DE102009017614A1

DE102009017614A1 - Multi-stage turbocompressor

Info

Publication number: DE102009017614A1
Application number: DE102009017614A
Authority: DE
Inventors: Ludger Alfes
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-10-28
Also published as: US20120093643A1; CN102803738B; EP2419644A1; WO2010118977A1; EP2419644B1; CN102803738A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Turboverdichter (TC) mit mindestens einem Rotor (R) und einem Gehäuse (C), welcher ein Prozessgas (PG) von einem Eintrittsdruck (p1) am Eintritt einer ersten Stufe (ST1) auf einen Enddruck (p7) am Austritt (EX) einer letzten Stufe (ST6) verdichtet, wobei mindestens der ersten Stufe (ST1) und der letzten Stufe (ST6) mindestens jeweils eine Gasdichtung (DGS1-DGS6) zugeordnet ist, welche den Durchtritt einer Rotorwelle durch eine Wand des Gehäuses (C) oder der Gehäuse (C) gegen einen jeweiligen Stufeneintrittsdruck oder Stufenenddruck abdichtet, wobei die Gasdichtungen (DGS1-DGS6) mit mindestens einer Sperrgasleitung (SGL1-SGL6) verbunden sind, mittels derer sie mit Sperrgas (SG) versorgt werden. Um eine verbesserte Abdichtung von mehrstufigen Turboverdichtern zu schaffen, die eine Beaufschlagung der Gasdichtungen mit ungefiltertem Prozessgas verhindert, wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Druckraum (PR) auf der Druckseite der Gasdichtung (DGS1-DGS6) der letzten Stufe (ST6), die gegen den Enddruck zur Umgebung abdichtet, mit mindestens einer Entlastungsleitung (RL) verbunden ist, die in eine Drucksenke mündest.The invention relates to a multistage turbocompressor (TC) having at least one rotor (R) and a housing (C), which has a process gas (PG) from an inlet pressure (p1) at the inlet of a first stage (ST1) to a final pressure (p7) at Outlet (EX) of a last stage (ST6) compressed, wherein at least the first stage (ST1) and the last stage (ST6) is associated with at least one gas seal (DGS1-DGS6), the passage of a rotor shaft through a wall of the housing ( C) or the housing (C) seals against a respective step inlet pressure or step pressure, wherein the gas seals (DGS1-DGS6) are connected to at least one barrier gas line (SGL1-SGL6), by means of which they are supplied with sealing gas (SG). In order to provide improved sealing of multi-stage turbocompressors, which prevents exposure of the gas seals with unfiltered process gas, it is proposed that at least one pressure chamber (PR) on the pressure side of the gas seal (DGS1-DGS6) of the last stage (ST6), which against the End pressure seals to the environment, with at least one relief line (RL) is connected, which test in a pressure sink.

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Turboverdichter mit mindestens einem Rotor und einem Gehäuse, welcher ein Prozessgas von einem Eintrittsdruck am Eintritt einer ersten Stufe auf einen Enddruck am Austritt einer letzten Stufe verdichtet, wobei mindestens der ersten und der letzten Stufe mindestens jeweils eine Gasdichtung zugeordnet ist, welche den Durchtritt einer Rotorwelle durch eine Wand des Gehäuses oder der Gehäuse gegen ein jeweiligen Stufeneintrittsdruck oder Stufenenddruck nach außen abdichtet, wobei die Gasdichtungen mit mindestens einer Sperrgasleitung verbunden sind, mittels derer sie mit Sperrgas versorgt werden. Im Bereich von Turboverdichtern haben Gasdichtungen, insbesondere in einer Tandemanordnung die Aufgabe, Wellendurchtritte vom Druckraum innerhalb des Gehäuses zur Atmosphäre abzudichten. Die Gasdichtungen sind berührungslose Dichtungen und werden mit trockenem gefiltertem Sperrgas geschmiert. Dieses Sperrgas wird normalerweise aus dem Druckstutzen der letzten Stufe, die den höchsten Druck hat, entnommen. Danach wird es gefiltert, unter Umständen beheizt, und über Blenden oder Drosselventile im Druck reduziert sowie mittels Versorgungsleitungen zu den einzelnen Gasdichtungen geführt. Da die Stufen von der ersten bis zur letzten Stufe im Druck regelmäßig ansteigend sind, werden an den einzelnen Blenden bzw. Drosselventilen unterschiedliche Differenzdrücke realisiert. Die Stufen werden im Normalfall gegen den Enddruck hinter ihrem Laufrad abgedichtet. Das bedeutet, dass die Blende bzw. das Drosselventil in der Zuleitung des Sperrgases zu der Gasdichtung, die der ersten Prozessstufe zugeordnet ist, eine hohe Druckdifferenz abgebaut wird, während die Blende in der Sperrgaszuleitung zu der Gasdichtung der letzten Stufe des Turboverdichters eine nur sehr niedrige Druckdifferenz abzubauen hat. Dementsprechend ist der Drosselventilöffnungsquerschnitt bzw. der Blendendurchmesser an der ersten Stufe relativ klein und an der letzten verhältnismäßig groß, um dort die erforderliche Sperrgasmenge bereit zu stellen.The The invention relates to a multi-stage turbocompressor with at least a rotor and a housing, which a process gas from an inlet pressure at the entrance of a first stage to a final pressure at the outlet of a final stage condensed, with at least the first and the last stage at least each associated with a gas seal, which is the passage of a Rotor shaft through a wall of the housing or the housing against a respective step entry pressure or step end pressure seals to the outside, wherein the gas seals connected to at least one barrier gas line are by means of which they are supplied with sealing gas. In the area of turbo compressors have gas seals, especially in one Tandem arrangement the task, shaft passages from the pressure chamber within of the housing to the atmosphere seal. The gas seals are non-contact seals and are lubricated with dry filtered barrier gas. This sealing gas is usually from the discharge nozzle of the last stage, the highest pressure has, taken. Then it is filtered, possibly heated, and over Apertures or throttle valves are reduced in pressure as well as by supply lines led to the individual gas seals. As the steps of the first to the last stage in the pressure are regularly increasing, become realized the individual diaphragms or throttle valves different differential pressures. The steps will normally be against the final pressure behind their Impeller sealed. This means that the aperture or the throttle valve in the supply line of the barrier gas to the gas seal, the first Process level is assigned, a high pressure difference is reduced, while the aperture in the sealing gas inlet to the gas seal of the last Stage of the turbo compressor a very low pressure difference has to reduce. Accordingly, the throttle valve opening area is or the aperture diameter at the first stage relatively small and at the last relatively large, around there to provide the required amount of locking gas.

Wird der Turboverdichter in seinem Betriebskennfeld an der Schluckgrenze gefahren, fördert er ein hohes Volumen bei nur geringem Druckaufbau. In diesem Fall ist der Differenzdruck zwischen dem Druck im Druckstutzen und dem Enddruck hinter dem Laufrad der letzten Prozessstufe (unter Umständen je nach Prozess der letzten beiden Stufen) derart gering, dass eine ausreichende Sperrgasversorgung über die vorhandenen Blenden bzw. Drosselventileinstellungen nicht mehr möglich ist. In diesem Fall kann ungefiltertes, eventuell feuchtes Prozessgas an die Gasdichtung kommen und diese beschädigen.Becomes the turbocompressor in its operating map at the intake limit driven, promotes he high volume with low pressure build-up. In this case is the differential pressure between the pressure in the discharge nozzle and the Final pressure behind the impeller of the last process stage (possibly depending after process of the last two stages) so low that a sufficient barrier gas supply via the existing orifice or throttle valve settings no longer possible is. In this case, unfiltered, possibly moist process gas come to the gas seal and damage it.

Ausgehend von den vorstehend beschriebenen Problemen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Abdichtung von mehrstufigen Turboverdichtern zu schaffen, die eine Beaufschlagung der Gasdichtungen mit ungefiltertem Prozessgas verhindert.outgoing from the problems of the prior art described above the invention is based on the object, an improved seal of multi-stage turbocompressors to create an impingement the gas seals with unfiltered process gas prevented.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird ein Turboverdichter der eingangs genannten Art mit den zusätzlichen Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1 vorgeschlagen.to solution the task of the invention is a turbo compressor of the type mentioned above with the additional Characteristics of the characterizing part of claim 1 proposed.

