CN211314582U - 新型冷却循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的新型冷却循环系统，涉及冷却设备的技术领域，解决集成式管线压缩机的磁力轴承和电机冷却的问题。该系统包括除尘、除液、调压、加热、回收等单元，安装于所述的集成式管线压缩机机旁。该系统能够将工艺管线内少量被压缩的天然气抽出，作为冷却系统的冷媒，通过冷却系统处理后输送至所述压缩机机壳的冷却气接口处，对安装在所述机壳内的磁力轴承和电机进行冷却；随后通过回收系统管路，将用于冷却的天然气引至压缩机入口工艺管线，实现介质自产自用，机组正常运行过程不需要引入冷却介质，节约能源。

Description

新型冷却循环系统

技术领域

本新型属于冷却设备的技术领域，涉及一种新型冷却循环系统。

背景技术

气体跨省市或国界的输送在当今也是热门技术，例如，我国的天然气输送“西气东输”，属于典型的长输天然气输送管线，又如，俄罗斯天然气通向我国的管路。长输管线压缩机，主要用于天然气输送，对于管线压缩机组而言，驱动机通常使用电机和燃气轮机，采用分体式布置，即驱动机和压缩机各自独立，两者通过联轴器连接。由于压缩介质为天然气，为防止天然气泄漏到空气中，需要增加复杂的轴端密封系统，如采用的是干气密封系统。

对于传统的电驱分体式管线压缩机组而言，除了电机和压缩机外，通常需要配备润滑油系统、干气密封系统、电机冷却系统等辅助系统，这些系统不仅占地面积大，产生较大能耗，同时还增加系统控制的复杂程度，不利于机组整体可靠性的提高，其中，电机冷却系统相对而言比较重要的系统，现有技术均采用独立的外置冷却系统对电机和压缩机或设备进行冷却，其结构复杂且经济成本高。

有鉴于此，特提出本新型。

实用新型内容

有鉴于此，本新型的目的在于克服现有技术的不足，填补集成式压缩机冷却系统空白，提供新型冷却循环系统，解决全新的集成式压缩机冷却问题。本新型创造有诸多有益效果，详见下文叙述。

一种新型冷却循环系统，用于长输管线上集成式压缩机的冷却，包括机壳和封装在所述机壳内的集成式压缩机、电机，所述集成式压缩机与所述电机连接，并通过磁力轴承进行支撑；所述集成式压缩机和所述电机的转子同轴布置；

所述集成式压缩机为多级压缩结构，通过在所述机壳上设有级间抽气口与冷却系统的进气管连通，能够将管线系统内少量被所述集成式压缩机压缩的天然气抽出，作为冷却系统的冷媒；

通过冷却系统处理后输送至所述机壳的内，对安装在所述机壳内的磁力轴承和所述电机进行冷却，并通过安装在所述机壳上的排气管将用于冷却后的气体引至所述集成式压缩机的入口管路。

在一个优选或可选的实施方案中，还包括撬体，在所述撬体内安装有所述机壳和所述冷却系统；

所述冷却系统包括能够除尘和除液的过滤装置，所述过滤装置入口通过管路与所述集成式压缩机的抽气口相连通。

在一个优选或可选的实施方案中，所述过滤装置包括聚结器和与所述聚结器连接的过滤器，其中:

所述聚结器用于冷媒的粗过滤和除液，

所述过滤器用于冷媒的除尘。

在一个优选或可选的实施方案中，所述冷却系统还包括安装在系统管路上的压力调节件，所述压力调节件用以稳定冷却系统中气体的压力与流量。

在一个优选或可选的实施方案中，所述压力调节件采用气动调节阀调节支管流量，以确保各冷却设备所需冷却气量。

在一个优选或可选的实施方案中，所述冷却系统还包括伴热或加热装置，所述加热装置安装在所述压力调节件之后的管路上，确保在极端寒冷的环境下，冷却气体出现凝液对旋转部件产生冲击。

在一个优选或可选的实施方案中，所述长输管线内输送气体为天然气。

在一个优选或可选的实施方案中，进入所述过滤装置过滤上安装有稀有气体或惰性气体的注入口，所述电机启动前通过注入稀有气体或惰性气体，将冷却系统管路及机壳内的空气赶出，以远离爆炸极限，确保机组安全运行。

