CN109072926A - 具有无泄漏扩散器叶片的离心压缩机及组装离心压缩机的方法 - Google Patents

具有无泄漏扩散器叶片的离心压缩机及组装离心压缩机的方法 Download PDF

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Abstract

一种离心压缩机(100)包括具有多个叶轮(104、105)的转子(103、104、105)和定子(101、102、106、107、108、109、110)，定子具有至少第一隔板(106)、第二隔板(107、108)、限定在第一隔板的下游部分(106)的护罩侧与第二隔板的上游部分(107)的毂侧之间的扩散器，以及扩散器内的多个扩散器叶片(110)；每个扩散器叶片(110)具有尖端部分、底座部分和翼型件部分；扩散器叶片(110)位于第一隔板的下游部分(106)与第二隔板的上游部分(107)之间；扩散器叶片(110)的底座部分(HOB)整合或直接或间接地安装到第二隔板的上游部分(107)上，并且扩散器叶片(110)的尖端部分(HOT)抵靠第一隔板的下游部分(106)；备选地，扩散器叶片(130)的底座部分(130B)整合或直接或间接地安装到第一隔板的下游部分(106)上，并且扩散器叶片(130)的尖端部分(130T)抵靠第二隔板的上游部分(107)。

Description

具有无泄漏扩散器叶片的离心压缩机及组装离心压缩机的 方法
技术领域
本文公开的主题的实施例对应于具有无泄漏扩散器叶片的离心压缩机，以及组装离心压缩机的方法。
背景技术
离心压缩机通常具有一个或多个扩散器；扩散器是(静止)通道或多通道，在工作流体离开压缩机的(旋转)叶轮时接收工作流体流；扩散器可包括扩散器叶片；扩散器叶片通过收缩配合或通过摩擦配合或通过拧入或通过焊接或因为其与隔板整合来固定到压缩机的隔板上。
至少在油气领域中，惯例是通过以下来开始压缩机的组装：
-提供压缩机的半壳或半反壳；
-将压缩机的半隔板一个接一个下降到半壳或半反壳中，且一个接一个将它们固定到其上，
-将压缩机的转子下降到半壳或半反壳上，其中半隔板已经在内侧。
由于此组装方法，当半隔板包括扩散器叶片时，每个扩散器叶片的尖端与面对尖端的隔板的表面之间必须存在空隙。
实际上，在压缩机的组装期间，应避免扩散器叶片与隔板之间的摩擦或干涉。
此外，半隔板的下降应当精确，以便避免扩散器叶片与隔板之间的接触引起的对扩散器叶片和/或隔板的破坏。
每个扩散器叶片的尖端与面对尖端的隔板的表面之间的此间隙是不利的，因为它们在压缩机的操作期间引起尖端与此表面之间的工作流体流相关的二次效果。
理想地，压缩机的所有工作流体应由扩散器叶片的翼型件部分引导围绕扩散器叶片流动。
发明内容
因此，大体上需要改善涡轮机及其组装方法。
这种需求对于离心压缩机特别高，如在“油气”领域中使用的那些，即用于勘探、生产、储存、精炼和分配石油和/或天然气的工厂的机器。
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，离心压缩机包括具有多个叶轮的转子和定子，所述定子具有具有至少第一隔板、所述第一隔板下游的第二隔板、限定在所述第一隔板的下游部分的护罩侧与所述第二隔板的上游部分的毂侧之间的扩散器，以及所述扩散器内的多个扩散器叶片；每个扩散器叶片具有尖端部分、底座部分和底座部分与尖端部分之间的翼型件部分；所述扩散器叶片位于所述第一隔板的所述下游部分与所述第二隔板的所述上游部分之间；所述扩散器叶片的底座部分整合或直接或间接地安装到所述第二隔板的所述上游部分上，以便避免所述底座部分与所述上游部分的所述毂侧之间的流体流，并且所述扩散器叶片的尖端部分抵靠所述第一隔板的所述下游部分，以便避免所述尖端部分与所述下游部分的所述护罩侧之间的流体流；备选地，所述扩散器叶片的底座部分整合或直接或间接地安装到所述第一隔板的所述下游部分上，以便避免所述底座部分与所述下游部分的所述护罩侧之间的流体流，并且所述扩散器叶片的尖端部分抵靠所述第二隔板的所述上游部分，以便避免所述尖端部分与所述上游部分的所述毂侧之间的流体流。
本文公开的主题的第二实施例涉及组装离心压缩机的方法。
