CN104603467B - 涡轮机和用于运行的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡轮机(TM)、尤其是涡轮压缩机(CO)，其包括：至少一个转子(R)，所述转子沿轴线(X)延伸；至少一个气体密封部(DGS)，所述气体密封部借助于密封气体(SG)密封在转子(R)和涡轮机(TM)的定子(CAS)之间的间隙(GP)；制备模块(SGM)，所述制备模块将从高压位置(HPS)中在提取部(EX)上提取的工艺流体(PF)制备成密封气体(SG)，将所述密封气体(SG)输送给气体密封部(DGS)。为了使制备用于气体密封部的密封气体的投入耗费变小，提出：在涡轮机(TM)的将工艺流体(PF)从高压位置(HPS)导向制备模块(SGM)的第一管路(PIP1)中设有调节阀(CV)；涡轮机(TM)包括调节单元(CU)，所述调节单元操控调节阀(CV)；涡轮机(TM)在制备模块(SGM)和气体密封部(DGS)之间用于密封气体(SG)的第二管路(PIP2)中具有传感器(SEN)，所述传感器确定在制备模块(SGM)和气体密封部(DGS)之间的密封气体(SG)的压力(PSG)，调节单元(CU)构成为，使得调节阀(CV)调节由传感器(SEN)测量的压力或质量流或体积流。

Description

涡轮机和用于运行的方法
技术领域
本发明涉及一种涡轮机、尤其是涡轮压缩机，其包括：至少一个转子，所述转子沿轴线延伸；至少一个轴向的高压位置；至少一个轴向的低压位置，其中在涡轮机运行时，工艺流体在高压位置上与在低压位置上相比具有更高的压力；至少一个气体密封部，所述气体密封部借助于密封气体密封在转子和涡轮机的定子之间的间隙；制备模块，所述制备模块将从高压位置中在提取部上提取的工艺流体制备成密封气体，所述密封气体被输送给气体密封部。此外，本发明包括一种用于运行涡轮机的方法。
背景技术
用于可燃的和/或有毒的气体的涡轮机、尤其是涡轮压缩机通常借助干式气体密封部、尤其是多个干式气体密封部密封。用于所述气体密封部的密封气体通常被从压缩机的压力接管中提取、制备、向下调节压力并且输送给气体密封部。在具有干式气体密封部的非常高压的压缩机中，难于提供用于功能准备(液体分离、过滤、加热、压力调节)的部件。此外，这些部件是非常昂贵的。
发明内容
基于开始提及的涡轮机，本发明的目的是降低制备用于气体密封部的密封气体的投入耗费。
为了实现根据本发明的目的，本发明提出一种开始提及的类型的具有本发明的实施例的附加特征的设备。此外，提出一种根据本发明的实施例的用于实现目的的方法。下述描述包含本发明的有利的改进方案。
方向说明、如轴向、径向、切向或环周始终(如果不另作说明)参照涡轮机的转子的轴线。
根据权利要求的制备模块包括将工艺流体制备成密封气体的密封气体制备装置的主要部分。对此，至少包括密封气体的压力调节或液体分离或过滤或加热。通过根据本发明将制备装置设置在调节阀的下游，制备模块的部件能够设计为用于较小的压力进而至少是价格更适宜的。在压缩机压力特别高时，能够以这种方式消除制备模块的这些组成部分的获取问题并且避免用于此的专门制造。由此，得到较低的成本、对供货商的更广泛的选择和更短的供货时间。作为附加的正面影响，明显地降低由于制备模块中的较低的压力造成的潜在风险，这对于可燃的或有毒的气体而言也在成本方面具有重要意义。
特别适当的是，将本发明用于压缩机、尤其用于压力高于100bar的高压压缩机。
