EP1577561A1 - Umwälz- und Heizvorrichtung für einen Rotationskompressor - Google Patents

Umwälz- und Heizvorrichtung für einen Rotationskompressor Download PDF

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EP1577561A1
EP1577561A1 EP04405170A EP04405170A EP1577561A1 EP 1577561 A1 EP1577561 A1 EP 1577561A1 EP 04405170 A EP04405170 A EP 04405170A EP 04405170 A EP04405170 A EP 04405170A EP 1577561 A1 EP1577561 A1 EP 1577561A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
compressor
sealing
process gas
circulating device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04405170A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ariel Nic Weber
Hermann Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions Schweiz AG
Original Assignee
MAN Turbomaschinen AG Schweiz
MAN Turbo AG Schweiz
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Filing date
Publication date
Application filed by MAN Turbomaschinen AG Schweiz, MAN Turbo AG Schweiz filed Critical MAN Turbomaschinen AG Schweiz
Priority to EP04405170A priority Critical patent/EP1577561A1/de
Priority to JP2007503288A priority patent/JP2007529674A/ja
Priority to PCT/EP2005/002820 priority patent/WO2005090793A1/de
Priority to EP05716134A priority patent/EP1725776A1/de
Publication of EP1577561A1 publication Critical patent/EP1577561A1/de
Priority to NO20064737A priority patent/NO20064737L/no
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/102—Shaft sealings especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/104—Shaft sealings especially adapted for elastic fluid pumps the sealing fluid being other than the working fluid or being the working fluid treated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/12—Shaft sealings using sealing-rings
    • F04D29/122—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/124—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for elastic fluid pumps with special means for adducting cooling or sealing fluid

Definitions

  • the invention relates to a circulating device for a Rotary compressor according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a rotary compressor according to the The preamble of claim 5.
  • the invention further relates to Method for operating a rotary compressor according to The preamble of claim 9.
  • rotary compressors such as turbo-compressors, Gas turbines, steam turbines or gas compressors for Compressing gases, especially hydrocarbons such as Natural gas known, which is the seal of the between the Housing and the rotatable shaft resulting gap Use non-contact dry gas seals.
  • seals are arranged along the rotatable shaft, and disconnect the inside of the machine housing, under Pressurized process gas chamber from ambient pressure.
  • the Sealing arrangement is typically in one of the Process gas chamber arranged separate sealing chamber, and preferably designed as a labyrinth seal.
  • a sealing gas the seal chamber is fed to the seal provide required gas.
  • sealing gas is, for example a gas from an external source, such as nitrogen, or also the process gas suitable, which from the rotary compressor is compressed.
  • There are corresponding feeders and Passages provided to the sealing gas over a Supply gas supply system to the seal chamber.
  • a circulating device for conveying sealing gas into the sealing chamber of Dry gas seals of a rotary compressor comprising a Line which forms a fluid path to the device with to connect a sealing gas cycle, comprising a Seal gas compressor and a heater which fluid conducting connected to the line, as well as comprising a Control device which the sealing gas compressor and the Heating device controls.
  • a sealing gas is preferably Process gas such as natural gas used.
  • An advantage of the inventive circulating device is in it too see that the seal gas so warms the seal chamber is supplied to the gas seal, due to the location of the Dew point, in the dry gas seal no liquids or Solids such as hydrates precipitates.
  • the sealing gas is over the Dry gas seal partially relaxed, so that the Sealing gas, cooled due to the Joule-Thomson effect.
  • the Inventive device or the inventive Procedure ensures that no liquids or solids in the dry gas seal are excreted. This is ensures that in the dry gas seal only gaseous Substances are what ensures safe and long - term operation of the Dry gas seal without damaging it guaranteed, too at longer standstill of the compressor.
  • the process gas is preferably used, wherein Also, another gas is usable for sealing.
  • the task is further particularly with a method for Turning off a rotary compressor having Dry gas seals solved by the dry gas seals at Standstill supplied with a heated sealing or process gas become.
  • This method is particularly advantageous when a Rotary compressor is turned off and stopped without the process gas is drained during standstill, so the pressure in the rotary compressor is substantially maintained.
  • the pressure in the rotary compressor is depending on the application for example, between 10 and 500 bar. If a Rotary compressor is turned off and the process gas is not is discharged, so occurs in the rotary compressor pressure equalization the process gas, the pressure of this pressure equalization higher is the suction pressure of the compressor. After the stoppage of the Compressor, the process gas cools down over time Ambient temperature, wherein the pressure of the process gas in is maintained substantially. If the dew point of the process gas higher than the ambient temperature there is a risk that itself, in particular in the dry gas seal, liquid and maybe excrete even solids like hydrates.
  • the inventive method now has the advantage that the dry gas seals with so heated sealing or process gas are supplied, that the Elimination of liquid or solids is prevented.
  • the phase diagram is dependent on each used sealing or process gas.
  • the compressor promoted process gas such as the specific composition of the extracted natural gas, is a according to the composition adapted phase diagram used.
  • the use of the Process gas hydrocarbons as sealing gas is therefore especially demanding, because this sealing gas already at temperatures precipitate liquids or solids between 20 and 50 ° C can.
  • An advantage of the method according to the invention can be seen in that a compressor can last longer, for example a few days, can stand still while essentially maintaining the Operating pressure without the risk that the Dry gas seals are damaged.
  • the inventive Method thus allows a compressor safely and switch off economically and start again.
  • Another advantage is the fact that the compressor during a longer period of time at standstill be kept under pressure can. Therefore, it is no longer necessary the process gas during to let go of the standstill, which is especially then problematic when the process gas has environmentally harmful components such as for example Natural gas applies.
  • FIG. 1 shows a schematic of an embodiment of a Circulating device 1 which with a compressor 2 fluid conducting connected is.
  • the circulating device 1 comprises two Process gas lines 1a, 1b, between which a gas compressor 1c, also called booster, a heater 1e and a Check valve 1 f is arranged to the sealing or process gas via the process gas line to suck 1a, with the gas compressor 1c and the heater to compress and heat, and the sealing gas then via the process gas line 1b to the compressor. 2 supply.
  • a gas compressor 1c also called booster
  • a heater 1e also called booster
  • a Check valve 1 f is arranged to the sealing or process gas via the process gas line to suck 1a, with the gas compressor 1c and the heater to compress and heat, and the sealing gas then via the process gas line 1b to the compressor. 2 supply.
  • Gas compressor 1c an increase in pressure of the sealing or process gas by 1 to 2 bar, to allow a circulation flow of the gas enable.
  • the heater 1e may be in different ways be designed and, for example, within the Process gas line 1a, 1b may be arranged.
  • the gas compressor 1 could also include a pressure vessel, which fluid is conductively connected to the process gas line 1a, 1b, and to Attenuation of generated by the compressor 1c Pulsationsschwingungen serves.
  • the gas compressor 1c is connected to a drive 1d.
  • the Arrangement 1 c, 1 d can be configured as a piston compressor with two cylinders, with a cylinder as the drive element and the other cylinder serves as a compression element, wherein the Drive element supplied with compressed air for driving the cylinder becomes.
  • the circulating device 1 can be configured as a separate unit, for example, by putting all the necessary components in one rack be arranged to, for example, an existing compressor. 2 retrofit. However, the circulating device 1 can also be part of the Compressor 2 form.
  • the circulating device 1 can also comprise a filter 1 i, which is arranged in the fluid path to the gas of solids and / or to clean liquids.
  • the circulating device 1 can also a temperature sensor 1h and / or a Include pressure sensor 1g. These components 1i, 1g, 1h can be found in the circulating device 1 itself be arranged, or as in Embodiment shown according to Figure 1, in components the compressor 2, in particular along the sealing gas circuit be arranged.
  • the temperature sensor 1h is such in FIG arranged that this is the temperature of the sealing gas in the range the dry gas seal measures.
  • the temperature sensor 1h could For example, on the process gas line 2m, 2n or 2o are arranged to at this point the temperature of the sealing gas to eat.
  • An electronic control device 4 is used to control the Umisselzvortechnisch 1, wherein this drive device 4 part of Circulating device 1 may form, or part of the compressor. 2 can form, or designed as a separate, additional component can be.
  • the electronic drive device 4 is connected via signal lines 4a connected to the respective controllable components 1d, 1e, 1g, 1h.
  • the rotary compressor 2 is known per se designed and includes a compressor housing 2a, as well as with a Help of bearings 2d rotatably mounted shaft 2c. Not shown Compressor wheels are firmly connected to the shaft 2c, and form in inside the compressor housing 2a together with others Components the compression chambers, which with the suction side 2e and the pressure side 2h are fluidly connected.
  • gas seals 2b are arranged so that between forming sealing chambers.
  • This gas seals 2b are as non-contact gas seals, preferably as Labyrinth seals designed.
  • the one seal chambers are supplied with process gas via process gas lines 2n, 2o, whereas the other sealing chambers via feeds 3a, 3c are supplied with a sealing or buffer gas, for example with Nitrogen.
  • This seal gas is, for example, a Derivative 3b to a torch or via a derivative 3d of the Atmosphere fed.
  • the compressor 2 comprises a first sealing or Process gas cycle (21, 2m, 2n, 2o) along which the process gas during operation of the compressor 2 circulates.
  • the process gas is the compressor housing 2a by means of the process gas line 21st at a pressure slightly above the suction pressure, then fed to a filter 2k, which solid or liquid components holds back, and then on the process gas lines 2m, 2n, 2o the fed shown sealing chamber.
  • the inventive Circulating device 1 forms a second sealing gas cycle by the process gas with the aid of the process gas line 1a suction side 2e is removed and fed to the compressor 1c.
  • the Process gas line 1b opens into the filter 2k.
  • the pressure and / or the temperature of the sealing or process gas with accordingly arranged sensors 1h, 1g are measured, and the sealing or process gas as a function of the measured temperature and / or Pressure to be promoted or heated by the circulating device 1.
  • FIG. 2 shows a two-phase diagram 5 of a process gas in FIG Function of temperature T and pressure P.
  • the lines 5a, 5c form the Border between clearly gaseous or liquid state of Process gas.
  • the Transitional phase within which the process gas is gaseous, may have liquid or even solid components.
  • the line 5b represents the line of solids formation or hydrate formation.
  • the associated, individual two-phase diagram determined and in a memory 4b of the drive device. 4 stored.
  • Figure 2 shows by way of example the pressure and Temperature value of the process gas within the compressor 2 to at a certain time during standstill.
  • the continuous cooling of the process gas moves the point 6, at about constant pressure, along the line 6a to Two-phase diagram 5 out.
  • the temperature of the process gas measured by the sensor 1h may be Process gas so promoted and heated by the heater 1 e be that point 6, especially in the field of Dry gas seal, outside the line 5a remains, so it is ensured that in the dry gas seals no Liquid or solid failure occurs.
  • the compressor shown in Figure 1 only sets Exemplary embodiment.
  • the circulating device according to the invention 1 or the inventive method can with a Variety of different compressors such as turbo compressors, Gas turbines, steam turbines or gas compressors as well used different process and / or sealing gases become.
  • FIG. 3 shows schematically a further arrangement of a Recirculation device 1 in conjunction with a compressor 2.
  • the first sealing gas circuit comprises the process gas lines 21, 2m, 2n, 2o and the filter 2k.
  • the second sealing gas cycle includes the Process gas lines 21, 1a, 1b, 2n, 2o.
  • the process gas line 21 takes the process gas to the compressor 2a at a Intermediate.
  • the circulating device 1 is as a bypass for Process gas line 2 m arranged, wherein in Figure 3, the required Valves for bypassing fluid flow either through the conduit 2m or the circulating device 1 with lines 1a, 1b not are shown.
  • the circulating device 1 also includes the electronic drive device 4 and signal lines 4a, which are not shown.
  • the process gas line 21 could be the Compressor 2a, the process gas also on the pressure side 2h remove.

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Abstract

Eine Umwälzvorrichtung (1) zum Fördern von Dichtgas in die Dichtungskammer von Trockengasdichtungen (2b) eines Rotationskompressors (2a) umfasst eine Leitung (1a, 1b) welche einen Fluidpfad ausbildet, um die Vorrichtung (1) mit einem Dichtgaskreislauf zu verbinden, umfasst einen Verdichter (1c) sowie eine Heizvorrichtung (1e) welche Fluid leitend mit der Leitung (1a, 1b) verbunden sind, und umfasst eine Ansteuervorrichtung (4) welche den Verdichter (1c) sowie die Heizvorrichtung (1e) ansteuert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Umwälzvorrichtung für einen Rotationskompressor gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiter einen Rotationskompressor gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 5. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betrieb eines Rotationskompressors gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 9.
Es sind Rotationskompressoren wie Turbokompressoren, Gasturbinen, Dampfturbinen oder Gaskompressoren zum Komprimieren von Gasen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen wie Erdgas bekannt, welche zur Dichtung des sich zwischen dem Gehäuse und der rotierbaren Welle ergebenden Spaltes berührungslose Trockengasdichtungen verwenden.
Diese Dichtungen sind entlang der rotierbaren Welle angeordnet, und trennen die innerhalb des Maschinengehäuses angeordnete, unter Druck stehende Prozessgaskammer vom Umgebungsdruck. Die Dichtungsanordnung ist typischerweise in einer von der Prozessgaskammer getrennten Dichtungskammer angeordnet, und vorzugsweise als Labyrinthdichtung ausgestaltet. Ein Dichtungsgas wird der Dichtungskammer zugeführt, um das zur Dichtung erforderliche Gas bereitzustellen. Als Dichtungsgas ist beispielsweise ein Gas aus einer externen Quelle, beispielsweise Stickstoff, oder auch das Prozessgas geeignet, welches vom Rotationskompressor komprimiert wird. Es sind entsprechende Zuführungen und Durchgänge vorgesehen, um das Dichtungsgas über ein Dichtungsgasversorgungssystem den Dichtungskammer zuzuführen.
Nachteilig an derartigen berührungslosen Trockengasdichtungen ist die Tatsache, dass diese öfters beschädigt werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung sowie ein Verfahren vorzuschlagen, die es erlauben Rotationskompressoren vorteilhafter, kostengünstiger und sicherer zu betreiben.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Umwälzvorrichtung aufweisend die Merkmale von Anspruch 1. Die Unteransprüche 2 bis 5 betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen. Die Aufgabe wird weiter gelöst mit einem Kompressor aufweisend die Merkmale von Anspruch 6. Die Unteransprüche 7 bis 8 betreffend weitere, vorteilhaft ausgestaltete Kompressoren. Die Aufgabe wird weiter gelöst mit einem Verfahren aufweisend die Merkmale von Anspruch 9. Die Unteransprüche 10 bis 13 betreffen weitere vorteilhafte Verfahrensschritte.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst mit einer Umwälzvorrichtung zum Fördern von Dichtungsgas in die Dichtungskammer von Trockengasdichtungen eines Rotationskompressors, umfassend eine Leitung welche einen Fluidpfad ausbildet, um die Vorrichtung mit einem Dichtgaskreislauf zu verbinden, umfassend einen Dichtgasverdichter sowie eine Heizvorrichtung welche Fluid leitend mit der Leitung verbunden sind, sowie umfassend eine Ansteuervorrichtung welche den Dichtgasverdichter sowie die Heizvorrichtung ansteuert. Als Dichtungsgas wird vorzugsweise Prozessgas wie Erdgas verwendet.
Ein Vorteil der erfindungsgemässen Umwälzvorrichtung ist darin zu sehen, dass das Dichtungsgas derart erwärmt der Dichtungskammer zugeführt wird, dass das Dichtungsgas, auf Grund der Lage des Taupunktes, in der Trockengasdichtung keine Flüssigkeiten oder Feststoffe wie Hydrate ausscheidet. Das Dichtungsgas wird über die Trockengasdichtung teilweise entspannt, sodass sich das Dichtungsgas, auf Grund des Joule-Thomson-Effektes abkühlt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung bzw. das erfindungsgemässe Verfahren gewährleistet, dass keine Flüssigkeiten oder Feststoffe in der Trockengasdichtung ausgeschieden werden. Dadurch ist gewährleistet, dass sich in der Trockengasdichtung nur gasförmige Stoffe befinden, was einen sicheren und langfristigen Betrieb der Trockengasdichtung ohne deren Beschädigung gewährleistet, auch bei längerem Stillstand des Kompressors.
Als Dichtgas wird vorzugsweise das Prozessgas verwendet, wobei auch ein anderes Gas zur Dichtung verwendbar ist.
Die Aufgabe wird weiter insbesondere mit einem Verfahren zum Abschalten eines Rotationskompressors aufweisend Trockengasdichtungen gelöst, indem die Trockengasdichtungen bei Stillstand mit einem erwärmten Dicht- oder Prozessgas versorgt werden.
Dieses Verfahren ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Rotationskompressor abgeschaltet und angehalten wird, ohne dass das Prozessgases während dem Stillstand abgelassen wird, sodass der Druck im Rotationskompressor im wesentlichen erhalten wird. Der Druck im Rotationskompressor beträgt je nach Anwendung beispielsweise zwischen 10 und 500 Bar. Wenn ein Rotationskompressor abgeschaltet wird und das Prozessgas nicht abgelassen wird, so tritt im Rotationskompressor ein Druckausgleich des Prozessgases auf, wobei der Druck dieses Druckausgleichs höher liegt als der Saugdruck des Kompressors. Nach dem Stillstand des Kompressors kühlt sich das Prozessgas mit der Zeit auf Umgebungstemperatur ab, wobei der Druck des Prozessgases im wesentlichen beibehalten wird. Falls der Taupunkt des Prozessgases höher liegt als die Umgebungstemperatur besteht die Gefahr, dass sich, insbesondere in der Trockengasdichtung, Flüssigkeit und vielleicht sogar Feststoffe wie Hydrate ausscheiden. Es besteht die Gefahr, dass diese Ausscheidungen die Trockengasdichtungen beschädigen können, insbesondere wenn der Kompressor wieder in Betrieb genommen wird. Das erfindungsgemässe Verfahren weist nun den Vorteil auf, dass die Trockengasdichtungen derart mit erwärmtem Dicht- bzw. Prozessgas versorgt werden, dass die Ausscheidung von Flüssigkeit oder Feststoffen verhindert wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Phasendiagramm des verwendeten Prozessgases gespeichert, und das Prozessgas auf Grund des Phasendiagrammes und gemessener Werte wie Temperatur und/oder Druck des Prozessgases derart erwärmt, dass sich in der Trockengasdichtung keine flüssigen oder festen Bestandteile ausscheiden. Das Phasendiagramm ist abhängig vom jeweils verwendeten Dicht- bzw. Prozessgas. Abhängig vom jeweils durch den Kompressor geförderten Prozessgas, beispielsweise der spezifischen Zusammensetzung des geförderten Erdgases, wird ein entsprechend der Zusammensetzung angepasstes Phasendiagramm verwendet. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden Kohlenwasserstoffe (CnHm) gefördert, beispielsweise Methan, Äthan, Butan, ...... Hektan, Oktan, wobei die erfindungsgemässe Vorrichtung bzw. das erfindungsgemässe Verfahren auch zur Förderung anderer Gase geeignet ist. Die Verwendung des Prozessgases Kohlenwasserstoffe als Dichtgas ist insbesondere daher anspruchsvoll, weil dieses Dichtgas bereits bei Temperaturen zwischen 20 und 50 °C Flüssigkeiten oder Feststoffe ausscheiden kann.
Ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist darin zu sehen, dass ein Kompressor auch längere Zeit, beispielsweise ein paar Tage, still stehen kann unter im wesentlichen Beibehaltung des Betriebsdruckes, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Trockengasdichtungen beschädigt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht somit einen Kompressor sicher und kostengünstig abzuschalten und wieder anzufahren.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass der Kompressor während einer längeren Zeitspanne bei Stillstand unter Druck gehalten werden kann. Daher ist es nicht mehr erforderlich das Prozessgas während dem Stillstand abzulassen, was sich besonders dann als problematisch herausstellte, wenn das Prozessgas umweltschädigende Bestandteile aufweist wie dies beispielsweise für Erdgas zutrifft.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles im Detail beschrieben. Es zeigen:
Figur 1
eine schematische Detailansicht eines Kompressors mit einer Umwälzvorrichtung;
Figur 2
ein Zweiphasendiagramm des Prozessgases;
Figur 3
eine schematische Ansicht einer weiteren Anordnung der Umwälzvorrichtung in einem Kompressor.
Figur 1 zeigt schematischen ein Ausführungsbeispiel einer Umwälzvorrichtung 1 welche mit einem Kompressor 2 Fluid leitend verbunden ist. Die Umwälzvorrichtung 1 umfasst zwei Prozessgasleitungen 1a,1b, zwischen welchen ein Gasverdichter 1c, auch Booster genannt, eine Heizvorrichtung 1e sowie ein Rückschlagklappe 1f angeordnet ist, um das Dicht- bzw. Prozessgas über die Prozessgasleitung 1a anzusaugen, mit dem Gasverdichter 1c und der Heizung zu verdichten und zu erwärmen, und das Dichtgas danach über die Prozessgasleitung 1b dem Kompressor 2 zuzuführen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung bewirkt der Gasverdichter 1c eine Druckerhöhung des Dicht- bzw. Prozessgases um 1 bis 2 Bar, um einen Zirkulationsfluss des Gases zu ermöglichen. Die Heizvorrichtung 1e kann auf unterschiedliche Art ausgestaltet sein, und beispielsweise auch innerhalb der Prozessgasleitung 1a, 1b angeordnet sein. Der Gasverdichter 1 könnte auch noch einen Druckbehälter umfassen, welcher Fluid leitend mit der Prozessgasleitung 1a, 1b verbunden ist, und zur Dämpfung von durch den Verdichter 1c erzeugten Pulsationsschwingungen dient.
Der Gasverdichter 1c ist mit einem Antrieb 1d verbunden. Die Anordnung 1c, 1d kann als Kolbenkompressor ausgestaltet sein mit zwei Zylindern, wobei ein Zylinder als Antriebselement und der andere Zylinder als Verdichtungselement dient, wobei das Antriebselement mit Druckluft zum Antrieb des Zylinders versorgt wird.
Die Umwälzvorrichtung 1 kann als separate Einheit ausgestaltet sein, indem beispielsweise alle erforderlichen Komponenten im einem Rack angeordnet sein, um beispielsweise einen bestehenden Kompressor 2 nachzurüsten. Die Umwälzvorrichtung 1 kann jedoch auch Teil des Kompressors 2 bilden.
Die Umwälzvorrichtung 1 kann zudem noch ein Filter 1 i umfassen, welches im Fluidpfad angeordnet ist, um das Gas von Feststoffen und/oder Flüssigkeiten zu reinigen. Die Umwälzvorrichtung 1 kann zudem noch einen Temperatursensor 1h und/oder einen Drucksensor 1g umfassen. Diese Komponenten 1i, 1g, 1h können in der Umwälzvorrichtung 1 selbst angeordnet sein, oder wie im Ausführungsbeispiel gemäss Figur 1 dargestellt, bei Komponenten des Kompressors 2, insbesondere entlang des Dichtgaskreislaufes angeordnet sein. Der Temperatursensor 1h ist in Figur 1 derart angeordnet, dass dieser die Temperatur des Dichtgases im Bereich der Trockengasdichtung misst. Der Temperatursensor 1h könnte beispielsweise auch an der Prozessgasleitung 2m, 2n oder 2o angeordnet sind, um an dieser Stelle die Temperatur des Dichtgases zu messen.
Eine elektronische Ansteuervorrichtung 4 dient zur Ansteuerung der Umwälzvorrichtung 1, wobei diese Ansteuervorrichtung 4 Teil der Umwälzvorrichtung 1 bilden kann, oder Teil des Kompressors 2 bilden kann, oder als separate, zusätzliche Komponente ausgestaltet sein kann.
Die elektronische Ansteuervorrichtung 4 ist über Signalleitungen 4a mit den jeweils ansteuerbaren Komponenten 1d,1e,1g,1h verbunden.
Der Rotationskompressor 2 ist auf an sich bekannte Weise ausgestaltet und umfasst ein Kompressorgehäuse 2a, sowie eine mit Hilfe von Lagern 2d drehbar gelagerte Welle 2c. Nicht dargestellte Verdichterräder sind mit der Welle 2c fest verbunden, und bilden im innern des Kompressorgehäuses 2a zusammen mit weiteren Komponenten die Verdichtungsräume, welche mit der Saugseite 2e und der Druckseite 2h Fluid leitend verbunden sind.
Entlang der Welle 2c sind Gasdichtungen 2b angeordnet, sodass sich dazwischen Dichtungskammern ausbilden. Dies Gasdichtungen 2b sind als berührungslose Gasdichtungen, vorzugsweise als Labyrinthdichtungen ausgestaltet. Die einen Dichtungskammern sind über Prozessgasleitungen 2n,2o mit Prozessgas versorgt, wogegen die weiteren Dichtungskammern über Zuführungen 3a,3c mit einem Dichtungs- bzw. Puffergas versorgt sind, beispielsweise mit Stickstoff. Dieses Dichtungsgas wird beispielsweise über eine Ableitung 3b zu einer Fackel oder über eine Ableitung 3d der Atmosphäre zugeführt.
Der Kompressor 2 umfasst einen ersten Dicht- bzw. Prozessgaskreislauf (21, 2m, 2n, 2o) entlang welchem das Prozessgas während dem Betrieb des Kompressors 2 zirkuliert. Das Prozessgas wird dem Kompressorgehäuse 2a mit Hilfe der Prozessgasleitung 21 bei einem Druck leicht über dem Saugdruck entnommen, danach einem Filter 2k zugeführt, welches Fest- oder Flüssigkomponenten zurückhält, und danach über die Prozessgasleitungen 2m, 2n, 2o der dargestellten Dichtkammer zugeführt. Die erfindungsgemässe Umwälzvorrichtung 1 bildet einen zweiten Dichtgaskreislauf indem das Prozessgas mit Hilfe der Prozessgasleitung 1a der Saugseite 2e entnommen und dem Verdichter 1c zugeführt wird. Die Prozessgasleitung 1b mündet in den Filter 2k. Es sind zwei Rückschlagklappen 1f, 2p angeordnet, welche derart passiv wirken, dass sich abhängig von den jeweiligen Druckbedingungen entweder ein erster Dichtgaskreislauf 21, 2m, 2n, 2o oder ein zweiter Dichtgaskreislauf 1a, 1b, 2m, 2n, 2o ausbildet.
Während dem normalen Betrieb des Kompressors 2 ist der erste Dichtgaskreislauf geöffnet und der zweite Dichtgaskreislauf geschlossen, sodass der Dichtungsraum und die Trockengasdichtungen 2b über die Leitungen 2n,2o ständig mit Gas versorgt werden.
Beim Abschalten oder beim Stillstand des Rotationskompressors 2 wird der Verdichter 1c eingeschaltet, was zur Folge hat, dass die Rückschlagklappen 1f, 2p derart selbsttätig bewegt werden, dass der zweite Dichtgaskreislauf geöffnet wird und der erste Dichtgaskreislauf geschlossen wird. Während dem Stillstand wird der Rotationskompressor 2 vorzugsweise nicht gelüftet, was zur Folge hat, dass sich der Druck des Prozessgases innerhalb des Gehäuses 2s ausgleicht, und der Druck wesentlich über den Ansaugdruck zu liegen kommt. Bei längerem Stillstand des Rotationskompressors 2 kühlt sich das Prozessgas ab, wobei der Durck des Prozessgases, auf Grund der guten Dichtwirkung der Trockengasdichtungen, im wesentlichen erhalten bleibt oder nur geringfügig sinkt. In diesem Zustand besteht die Gefahr, dass das in sehr geringen Anteilen durch Trockengasdichtungen strömende Prozessgas Flüssigkeiten oder sogar Feststoffe ausscheidet, welche in den Trockengasdichtungen verbleiten und diese insbesondere beim Anfahren des Kompressors 2 schädigen oder sogar zerstören. Um diesem Effekt vorzubeugen wird bei Stillstand des Kompressors 2 der erste Dichtkreislauf geschlossen, der zweite Dichtgaskreislauf geöffnet, und das Prozessgas im Verdichter 1c geringfügig verdichtet und anschliessend erwärmt, um die Trockengasdichtungen mit sicher mit erwärmtem Prozessgas zu versorgen, und um dadurch ein Ausscheiden von Flüssigkeiten oder Feststoffen in der Trockengasdichtung zu unterbinden.
An Stelle von Prozessgas könnte auch ein anderes verfügbares Dichtungsgas verwendet werden, welches erwärmt und zirkuliert wird, um die Trockengasdichtungen vor Ausscheidungen zu schützen. Dazu müssten in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Leitungen 2n,2o mit der Leitung 3a und/oder 3c verbunden sein, und die Leitung 1a mit der Leitung 3b oder 3d.
In einem weiteren vorteilhaften Verfahren kann der Druck und/oder die Temperatur des Dicht- bzw. Prozessgases mit entsprechend angeordneten Sensoren 1h, 1g gemessen werden, und das Dicht- bzw. Prozessgas in Abhängigkeit der messenen Temperatur und/oder Druck von der Umwälzvorrichtung 1 gefördert bzw. erwärmt werden.
Figur 2 zeigt ein Zweiphasendiagramm 5 eines Prozessgases in Funktion von Temperatur T und Druck P. Die Linien 5a,5c bilden die Grenze zwischen eindeutig gasförmigem bzw. flüssigem Zustand des Prozessgases. Innerhalb der Linie 5a befindet sich die Übergangsphase, innerhalb welcher das Prozessgas gasförmige, flüssige oder gar feste Bestandteile aufweisen kann. Die Linie 5b stellt die Linie der Feststoffbildung bzw. der Hydratbildung dar.
Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemässen Verfahrens ist darin zu sehen, dass das Prozess- bzw. Dichtgas derart erwärmt wird, dass dieses nie innerhalb den mit der Linie 5a umgrenzten Zustand gelangt, innerhalb welchem sich Flüssigkeiten oder Feststoffe ausscheiden.
In einem vorteilhaften Verfahren wird für jedes spezifische Prozess- bzw. Dichtgas das dazu gehörende, individuelle Zweiphasendiagramm ermittelt und in einem Speicher 4b der Ansteuervorrichtung 4 abgespeichert.
Figur 2 zeigt mit Punkt 6 beispielhaft den Druck- und Temperaturwert des Prozessgases innerhalb des Kompressors 2 zu einem bestimmten Zeitpunkt während dem Stillstand. Durch die fortlaufende Abkühlung des Prozessgases bewegt sich der Punkt 6, bei etwa gleichbleibendem Druck, entlang der Linie 6a zum Zweiphasendiagramm 5 hin. Mit Hilfe des in der Ansteuervorrichtung 4 gespeicherten Zweiphasendiagrammes 5 sowie mit Hilfe der mit dem Sensor 1h gemessenen Temperatur des Prozessgases kann das Prozessgas derart gefördert und mit Hilfe der Heizung 1e erwärmt werden, dass der Punkt 6, insbesondere im Bereich der Trockengasdichtung, ausserhalb der Linie 5a verbleibt, sodass sichergestellt ist, dass in der Trockengasdichtungen kein Flüssigkeits- oder Feststoffausfall auftritt.
Der in Figur 1 dargestellte Kompressor stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar. Die erfindungsgemäss Umwälzvorrichtung 1 beziehungsweise das erfindungsgemässe Verfahren kann mit einer Vielzahl unterschiedlicher Kompressoren wie Turbokompressoren, Gasturbinen, Dampfturbinen oder Gaskompressoren sowie unterschiedlichen Prozess- und/oder Dichtungsgasen verwendet werden.
Figur 3 zeigt schematisch eine weitere Anordnung einer Umwälzvorrichtung 1 in Verbindung mit einem Kompressor 2. Der erste Dichtgaskreislauf umfasst die Prozessgasleitungen 21, 2m, 2n, 2o sowie das Filter 2k. Der zweite Dichtgaskreislauf umfasst die Prozessgasleitungen 21, 1a, 1b, 2n, 2o. Die Prozessgasleitung 21 entnimmt das Prozessgas dem Kompressor 2a an einer Zwischenstufe. Die Umwälzvorrichtung 1 ist als Bypass zur Prozessgasleitung 2m angeordnet, wobei in Figur 3 die erforderlichen Ventile zum Umleiten des Fluidflusses entweder durch die Leitung 2m oder die Umwälzvorrichtung 1 mit Leitungen 1a, 1b nicht dargestellt sind. Die Umwälzvorrichtung 1 umfasst ebenfalls die elektronische Ansteuervorrichtung 4 sowie Signalleitungen 4a, welche nicht dargestellt sind. Die Prozessgasleitung 21 könnte dem Kompressor 2a das Prozessgas auch an der Druckseite 2h entnehmen.

Claims (14)

  1. Umwälzvorrichtung (1) zum Fördern von Dichtgas in die Dichtungskammer von Trockengasdichtungen (2b) eines Rotationskompressors (2a), umfassend eine Leitung (1a, 1b) welche einen Fluidpfad ausbildet, um die Vorrichtung (1) mit einem Dichtgaskreislauf zu verbinden, umfassend einen Verdichter (1c) sowie eine Heizvorrichtung (1e) welche Fluid leitend mit der Leitung (1a, 1b) verbunden sind, sowie umfassend eine Ansteuervorrichtung (4) welche den Verdichter (1c) sowie die Heizvorrichtung (1e) ansteuert.
  2. Umwälzvorrichtung (1) umfassend zudem ein Filter (1i), welches entlang des Fluidpfades der Leitung (1a, 1b) angeordnet ist.
  3. Umwälzvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (1h) derart angeordnet ist, dass dieser die Temperatur des Dichtgases im Dichtgaskreislauf misst, und dass die Ansteuervorrichtung (4) derart ausgestaltet ist, dass diese den Wert des Temperatursensors (1h) erfasst, und die Heizvorrichtung (1e) in Abhängigkeit vom gemessenen Wert ansteuert.
  4. Umwälzvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (4) ein Speichermittel (4b) für ein Phasendiagramm (5) umfasst, und dass die Ansteuervorrichtung (4) derart ausgestaltet ist, dass die Heizvorrichtung (1e) in Abhängigkeit vom Phasendiagramm (5) und/oder vom Messwert des Temperatursensors (1h) ansteuerbar ist.
  5. Umwälzvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (1c) einen Druckluftantrieb aufweist.
  6. Kompressor (2) umfassend eine Umwälzvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung (1a, 1b) Teil eines Dichtgaskreislaufes bildet.
  7. Kompressor (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtgaskreislauf derart ausgestaltet ist, dass dieser Prozessgas leitet.
  8. Kompressor (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (2) einen ersten Dichtgaskreislauf (21, 2m, 2n, 2o) umfasst, dass der Kompressor (2) einen zweiten Dichtgaskreislauf (1a, 1b, 2n, 2o) umfasst, in welchem die Umwälzvorrichtung (1) angeordnet ist, und dass Ventile (1f,2p) derart angeordnet sind, dass entweder der erste Dichtgaskreislauf oder der zweite Dichtgaskreislauf durchgängig Fluid leitend ist.
  9. Verfahren zum Abschalten eines Rotationskompressors (2) aufweisend Trockengasdichtungen (2b), indem die Trockengasdichtungen (2b) bei Stillstand mit einem erwärmten Dichtgas versorgt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtgas Prozessgas verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Prozessgases während dem Stillstand nicht abgelassen wird, und dass der Rotationskompressor (2a) nach dem Stillstand wieder hochgefahren wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck und/oder die Temperatur des Dicht- bzw. Prozessgases gemessen wird und das Dicht- bzw. Prozessgas in Abhängigkeit von gemessener Temperatur und/oder Druck erwärmt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Dicht- bzw. Prozessgas entsprechendes Phasendiagramm gespeichert wird, und dass das Dicht- bzw. Prozessgas derart erwärmt wird, dass sich in den Trockengasdichtungen (2b) keine flüssigen oder festen Bestandteile ausscheiden.
  14. Kompressor oder Kompressionsanlage betrieben mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13.
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