根据此第二实施例，组装离心压缩机的方法提供了：A)多个半隔板捆在一起，B)半壳或半反壳下降到所述捆上，C)所述多个半隔板在所述半壳或半反壳内松开，以及D)所述多个半隔板固定到所述半壳或半反壳上。
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，且连同详细描述一起解释这些实施例。在附图中：
图1示意性且部分地示出了离心压缩机的一个实施例的横截面，
图2A示意性地示出了可用于图1中的离心压缩机的扩散器叶片的一个实例，
图2B示意性地示出了不同于图2A使用的扩散器叶片的一个实施例，
图3详细示出了图1中的离心压缩机的扩散器叶片的另一个实施例，以及
图4包括图4A到4K，示出了组装离心压缩机的方法的一个实施例的一些步骤。
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示意性地且部分地示出了用于压缩流体的离心压缩机100的一个实施例的横截面。
压缩机100包括定子和转子。
转子包括轴103和一些叶轮；图1仅示出了第一压缩级的第一离心叶轮104和第二压缩级的第二离心叶轮105；两个叶轮104和105固定到轴103上；第二压缩级紧接第一压缩级，且两者用于压缩相同流体；图1突出了叶轮104的毂侧104H和护罩侧104S。
定子包括壳101、置于壳101内的反壳102，以及一些隔板；图1仅示出了第一隔板和第二隔板；此隔板由上游部分和下游部分构成，其中词语“上游”和“下游”考虑的是压缩机内的流体流动方向；图1仅示出了第一隔板的下游部分106、第二隔板的上游部分107，以及第二隔板的下游部分108。
在图1中，流体流入叶轮104中，然后流出叶轮104，然后在下游部分106与上游部分107之间流动，然后在反壳102与上游部分107之间流动，然后在上游部分107与下游部分108之间流动，然后流入叶轮105，然后流出叶轮105。
两组定子叶片存在于压缩机100中：返回通道叶片109和扩散器叶片110；叶片109位于第二隔板的上游部分107与第二隔板的下游部分108之间；叶片110位于扩散器内，在第一隔板的下游部分106(具体是其护罩侧106S)与第二隔板的上游部分107(具体是其毂侧107H)之间。
隔板可由单件或固定到彼此上的两个不同件或固定到彼此上的三个不同件(即，上游部分、下游部分和返回通道叶片)构成。
现在将详细参照图1和图2A来描述扩散器叶片。
每个扩散器叶片110具有尖端部分110T、底座部分110B和底座部分110B与尖端部分110T之间的翼型件部分110A。
根据第一可能性(图1和图2A中所示)，底座部分110B整合或直接或间接地安装到上游部分107上，以便避免底座部分110B与毂侧107H之间的流体流，且尖端部分110T抵靠下游部分106，以便避免尖端部分110T与护罩侧106S之间的流体流。应注意，图2A示出了尖端部分110T与护罩侧106S(和双头箭头)之间的间隙，但这仅代表尖端部分110T并未与第一隔板106整合(且可移动)的事实。优选地，叶片的端部处的尖端部分的整个横截面与第一隔板的下游部分的表面(护罩侧)接触。优选地，叶片的端部处的底座部分的整个横截面与第二隔板的上游部分的表面(毂侧)共线。优选地，第一隔板的下游部分的表面(护罩侧)的区域大致是平的，即，其相对于下游部分的其它区域未凹入。优选地，第二隔板的上游部分的表面(毂侧)的区域大致是平的，即，其相对于上游部分的其它区域未凹入。
根据第二可能性(图2B中所示)，扩散器叶片130的底座部分130B整合或直接或间接地安装到第一隔板的下游部分(图1和2B中的106)上，以便避免底座部分130B与下游部分106的护罩侧106S之间的流体流，且扩散器叶片130的尖端部分130T抵靠第二隔板的上游部分(图1和2B中的107)，以便避免尖端部分130T与上游部分107的毂侧107之间的流体流。
没有实质摩擦的抵靠可通过使叶片的尖端部分移动来获得。
在下文中，将参照图2A(和图1)的实施例；相似的考虑适用于图2B的实施例。
根据第一途径，通过回弹性部件(例如，弹簧)来获得移动。