在一个优选或可选的实施方案中，所述稀有气体为氮气。

在一个优选或可选的实施方案中，冷媒在回收后将输送至所述集成式压缩机进行增压后输送长输管线的下游。

本新型技术方案的有益效果是：

主要用于天然气长输管路上集成式压缩机内部的冷却，所述机壳内装有多级离心叶轮，天然气输送至所述多级压缩机进行增压后再输送，利用管线内输送的天然气作为冷却系统的冷媒，对安装在所述机壳内的轴承和线圈进行冷却。冷却气介质完全由机组自产，不需要外接设备或系统装置，压缩机一级压缩后的天然气(温度40～50℃，压力9～10MPa)作为冷却介质，冷却介质无油且不含液，省去除油设备，所述多级压缩机的进气口与所述机壳相连通，能够对热交换后的冷媒进行重复，利用冷却后的介质气可回收后再次压缩，循环利用，大大降级冷却的经济成本。

附图说明

为了更清楚地说明本新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本新型的气体输送的整体结构示意图；

图2为本新型的冷却系统的结构示意图；

图3为本新型的冷却系统的具体结构示意图；

具体实施方式

为使本新型的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将对本新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是新型一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本新型所保护的范围。

相关解释：

多级压缩机，指分级逐步提高气体压力的压缩机。工业用气体，有时要求较高的压力，需要采取多级压缩，一般长输管线压缩机多为2～4级压缩。

集成式压缩机又称整体式压缩机，就是将高速电机、压缩机、联轴器集成在一个撬体内。采用磁力轴承进行支撑，压缩机和电机的转子同轴布置，整体封装在承压机壳内，从而实现机组无需润滑油系统、无轴端动密封系统、无额外电机冷却系统等辅助系统的设计，并以此来降低系统能耗、减少系统复杂程度，提高机组整体的可靠性，以磁悬浮轴承、高速电机、大功率变频器三大新兴技术为基础，主要应用于陆地、海底天然气管线领域，目前国内暂无产品应用，其效果良好。长线输送的管道直径较大，称为管线；本案冷却或与压缩机连接的管道称为管路，为冷却系统气体流通的俗称。

撬装是指将阀门、管路、过滤器等设备和仪表安装在一个整体模块上，与系统上设备连接时，无需再在中间安装阀门、仪表等设备。只需用管线联通即可。撬装是设备框架和设备整体组合的一种形式。

本实用新型提供一种新型冷却循环系统，包括机壳2和封装在机壳2内的集成式压缩机3、电机4，集成式压缩机3与电机4连接，并通过磁力轴承进行支撑；集成式压缩机3和电机4的转子同轴布置；

集成式压缩机3为多级压缩结构，通过在机壳2上设有级间抽气口与冷却系统的进气管连通，能够将管线系统内少量被集成式压缩机3压缩的天然气抽出，作为冷却系统的冷媒；

通过冷却系统处理后输送至机壳2的内，对安装在机壳2内的磁力轴承和电机4进行冷却，并通过安装在机壳2上的排气管将用于冷却后的气体引至集成式压缩机3的入口管路。

如图1和图2所示的新型冷却循环系统，可用于送气管路上集成式压缩机的冷却，图1是管线输送的整体结构示意图，气体丰富地区的气体经管线及其管线图中建早的加压站进行加压，保证气体的正常输送。

如图2所示，包括撬体1、在撬体1内安装的机壳2和冷却系统，机壳2 内装有集成式压缩机3，集成式压缩机3，优选为多级集成式压缩机，撬体1 可以采用撬装式的外壳，例如，撬体1和机壳2为承压型外壳，一般的，在机壳2外设置冷却系统，对于有防尘要求的区域，将机壳2和冷却系统置于撬体 1内,需要指出的是，壳体与撬体区别，壳体是指一个设备的外壳，撬体是一个独立模块的底盘，本案是外壳只能用撬体，而不能使用壳体。管线内的气体输送至多级压缩3机进行加压后再输送，其中：

