CN101410623A - 压缩机单元 - 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自动化单元(51)的压缩机单元(1)，该压缩机单元包括具有旋转轴线(60)的压缩机(3)和电动机(2)，该压缩机单元(1)具有壳体(4)，所述自动化单元用于控制任务和调节任务。本发明的任务是改善自动化单元和压缩机单元的共同作用并且尤其减少冷却自动化单元的花费和信号传输以及能量传输的花费。为此提出，在所述壳体(4)上安置附加壳体(56)，在该附加壳体中布置所述自动化单元(51)。

Description

压缩机单元
技术领域
本发明涉及一种尤其用于水下操作的具有自动化单元的压缩机单元，该压缩机单元包括具有旋转轴线的压缩机和电动机，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，构造所述自动化单元，使得其执行用于压缩机单元的控制任务和调节任务。
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。
压缩机单元为了其操作通常需要大量的电接口，尤其用于供能以及在上级的自动化单元与压缩机单元之间传输控制信号。在此，上级的自动化单元与压缩机单元分开地以一定间距进行布置，一方面为了实现该结构的高度模块化，并且另一方面为自动化单元的电子元件确保最佳的操作条件。尤其在使用有源的磁性轴承时，在自动化单元和压缩机单元之间需要大量的信号线路，这些信号线路将不同的测量值传输到自动化单元上并且将相应的控制参数传输到磁性轴承上。
传输用于操作压缩机单元的能量以及在压缩机单元和自动化单元之间传输信号需要巨大的花费，因为大量线路必须尤其借助于非常昂贵的插拔连接件构造成可分开的。如果有一种对于海下操作合适的设备，那么在成本方面赢得了多重更大的意义，因为对此插拔连接件必须满足特别的要求。
此外，为自动化单元提供了冷却系统，必须借助于该冷却系统排出部分构造为大功率电子装置的构件的不可忽视的损耗功率。
发明内容
从现有技术中的问题出发，本发明的任务是改善自动化单元和压缩机单元的共同作用并且尤其减少冷却自动化单元的花费和信号传输以及能量传输的花费。
为了解决按本发明的任务，提出了按权利要求1所述的压缩机单元。从属权利要求包含本发明的有利的改进方案。
将自动化单元布置在其中的附加壳体布置在压缩机单元的壳体上首先具有这样的优点，即自动化单元和压缩机单元之间的相应的供能线路和信号线路不必再满足标准地进行构造，该标准适合于直接接触环境条件。更确切地说，可以如此设计线路，使得其仅仅满足在附加壳体内部和压缩机单元的壳体内部的始终可再现的并且可精确预见的操作条件。此外，不需要用于分开自动化单元和压缩机单元之间的线路的特别的插拔连接件。此外令人吃惊的是，可以发现在压缩机单元的壳体上的一些区域提供对于自动化单元的操作所需要的热边缘条件而没有额外的修改。该决定性的优点使得不再需要用于自动化单元的特别的冷却系统。当用于自动化单元的附加壳体在流入口的进气短管的区域内导热地安置在壳体上，从而自动化单元的损耗功率借助于热传导排出到壳体上时，该优点就特别有效。虽然该优点在原则上对于压缩机单元来说意义重大，但是它在水下操作的领域中具有额外的意义，因为在水里最高程度地限制了压缩机单元的可接近性并且由于该原因完全很难提供额外的冷却介质。由于在化学上侵蚀的特性，使用海水作为冷却介质几乎被排除了。在输送天然气时，可以由冷的输送介质毫无问题地吸收损耗功率。然而这里的问题是将热量导入输送流中。
压缩机单元尤其在涉及具有沿着唯一的旋转轴线的电动机和压缩机单元的单轴的结构时通常构造成长形的并且沿着纵向延伸方向产生操作中的温度分布图。在流入口或者说进气短管的轴向区域内，该温度对于导热地安置自动化单元的附加壳体来说是特别有利的。按本发明，热量借助于壳体的进气短管的区域内的热传导从自动化单元中排出并且导入流过压缩机单元的输送介质中。在进气短管的轴向区域内的哪个圆周位置上安置附加壳体可以由本领域的技术人员根据压缩机单元的壳体和附加壳体之间的导热条件的协调来决定。
在此，自动化单元有针对性地借助于内部的信号线路和/或内部的供能线路与压缩机单元的构件连接。该内部的线路可以有针对性地借助于插拔连接件构造成可分开的，从而在维修工作的范围内也可以毫无问题地更换元件。该插拔连接件只需要设计成一种尺寸，该尺寸满足壳体内部始终可再现的并且可预见的操作条件。与自动化单元连接的构件尤其是压缩机和电动机的转子的磁性轴承以及电动机。除此以外，还可以设置不同的温度测量装置和压力测量装置。
自动化单元有针对性地借助于外部的信号线路或外部的供能线路或借助于这两者与基站连接。
本发明的有利的改进方案提出，将附加壳体借助于焊接与压缩机单元的壳体连接，这一方面确保壳体之间良好的导热性，并且另一方面尤其为水下操作形成所需要的气密性。然而为了在维修工作中可接近附加壳体内的构件，有利的是该附加壳体具有可封闭的开口。该可封闭的开口可以借助于常规的密封件进行密封。对于更长的水下操作的阶段来说，也可以考虑借助于焊缝来密封该附加开口，这无论如何都能经受不利的操作条件。
为了将一方面来自自动化单元的损耗功率并且另一方面来自操作压缩机单元的损耗功率可靠地排出，有利的是该压缩机单元本身具有大功率的冷却系统。尤其在水下操作中输送天然气时可以如此构造该冷却系统，从而由输送介质在周围冲刷压缩机单元的不同的构件并且以这种方式向输送介质排出损耗热量。
附图说明
下面参考附图根据用于说明的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是按本发明布置有自动化单元的压缩机单元的纵剖面的示意图。
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借助于冷却系统31冷却到操作温度，其中该冷却系统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系统40，该定子冷却系统将自己的冷却介质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完全填充定子冷却系统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。
在压缩机单元1的壳体4上，借助于焊缝58导热地安置附加壳体56。该附加壳体56具有开口57，通过该开口可以接近该附加壳体56的内部，并且借助于螺栓59和盖子70将该开口封闭。该盖子70借助于紧密接缝63与附加壳体56的邻接的元件进行焊接，由此在水下操作时周围介质不会渗入。由大功率电子装置52和其它构件组成的自动化单元51位于附加壳体56的内部。自动化单元51借助于导热元件64与压缩机单元的壳体4导热地连接，从而将产生的损耗功率借助于热传导排出到壳体4上。
附加壳体56布置在压缩机单元的流入口6或者说进气短管8的轴向区域50内，使得在那里有优势的热条件用于特别有效地冷却自动化单元51。在操作中沿着压缩机单元的旋转轴线60产生特定的温度分布图，该温度分布图在进气短管8的区域内基本上具有底点。
所述自动化单元51借助于外部的信号线路66和外部的供能线路68与基站65连接，该基站一方面承担对压缩机单元1的控制并且另一方面承担对压缩机单元1的供给。借助于外部的插拔连接件69可分开地构造外部的信号线路66和供能线路68。绝缘套管53密封外部线路(66，68)到附加壳体56中的进口。
自动化单元51借助于内部的信号线路55和内部的供能线路67与压缩机单元1的构件连接。该构件是轴向轴承25和径向轴承21，22以及电动机2。除此以外，还设置了其它的传感器和构件与自动化单元51连接，然而这里没有详细说明。
所述附加壳体尤其为了水下操作而由优质钢制成。来自基站65的供能以400V进行。

