BRPI0717090A2

BRPI0717090A2 - Sistema de montagem de compressor

Info

Publication number: BRPI0717090A2
Application number: BRPI0717090-4A
Authority: BR
Inventors: William C Maier
Original assignee: Dresser Rand Co
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2013-11-26
Also published as: US9702354B2; US20170268493A1; US9828980B2; EP2066983A2; WO2008039733A2; CA2663880A1; EP2066983A4; US20140202656A1; BRPI0717090A8; US20100090087A1; MX2009003178A; EP2066983B1; US8733726B2; WO2008039733A3; CA2663880C

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE MONTAGEM DE COMPRESSOR". REFERÊNCIA CRUZADA DO PEDIDO RELACIONADO

Este pedido de depósito de patente reivindica prioridade para o Pedido Provisório de Patente Norte-Americana Número 60/826.876, intitula- do "Compressor Mounting System", depositado em 25 de setembro de 2006 por William C. Maier, cuja totalidade do seu conteúdo é aqui incorporada como referência. ANTECEDENTES

A presente invenção refere-se a sistemas de montagem de com-

pressores e, mais particularmente, a um sistema de montagem baseado em um pedestal para um sistema de compressão industrial integrado compac- tamente incluindo dissipadores de calor e vasos de interrupção de gás.

À medida que a tecnologia avançou, os sistemas de compressão tornaram-se progressivamente sofisticados e eficientes em relação ao con- sumo de energia. Por exemplo, dissipadores de calor e vasos de interrupção de gás foram incorporados em sistemas de compressão como componentes separados integrados ao compressor e ao motor para melhorar o desempe- nho e a eficiência do sistema. Como resultado da incorporação de recursos adicionais, tais como dissipadores de calor, os sistemas de compressão in- dustrial tornaram-se volumosos e são comumente montados com os compo- nentes conectados ponta a ponta em um conjunto de sistema de compres- são. À medida que o desempenho e a eficiência aumentaram nestes tipos de sistemas, cresceram o tamanho e o peso de tais sistemas. Para incorporar vantagens de desempenho e de eficiência de

componentes tais como dissipadores de calor e, ao mesmo tempo, manter um conjunto menor, um tipo de sistema de compressão é fornecido com um compressor integrado compactamente a um motor elétrico. Esta disposição permite um desenho compacto, com vantagens sobre os tradicionais conjun- tos de compressores montados sobre placas de base. Outra ampliação de tal conceito é a incorporação de dissipadores de calor de processo em um conjunto interconectado compactamente. Atualmente, os dissipadores de calor de processo são montados afastados do compressor, com volumosas e longas extensões da tubulação de processo interconectadas. SUMÁRIO

Em uma modalidade, a invenção proporciona um sistema de montagem para um sistema de compressão industrial incluindo um primeiro componente integrado compactamente a um segundo componente. O siste- ma de montagem inclui um primeiro suporte para o primeiro componente, o primeiro suporte configurado para se opor ao movimento do primeiro com- ponente em uma primeira direção substancialmente horizontal em relação ao primeiro componente, uma segunda direção substancialmente vertical em relação ao primeiro componente, e uma direção axial em relação ao primeiro componente. O sistema de montagem também inclui um segundo suporte para o segundo componente, o segundo suporte configurado para se opor ao movimento do segundo componente em uma primeira direção substanci- almente horizontal em relação ao segundo componente e uma segunda di- reção substancialmente vertical em relação ao segundo componente, em que o segundo suporte permite o movimento do segundo componente em uma direção axial em relação ao segundo componente.

Em outra modalidade, a invenção proporciona um sistema de montagem para um sistema de compressão com um motor de dupla extre- midade para um primeiro compressor e um segundo compressor. O sistema de montagem inclui um primeiro suporte para o primeiro compressor, o pri- meiro suporte configurado para se opor ao movimento do primeiro compres- sor em uma primeira direção substancialmente horizontal em relação ao pri- meiro compressor, uma segunda direção substancialmente vertical em rela- ção ao primeiro compressor, e uma direção axial. O sistema de montagem também inclui um segundo suporte para o segundo compressor, o segundo suporte configurado para se opor ao movimento do segundo compressor em uma primeira direção substancialmente horizontal em relação ao primeiro compressor, uma segunda direção substancialmente vertical em relação ao segundo compressor, e uma direção axial. Uma Iongarina estende-se entre o primeiro e segundo suportes, sendo que a Iongarina suporta o motor e, ainda onde é permitido o movimento do motor em uma direção axial.