集成式压缩机3的非末级端与冷却系统连通，能够将管线内部分被压缩的气体作为冷却系统的冷媒，并通过冷却系统输送至机壳2内，能够对安装在机壳2内的设备进行冷却，多级压缩机，例如，二级压缩机，第一级压缩部对气机进行压缩，部分或少量气体通过第一级压缩部的间抽气口(撬体对应位置设置排气口，并密封排气口)输送至冷却系统，(第一级压缩部的间抽气口图中未标注)，需要指出，压缩机的转子通过联轴器与电机4连接，由电机4带动压缩工作，如，集成式压缩机3和电机4的转子同轴布置，通过磁力轴承进行支撑。机壳2内的设备包括电机轴、磁力轴承和联轴器等部件，通过部分或少量的被第一级压缩部压缩的输送气体对机壳2内的设备进行冷却，可带走集成式压缩机和电机4由于采用磁力轴承所产生的热量，保证整个机组的正常工作

如图2或图3所示，集成式压缩机3的进气口与机壳2相连通(通过冷却系统的排气管路)，能够对热交换后的冷媒进行重复利用。也可对在集成式压缩机3的进气口与机壳相连通的管路上设置现有技术中的冷却系统，例如，冷却塔或适应的冷却装置，降低压缩机的耗能,冷却塔冷却后进行回收,输送至集成式压缩机进行加压。

整体工作原理：

本案系统主要应用于主要送气管路上集成式压缩机的冷却，机壳2内装有多级压缩机，管线内的气体输送至所述集成式压缩机3进行加压后再输送，充分利用管线上的提起的属性作为冷却系统的冷媒，对安装在机壳2内的设备进行冷却。部分输送气体作为冷却系统的冷媒，冷却气介质完全由机组自产，不需要外接设备或系统装置，压缩机一级压缩后的天然气(温度40～50℃，压力 9～10MPa)完全作为冷却介质，冷却介质无油且不含液，省去除油设备，多级压缩机4的进气口与机壳2相连通，能够对热交换后的冷媒进行重复，利用冷却后的介质气可回收后再次压缩，循环利用，大大降级冷却的经济成本，并且由压缩的高级压缩部对输送气体压缩后在送回管线上，保证气体压缩能输送至下一站的加压站。

作为可选实施方式，冷却系统包括能够除尘、除湿的过滤装置，过滤装置一端与压缩机级间抽气口相连通，另一端处理后与机壳进气口相连通，通过过滤、除液，避免颗粒和凝液进入磁力轴承和电机内部，影响机组运行安全。

过滤装置，例如，包括聚结器5和与聚结器5连接的过滤器6，聚结器5 主要用于冷媒的粗过滤和除液，聚结器5的一端与压缩机级间抽气口相连通，另一端与过滤器6的一端连通，过滤器6的另一端与机壳2上开设的进气口相连通，过滤器6主要用于冷媒的除尘，采用一用一备的安装方式，内部带转换阀门，可实现无扰动切换，过滤精度≤0.5um，一般的，过滤器6的另一端与机壳2上开设的进气口相连通的设有多个支管，支管上安装有压力表和止回阀等。

进一步的，冷却系统还包括安装在系统管路上的压力调节件7，或是每个支管上均安装压力调节件7，压力调节件7的作用用以稳定冷却系统中气体的压力与流量，压力调节件7例如，为调压阀，调压阀安装在对气体进行过滤后的管路上。压力调节件7的作用可自动调节电机及压缩机所需的冷却气压力及流量，在保证在设备的温升不超过许用值的前提下，降低冷却气消耗量，从而提高整机效率。

进一步的，冷却系统还包括伴热或加热装置，伴热或加热装置安装在压力调节件7之后的管路上，加热装置能够对冷却系统中的气体进行加热，伴热装置能够对充气管路进行伴热，防止在极端低温下，介质温度低于露点温度而产生凝液，影响冷却系统安全运行。加热装置，例如，直接式电加热器，满足循环冷却气温度要求且温度连续可调，可在冬季低温条件下提高冷却气体温度，以防止冷却气中出现凝液进入磁力轴承，当冷却气温度高于设定值时，加热器自动关闭。