Claims (9)

1.尤其用于水下操作的具有自动化单元(51)的压缩机单元(1)，该压缩机单元包括具有旋转轴线(60)的压缩机(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)，构造所述自动化单元，使得其执行压缩机单元(1)的控制任务和调节任务，其特征在于，在所述壳体(4)上安置附加壳体(56)，在该附加壳体中布置所述自动化单元(51)。
2.按权利要求1所述的压缩机单元(1)，其特征在于，所述附加壳体(56)在流入口(6)的进气短管(8)的区域内导热地安置在壳体(4)上，从而自动化单元(56)的损耗功率借助于热传导排出到壳体(4)上。
3.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，所述输送介质是天然气并且构造所述压缩机单元(1)用于水下操作。
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，所述自动化单元(56)借助于内部的信号线路(55)和/或内部的供能线路(67)与构件连接。
5.按权利要求4所述的压缩机单元(1)，其特征在于，所述构件是磁性的轴承(轴向轴承25，径向轴承21，22)和/或电动机(2)。
6.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，所述自动化单元(51)借助于外部的信号线路(66)和/或外部的供能线路(68)与基站(65)连接。
7.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，所述附加壳体(56)借助于焊接(焊缝(58))与壳体(4)连接。
8.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，所述附加壳体(56)具有可封闭的开口(57)。
9.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，设置冷却系统(31)，该冷却系统设有分接头(32)并且构造该冷却系统，从而借助于输送介质冷却所述压缩机单元(1)。
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