BRPI0709151A2 - unidade compressora e método de montagem - Google Patents

Abstract

UNIDADE COMPRESSORA E MéTODO DE MONTAGEM. A presente invenção refere-se a uma unidade compressora (1), em particular, para aplicação submarina, que compreende um motor elétrico (2). O meio transportado para compressão, em particular, gás natural para transporte, não somente contém freqúentemente vários compostos químicos agressivos, mas também é portador de vários condensados que atrapalham a compressão e, em particular, levam a um desgaste acentuado do compressor. Na montagem, a água agressiva do mar pode também penetrar na unidade compressora. A invenção proporciona uma solução para o problema acima, em que o eixo rotacional (60) é disposto verticalmente durante a operação e o alojamento (4) compreende um dreno (64) na extremidade axial inferior (63). A invenção adicionalmente refere-se a um método de monta- gem para uma unidade compressora (1), no qual a unidade compressora é preenchida acima da água com um fluido incompressível (82), transportada para uma posição de operação submarina, conectores são conectados na entrada (6) e na saída (7) e o fluido (82) é removido da unidade compressora (1) através do dreno (64).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "UNIDADECOMPRESSORA E MÉTODO DE MONTAGEM".

Descrição

A presente invenção refere-se a uma unidade compressora, emparticular para operação debaixo de água, que compreende um compressore um motor elétrico, cuja unidade compressora tem uma carcaça com umaentrada e uma saída para um meio de bombeamento, que tem um eixo derotação ao redor do qual um rotor da unidade compressora pode girar. Otema da invenção também é relativo a um método de montagem para umaunidade compressora de acordo com a invenção.

Desenvolvimentos recentes no campo de projeto de compressortambém se concentraram em arranjos submarinos de grandes compressoresque são projetados para serem utilizados para o bombeamento de gasesnaturais.

Devido às condições operacionais específicas, em particular de-vido à acessibilidade enormemente restringida ao mesmo tempo para finali-dades de manutenção e por meio de linhas de suprimento, os especialistassão confrontados com requisitos importantes. Os regulamentos ambientaisrelevantes proíbem qualquer troca de substâncias entre o equipamento a serinstalado e a água do mar circundante. Além disto, a água do mar é um meioagressivo e condições extremas de pressão e temperatura podem ser en-contradas nas diversas profundidades no mar. Um outro requisito é que oequipamento por um lado deveria ter uma vida extremamente longa e, poroutro lado, deve ser projetado para ser virtualmente livre de manutenção.Um fator agravante adicional é a contaminação que não pode deixar de serconsiderada do meio a ser bombeado que, em alguns casos é quimicamenteagressivo.

O meio de bombeamento a ser comprimido, em particular gásnatural a ser bombeado, não apenas tem uma composição química freqüen-temente variavelmente agressiva, mas é também um portador de diversostipos de condensação que tornam a compressão mais difícil e, em particular,conduz a desgaste aumentado do compressor. Por esta razão, condensaçãoé separada antes do processo de compressão. Mesmo utilizando tecnologiade separação muito complexa, não é possível impedir deposição subseqüen-te de condensação também na unidade compressora, e isto pode no mínimoafetar de maneira adversa a vida de uma unidade compressora. No caso deuma unidade compressora que é operada debaixo de água, existe um outroproblema em que as linhas que suprem o meio de bombeamento e o carre-gam para longe, são normalmente conectadas apenas na localização de o-peração e, o meio circundante, por exemplo água do mar agressiva, podepenetrar na unidade compressora mesmo enquanto ela está sendo aí trans-portada, e pode conduzir a dano na unidade compressora.

Contra o fundamento do problema da técnica precedente, o ob-jetivo da invenção é evitar dano potencial provocado por condensação e ou-tros líquidos em uma unidade compressora que é projetada especificamentepara operação debaixo de água.

Uma unidade compressora como reivindicado na reivindicação1, e um método para montagem de uma unidade compressora como reivin-dicado na reivindicação 7 estão propostos para alcançar o objetivo de acor-do com a invenção. As reivindicações dependentes que se referem respecti-vamente novamente elas, contêm desenvolvimentos vantajosos da invenção.

Uma vantagem principal da combinação de instalação verticalcom um dreno na extremidade axial inferior da carcaça é que, por um lado, aextensão alongada ao longo do eixo de rotação resulta em condições parti-cularmente favoráveis para a drenagem devido à carga mais elevada depressão de água resultar em pressões hidrostáticas mais elevadas que as-seguram que a condensação escoa melhor para fora da carcaça. Em conse-qüência, condensação também escoa para longe através do dreno que élocalizado na extremidade axial inferior da carcaça, acionada pela pressãohidrostática mais elevada que resulta do alinhamento vertical.

Para assegurar que líquidos escoam para longe sem qualquerresíduo, é vantajoso que as superfícies no interior da unidade compressorasejam projetadas de tal modo que quando alinhadas verticalmente para ope-ração, líquidos que estão localizados no interior da carcaça alcancem o dre-no apenas escoando como resultado da força de gravidade. Para esta finali-dade as superfícies voltadas para longe do dreno têm uma inclinação queresulta em um escoamento para o dreno. De acordo com a invenção, ne-nhum recorte que seja adequado para coleta de líquido é fornecido em rela-ção ao dreno no interior da carcaça.

Para carregar condensação para longe sem qualquer resíduo epara superar quaisquer diferenças de pressão, é vantajoso que uma bombaque carrega a condensação para longe seja conectada ao dreno que é naforma de uma abertura.

Para processos de montagem, é ainda vantajoso que a carcaçada unidade compressora seja montada em uma estrutura por meio de ele-mentos de suportação que são fornecidos na carcaça, com esta montagemsendo configurada de tal modo que a carcaça pode girar ao redor de um eixohorizontal na área do centro de gravidade do rotor, e o dreno muda assim deum ponto baixo para um ponto elevado no curso da rotação.

Este desenvolvimento da invenção é particularmente vantajosoquando um método de montagem para uma unidade compressora a ser ope-rada debaixo da água proporciona que a unidade compressora seja enchidadebaixo da água com um fluido incompressível antes de ser abaixada para alocalização de operação, e então transportada para a localização de opera-ção debaixo da água, as conexões sejam conectadas à entrada e à saída e,finalmente, o fluido ser esvaziado da unidade compressora através do dreno.

Para impedir qualquer troca com o meio circundante debaixo da água, é van-tajoso que a entrada e a saída sejam fechadas acima da água antes quefluido incompressível seja introduzido, e que estes fechamentos sejam re-movidos novamente antes que as conexões sejam conectadas à entrada e àsaída. Para encher a carcaça da unidade compressora é vantajoso que elaseja girada ao redor de um eixo horizontal como descrito acima, de tal modoque o dreno seja localizado na extremidade axial superior. A carcaça podeser enchida completamente com o fluido incompressível através do dreno,particularmente se o interior da carcaça é projetado de tal modo que duranteoperação, líquidos podem escoar completamente para o dreno devido à for-ça de gravidade e a unidade compressora é localizada com a extremidadeaxial inferior no topo para enchimento. A inclinação correspondente das su-perfícies assegura que nenhuma bolha de gás compressível pode permane-cer na carcaça enquanto ela está sendo enchida com fluido incompressível.

A guisa de exemplo, água destilada ou água desmineralizada pode ser utili-zada como o fluido incompressível, com o resultado do que o interior da uni-dade compressora não está submetido à influência danosa do meio circun-dante, por exemplo água do mar e, ao mesmo tempo, os fechamentos daentrada e saída não precisam suportar qualquer carga de pressão específicasob a água no curso do transporte da unidade compressora para a localiza-ção de operação.

Também é vantajoso fechar a entrada e a saída da carcaçacheia, de modo que nenhum peixe nade para o interior da unidade compres-sora, e nenhum caranguejo rasteje para dentro dela.

A invenção será descrita em mais detalhe no texto que segueutilizando uma modalidade específica tomada como exemplo, com referênciaaos desenhos. A modalidade ilustrada deveria ser observada como sendoapenas ilustrativa como um exemplo da invenção. Nas figuras:

A figura 1 mostra uma ilustração esquemática de uma seçãolongitudinal através de uma unidade compressora;

As figuras 2, 3 mostram, cada uma, uma ilustração esquemáticade etapas de método do método de montagem de acordo com a invenção.

A figura 1 mostra uma seção ao longo de uma unidade com-pressora 1 de acordo com a invenção, que tem como componentes princi-pais um motor 2 e um compressor 3 em uma carcaça 4 estanque a gás. Acarcaça 4 acomoda o motor 2 e o compressor 3. A carcaça 4 é dotada deuma entrada 6 e uma saída 7 na área da junção entre o motor 2 e o com-pressor 3, com o fluido a ser comprimido sendo aspirado através da entrada6 por meio de uma cabeça de conexão de aspiração 8 e com o fluido com-primido escoando para fora através da saída 7.

A unidade compressora 1 é arranjada de forma vertical durante aoperação, com um rotor do motor 15 do motor 2 acima de um rotor do com-pressor 9 do compressor 3 que são combinados para formar um eixo comum19 que gira ao redor de um eixo de rotação vertical comum 60.

O rotor do motor 15 é suportado em um primeiro mancai radial21 na extremidade superior do rotor do motor 15.

O rotor do compressor 9 é montado em um segundo mancai ra-dial 22 na posição inferior.

Um mancal axial 25 é fornecido na extremidade superior do eixocomum 19, o que quer dizer na extremidade superior do rotor do motor 15.

Os mancais radiais 21, 22 e o mancai axial 25 operam de maneira eletro-magnética e são, cada um, encapsulados. Neste caso os mancais radiais 21,22 se estendem ao redor do respectivo ponto de apoio do eixo 19 na direçãocircunferencial e, neste caso, são circunferenciais através de 360 ° e nãosão divididos.

O compressor 3 é na forma de um compressor centrífugo e temtrês estágios de compressor 11 que são, cada um, conectado por meio deum extravasamento 33. As diferenças de pressão que resultam através dosestágios do compressor 11 asseguram que existe um empuxo sobre o rotordo compressor 9 que é transmitido através do acoplamento 18 para o rotordo motor 15 e é direcionado contra a força de gravidade a partir de todo orotor resultante que compreende o rotor do compressor 9 e o rotor do motor15, resultando assim em um grau muito elevado de empuxo correspondentedurante a operação considerada. Isto permite que o mancai axial 25 sejaprojetado para ser comparativamente menor do que em um arranjo horizontal.

Os mancais eletromagnéticos 21, 22, 25 são resfriados para atemperatura de operação por meio de um sistema de resfriamento 31, com osistema de resfriamento fornecendo uma tomada 32 em um extravasamentodo compressor 3. Uma porção do meio de bombeamento, que é preferivel-mente gás natural, é passada desde a tomada 32 por meio de tubulaçõesatravés de um filtro 35 e é então passada através de duas tubulações sepa-radas para os respectivos pontos de apoio externos (primeiro mancai radial21 e segundo mancai radial 22 bem como o mancai axial 25). Este resfria-mento através do meio de bombeamento frio economiza linhas de suprimen-to adicionais.

O rotor do motor 15 é circundado por um estator 16 que tem en-capsulamento 39, de tal modo que o meio de bombeamento agressivo nãodanifica os enrolamentos do estator 16. O encapsulamento 39 é neste casopreferivelmente projetado de tal modo que ele pode contribuir para a pressãototal de operação. Isto é também porque um arranjo de resfriamento separa-do para o estator é fornecido, e bombeia um meio de resfriamento dedicado41 através de um trocador de calor 43 por meio de uma bomba 42. No míni-mo o encapsulamento 39 é projetado de tal modo que a seção que se es-tende entre o estator 16 e o rotor do motor 15, ao mesmo tempo em que temuma espessura de parede fina é, não obstante, capaz de suportar a pressãode projeto quando o arranjo de resfriamento do estator 40 é completamentecheio por meio do meio de resfriamento 41. Isto torna possível evitar perdaspor correntes parasitas relativamente elevadas nesta área, melhorando as-sim o rendimento do arranjo global.

O rotor do compressor 9 de maneira vantajosa tem um eixo decompressor 10 sobre o qual os estágios individuais do compressor 11 sãomontados. Isto pode ser conseguido preferivelmente por meio de um ajustede encolhimento térmico. Um intertravamento é da mesma maneira possível,por exemplo, por meio de polígonos. Uma outra modalidade proporciona quediferentes estágios de compressor 11 sejam soldados um ao outro, resultan-do assim em um rotor de compressor integrado 9.

Um ponto de dreno SDP no qual um dreno 64 na forma de umaabertura na carcaça 4 está localizado na extremidade axial inferior 63 dacarcaça 4 na posição vertical de operação. Todo o líquido que está localiza-do no interior da carcaça 4 é coletado no ponto de dreno SDP escoando pa-ra longe apenas como o resultado da força de gravidade. Para esta finalida-de todas as superfícies no interior da unidade compressora são projetadasde tal modo que quando alinhadas verticalmente durante a operação a incli-nação 65 das superfícies impede de maneira confiável que líquido acumuleexceto no ponto do dreno. Uma bomba de condensação 67 é conectada aodreno 64 é carrega para longe o líquido que coleta aí. Elementos de supor-tação 69 são fornecidos na carcaça na área axial do centro de gravidade dorotor 68 e oferece as capacidades para ajustar dispositivos batentes em pon-tos batentes.