Die erfindungsgemäße Entlastung der Druckraums auf der Druckseite der Gasdichtung sorgt insbesondere in Betriebszuständen, die durch einen nur geringen Druckaufbau in dem mehrstufigen Turboverdichter gekennzeichnet sind, für die erforderliche Druckdifferenz, um den Dichtungseffekt zu gewährleisten bzw. einen Einströmen von Sperrgas zur Versorgung der Gasdichtung durch die Sperrgasleitung sicherzustellen. Bevorzugt ist die Entlastungsleitung derart dimensioniert, dass die erreichte Druckabsenkung in dem Druckraum auf der Druckseite der Gasdichtung ausreichend ist, damit hinreichend Sperrgas zuströmt und kein Prozessgas zu der Gasdichtung gelangt. Weiterhin sollte die Dimensionierung derart sein, dass nicht mehr Sperrgas verbraucht wird als zu Erzielung des Dichteffekts und zum sicheren Betrieb erforderlich. Bevorzugt ist als Drucksenke eine Einleitung in eine Stufe des Turboverdichters, wo ein niedrigerer Druck vorliegt als in dem Druckraum. Besonders zweckmäßig ist hier die Einleitung in einen Eintritt in eine Stufe. Auf diese Weise wird das Prozessgas zum Zwecke der angestrebten Druckentlastung zu einem lediglich geringen Anteil im Kreis geführt. Um den Verbrauch an vorgespanntem Prozessgas bzw. den Anteil des durch die Druckentlastung entspannten Prozessgases möglichst gering zu halten ist es zweckmäßig, wenn zwischen dem Druckraum und einem Stufenaustritt der zugeordneten Stufe eine Zusatzwellendichtung vorgesehen ist. Diese ist bevorzugt als Labyrinth ausgebildet. Diese Zusatzwellendichtung kann einen erforderlichen Druckverlust herbeiführen, der benötigt wird, damit das Sperrgas, wenn es aus der druckhöchsten Stufe abgezweigt ist, die Druckdifferenz hat, damit es in die Gasdichtung einströmt.The relief according to the invention the pressure chamber on the pressure side of the gas seal ensures in particular in operating states, by a small pressure build-up in the multi-stage turbo compressor are marked for the required pressure difference to ensure the sealing effect or an inflow of sealing gas for supplying the gas seal through the sealing gas line sure. Preferably, the discharge line is dimensioned such that the pressure drop achieved in the pressure chamber on the pressure side the gas seal is sufficient so that sufficient sealing gas flows in and no Process gas passes to the gas seal. Furthermore, the dimensioning should be like this be that no more locking gas is consumed than to achieve the sealing effect and safe operation required. Prefers is as a pressure sink an introduction to a stage of the turbo compressor, where there is a lower pressure than in the pressure chamber. Especially is appropriate here the introduction to an entry into a stage. In this way becomes the process gas for the purpose of the desired pressure relief led to a small proportion in a circle. To the consumption of toughened Process gas or the proportion of relaxed by the pressure relief Process gas as possible it is useful to keep it low if between the pressure chamber and a stepped outlet of the associated Stage an additional shaft seal is provided. This is preferred designed as a labyrinth. This additional shaft seal can one bring about the necessary pressure loss that is needed so that the sealing gas, when it is branched off from the highest pressure stage, the pressure difference has, so that it flows into the gas seal.

Weil manche Betriebszustände keine ausreichende Druckdifferenz hervorbringen (z. B. vorgespannter Stillstand), ist es sinnvoll, wenn für diese ein Fremdgas – also ein Gas, welches nicht direkt dem Pfad des Prozessgases durch diesen Turboverdichter entstammt – als Sperrgas zur Verfügung steht.Because some operating conditions do not produce sufficient pressure difference (eg prestressed Standstill), it makes sense, if for these a foreign gas - ie a Gas, which is not directly the path of the process gas through this Turbo compressor comes from - as Locking gas available stands.

Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind Turboverdichter, bei denen mehrere Stufen mindestens jeweils eine Gasdichtung aufweisen, insbesondre dort, wo mehrere Stufen in verschiedenen Gehäusen vorgesehen sind, die jeweils eine Gasdichtung an einer Durchführung der Welle durch eine Gehäusewand aufweisen. Zur Minimierung des Sperrgasverbrauchs ist es außerdem zweckmäßig, wenn die jeweils mit der Gasdichtung verbundene Sperrgasleitung ein Drossel- oder ein Einstellventil aufweist, mittels dessen der an der Dichtung im normalen Betrieb anstehende Sperrgasdruck derart eingestellt wird, dass die Gasdichtung ihre Funktion einwandfrei erfüllen kann und der Verbrauch an Sperrgas gleichzeitig minimiert ist. Eine gewisse Druckreserve sollte hierbei vorgehalten werden, um zu erwartende Schwankungen des Betriebszustandes fehlerfrei durchfahren zu können.A particularly preferred field of application of the invention are turbocompressors in which a plurality of stages at least each have a gas seal, in particular where several stages are provided in different housings, each having a gas seal on a passage of the shaft through a housing wall. To the mini mierungs des Sperrgasverbrauchs, it is also expedient if each connected to the gas seal barrier gas line has a throttle or an adjustment valve by means of which the seal in normal operation pending barrier gas pressure is set such that the gas seal can fulfill its function properly and the consumption Simultaneously minimized at sealing gas. A certain pressure reserve should be provided here in order to be able to pass through expected fluctuations in the operating state without errors.

Mit Vorteil sind die Sperrgasleitungen der einzelnen Gasdichtungen mit einer Sperrgaszuleitung bzw. einem Sperrgassammler verbunden. Diese Sperrgaszuleitung kann zwischen den einzelnen Einmündungen der Sperrgasleitungen mit Regelventilen versehen sein, die in Abhängigkeit von dem Betriebszustand den Druck in den stromabwärtigen Sperrgasleitungen absenken. Auf diese Weise gibt es bevorzugt neben der statischen Drossel in der Sperrgasleitung eine Anpassungsmöglichkeit der Sperrgaszufuhr, die in gewissen Betriebszuständen einem übermäßigen Verbrauch an Sperrgas entgegenwirkt. Andererseits ermöglicht dieser Einsatz von Regelventilen das Vorhalten einer Reserve, welche im Bedarfsfall die Betriebssicherheit der Gasdichtungen gewährleistet. Insbesondere in der Kombination mit den erfindungsgemäßen Entlastungsleitungen kann so einerseits der Sperrgasverbrauch minimiert werden und andererseits die Betriebssicherheit der Gasdichtungen erhöht werden.With Advantage are the barrier gas lines of the individual gas seals with a sealing gas inlet or a sealing gas collector connected. This sealing gas supply line can be between the individual junctions the sealing gas lines be provided with control valves, depending on from the operating state, the pressure in the downstream barrier gas lines Lower. In this way there are preferred in addition to the static Throttle in the sealing gas line an adjustment possibility of the sealing gas supply, in certain operating conditions excessive consumption counteracts barrier gas. On the other hand, this allows use of control valves the provision of a reserve, which, if necessary, the operational safety the gas seals ensured. In particular in combination with the relief lines according to the invention So on the one hand the barrier gas consumption can be minimized and on the other hand the operational safety of the gas seals can be increased.

Mit besonderem Vorteil kann in den Entlastungsleitungen ein Ventil vorgesehen werden, welches im Bedarfsfall öffnet. Dieses Ventil kann mit einer binären Stellungsoption ausgebildet sein oder auch als Regelventil graduell verstellbar sein, welche zweite Option zusätzlich die Möglichkeit bietet, bei einem Entlastungserfordernis das Ausmaß der Druckentlastung dem tatsächlichen Erfordernis anzupassen und gleichzeitig den Wirkungsgrad der Gesamtanordnung nicht zu stark zu beeinträchtigen.With particular advantage may be provided in the discharge lines a valve which opens when needed. This valve can be used with a binary Positioning option be formed or as a control valve gradually be adjustable, which second option in addition the possibility provides, at a relief requirement, the degree of pressure relief the actual Requirement to adapt while maintaining the efficiency of the overall arrangement not too bad.