在此情况下，每个扩散器叶片110的尖端部分110T可为相对于扩散器叶片安装到其上的(例如，见图2A和双头箭头)的第一隔板(图1中的106)或第二隔板(图1中的107)可移动的，优选弹性地可移动的。
移动的可能性可由例如位于叶片安装到其上的第一隔板(图1中的106)或第二隔板(图1中的107)的表面下方的弹簧提供。
根据第二途径，通过叶片的回弹性部分来获得移动。
在此情况下，每个扩散器叶片110的至少底座部分110B或翼型件部分110A或尖端部分110T可由弹性材料制成；扩散器叶片的一个或多个其它部分可由弹性材料制成。
根据特定实施例，每个扩散器叶片110的底座部分110B和翼型件部分110A和尖端部分110T由弹性材料制成，优选相同的弹性材料。
第一途径和第二途径还可组合。
上述移动可在例如0.2-0.4mm的范围中。
根据第一途径，可使用具有例如在0.3-3.0 106N/m的范围中的弹簧常数的弹簧。
根据第二途径，可使用例如在0.1-10.0GPa的范围中的杨氏模量的弹性材料。适合的材料例如可为聚合物(例如，聚醚醚酮，即，“PEEK”)，例如，包括聚乙烯和弹性体。例如，扩散器叶片的翼型件部分可例如由铝制成，且扩散器叶片的尖端部分可例如由PEEK制成。
应注意，扩散器叶片暴露于很热(例如，100-300℃)和很强腐蚀性的物质(例如，烃类混合物)；因此，应当相应地选择其材料。
在任何情况(即，第一途径和/或第二途径)下，每个扩散器叶片110可包括用于将扩散器叶片安装到第一隔板(图1中的106)或第二隔板(图1中的107)上的卡扣安装件。
图3示出了扩散器叶片110的特定实施例。底座部分110B、翼型件部分110A和尖端部分110T很薄。叶片110包括底座部分110B附近的第一平台111、第二平台112，以及位于第一平台111与第二平台112之间且作用于它们上的弹簧113。叶片110包括用于将其安装到第一隔板(图1中的106)或第二隔板(图1中的107)上的卡扣安装件114；卡扣安装件114可包括两个弹性舌片。平台111和112、弹簧113和安装件114设计成完全地插入隔板的盲孔中；平台111的外表面将与隔板的表面大致共线(取决于弹簧113的压缩)。
由于与刚刚描述的那些相同或相似的扩散器叶片，故可使用有利的组装方法。
将在下文中借助于图4来描述组装离心压缩机的方法的实施例。
根据该实施例，扩散器叶片位于压缩机的相邻半隔板之间；这些扩散器叶片是可压缩的。
初始地：
A)多个半隔板401(见图4A)捆在一起(见图4B，底部处的单个黑色条代表它们之间的连结或结合)；捆绑动作导致扩散器叶片的轻微压缩；
B)半壳403或半反壳降到捆402上(见图4C)；
C)多个半隔板401在半壳403或半反壳内松开(见图4D，底部处的单个黑色条在之间的连结或结合释放时不再存在)；扩散器叶片在半壳内略微重新布置；以及
D)多个半隔板401固定到半壳403或半反壳上(见图4D，底部处的若干短黑色条代表固定装置)。
由于扩散器叶片的轻微压缩，故每个半隔板略微减小其宽度(或轴向尺寸)，例如，从最小0.2mm到最大0.4mm。取决于扩散器叶片的构造，此尺寸的减小源自扩散器叶片的回弹性部件和/或扩散器叶片的回弹性部分的压缩。
随后，在步骤D之后：
E)具有在内侧的半隔板401的半壳403或半反壳上下翻转(见图4E)；以及
F)离心压缩机的转子404下降到内侧具有半隔板401的翻转的半壳403或半反壳上(见图4F)；轴承或半轴承保持转子就位。
最后，在步骤F之后：
G)多个半隔板405(见图4G)捆在一起(见图4H，底部处的单个黑色条代表它们之间的连结或结合)；捆绑动作导致扩散器叶片的轻微压缩；
H)半壳407或半反壳降到捆406上(见图4I)；
I)多个半隔板405在半壳407或半反壳内松开(见图4J，底部处的单个黑色条在之间的连结或结合释放时不再存在)；扩散器叶片在半壳内略微重新布置；
J)多个半隔板(405)固定到所述半壳(407)或半反壳(见图4J，底部处的若干短黑色条代表固定装置)上；以及
K)内侧具有半隔板405的半壳407或半反壳下降到在步骤F处所得的组件上(见图4K)。
在步骤A和/或步骤G中，一个或多个扩散器叶片在捆绑期间压缩。
在步骤A之前和/或在步骤G之前，一个或多个扩散器叶片安装到半隔板上。

Claims (13)

1.一种用于流体的离心压缩机(100)，包括具有多个叶轮(104、105)的转子(103、104、105)和定子(101、102、106、107、108、109、110)、所述定子具有至少第一隔板(106)、所述第一隔板(106)下游的第二隔板(107、108)、限定在所述第一隔板的下游部分(106)的护罩侧(106S)与所述第二隔板的上游部分(107)的毂侧(107H)之间的扩散器，以及所述扩散器内的多个扩散器叶片(110)，每个扩散器叶片(110)具有尖端部分(110T)、底座部分(110B)和所述底座部分(110B)与所述尖端部分(110T)之间的翼型件部分(110A)，
其中所述扩散器叶片(110)位于所述第一隔板的所述下游部分(106)与所述第二隔板的所述上游部分(107)之间，
其中所述扩散器叶片(110)的底座部分(110B)整合或直接或间接地安装到所述第二隔板的所述上游部分(107)上，以便避免所述底座部分(110B)与所述上游部分(107)的所述毂侧(107H)之间的流体流，并且所述扩散器叶片(110)的尖端部分(110T)抵靠所述第一隔板的所述下游部分(106)，以便避免所述尖端部分(110T)与所述下游部分(106)的所述护罩侧(106S)之间的流体流，
或
其中所述扩散器叶片(130)的底座部分(130B)整合或直接或间接地安装到所述第一隔板的所述下游部分(106)上，以便避免所述底座部分(130B)与所述下游部分(106)的所述护罩侧(106S)之间的流体流，并且所述扩散器叶片(130)的尖端部分(130T)抵靠所述第二隔板的所述上游部分(107)，以便避免所述尖端部分(130T)与所述上游部分(107)的所述毂侧(107H)之间的流体流。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其中所述多个扩散器叶片(110、130)中的每个的所述尖端部分(110T、130T)相对于所述扩散器叶片安装到其上的所述第一隔板(106)或所述第二隔板(107)是可移动的，优选弹性地可移动的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的离心压缩机，其中所述多个扩散器叶片(110)中的每个包括所述底座部分(110B)附近的第一平台(111)和作用于所述第一平台(111)上的弹簧(113)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的离心压缩机，其中所述多个扩散器叶片(110)中的每个包括第二平台(112)，并且所述弹簧(113)位于所述第一平台(111)与所述第二平台(112)之间，并且作用于所述第一平台(111)和所述第二平台(112)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的离心压缩机，其中所述多个扩散器叶片(110)中的每个的至少所述底座部分(110B)或所述翼型件部分(110A)或所述尖端部分(110T)由弹性材料制成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的离心压缩机，其中所述多个扩散器叶片(110)的每个中的所述底座部分(110B)和所述翼型件部分(110A)和所述尖端部分(110T)由弹性材料制成，优选相同的弹性材料。
7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的离心压缩机，其中所述多个扩散器叶片(110)中的每个包括用于将所述扩散器叶片安装到所述第一隔板(106)或所述第二隔板(107)上的卡扣安装件(114)。
8.一种组装离心压缩机的方法，其中：
A)多个半隔板(401)捆到一起，
B)半壳(403)或半反壳下降到所述捆(402)上，
C)所述多个半隔板(401)在所述半壳(403)或半反壳内松开，以及
D)所述多个半隔板(401)固定到所述半壳(403)或半反壳上。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤D之后：
E)在内侧具有半隔板(401)的所述半壳(403)或半反壳上下翻转，并且
F)所述离心压缩机的转子(404)下降到在内侧具有半隔板(401)的所述翻转的半壳(403)或半反壳上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在步骤F之后：
G)多个半隔板(405)捆到一起，
H)半壳(407)或半反壳下降到所述捆(406)上，
I)所述多个半隔板(405)在所述半壳(407)或半反壳内松开，
J)所述多个半隔板(405)固定到所述半壳(407)或半反壳上，以及
K)在内侧具有半隔板(405)的所述半壳(407)或半反壳下降到在步骤F处得到的所述组件(401、403、404)上。
11.根据权利要求8至权利要求10中任一项所述的方法，其中扩散器叶片(110、130)位于相邻的半隔板(106、107)之间，并且其中所述扩散器叶片(110、130)是可压缩的。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在步骤A和/或步骤G中，一个或多个扩散器叶片(110、130)在捆扎期间被压缩。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中在步骤A之前和/或在步骤G之前，一个或多个扩散器叶片(110、130)安装到半隔板(106、107)上。
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