Outros aspectos da invenção tornar-se-ão evidentes conside- rando a descrição detalhada e os desenhos que a acompanham. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 é uma vista em perspectiva de um sistema de com-

pressão industrial integrado compactamente incluindo um sistema de mon- tagem de compressor, de acordo com uma modalidade da invenção.

A figura 2 é uma vista em perspectiva frontal do sistema de mon- tagem de compressor mostrado na figura 1. A figura 3 é uma vista em perspectiva em relação à traseira do sistema de compressão mostrado na figura 1, e ilustra recursos de levantamento e transporte do sistema de montagem de compressor.

A figura 4 é uma vista em perspectiva da parte inferior do siste- ma de montagem de compressor mostrado na figura 1. A figura 5 é uma vista em perspectiva de um sistema de monta-

gem de compressor de acordo com outra modalidade da invenção, e confi- gurado para uso com um sistema de compressor duplo, de motor único, in- tegrado compactamente.

A figura 6 é uma vista em perspectiva da parte inferior do siste- ma de montagem de compressor mostrado na figura 5.

Antes que quaisquer modalidades da invenção sejam explicadas em detalhe, deve ser entendido que a invenção não é limitada em sua apli- cação aos detalhes de construção e à disposição de componentes apresen- tados na descrição que se segue ou ilustrados nos desenhos que a acom- panham. A invenção é susceptível a outras modalidades e de ser praticada ou realizada de várias formas. Além disso, deve ser entendido que a fraseo- Iogia e a terminologia aqui empregadas têm o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitantes.

Por exemplo, termos como "central", "superior", "inferior", "fron- tal", "traseiro", e similares são empregados apenas para simplificar a descri- ção da presente invenção e sozinhos não indicam ou implicam em que o dispositivo ou o elemento referido deva ter uma orientação particular. Os elementos do sistema de montagem de compressor industrial mencionados na presente invenção podem ser instalados e operados em qualquer orien- tação desejada viável. Em adição, termos tais como "primeiro", "segundo", e "terceiro" são aqui usados com o propósito de descrição e não pretendem indicar ou implicar em importância ou significância relativa. DESCRIÇÃO DETALHADA

A figura 1 ilustra um sistema de compressão industrial integrado compactamente 10 utilizando um sistema de montagem de compressor 14, de acordo com uma modalidade da invenção. Um compressor 18 é conecta- do a um motor 22 e a ele integrado compactamente. Dissipadores de calor 26 são montados verticalmente abaixo e horizontalmente para fora do siste- ma integrado compactamente 10, e um vaso de interrupção de gás 30 é montado verticalmente abaixo do compressor 18 e do motor 22. Todos estes componentes são suportados e posicionados pelo sistema de montagem 14. De modo a posicionar o compressor 18, o motor 22, e os dissipadores de calor 26 em um conjunto compacto, os componentes estão vertical e hori- zontalmente em cerrada proximidade e relacionamento interconectado. O sistema de montagem 14 deve acomodar variações de posições em perío- dos de tempo longos e curtos entre os componentes de modo a prevenir o desalinhamento do maquinário e a transferência de grandes forças entre os componentes. Adicionalmente, o sistema de montagem 14 suporta o peso de cada um dos componentes.

O sistema de montagem de compressor 14 inclui um pedestal rígido 34 e um pedestal parcialmente flexível 38. Os pedestais 34, 38 pro- porcionam uma combinação de suporte rígido e flexível que permite o aco- plamento compacto, a interconexão e o suporte dos componentes do siste- ma de compressão industrial 10. O sistema de montagem 14 proporciona suporte rígido aos componentes que requerem suporte rígido (por exemplo, o compressor 18) e, simultaneamente, proporciona suporte flexível a deter- minados componentes (por exemplo, o motor 22) para permitir um movimen- to relativo em direções que são vantajosas à operação e ao desempenho do sistema 10. O sistema de montagem 14 posiciona componentes de modo vertical e horizontal em relação um ao outro em cerrada proximidade, ao mesmo tempo em que permite movimento relativo apropriado entre os com- ponentes.

Referindo-se à figura 2, o pedestal 34 inclui uma placa de pedes- tal geralmente retangular 42 posicionada aproximadamente de modo vertical sob um centro de massa do compressor 18. A placa de pedestal 42 inclui aberturas 46 para posicionar e suportar os dissipadores de calor 26 do sis- tema de compressão industrial 10 em que são posicionados suportes de va- so 50 entre os dissipadores de calor 26 e a placa 42. Uma abertura 54 é também proporcionada na placa 42 para suportar o vaso de interrupção de gás 30. Uma parte superior 42A da placa 42 inclui uma placa de flange 58 combinada com um suporte de invólucro 62 para suportar o compressor 18 sobre o pedestal 34. Na modalidade ilustrada, o pedestal rígido 34 é formado por uma única placa; no entanto, deve ser de imediato evidente àqueles ver- sados na técnica que pode ser usado em outras modalidades qualquer nú- mero de placas de pedestal (por exemplo, duas placas acopladas juntas de modo axial). Em ainda outra modalidade, a placa pode ser fabricada de se- ções aparafusadas separadas na interface do dissipador de calor de modo a permitir uma montagem mais fácil dos dissipadores de calor no sistema 10. O pedestal 34 suporta o compressor 18, sendo rígido, ou firme,

em uma direção vertical e uma direção horizontal em relação a uma superfí- cie de suporte 66, assim como em uma direção axial do compressor 18. É geralmente desejável suportar o compressor 18 em uma posição fixa. A rigi- dez é dada ao pedestal 34 através de uma seleção da espessura do material da placa 42 e de um reforço estrutural apropriado.

O pedestal parcialmente flexível 38 é posicionado aproximada- mente de modo vertical sob um centro de massa do motor 22, espaçado de modo axial do pedestal 34. O pedestal 38 é rígido em uma direção vertical e uma direção horizontal em relação à superfície de suporte 66, porém é flexí- vel, maleável, ou concordante, em uma direção axial em relação ao motor 22. O pedestal 38 inclui três placas flexíveis 70 que suportam o motor 38 e proporcionam conformidade axial. As placas de pedestal 70 incluem abertu- ras 74 para posicionar e suportar os dissipadores de calor 26 do sistema de compressão industrial 10 em que são posicionados suportes de vaso 78 en- tre os dissipadores de calor 26 e as placas 70. São também proporcionadas aberturas 82 nas placas 70 para suportar o vaso de interrupção de gás 30. As placas permitem movimento relativo axial dos dissipadores de calor 26 e do vaso de interrupção de gás 30. Uma parte superior 70A das placas flexí- veis 70 inclui um suporte de invólucro 90 para suportar o motor 22 e permitir o movimento axial do motor 22.

O pedestal 38 é rígido em algumas direções, porém flexível em outras para permitir o movimento de uma maneira que não seja prejudicial ao posicionamento e operação entre componentes. A montagem flexível é obtida através de pedestais flexíveis, almofadas ou faixas de isolamento, placas flexíveis e placas de flange. Em outra modalidade, uma flexibilidade de movimento axial similar é obtida com um pedestal completamente rígido (semelhante ao pedestal de compressor 34) incluindo um sistema de ranhu- ras axiais e superfícies deslizantes ou rolantes para permitir ao motor 22 e aos dissipadores de calor 26 mover-se livremente em uma direção axial sem posição relativamente cambiante em uma direção vertical ou uma direção horizontal.

Almofadas de isolamento 94 são posicionadas em várias locali- zações dentro do sistema de montagem 14, para permitir o movimento axial relativo entre uma peça de suporte estrutural e o componente suportado. Referindo-se à figura 2, almofadas de isolamento 94 são localizadas em ca- da conexão entre os pedestais 34, 38 e os dissipadores de calor 26 e o vaso de interrupção de gás 30. As almofadas de isolamento 94 permitem aos dis- sipadores de calor 26 mover-se axialmente (e, para uma extensão menor, horizontalmente) com a tubulação, ou cargas induzidas de temperatura sem afetar o alinhamento do compressor 18, o motor 22 e a tubulação de interco- nexão. As almofadas de isolamento 94 também minimizam a transmissão de vibrações induzidas de fluxo do dissipador de calor 26 para o compressor integrado compactamente e a unidade de motor. Na modalidade ilustrada, as almofadas de isolamento 94 são formadas por faixas de elastômero. Em ou- tras modalidades, o suporte flexível pode ser fornecido por outros meios, tais como rolos montados de elastômero, almofadas de baixa fricção, mancais antifricção ou similares, para permitir um grau maior de movimento axial rela- tivo.

A figura 3 ilustra um sistema de levantamento 98 que permite ao

sistema de compressão industrial 10 ser levantado e transportado como uma unidade completa. O sistema de levantamento 98 inclui alças de levanta- mento 102 posicionadas em locais apropriados e estratégicos nos pedestais 34, 38. As alças de levantamento 102 são conectadas com cabos 106 ou estruturas similares tais como hastes a um único ponto de levantamento 110. O sistema de compressão 10 é levantado e transportado através do único ponto de levantamento 110.

Como mostrado na figura 4, o sistema de compressão industrial 10, juntamente com os pedestais 34, 38 é suportado por um sistema de base de montagem de três pontos. O sistema de base de montagem inclui dois suportes de base de pedestal 114 posicionados em uma superfície inferior e em cada extremidade das placas 42 do pedestal 34. Um terceiro suporte de base 118 é localizado de modo central em uma face inferior das placas 70 do pedestal 30. Os três suportes de base proporcionam o desacoplamento estrutural entre estruturas de sub-base carregando o sistema de compressão (tal como uma plataforma de petróleo marítima) e o próprio sistema de compressão 10. Podem ser usados outros sistemas de base em outra moda- lidade.

Deve ser de imediato avaliado que o sistema de montagem 14, como mostrado nas figuras 1-4, suporta o compressor 18, o motor 22, os dissipadores de calor 26 e o vaso de interrupção de gás 30 em um único conjunto, formando um grupo com relacionamento compacto de componen- tes. Em consequencia, a tubulação de interconexão entre os componentes é mais curta e composta de tubos de diâmetro menor do que em uma configu- ração em série grandemente afastada. A interconexão de estruturas mecâni- cas tais como componentes de acionamento entre o motor 22 e o compres- sor 18 também é tornada mais curta e mais compacta. Uma combinação de estruturas de suporte forma o sistema de montagem 14, algumas das quais são rígidas em todas as três direções principais e ao menos uma delas é flexível no mínimo em uma direção axial, sendo combinadas para permitir o movimento relativo de componentes aco- piados compactamente de uma forma vantajosa à operação ou ao desem- penho do sistema de compressão. Ao mesmo tempo em que é feita referên- cia aqui ao sistema de montagem de compressor 14 utilizando um único pe- destal rígido 34 e uma única combinação de pedestal rígido e flexível 38, deve ser considerado que outras modalidades da invenção podem utilizar qualquer número de pedestais rígidos e de combinações de pedestal rígido e flexível. Deve ser de imediato avaliado por aqueles versados na técnica que, em outra modalidade, os pedestais 34, 38 podem ser mudados de modo que o pedestal rígido 34 suporte o motor 22 e o pedestal parcialmente rígido 38 suporte o compressor 18. As figuras 5 e 6 ilustram um sistema de montagem de compres-

sor 200, de acordo com outra modalidade da invenção. Um sistema de com- pressão industrial 214 é um arranjo de acionamento de compressor duplo, incluindo um único motor elétrico 218 de dupla extremidade para movimentar dois compressores 222, 226. De modo similar ao sistema de compressão 10 mostrado nas figuras 1-4, dissipadores de calor 26 são montados vertical- mente abaixo e de modo horizontal para fora do sistema integrado compac- tamente 214, e o vaso de interrupção de gás 30 é montado verticalmente abaixo dos compressores 222, 226. Todos esses componentes são suporta- dos e posicionados pelo sistema de montagem 200. De modo a colocar os compressores 222, 226, o motor 218, e os dissipadores de calor em um con- junto compacto, os componentes estão tanto vertical quanto horizontalmente em cerrada proximidade e em relação interconectada.