Eine bevorzugte zentrale Regelung kann zweckmäßig sowohl die Stellung der Regelventile in der Sperrgaszuleitung als auch diejenigen der Ventile in der Entlastungsleitung insbesondere in Abhängigkeit von dem Volumenstrom in der Sperrgasleitung steuern. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, den Volumenstrom in den Sperrgasleitungen direkt oder indirekt zu messen. Eine zuverlässige Messung kann mittels einer Messanordnung an den Drosseln oder Einstellventilen in den Sperrgasleitungen erfolgen, welche die dortige Druckdifferenz feststellen, welche einen eindeutigen Rückschluss auf den Volumenstrom zulassen. Die Regelung öffnet das Regelventil oder die Regelventile in der Sperrgaszuleitung, wenn das Maß für den Volumenstrom durch die Sperrgasleitung mindestens einer Gasdichtung unter einen ersten Volumenstromgrenzwert fällt. Weiterhin öffnet die Regelung die Ventile in den Entlastungsleitungen kollektiv oder individuell, wenn an dem jeweiligen Messpunkt in der Sperrgasleitung ein zu niedriger Volumenstrom festgestellt wird oder an mindestens einem Messpunkt in einer Sperrgasleitung ein zu niedriger Volumenstrom festgestellt wird.A preferred centralized scheme may be appropriate both the position of Control valves in the sealing gas supply line as well as those of the valves in the relief line in particular as a function of the volume flow in the barrier gas line. For this purpose, it makes sense the volume flow in the barrier gas lines directly or indirectly too measure up. A reliable one Measurement can be made by means of a measuring arrangement on the throttles or adjusting valves take place in the barrier gas lines, which is the local pressure difference determine what a clear conclusion on the flow allow. The control opens the control valve or the control valves in the sealing gas supply line, if the measure of the volume flow through the barrier gas line at least one gas seal under a first Volume flow limit falls. Furthermore, the opens Control the valves in the relief lines collectively or individually, if at the respective measuring point in the barrier gas line too low a volume flow is detected or at least one Measuring point in a barrier gas line too low volume flow is detected.

Damit sich die Regelungen für die Regelventile in der Sperrgaszuleitung und für die Ventile in den Entlastungsleitungen nicht gegenseitig beeinflussen, ist es zweckmäßig, wenn die einzuregelnden Sollwerte für die Druckdifferenz über die Blenden bzw. das Maß für den Volumenstrom hinsichtlich der Ansteuerung der Regelventile und der Ventile einen Mindestabstand zueinander haben. Bevorzugt öffnen zunächst die Regelventile bis zur vollständigen Öffnung schrittweise bei einer Annäherung an einen ersten Volumenstromgrenzwert und bei einem weiteren Abfall des Volumenstroms öffnen die Entlastungsventile bis zur vollständigen Öffnung, um so die Betriebssicherheit der Gasdichtungen zu gewährleisten.In order to the regulations for the control valves in the sealing gas supply line and for the valves in the discharge lines do not affect each other, it is useful if the einzuregelnden Setpoints for the pressure difference over the aperture or the measure of the volume flow with regard to the control of the control valves and the valves a minimum distance have each other. Preferably open the first Control valves until complete opening gradually at an approach to a first volume flow limit and a further waste open the volume flow the relief valves to complete opening, so as to ensure operational safety to ensure the gas seals.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung verdeutlicht. Die Erfindung ist nicht auf die spezielle Ausgestaltung dieses Beispiels beschränkt, vielmehr ergeben sich dem Fachmann insbesondere und bei Erwägung jeder möglichen Kombination der Patentansprüche weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung.in the Below is the invention with reference to a specific embodiment clarified with reference to a drawing. The invention is not limited to the specific embodiment of this example, but rather In particular, and when considering each, the skilled person will be apparent possible combination of the claims further design options the invention.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen mehrstufigen Turboverdichters. 1 a schematic representation of the multi-stage turbocompressor according to the invention.