Os elementos de suportação 69 permitem acomodação em umaestrutura 70 como está ilustrado nas figuras 2 e 3. A acomodação na estrutu-ra 70 é projetada de modo a permitir à unidade compressora girar ao redorde um eixo horizontal. Isto permite que o dreno 64 seja girado a partir doponto o mais baixo, com base no alinhamento de operação vertical, para oponto o mais elevado.

O método de montagem de acordo com a invenção proporcionaque em uma primeira etapa a unidade compressora 1 seja orientada na es-trutura 70 em uma forma de imagem espelhada em relação à posição opera-cional. com o dreno 64 no topo, e o eixo de rotação 60 alinhado verticalmen-te. Nesta posição a unidade compressora 1 é enchida, com a entrada 6 e asaída 7 fechadas por meio de um fluido incompressível 82 e, especificamen-te, por meio de água destilada ou desmineralizada. A unidade compressora1 é então girada de volta para a posição de operação e é transportada paraa localização de operação debaixo da água. Finalmente, com os fechamen-tos na entrada 6 e na saída 7 sendo removidos, uma linha respectiva 80, 81para um meio de bombeamento é conectada, e a bomba de condensação67, com o recipiente adjacente de coleta de condensação 80 é conectado aodreno 64. Antes de partir a unidade compressora 1, o enchimento de fluidona bomba de condensação 67 é bombeado para fora do interior da unidadecompressora 1.

Claims (8)

1. Unidade compressora (1), em particular para operação debai-xo de água, que compreende um compressor (3) e um motor elétrico (2) cujaunidade compressora (1) tem uma carcaça (4) com uma entrada (6) e umasaída (7) para um meio de bombeamento, que tem um eixo de rotação (60)ao redor do qual um rotor da unidade compressora (1) pode girar, caracteri-zado pelo fato deo eixo de rotação (60) ser alinhado verticalmente durante a ope-ração e a carcaça (4) ter um dreno (64) na extremidade axial (63) localizadono fundo.

2. Unidade compressora de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada pelo fato de quesuperfícies no interior da unidade compressora (1) serem proje-tadas de tal modo que quando alinhadas verticalmente para operação, líqui-dos que estão localizados no interior da carcaça (4) escoam para longe de-vido à força de gravidade e alcançam o dreno (64).

3. Unidade compressora de acordo com a reivindicação 2, carac-terizada pelo fato de quesuperfícies que continuam a partir do dreno (64) serem inclinadas nointerior da unidade compressora (1) de tal modo que estes líquidos que mo-lham escoam para longe das superfícies na direção do dreno (64) quandoalinhadas verticalmente para operação.

4. Unidade compressora (1) de acordo com uma das reivindica-ções precedentes, caracterizada pelo fato deuma bomba de condensação (67) ser conectada ao dreno (64) e car-regar o líquido para longe.

5. Unidade compressora (1) de acordo com uma das reivindica-ções precedentes, caracterizada pelo fato de quea carcaça (4) ser montada em uma estrutura (70) por meio deelementos de suportação que são fornecidos na carcaça, com esta monta-gem sendo configurada de tal modo que a carcaça (4) pode girar ao redor deum eixo horizontal, de tal modo que o dreno (64) muda de um ponto baixopara um ponto alto.

6. Unidade compressora (1) de acordo com a reivindicação 4,precedente, caracterizada pelo fato de queo eixo horizontal ao redor do qual a carcaça pode girar correr naárea do centro de gravidade do rotor (68).

7. Método de montagem para uma unidade compressora (1) co-mo definido na reivindicação 1, 2, 3, 4, 5, ou 6, que é projetado para opera-ção debaixo de água, caracterizado pelo fato dea unidade compressora (1) ser enchida acima da água com um fluidoincompressível (82), ser transportada para uma localização de operação soba água, as conexões serem conectadas à entrada (6) e à saída (7) e o fluido(82) ser carregado para longe da unidade compressora (1) através do dreno(64).

8. Método de montagem como definido na reivindicação 6, ca-racterizado pelo fato deo fluido (82) ser água destilada ou desmineralizada.