CN108779778A - 无外部排水系统的离心压缩机、电动压缩机及避免压缩机中的外部排水的方法 - Google Patents

无外部排水系统的离心压缩机、电动压缩机及避免压缩机中的外部排水的方法 Download PDF

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Abstract

一种压缩机(200)具有带入口增压室(211)的下入口(210)和带排出蜗壳(221)的上出口(220)；压缩机(200)包括终止于进气增压室(211)的多个排水管道(231)。

Description

无外部排水系统的离心压缩机、电动压缩机及避免压缩机中 的外部排水的方法
技术领域
本文公开的主题的实施例对应于无外部排水系统的离心压缩机、电动压缩机及避免压缩机中的液体累积和外部排水的方法。
背景技术
存在设计成利用气态工作流体，但可容许气态工作流体中存在一些液体(例如，达到5m％)的压缩机。
应注意，液体的量通常在此压缩机的操作期间变化；例如，有时可能存在大量液体(例如，5m％)，且有时可能不存在液体(即，0％)。
在此类压缩机中，当工作流体是湿的时，一些液体在操作期间累积在压缩机的壳内。累积的液体必须排到壳外。因此，此类压缩机必须具有外部排水系统，即，用于外部排水的系统。
外部排水系统增加了此类压缩机，特别是此类压缩机的设计、制造、操作和维护的复杂性、难度和成本。
为了减少进入此类压缩机的气态工作流体中的液体量，使用了分离器。无论如何，分离器都增加了包括此类压缩机的设备的复杂性、难度和成本。
发明内容
因此，大体上需要改进压缩机，具体是离心压缩机。
此需求在用于压缩例如携带一些液体油和/或一些液态水的气体的“油气”领域中使用的离心压缩机(即，用于勘探、生产、储存、精炼和分配油和/或气的设备中的机器)中较高。
对于用于海底应用的“油气”领域中使用的离心压缩机，这种需求甚至更高。
本文公开的主题的实施例背后的一个重要构想在于在其操作期间避免液体累积在压缩机的壳内，且确保经由其进入口进入压缩机的所有液体经由其排出口流出压缩机。如果一些液体在其操作期间排到压缩机内，则排出的液体由压缩机的工作流体卷吸。排出的液体可进给到压缩机的第一级上游，具体是压缩机的进气增压室。压缩机构造成处理工作气体和排出的液体，以便液体经由其排出口流出压缩机。
本文公开的主题的第一实施例涉及离心压缩机。
根据此第一实施例，离心压缩机具有垂直轴线、具有进气增压室的下入口以及具有排出蜗壳(discharge scroll)的上出口；离心压缩机包括终止于进气增压室处的多个排水管道。进气增压室布置在压缩机的下部中。
本文公开的主题的第二实施例涉及电动压缩机。
根据此第二实施例，电动压缩机包括电机和由电机驱动的离心压缩机；离心压缩机具有垂直轴线、具有进气增压室的下入口以及具有排出蜗壳的上出口；离心压缩机包括终止于进气增压室处的多个排水管道。
本文公开的主题的第三实施例涉及避免压缩机的工作流体中的液体的累积和外部排水的方法。
根据此第三实施例，排到压缩机内的液体进给到压缩机的进气增压室。
附图说明
并入本文中且构成本说明书的组成部分的附图说明本发明的示范性实施例，且连同具体实施方式一起解释这些实施例。在附图中：
图1示意性地示出了电动压缩机的实施例的纵截面，
图2详细示出了离心压缩机的实施例的纵截面，
图3是图2的压缩机的进气增压室的仰视图，以及
图4是图2的压缩机中的可能的支柱的横截面视图。
具体实施方式
示范性实施例的以下描述参考附图。
以下描述不限制本发明。实际上，本发明的范围由所附权利要求书限定。
说明书中各处提到“一个实施例”或“实施例”意味着结合一个实施例描述的特定特性、结构或特征包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的各种位置中出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”未必是指同一实施例。另外，特定特征、结构或特性可以任何合适方式组合在一个或多个实施例中。
图1示出了包括电机100和由电机100驱动的离心压缩机200的电动压缩机1。
电机100是电动机，且具有垂直轴线。压缩机200是具有多个压缩机级的离心压缩机，且具有垂直轴线201。两条垂直轴线重合，且压缩机200在电机100下方。
电动压缩机1具有分成三个壳部分的壳：上壳部分(或“盖”)、中壳部分和下壳部分203。壳部分借助于凸缘连接。
下壳部分203包括在其下端处的支承底座204，具有闭合元件205配合在其中的中心开口。
压缩机200具有下入口210，下入口具有进气增压室211和从壳(具体是下壳部分203)沿径向突出且流体地连接到增压室上的入口管道212，以及上出口220，上出口具有排出蜗壳221和从壳(具体是中壳部分)沿径向突出且流体地连接到蜗壳的出口管道222。