1 zeigt einen mehrstufigen Turboverdichter TC, der sechs Stufen ST1 bis ST6 umfasst. Prozessgas PG tritt in jede Stufe ST1 bis ST6 ein und wird dort von einem Eintrittsdruck p1 bis p6 auf einen jeweiligen Austrittsdruck p2 bis p7 verdichtet. Die einzelnen Stufen ST1 bis ST6 weisen jeweils einen Rotor R auf, auf dem ein Laufrad einer jeweils als Radialverdichter ausgebildeten Stufe ST1 bis ST6 angeordnet ist. Die Stufen sind jeweils von einem Gehäuse C umgeben, durch dessen Gehäusewand die Welle des Rotors R hindurchgeführt ist zum Zwecke der Anbindung an den nicht näher dargestellten Antrieb. Im Bereich der Durchführung ist eine Gasdichtung DGS1 bis DGS6 vorgesehen, die den jeweiligen Stufenenddruck p2 bis p7 gegenüber der Umgebung abdichtet. Die Gasdichtung DGS1 bis DGS6 ist jeweils als Trockengasdichtung ausgebildet und wird mit einem Sperrgas SG mittels einer Sperrgasleitung SGL1 bis SGL6 versorgt. Die Gasdichtungen DGS1 bis DGS6 sind jeweils in einer Tandemanordnung vorgesehen, wobei auf der Druckseite, zwischen den beiden einzelnen Dichtungen der Tandemanordnung der Gasdichtung DGS1 bis DGS6 und auf der Umgebungsseite zusätzlich jeweils eine Labyrinthdichtung LS vorgesehen ist. 1 shows a multi-stage turbocompressor TC comprising six stages ST1 to ST6. Process gas PG enters each stage ST1 to ST6, where it is compressed from an inlet pressure p1 to p6 to a respective outlet pressure p2 to p7. The individual stages ST1 to ST6 each have a rotor R, on which is arranged an impeller of a step ST1 to ST6, each designed as a radial compressor. The stages are each surrounded by a housing C, through the housing wall, the shaft of the rotor R is passed for the purpose of connection to the drive, not shown. In the area of execution, a gas seal DGS1 to DGS6 is provided, which seals the respective stage end pressure p2 to p7 from the environment. The gas seal DGS1 to DGS6 is each formed as a dry gas seal and is supplied with a sealing gas SG by means of a sealing gas line SGL1 to SGL6. The gas seals DGS1 to DGS6 are each provided in a tandem arrangement, wherein on the pressure side, between the two individual seals of the tandem arrangement of the gas seal DGS1 to DGS6 and on the opposite In addition, each side of a labyrinth seal LS is provided.

Die beiden Dichtelemente der Gasdichtungen DGS1 bis DGS6 weisen jeweils eine nicht im Detail bezeichnete und in radialer Richtung verlaufende Dichtebene auf. Das Sperrgas wird dem Austritt EX an der letzten Stufe ST6 entnommen und nach Durchlauf durch einen Filter FI und einer Heizung HAT in einer Sperrgaszuleitung SGC eingeleitet. Die Sperrgaszuleitung SGC speist das aufbereitete Sperrgas SG in die verbundenen Sperrgasleitungen SGL1 bis SGL6 zur Versorgung der Gasdichtungen DGS1 bis DGS6 ein. Die Sperrgasleitungen SGL1 bis SGL6 sind mit individuellen Drosseln TH1 bis TH6 versehen, die einen an dem jeweiligen Druck der Stufe ST1 bis ST6 im Bereich der Gasdichtung DGS1 bis DGS6 angepassten Sperrgasdruck bereitstellen. Die letzte Stufe ST6 weist einen separaten Druckraum PR vor der Gasdichtung DGS6 auf, der mit einer zusätzlichen Rotordichtung ARS, die als Labyrinthdichtung LS ausgebildet ist, von dem Stufenenddruck p7 getrennt ist. Der in der Zusatzwellendichtung ARS abgebaute Differenzdruck kann erhöht werden durch Öffnung eines Ventils CV2 in einer Entlastungsleitung RL, welche den Druckraum PR mit einer Drucksenke verbindet – hier dem Eintritt in die Stufe ST6 mit dem Druck p6 des Eintritts, der unter dem Druck p7 des Austritts EX liegt.The both sealing elements of the gas seals DGS1 to DGS6 each have a not denoted in detail and extending in the radial direction sealing plane on. The lock gas becomes the exit EX at the last stage ST6 taken and after passing through a filter FI and a heater HAS introduced in a sealing gas supply line SGC. The sealing gas supply line SGC feeds the treated purge gas SG into the connected purge gas lines SGL1 to SGL6 for the supply of gas seals DGS1 to DGS6. The Sealing gas pipes SGL1 to SGL6 are equipped with individual throttles TH1 to TH6 provided one at the respective pressure of the stage ST1 to ST6 adapted in the gas seal DGS1 to DGS6 Provide barrier gas pressure. The last stage ST6 has a separate one Pressure chamber PR in front of the gas seal DGS6 on, with an additional Rotor seal ARS, which is designed as a labyrinth seal LS, is separated from the stage end pressure p7. The in the additional shaft seal ARS degraded differential pressure can be increased by opening one Valve CV2 in a discharge line RL, which the pressure chamber PR with a pressure sink connects - here the entrance into the Stage ST6 with the pressure p6 of entry, under pressure p7 the exit EX is.