作为可选实施方式，管线内的输送气体为天然气。为确保冷却系统安全可靠，进入过滤装置过滤的管路上安装有惰性气体或稀有气体输送装置8，开机前通过注入稀有气体或惰性气体，将冷却系统管路及机壳内的空气全部赶出，以远离爆炸极限，确保机组安全运行，一般采用氮气进行驱赶空气。由消防安全理论可知，天然气为甲2类危险等级的气体，气体爆炸的条件有四：包括温度、引火源、未收抑制的链式自由基和助燃物，爆炸极限小于等于10％的气体定义为甲类，每类气体的所允许的含量需要满足防爆标准，在冷却系统工作前，通过氮气置换，将空气全部赶出系统内部，远离爆炸极限，确保机组安全运行。

如图3所示，管路上重要阀门设有旁通阀，需要巡检的位置设置有压力表，重要设备均考虑备用，如一级聚结过滤器(一体式)选用双联聚结式过滤器，用于机组冷却气的过滤、除液。一开一备，带转换阀门，可实现无扰动切换。

SS316不锈钢外壳，进出口1”法兰连接。通流能力按正常流量的200％(压降不大于2PSI)，过滤精度≤0.5um。

PDCV调节阀：阀体和阀内件为SS316材质，调节阀的设计选型满足在不同工况下为冷却系统平稳供气，调节阀门开度以确保冷却气流量满足需要。

电加热器：直接加热，撬体材料:SS316，防爆按EXd，符合1区1类防爆要求。加热器隔爆等级Exd IICT4，防护等级IP65。电加热器撬体设计满足 GB150压力容器设计标准。满足循环冷却气温度要求且温度连续可调。

在上所述，仅为本新型创造的具体实施方式，但新型创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在新型创造揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本新型的保护范围之内。因此，本新型创造的保护范围应以所属权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种新型冷却循环系统，用于长输管线上集成式压缩机的冷却，其特征在于：

包括机壳和封装在所述机壳内的集成式压缩机、电机，所述集成式压缩机与所述电机连接，并通过磁力轴承进行支撑；所述集成式压缩机和所述电机的转子同轴布置；

所述集成式压缩机为多级压缩结构，通过在所述机壳上设有级间抽气口与冷却系统的进气管连通，能够将管线系统内少量被所述集成式压缩机压缩的天然气抽出，作为冷却系统的冷媒；

通过冷却系统处理后输送至所述机壳的内，对安装在所述机壳内的磁力轴承和所述电机进行冷却，并通过安装在所述机壳上的排气管将用于冷却后的气体引至所述集成式压缩机的入口管路。

2.根据权利要求1所述的新型冷却循环系统，其特征在于，还包括撬体，在所述撬体内安装有所述机壳和所述冷却系统；

所述冷却系统包括能够除尘和除液的过滤装置，所述过滤装置入口通过管路与所述集成式压缩机的抽气口相连通。

3.根据权利要求2所述的新型冷却循环系统，其特征在于，所述过滤装置包括聚结器和与所述聚结器连接的过滤器，其中:

所述聚结器用于冷媒的粗过滤和除液，

所述过滤器用于冷媒的除尘。

4.根据权利要求3所述的新型冷却循环系统，其特征在于，所述冷却系统还包括安装在系统管路上的压力调节件，所述压力调节件用以稳定冷却系统中气体的压力与流量。

5.根据权利要求4所述的新型冷却循环系统，其特征在于，所述压力调节件采用气动调节阀调节支管流量，以确保各冷却设备所需冷却气量。

6.根据权利要求5所述的新型冷却循环系统，其特征在于，所述冷却系统还包括伴热或加热装置，所述加热装置安装在所述压力调节件之后的管路上，确保在极端寒冷的环境下，冷却气体出现凝液对旋转部件产生冲击。

7.根据权利要求2所述的新型冷却循环系统，其特征在于，所述长输管线内输送气体为天然气。

8.根据权利要求7所述的新型冷却循环系统，其特征在于，进入所述过滤装置过滤上安装有稀有气体或惰性气体的注入口，所述电机启动前通过注入稀有气体或惰性气体，将冷却系统管路及机壳内的空气赶出，以远离爆炸极限，确保机组安全运行。

9.根据权利要求8所述的新型冷却循环系统，其特征在于，所述稀有气体为氮气。

10.根据权利要求8所述的新型冷却循环系统，其特征在于，冷媒在回收后将输送至所述集成式压缩机进行增压后输送长输管线的下游。

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