在图1中，另一个管道从中壳部分(管道222正上方)突出；其用于排出电机100的冷却流体。
如图2中可最佳看到，压缩机200包括多个排水管道231，其在压缩机200的第一级正下方始于环形室232(即，排水室)且终止于进气增压室211处。排到压缩机200内的液体进入排水室232，且然后朝排水管道231流动；此流动可由排水室232(如图2中)的倾斜底壁促进。
进气增压室211包括上会聚部分211A；部分211A可大致为圆锥形；部分211A可始于大致等于入口管道212(如图2中)的顶部水平或更高的水平处。
排水管道231优选终止于进气增压室211(如图2中)的上会聚部分211A处。
排水管道231的至少端部优选相对于垂直轴线201倾斜，且/或相对于垂直轴线201偏斜；在图2的实施例中，整个管道231是倾斜的。在部分211A中，工作流体从底部流至顶部；因此，倾斜的管道便于流出管道的液体的工作流体卷吸。在部分211A中，工作流体可围绕轴线201成旋流；因此，偏斜的管道便于流出管道的液体的工作流体卷吸。
沿这些排水管道，冷凝物可通过重力向下流入进气增压室。具体而言，冷凝在机器停止一段时间时发生。在此阶段期间，大量液体可累积在进气增压室中。
液体不可能累积在增压室211的底部(即，闭合元件205上方)，因为流入和流出增压室211的工作流体一旦流出排水管道231就将卷吸液体。在任何情况下，累积在增压室211的底部处的液体可通过工作流体流入和流出增压室211来方便地去除。
离心压缩机200包括安装在轴202上的多个叶轮240，该轴具有对应于压缩机的轴线201的轴线。
优选地，至少第一叶轮241(即，首先遇到流体流的叶轮)抵抗液滴。例如，国际专利公告WO2015036497A1中公开了适合的抵抗叶轮。至少第一叶轮241抵抗液体侵蚀，压缩机可处理气体和液体两者。以此方式，排放到进气增压室中的液体可借助于压缩机自身处理，且经由压缩机排出来喷射到外界。该特征允许了避免在压缩机200的入口上游使用洗涤器或分离器。
压缩机200的转子(具体是轴202)由轴承装置引导和支承。
在图2的实施例中，存在位于进气增压室211中、具体是在其上会聚部分211A中的轴承装置250。轴承装置250是径向轴承，且引导压缩机200的轴202。备选地，位于进气增压室中的轴承装置可为轴向轴承，且可支承压缩机的轴。备选地，位于进气增压室中的轴承装置可用于压缩机的轴的引导和支承两者。应注意，在图2的实施例中，压缩机的入口管道是径向的，且压缩机的进入口至少部分在压缩机的轴承跨度外；实际上，轴承装置250位于进气增压室211中。
轴承装置250具有壳体251，该壳体经由多个支柱252(见图2和图3和图4)固定到压缩机的壳，特别是固定到下壳部分203。支柱252可具有空气动力部分，即，具有低流体流阻力和/或流体引导(见图4)的横截面的部分。支柱252在其间限定流动通道。在图2的实施例中，排水管道231终止于由支柱252限定的流动通道中；备选地，排水管道可终止于支柱上方的水平，即，支柱下游。
图3和图4中可看到关于轴承装置250的细节。
支柱252沿径向定向；在图3的实施例中，它们是均匀的，具体是五个。
轴承装置250由压缩机的工作流体流冷却。还可提供冷却系统，其将冷却流体进给至轴承装置250，且至压缩机200的其它轴承装置。
电线和/或流动管道可与支柱相关联。线可为控制和/或电力供应电线。管道可为冷却流体管道。单个支柱可与一条或多条线和/或一个或多个管道相关联。
在图4的实施例中，例如，单个支柱包括实心部分，其中钻有管道254，以及覆盖三组线253的外壳。
如图2中可见，压缩机200(具体是其下壳部分203)具有凸缘(闭合元件255固定到其上)，凸缘设计成用于轴承装置250的控制和电力连接。
如图2中可见，压缩机200具有环形腔256，其设计成用于轴承装置250的控制和电力分配。
应注意，替代图4，用于轴承装置250的电线例如定位在位于轴承装置250下方的圆柱形外壳内。参看图2，此圆柱形外壳可从闭合元件205延伸到轴承装置250的底部；在此情况下，电线穿过闭合元件205。
附图的实施例实施了一种避免压缩机(具体是垂直离心压缩机)的工作流体中的液体累积和外部排水的方法。
根据此方法，排到压缩机内的液体进给到压缩机的进气增压室；具体而言，增压室位于压缩机的下端处。以此方式，经由其进入口进入压缩机的所有液体经由其排出口流出压缩机。
优选地，根据此方法，排出液体进给到进气增压室的区域，在该处，工作流体的速度的大小和/或方向以便卷吸进给的排出液体。以此方式，避免(或至少限制)了进给的排出液体流出排出管道之后落到压缩机壳的底部上。在任何情况下，累积在增压室的底部处的液体可通过工作流体流入和流出增压室来方便地去除。
将注意，在不同操作状态下(例如，静止、瞬变期间、部分速度下、全速下、超速下)，来自排水管道的流动变化，且来自入口管道的流动变化；因此卷吸现象也变化。