Der Bereich des Einmündens der Sperrgasleitungen SGL4 bis SGL6, die der vierten, fünften und sechsten Stufe ST4 bis ST6 zugeordnet sind, ist von dem übrigen Bereich der Sperrgaszuleitung SGC mittels eines Regelventils CV12 abgetrennt. Ein weiteres Regelventil CV11 trennt die Sperrgasleitungen SGL1 bis SGL3 für die erste, zweite und dritte Stufe ST1 bis ST3 von der Sperrgaszuleitung SGC ab. Die beiden Regelventile CV11, CV12 in der Sperrgaszuleitung SGC ermöglichen einen bedarfsgerechten Abbau des Drucks vor den Drosseln TH1 bis TH6, der ersten, zweiten und dritten Stufe ST1 bis ST3 bzw. der vierten, fünften und sechsten Stufe ST4 bis ST6 angepasst an verschiedene Betriebszustände. Die jeweils im Druck höchste Stufe St3, ST6 in dem von dem jeweiligen Regelventil CV11, CV12 kontrollierten Abschnitt der Sperrgaszuleitung SGC ist maßgeblich für die Regelung der Stellung des Regelventils CV11, CV12. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass solange, wie durch die Blende TH6 der letzten Stufe ST6 ein ausreichender Volumenstrom strömt, insbesondere die Gasdichtungen DGS4 und DGS5 der vierten und fünften Stufe ST4, ST5 hinreichend mit Sperrgas SG versorgt sind. Entsprechend liegt diese Erkenntnis auch der Steuerung des Regelventils CV11 für die erste, zweite und dritte Stufe ST1 bis ST3 zugrunde. Eine Messung des Differenzdrucks pdt1, pdt2, einer dritten Stufe und einer sechsten Stufe über die dortige Drossel TH3, TH6 in der Sperrgasleitung SGL3, SGL6 wird als Maß für den dortigen Volumenstrom an einer Regelung CR übermittelt. Diese Regelung CR steuert die Regelventile CV11, CV12 derart, dass ein erster Volumenstromgrenzwert VL1, VL2 jeweils nicht unterschritten wird. Sollte die Druckreserve in der Sperrgaszuleitung SGC keine zusätzliche Steigerung des Drucks des Sperrgases SG hinter den Regelventilen CV11, CV12 zulassen, öffnet die Regelung CR zusätzlich das Ventil CV2, um den Druckraum PR auf der Druckseite der Gasdichtung DGS6 der letzten Stufe ST6 mittels der Entlastungsleitung RL zu entlasten. Der so abfallende Druck stellt sicher, durch die Sperrgasleitung SGL6 der letzten Stufe ST6 bzw. der dortigen Gasdichtung DGS6 ausreichend ist und sich in der dortigen Drossel TH6 wieder eine entsprechende Druckdifferenz einstellt. Für das verhältnismäßig niedrige Druckniveau der übrigen Stufen ST1 bis ST5 ist eine derartige Entlastungsleitung RL nicht erforderlich, weil das Druckniveau des Austritts EX aus der letzten Stufe ST6 stets höher ist.Of the Area of the Einmündens the lock gas lines SGL4 to SGL6, the fourth, fifth and sixth Stage ST4 to ST6 are assigned, is from the remaining area of the sealing gas supply line SGC separated by means of a control valve CV12. Another control valve CV11 separates the barrier gas lines SGL1 to SGL3 for the first, second and third stages ST1 to ST3 from the purge gas supply SGC from. The two control valves CV11, CV12 in the sealing gas supply line Enable SGC a demand-based reduction of the pressure before the throttles TH1 to TH6, the first, second and third stages ST1 to ST3 and the fourth, fifth and sixth stages ST4 to ST6 adapted to different operating conditions. The highest in each case in the pressure Stage St3, ST6 in that of the respective control valve CV11, CV12 controlled section of the sealing gas supply SGC is authoritative for the Regulation of the position of the control valve CV11, CV12. This is based on the realization that as long as through the aperture TH6 of the last Stage ST6 flows a sufficient volume flow, in particular the gas seals DGS4 and DGS5 the fourth and fifth Stage ST4, ST5 are sufficiently supplied with sealing gas SG. Corresponding this finding is also the control of the control valve CV11 for the first, second and third stages ST1 to ST3. A measurement the differential pressure pdt1, pdt2, a third stage and a sixth Level above the local throttle TH3, TH6 in the purge gas line SGL3, SGL6 becomes as a measure of the local volume flow transmitted to a control CR. These Control CR controls the control valves CV11, CV12 such that a first volume flow limit VL1, VL2 not fallen below in each case becomes. Should the pressure reserve in the SGC gas supply line no additional Increasing the pressure of the sealing gas SG behind the control valves CV11, allow CV12 opens the scheme CR in addition the valve CV2 to the pressure chamber PR on the pressure side of the gas seal DGS6 of the last stage ST6 by means of the discharge line RL too relieve. The so-dropping pressure ensures through the barrier gas line SGL6 of the last stage ST6 or the gas seal DGS6 there is sufficient is and in the local throttle TH6 again a corresponding Pressure difference sets. For the relatively low Pressure level of the rest Stages ST1 to ST5 is not such a relief line RL required because the pressure level of the EX exit from the last Level ST6 always higher is.