特别适当的是，传感器测量在制备模块之后的压力或者测量在节流阀之上的压差，由此可靠地控制密封气体的朝向气体密封部的质量流或体积流。适当地，在调节阀下游存在处于较低的压力水平的导出管路，所述导出管路例如能够通过安全阀在下述情况下阻断：在位于调节阀下游的管路中的可能有毒的或可燃的工艺流体由于压力或压差调节装置的故障超过最大允许的压力进而面临排出到涡轮机的周围环境中。所述低的压力水平例如能够是通向燃烧火焰的导出管路，在那工艺流体(如果是可燃的)被烧掉。
特别适当地，调节单元包括压差变送器，所述压差变送器将工艺流体的提取部的压力和在制备模块下游的密封气体的压力之间的压差调节到额定值。所述额定值能够是暂时的由上级的调节装置预设的额定值，所述额定值与涡轮机的当前的运行条件相关。
优选地，涡轮机具有补偿活塞，即在转子R中的阶梯，所述阶梯借助于轴密封部确保：在阶梯上作用于两侧的压力尽可能补偿或降低涡轮机在额定运行中的推力。此外，补偿活塞的腔与涡轮机的抽吸侧连接进而气体密封部在抽吸侧和压力侧上的密封压力是近似相同的。在补偿活塞的腔中的压力由于流动损失仅略微高于抽吸侧上的压力进而用作为用于调节的脉冲压力。用于密封气体的借助于高压位置上的提取部提取的工艺流体优选能够在涡轮机的压力接管上在所述补偿活塞的区域中提取并且根据本发明经由调节阀输送给制备模块。
附图说明
在下文中，参照附图根据特别的实施例详细描述本发明。
图1示出根据本发明的涡轮机或根据本发明的方法的示意流程图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的涡轮机TM或根据本发明的方法的作为流程图的示意图。该实施例中的涡轮机TM构成为涡轮压缩机CO，所述涡轮压缩机具有沿着轴线X延伸的转子R。沿着轴线X，涡轮压缩机CO具有高压位置HPS和低压位置LPS，在所述高压位置和低压位置上，在运行中，工艺流体PF在涡轮机TM的流动路径中处于较高的压力或较低的压力下。在涡轮机TM的定子CAS和转子R之间，借助于气体密封部DGS在涡轮机的两侧上密封未详细示出的间隙GP。涡轮机TM或构成为壳体的定子CAS具有入口INL和出口OTL，其中工艺流体PF穿过入口INL输送到涡轮机中以用于压缩直至处于较高的压力水平的出口OTL，离开涡轮机。在出口OTL上设有工艺流体PF的提取部EX，所述工艺流体PF从所述轴向的高压位置HPS借助于涡轮机TM的管路导向调节阀CV。在调节阀CV上，工艺流体PF的压力降低并且工艺流体导向制备模块SGM以用于将工艺流体PF制备成密封气体SG。密封气体SG借助于第二管道从制备模块SGM导向气体密封部DGS。调节单元CU控制调节阀CV的位置，使得提取压力在一定程度上降低，以至于在气体密封部DGS上出现期望的密封气体压力。此外，调节单元CU具有压差变送器DPT，所述压差变送器作为传感器SEN将制备模块SGM下游的压力与涡轮机TM的补偿活塞BP上的压力进行比较并且据此借助于操控调节阀CV来调控在气体密封部DGS上游的密封气体SG的压力。在第二管路中和相应的用于气体密封部DGS的输入管路中设有遮挡部，在所述遮挡部之上压差降低。优选地，密封气体SG的压力借助于调节阀CV来设定，使得在遮挡部和补偿活塞PB的腔之上的压降恒定地处于特定的理论值。
在调节阀CV故障时，能够出现调节阀CV完全打开的情况。由此，明显更多的工艺流体PF会朝向制备模块SGM和遮挡部的方向流动进而由于制备模块SGM的和遮挡部的阻力特征曲线在气体密封部DGS上游明显提高压力，使得能够超过设计压力。为了防护所述故障，安全阀SV设在调节阀CV的上游，所述安全阀从动作压力起打开。动作压力稍微高于在运行中在调节阀CV下游最大出现的压力。管道的部件、制备模块SGM、调节阀CV和遮挡部TH至少针对安全阀SV的所述动作压力设计。

Claims (6)

1.一种涡轮机(TM)，其包括：
-至少一个转子(R)，所述转子沿轴线(X)延伸；
-沿着工艺流体(PF)穿过所述涡轮机(TM)的流动路径的至少一个轴向的高压位置(HPS)；