Claims (10)

1.一种离心压缩机(200)，具有垂直轴线(201)、具有进气增压室(211)的下入口(210)以及具有排出蜗壳(221)的上出口(220)，其中所述离心压缩机(200)包括终止于所述进气增压室(211)处的多个排水管道(231)，并且其中所述压缩机构造成处理累积在所述进气增压室(211)中的排出液体。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机(200)，其中所述进气增压室(211)包括上会聚部分(211A)，并且其中所述排水管道(231)终止于所述上会聚部分(211A)处。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的离心压缩机(200)，其中所述排水管道(231)的至少端部相对于所述垂直轴线(201)倾斜和/或相对于所述垂直轴线(201)偏斜。
4.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的离心压缩机(200)，其中所述离心压缩机(200)包括多个叶轮(240)，其中至少所述第一叶轮(241)抵抗液滴。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的离心压缩机(200)，其中轴承装置(250)位于所述进气增压室(211)中，尤其是在所述进气增压室(211)的上会聚部分(211A)中，以用于引导和/或支承所述离心压缩机(200)的轴(202)。
6.根据权利要求5所述的离心压缩机(200)，其中所述离心压缩机(200)具有壳(203)，其中所述轴承装置(250)具有壳体(251)，并且其中所述壳体(251)经由多个支柱(252)连接到所述壳(203)。
7.根据权利要求6所述的离心压缩机(200)，其中电线(253)和/或管道(254)与所述支柱(252)相关联。
8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的离心压缩机(200)，其中圆柱形外壳位于所述轴承装置(250)下方，且覆盖电线。
9.一种电动压缩机(1)，所述电动压缩机包括电机(100)和由所述电机(100)驱动的离心压缩机(200)，其中所述离心压缩机(200)是根据权利要求1至权利要求8中任一项的。
10.一种避免压缩机(200)的工作流体中的液体的累积和外部排水的方法，其中在所述压缩机(200)内排出的液体进给至所述压缩机(200)的进气增压室(211)，其中所述排出液体进给至所述进气增压室(211)的区域(211A)，在所述区域，所述工作流体的速度的大小和/或方向使得卷吸所述进给的排出液体。
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