O sistema de montagem 200 emprega almofadas de isolamento, placas de flange e placas flexíveis para permitir a variação de posição dos componentes em localizações e direções específicas vantajosas à operação e ao desempenho do sistema. O sistema de montagem 200 inclui dois pe- destais rígidos 230, 234, cada um deles suportando um compressor 222, 226 em uma posição próxima do centro de massa do compressor. Os pedes- tais 230, 234 são conectados juntos por uma Iongarina estrutural 238 esten- dendo-se entre os pedestais 230, 234. Flanges entre invólucros 242 são su- portados pela Iongarina estrutural 238, para fornecer uma conexão que sus- tenta os compressores 222, 226 e o motor 218. A Iongarina de estrutura 238 é estruturalmente suficiente para manter o peso do motor elétrico de dupla extremidade 218 quando um ou ambos os compressores 222, 226 são re- movidos para manutenção. Os pedestais 230, 234 são também providos de aberturas para os dissipadores de calor 26 e os vasos de interrupção de gás 30, os quais são montados com uma estrutura similar à montagem utilizada nas figuras 1-4 para permitir um movimento axial relativo entre os pedestais 230, 234, e os dissipadores de calor 26 e os vasos de interrupção de gás 30.

Cada pedestal 230, 234 inclui uma placa 246 posicionada sob um centro de massa para o respectivo compressor 222, 226. Cada placa 246 inclui aberturas 250 para posicionar e suportar os dissipadores de calor 26 do sistema de compressão industrial 214 em que são posicionados suportes de vaso 254 entre os dissipadores de calor e as placas 246. Uma base de pedestal 258 é acoplada a cada placa 246. Cada base 258 inclui aberturas 262 para suportar os vasos de interrupção de gás 30. Cada base 258 tem um formato geralmente piramidal para distribuir o peso do sistema de com- pressão 10.

Na modalidade ilustrada, um sistema de base de montagem de três pontos suporta os pedestais 230, 234. O primeiro pedestal 230 inclui um suporte de base 266 centrado sobre uma face inferior da base de pedestal associada 258, e o segundo pedestal 234 inclui um par de suportes de base 270 acoplados à face inferior da base de pedestal associada 258. Como dis- cutido acima, são posicionadas almofadas de isolamento 274 entre s pedes- tais 230, 234, os dissipadores de calor 26 e os vasos de interrupção de gás para permitir o movimento axial dos componentes sem afetar o seu ali- nhamento.

As modalidades descritas acima e ilustradas nas figuras são a- presentadas somente a título de exemplo, não sendo concebidas como uma limitação aos conceitos e princípios da presente invenção. Nesta condição, deverá ser avaliado por aquele normalmente versado na técnica que são possíveis várias modificações nos elementos e em suas configurações e disposições sem se apartarem do espírito e objetivo da presente invenção.

Visto que outras modificações, mudanças e substituições podem

ser planejadas na descrição precedente, é conveniente que as reivindica- ções anexadas sejam interpretadas de modo amplo e de uma maneira con- sistente com o objetivo da invenção.

Claims

1. Sistema de montagem para um sistema de compressão indus- trial incluindo um primeiro componente integrado compactamente a um se- gundo componente, o sistema de montagem compreendendo: um primeiro suporte para o primeiro componente, o primeiro su- porte configurado para se opor ao movimento do primeiro componente em uma primeira direção substancialmente horizontal em relação ao primeiro componente, uma segunda direção substancialmente vertical em relação ao primeiro componente, e uma direção axial em relação ao primeiro compo- nente; e um segundo suporte para o segundo componente, o segundo suporte configurado para se opor ao movimento do segundo componente em uma primeira direção substancialmente horizontal em relação ao segundo componente e uma segunda direção substancialmente vertical em relação ao segundo componente, em que o segundo suporte permite o movimento do segundo componente em uma direção axial em relação ao segundo com- ponente.

2. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro suporte compreende uma placa de pedestal posicionada sob um centro de massa do primeiro componente, e ainda em que a placa de pedestal é rígida na primeira, segunda e axial direções.

3. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 2, em que a placa de pedestal inclui ao menos um suporte de base para sustentar o primeiro suporte sobre uma superfície de apoio.

4. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro suporte inclui uma placa de flange e um suporte de caixa para sustentar o primeiro componente.

5. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 1, em que o segundo suporte compreende uma pluralidade de placas de pedestal flexíveis posicionadas sob o segundo componente, e ainda onde cada placa de pedestal é rígida na primeira e na segunda direção e flexível na direção axial.

6. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 5, em que as placas de pedestal incluem um suporte de base para sustentar o se- gundo suporte sobre uma superfície de apoio.

7. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 1, em que o segundo suporte inclui um suporte de caixa para sustentar o segundo componente.

8. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 1, e compreendendo ainda um sistema de levantamento acoplado ao primeiro e segundo suportes para facilitar o levantamento do sistema de compressão, o sistema de levantamento compreendendo ao menos uma alça de levanta- mento acoplada ao primeiro suporte, ao menos uma alça de levantamento acoplada ao segundo suporte, um elevador, e cabos estendendo-se entre as alças de levantamento e o elevador.

9. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 1, em que o sistema de compressão compreende ainda uma pluralidade de com- ponentes posicionados abaixo do primeiro e do segundo componente, e ain- da em que o primeiro e o segundo suporte sustentam a pluralidade de com- ponentes.

10. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 9, e compreendendo ainda uma almofada de isolamento posicionada entre o primeiro suporte e ao menos um componente da pluralidade de componen- tes.

11. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 9, e compreendendo ainda uma almofada de isolamento posicionada entre o se- gundo suporte e ao menos um componente da pluralidade de componentes.

12. Sistema de montagem para um sistema de compressão ten- do um motor de extremidade dupla para um primeiro compressor e um se- gundo compressor, o sistema de montagem compreendendo: um primeiro suporte para o primeiro compressor, o primeiro su- porte configurado para se opor ao movimento do primeiro compressor em uma primeira direção substancialmente horizontal em relação ao primeiro compressor, uma segunda direção substancialmente vertical em relação ao primeiro compressor, e uma direção axial; e um segundo suporte para o segundo compressor, o segundo suporte configurado para se opor ao movimento do segundo compressor em uma primeira direção substancialmente horizontal em relação ao primeiro compressor, uma segunda direção substancialmente vertical em relação ao segundo compressor, e uma direção axial; uma Iongarina estendendo-se entre o primeiro e o segundo su- porte, em que a Iongarina suporta o motor, e ainda em que o movimento do motor é permitido em uma direção axial.

13. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 12, em que o primeiro suporte compreende uma placa posicionada sob um cen- tro de massa do primeiro compressor, uma base acoplada à placa, e um su- porte de base acoplado à base e à placa para sustentar o primeiro suporte sobre uma superfície de apoio.

14. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 12, em que o segundo suporte compreende uma placa posicionada sob um cen- tro de massa do segundo compressor, uma base acoplada à placa, e um par de suportes de base acoplados à base e à placa para sustentar o segundo suporte sobre uma superfície de apoio.

15. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 12, em que a Iongarina inclui uma placa de flange para suportar o motor.

16. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 12, em que o sistema de compressão compreende ainda um par de dissipadores de calor posicionado abaixo do primeiro e do segundo compressor e ainda onde o primeiro e o segundo suporte sustentam os dissipadores de calor.

17. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 16, e ainda compreendendo uma almofada de isolamento posicionada entre o primeiro suporte e cada dissipador de calor.

18. Sistema de montagem, de acordo com a reivindicação 16, e ainda compreendendo uma almofada de isolamento posicionada entre o se- gundo suporte e cada dissipador de calor.