-沿着所述工艺流体(PF)穿过所述涡轮机(TM)的所述流动路径的至少一个轴向的低压位置(LPS)，
其中所述工艺流体(PF)在所述高压位置(HPS)上与在所述低压位置(LPS)上相比在所述涡轮机(TM)运行时具有较高的压力；
-至少一个气体密封部(DGS)，所述气体密封部借助于密封气体(SG)密封在所述涡轮机(TM)的定子(CAS)和所述转子(R)之间的间隙(GP)；
-制备模块(SGM)，所述制备模块将从所述高压位置(HPS)中在提取部(EX)上提取的工艺流体(PF)制备成密封气体(SG)，所述密封气体(SG)被输送给所述气体密封部(DGS)，
其特征在于，
-在所述涡轮机(TM)的将所述工艺流体(PF)从所述高压位置(HPS)导向所述制备模块(SGM)的第一管路中设有调节阀(CV)；
-所述涡轮机(TM)包括调节单元(CU)，所述调节单元操控所述调节阀(CV)；
-所述涡轮机(TM)在所述制备模块(SGM)和所述气体密封部(DGS)之间用于所述密封气体(SG)的第二管路中具有传感器(SEN)，所述传感器确定在所述制备模块(SGM)和所述气体密封部(DGS)之间的所述密封气体(SG)的压力或质量流或体积流，
-所述调节单元(CU)构成为，使得调节阀(CV)调节由所述传感器(SEN)测量的所述压力或所述质量流或所述体积流。
2.根据权利要求1所述的涡轮机，
其特征在于，所述涡轮机(TM)是涡轮压缩机(CO)。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，
其特征在于，所述传感器(SEN)构成为压差测量装置并且测量在所述涡轮机(TM)的补偿活塞(BP)上的位置处的压力和在所述制备模块(SGM)下游的密封气体压力之间的压差和将所测量的压差的值转发给所述调节单元(CU)。
4.根据权利要求3所述的涡轮机，
其特征在于，所述调节单元将通过所述传感器(SEN)测量的压差借助于所述调节阀(CV)调节到额定值。
5.一种用于运行涡轮机(TM)的方法，
其特征在于，
-在沿着穿过所述涡轮机(TM)的流动路径的轴向的高压位置(HPS)上的提取部(EX)上提取工艺流体(PF)，将提取的所述工艺流体(PF)输送给制备模块(SGM)；
-所述制备模块(SGM)将提取的所述工艺流体(PF)借助于液体分离、过滤、加热和/或压力调整制备成密封气体(SG)；
-将所述密封气体(SG)输送给所述涡轮机(TM)的气体密封部(DGS)，
-其中沿着所述工艺流体(PF)穿过所述涡轮机(TM)的所述流动路径设置至少一个轴向的低压位置(LPS)，
其中所述工艺流体(PF)在所述高压位置(HPS)上与在所述低压位置(LPS)上相比在所述涡轮机(TM)运行时具有较高的压力，
其特征在于，
-在所述涡轮机(TM)的将所述工艺流体(PF)从所述高压位置(HPS)导向所述制备模块(SGM)的第一管路中，将所述工艺流体借助于调节阀(CV)节流；
-所述涡轮机(TM)的调节单元(CU)操控所述调节阀(CV)；
将所述密封气体借助于第二管路从所述制备模块(SGM)导向所述气体密封部(DGS)；
-借助于传感器(SEN)确定在所述第二管路中的压力或质量流或体积流；
-调节单元(CU)通过操控所述调节阀(CV)来调节由所述传感器(SEN)测量的所述压力或所述质量流或所述体积流。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，所述涡轮机(TM)是根据上述权利要求1至4中任一项所述的涡轮机(TM)。
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