包括控制单元(155)，具体地包括阀门，所述控制单元被构造用于调整所述加压气体的所述第二部分(P2)通过所述旁路通路(150)的流量。7.如权利要求3和5所述的涡轮压缩机，其中所述旁路通路(150)和所述冷却通路(130)在所述平衡鼓(140)上游的某一位置处或在平衡鼓密封件(142)中的某一位置处结合。8.如前述权利要求中任一项所述的涡轮压缩机，其中所述平衡鼓(14...

【专利技术属性】
技术研发人员：马泰奥·多齐尼，马西米利亚诺·奥尔蒂斯·内里，杜乔·菲奥拉万蒂，曼努埃勒·比吉，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT