CN101410625A - 用于运行压缩机单元的方法和压缩机单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行特别是用于水下工作的压缩机单元(1)的方法。在压缩时应该使水化物生成的风险最小化。本发明的方法通过如下措施消除了所述风险，即给所述压缩机单元(1)的部件加载防冻剂(73)，和/或在待压缩的输送介质(天然气NG)的流动线路中注入防冻剂(73)。此外还提出了一种用于根据按本发明的方法运行的压缩机单元。

Description

用于运行压缩机单元的方法和压缩机单元
技术领域
本发明涉及一种用于运行特别是用于水下工作的压缩机单元的方法。此外，本发明还涉及一种特别是用于水下工作的压缩机单元，该压缩机单元包括压缩机和电机，该压缩机单元具有壳体，壳体带有用于输送介质的入口和出口，并带有旋转轴线，压缩机单元的转子可围绕该旋转轴线旋转。
背景技术
压缩机制造领域中的早期研究集中在用于输送天然气的大型压缩机的海下设置。由于特殊的工作条件，特别是由于受到很大限制的可接近性，无论为了维护目的还是借助供应管路，业界都遭遇到很大的挑战。有关的环境规定禁止在待安装的机组和周围的海水之间进行任何物质交换。而且，海水是一种侵蚀性的介质，在不同的海洋深度会遇到极端的压力和温度条件。另一个要求在于，机组一方面应具有非常高的寿命，另一方面必须几乎无需维护。另外，令人忧虑的是，部分具有化学侵蚀性的待输送的介质会造成严重的污染。
前述类型的压缩机单元已由国际专利申请WO 02/099286 A1公开。为了达到旨在毫不让步地简化的目的，以便降低维护成本，同时提高寿命，该文件提出，将压缩机转子与电机转子一体设计，并且只用两个径向轴承分别在端部进行支承。
此外由欧洲专利申请EP 1 074 746 B1已知，为涡轮压缩机配设三个径向轴承，其中电机转子通过连接器与压缩机转子连接。
对流体的压缩在冰点附近会成为问题。在输送天然气时，在气体水化物的生成方面的研究遇到很大的问题。气体水化物是类似冰的夹杂化合物，其中小的气体分子例如惰性气体和不同的天然气组分在保持架中被水分子包围。在液态水量比较少且温度例如为10℃时，就已经必须考虑水化物生成。估计1988年挪威北海钻井平台Piper Alpha严重的气体灾难可能归因于这种水化物生成。此外在天然气输送时巨大的附加运行成本还由气体水化物沉积物造成，因为这些气体水化物沉积物堵塞性地沉积在管道中。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于运行压缩机的方法和一种压缩机单元，该压缩机单元在很大程度上使得例如在海下输送天然气时气体水化物生成的风险最小化。
为了实现该目的，根据本发明，提出一种根据权利要求1所述的用于运行压缩机单元的方法和一种根据权利要求11所述的压缩机单元。对其分别引用的从属权利要求包含本发明的有益的改进方案。
本发明的一个特殊的优点在于，基于注入防冻剂可靠地防止水化物生成。通过这种方式既可以保护压缩机单元的易受侵蚀的部件，又可以保护起始于输送介质的注入位置至该输送介质的以后的分离位置的整个输送线路。该方法因此也是特别有益的，因为在对天然气进行化学处理的范围内，在管道之后与压缩机单元连接的基站内，本来就要对不希望的附加物质进行分离。所获得的工作安全性既体现在压缩机的较高的可用性上，又体现在防止在与压缩机单元连接的管道中堵塞性的水化物生成的高度可靠性上。
注入防冻剂可以在抽吸接管中或者直接在压缩机中进行。给压缩机单元的部件加载防冻剂特别有益于轴承、电机和其它运动的部件。如果水化物生成的特别的危险存在于各个压缩机级的溢流区域中，则最好也可以在此注入防冻剂。本发明的主要应用领域是天然气输送，因为在该领域水化物生成的危险相对较高。
特别是最好加入不同的酒精，以确保可靠地防止气体冻结。无论由于经济上的原因还是由于技术上的原因，注入甲基乙二醇都是有益的。
一种用于实现防止水化物生成的略微节俭的变型方案在于，在压缩机单元每次起动之前，在压缩机单元的关键部位上、特别是在前述部位上注入防冻剂。根据本发明的一种有益的改进方案，在每次按计划停机之前，在压缩机单元的敏感部位上注入一定量的防冻剂。特别有益的是，无论在每次起动之前，还是在每次停机之前，都使用防冻剂。在压缩机单元紧急停机或跳闸的情况下，紧要的是尽快将机器停止，从而前述的注入防冻剂通常是不可行的。另一种方案在于，在开始停机的同时促使注入防冻剂。
附图说明
下面对照附图借助特殊的实施例详细说明本发明。所示实施方式仅用于作为例子说明本发明。图中示出：
图1是本发明的压缩机单元和主要的相邻的模块的示意性的纵剖面视图，该压缩机单元按照本发明的方法来工作。
具体实施方式
图1示出了本发明的压缩机单元1的示意性的纵剖面视图，该压缩机单元1作为主要部件在气密性结构的壳体4中具有电机2和压缩机3。壳体4容纳着电机2和压缩机3。在从电机2到压缩机3的过渡区域中，壳体4设有入口6和出口7，其中通过入口6借助抽吸接管8抽吸待压缩的流体，压缩后的流体通过出口7流出。
压缩机单元1在工作时垂直设置，其中电机2的电机转子15通过压缩机3的压缩机转子9联合成共同的轴19，轴19围绕共同的垂直的旋转轴线60旋转。
电机转子15在其上端部支承在第一径向轴承21中。
压缩机转子9在下面的位置中通过第二径向轴承22得到支承。
在共同的轴19的上端部-即电机转子15的上端部-设有轴向轴承25。径向轴承和轴向轴承通过电磁工作并分别封装。在此径向轴承沿周向围绕轴19的相应的轴承位置延伸，并在此不间断地环绕360°。
设计成离心压缩机的压缩机3具有三个分别通过溢流部分33连接的压缩机级11。在压缩机级11上产生的压力差用于在压缩机转子9上产生推力，该推力在电机转子15上传递，且与由压缩机转子9和电机转子15构成得到的全部转子的重力反向指向，从而实现在标准工作状态下很大程度上的推力平衡。通过这种方式可以使得轴向轴承25的尺寸设计得小于在旋转轴线60水平设置时的情况。
电磁的轴承21、22、25通过未详细示出的冷却系统冷却至工作温度，其中冷却系统设置有在压缩机3的溢流部分33中的分接头。一部分输送介质(优选是天然气)从该分接头借助于管路经由过滤器引出，接下来通过两个单独的管路被分别引导至外部的轴承位置(第一径向轴承21和第二径向轴承22以及轴向轴承25)。这种利用冷的输送介质(80)的冷却节省了附加的供应管路。
电机转子15被定子16包围，定子16具有封装部分，从而侵蚀性的输送介质80不会损坏定子16的绕组。封装部分在此优选如下设计，它能够承受全部工作压力。这也是因为为定子设置了单独的冷却系统的缘故，在该冷却系统中循环有自己的冷却介质。
压缩机转子9最好具有压缩机轴10，在压缩机轴10上安装了各个压缩机级11。这优选通过热压配合来实现。形状配合例如借助于多边形也是可行的。另一种实施方式规定，将不同的压缩机级11彼此焊接在一起，由此产生一体的压缩机转子9。
输送介质80或者说天然气NG从天然的蓄存池首先进入到冷凝液分离器81中，该冷凝液分离器将冷凝液82、特别是水与气态的相分离。冷凝液82进入到冷凝液管路84中，随后的排水管路95也汇入到该冷凝液管路84中，排水管路95将在压缩机单元中被分离的冷凝液导入到冷凝液管路84中。冷凝液82被冷凝液泵85输送到混合单元86中，在混合单元86中与被压缩的天然气NG或者说输送介质80进行混合。所产生的混合物被输送到朝基站89的方向的管道87中。
压缩机单元1具有用于分配防冻剂73的包括分配管路94和喷注模块72的系统。防冻剂73从蓄积罐92通过定量泵93被输送至压缩机单元1上的不同的喷注模块72。通过喷注模块72，在本地给第一径向轴承21、轴向轴承25、第二径向轴承22、溢流部分33进行加载。在抽吸接管8上有另外的喷注模块72，通过该喷注模块72，防冻剂73被直接注入到所抽吸的输送介质80中。
被注入的防冻剂73部分地、即在压缩机单元1中被分离地通过压缩机单元1的排水机构96(在“单排水点”上)排到排水管路95中。余下部分与被压缩的天然气NG一起经由出口7输送到混合单元86中。防冻剂73、天然气NG和冷凝液82通过管道87被输送至地面上的基站89。管道87中的水化物生成由于携带的防冻剂73而得以避免。在到达基站89之前，另外的冷凝液分离器88用于天然气NG的干燥，其中冷凝液包括防冻剂73进入到处理器90中，在该处理器90中，防冻剂73与余下的冷凝液82分离。经过处理的防冻剂73通过反馈管路91沿着管道87返回到蓄积罐92中。防冻剂73的闭合的回路一方面确保防止水化物生成，另一方面确保遵守有关的环境标准。

Claims (12)

1.用于运行特别是用于水下工作的压缩机单元(1)的方法，其特征在于，给所述压缩机单元(1)的部件加载防冻剂(73)，并且/或者在待压缩的输送介质(天然气NG)的流动线路中注入防冻剂(73)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述防冻剂(73)直接注入到所述压缩机单元(1)的压缩机(3)中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述防冻剂(73)直接注入到用于输送介质(天然气NG)的抽吸接管(8)中。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，给轴承(径向轴承21、22，轴向轴承25)或电机(2)加载防冻剂(73)。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，防冻剂(73)被注入到在所述压缩机单元(1)的压缩机(3)的两个压缩机级(11)之间的溢流部分(33)中。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述输送介质是天然气(NG)。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述防冻剂(73)是甲基乙二醇(MEG)。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述防冻剂(73)在所述压缩机单元(1)起动之前被注入。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述防冻剂(73)只在所述压缩机单元(1)起动之前被输入。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述防冻剂(73)在所述压缩机单元(1)停机之前被输入。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述防冻剂(73)只在所述压缩机单元(1)起动之前和停机之前被输入。
12.用于按照如前述权利要求中任一项所述的方法运行的压缩机单元，其特征在于，在抽吸接管(8)和/或至少一个轴承(径向轴承21、22，轴向轴承25)上和/或在电机(2)上和/或在两个压缩机级(11)之间的至少一个溢流部分(33)上设有至少一个喷注模块(72)，通过所述喷注模块(72)可将防冻剂(73)注入到待压缩的输送介质的流动线路中，或者可给相应的部件加载防冻剂(73)。
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