Zur Versorgung mit einem Fremdgas FSG – also ein Gas, welches nicht direkt dem Pfad des Prozessgases durch diesen Turboverdichter entstammt – als Sperrgas in bestimmten Betriebszustände, in denen keine ausreichende Druckdifferenz in dem Turboverdichter TC vorherrscht (z. B. vorgespannter Stillstand), ist eine Zuleitung in die Sperrgaszuleitung SGC vorgesehen.to Supply with a foreign gas FSG - so a gas, which is not comes directly from the path of the process gas through this turbo-compressor - as a sealing gas in certain operating states, where no sufficient pressure difference in the turbo compressor TC prevails (eg pre-stressed standstill) is a supply line provided in the sealing gas supply line SGC.

Claims

Multi-stage turbocompressor (TC) with at least one rotor (R) and a housing (C) which receives a process gas (PG) from an inlet pressure (p1) at the inlet of a first stage (ST1) to a final pressure (p7) at the outlet (EX) a last stage (ST6) is compressed, wherein at least the first stage (ST1) and the last stage (ST6) at least one gas seal (DGS1-DGS6) is associated with the passage of a rotor shaft through a wall of the housing (C) or Housing (C) seals against a respective step inlet pressure or step pressure, the gas seals (DGS1-DGS6) are connected to at least one barrier gas line (SGL1-SGL6), by means of which they are supplied with sealing gas (SG), characterized in that at least one pressure chamber (PR) on the pressure side of the gas seal (DGS1-DGS6) of the last stage (ST6), which seals against the final pressure to the environment, with at least one relief line (RL) is connected, which opens into a pressure sink.

A turbocompressor (TC) according to claim 1, wherein the pressure sink an introduction to a stage (ST1-ST6) of the turbocompressor (TC) is where there is lower pressure or entry in one step (ST1-ST6).

Turbo compressor (TC) after at least the previous one claims 1, 2, wherein between the pressure chamber (PR) and a step outlet the assigned stage (ST1-ST6) an auxiliary shaft seal (ARS) is provided.

Turbo compressor (TC) after at least one of the preceding claims 1 to 3, wherein a gas seal (DG1-DG6) is provided at several stages (ST1-ST6) is and the respective connected barrier gas line (SGL1-SGL6) a Choke (TH1-TH6) which adjusts the barrier gas pressure to the sealing pressure.

Turbo compressor (TC) after at least one of the preceding claims 1 to 4, wherein a plurality of barrier gas lines (SGL1-SGL6) with a sealing gas supply line (SGC) are connected, in the at least one control valve (CV11, CV12) between junctions various barrier gas lines (SGL1-SGL6) is arranged.

A turbocompressor (TC) according to claim 5, wherein a Regulation (CR) is provided, which is designed such that at Falling below a first volume flow limit (VL1) a choke (TH1-TH6) the control valve (CV11, CV12), which is located upstream of the barrier gas line (SGL1-SGL6) is, opens.

Turbo compressor (TC) after at least one of the preceding claims 1 to 6, wherein a valve (CV2) provided in the discharge line (RL) which is controlled by a control (CR), which control (CR) is formed such that the valve (CV2) opens when a second volume flow limit (VL2) is exceeded.

Turbo compressor (TC) after at least the previous one Claim 7, wherein the control (CR) is designed such that the first volume flow limit value (VL1) is smaller than the second one Volume flow limit (VL2).

Turbo compressor (TC) after at least one of the preceding claims 1 to 8, wherein a measuring device (PDT1, PDT2) is provided, which the differential pressure over the throttle (TH1-TH6) determined and as a measure of the volume flow transmitted to the regulation (CR).