JP2013507562A - Submersible compressor device and submersible process fluid transport device equipped with the submersible compressor device - Google Patents
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Abstract
水中コンプレッサ装置(10、10A)及び該水中コンプレッサ装置(10、10A)を備える水中プロセス流体輸送装置であって、該水中コンプレッサ装置は、ハウジング(100)、コンプレッサロータ(210)を有しているターボコンプレッサ(200)、及び、駆動ロータ(310)を有している回転駆動ユニット(300)を有しており、前記ターボコンプレッサ(200)及び前記回転駆動ユニット(300)は前記ハウジング(100)内に配置されており、前記コンプレッサロータ(210)は前記駆動ロータ(310)に回転駆動接続されており、前記ハウジング(100)は前記ターボコンプレッサ(200)及び前記回転駆動ユニット(300)の運転用接続部を除いて水密シールされており、及び、前記コンプレッサロータ(210)は転がり軸受(410)により前記ハウジング(100)内に回転可能に支持されている。 An underwater compressor device (10, 10A) and an underwater process fluid transport device including the underwater compressor device (10, 10A), the underwater compressor device having a housing (100) and a compressor rotor (210). A turbo compressor (200) and a rotary drive unit (300) having a drive rotor (310) are provided, and the turbo compressor (200) and the rotary drive unit (300) are provided in the housing (100). The compressor rotor (210) is rotationally connected to the drive rotor (310), and the housing (100) operates the turbo compressor (200) and the rotary drive unit (300). Except for the connecting portion for watertight sealing, and the compressor Sarota (210) is rotatably supported by the housing (100) by a rolling bearing (410).
Description
本発明は水中コンプレッサ装置、及びそのような水中コンプレッサ装置を装備する水中プロセス流体輸送装置に関する。 The present invention relates to an underwater compressor device and an underwater process fluid transport device equipped with such an underwater compressor device.
非特許文献1には、MAN Turbo AG(マン・ターボ株式会社)から提供されるHOFIM(登録商標) Sealed(High Speed Oil Free Integrated Motor Compressor - 統合高速オイルフリー・モータ・コンプレッサ)の形の水中コンプレッサ装置又は海中コンプレッサ装置が記述されている。 Non-Patent Document 1 includes a submersible compressor in the form of HOFIM (registered trademark) Sealed (High Speed Oil Free Integrated Motor Compressor) provided by MAN Turbo AG. A device or a subsea compressor device is described.
図1にはそのような水中コンプレッサ装置1’が図示されており、該水中コンプレッサ装置1’は、回転駆動ユニットとしての電気高周波モータ10’、及び、一つの共通のロータシャフト20’を介してそれぞれ直接的に高周波モータ10’に回転駆動接続された2つのターボコンプレッサ30’を有しており、この高周波モータ10’、ロータシャフト20’及び2つのターボコンプレッサ30’は、ターボコンプレッサ30’(例えばプロセス流体入口31’及びプロセス流体出口32’)及び高周波モータ10’(例えば電源供給路11’)のための運転用接続部を除いて水密に密閉されたハウジング40’内にまとめられている又は配置されている。共通のロータシャフト20’は電気的に運転される複数の磁気軸受21’を介してハウジング40’内に支持されている。
FIG. 1 shows such a submersible compressor device 1 ′, which is connected to an electric high-
図1に図示された水中コンプレッサ装置1’は、例えば天然ガスなどのプロセス流体を一時貯蔵設備のようなプロセス流体貯蔵部に出し入れするのに使用できる。一時貯蔵設備としては例えばいわゆる空洞、すなわち例えば採取しつくされた天然ガス田の空洞、又は海中又は海上に配置されたタンクが使用できる。水中コンプレッサ装置1’はそれにより好適に例えばプラットフォーム又は船舶を用いた外洋での天然ガス輸送のために使用できる。 The submersible compressor apparatus 1 ′ illustrated in FIG. 1 can be used to take in and out a process fluid such as natural gas to and from a process fluid storage such as a temporary storage facility. As temporary storage facilities, for example, so-called cavities can be used, for example cavities of natural gas fields that have been harvested, or tanks placed in the sea or on the sea. The submersible compressor device 1 'can thereby be used suitably for natural gas transport in the open ocean, for example using platforms or ships.
開発された天然ガス田においてはボアホール内の圧力が常に低下して通常の輸送ができなくなるため、そのような天然ガス田のガス埋蔵量を完全に利用することはほぼ不可能である。ボアホール後の圧力を所望の値にまで高められる水中コンプレッサ装置1’を用いることにより、海面下300メートル以下にある天然ガス田を完全に利用しつくすことができる。外に対して完全にシールされた、水中コンプレッサ装置1’のハウジング40’により、水中コンプレッサ装置1’は海底のボアホールでの直接的な輸送用、すなわちいわゆるサブシー(Subsea)適用のためのものとなる。水中コンプレッサ装置1’はそのために沈められ、海中パイプライン及び輸送ロボットに接続されている。
In the developed natural gas field, the pressure in the borehole always decreases and normal transportation is impossible, so it is almost impossible to fully utilize the gas reserves of such a natural gas field. By using the submersible compressor apparatus 1 'that can increase the pressure after the borehole to a desired value, it is possible to fully utilize the natural gas field that is 300 meters or less below the sea level. Due to the
上述のとおり、水中コンプレッサ装置1’のロータシャフト20’は電気駆動の磁気軸受21’により回転可能にハウジング40’内に支持されており、このとき磁気軸受21’は一つの又は複数の電子制御装置(図1には図示されず)により制御する必要があり、このことは例えば特許文献1において例えば図1及び6、又は特許文献2において図4を参照して記述されている。
As described above, the
磁気軸受技術及び水中コンプレッサ装置の使用に関するさらなる詳細は非特許文献2に記載されている。 Further details regarding magnetic bearing technology and the use of submersible compressor devices are described in [2].
海底に設置される、天然ガスを圧縮する水中コンプレッサ装置には5年のMTBF(Mean Time Between Failure 平均無故障時間)が求められる。しかし電子制御装置を有している磁気軸受にはデジタル故障振る舞いがある。すなわち、磁気軸受の故障による水中コンプレッサ装置全体の停止又は機能停止が予告なしに発生する。このことは水中コンプレッサ装置においては、想定外に、水中コンプレッサ装置を船舶クレーンで海底から引き上げざるを得なくなることを意味しており、それは船舶クレーンに関しても多大な時間がかかる可能性がある。さらに、水中コンプレッサ装置が突然機能停止することによりさらなるコスト及び損害が発生する可能性がある。 MTBF (Mean Time Between Failure) of 5 years is required for submersible compressors installed on the seabed to compress natural gas. However, magnetic bearings with electronic controls have digital failure behavior. In other words, the entire submersible compressor device is stopped or stopped due to a failure of the magnetic bearing without notice. This means that in the submersible compressor device, it is unexpectedly necessary to lift the submersible compressor device from the seabed with a ship crane, which may take a lot of time for the ship crane. Furthermore, additional costs and damages can occur due to a sudden outage of the submersible compressor device.
本発明の課題は、軸受の突然の機能停止をほぼ回避できる水中コンプレッサ装置を提供することである。本発明の課題はさらに、そのような水中コンプレッサ装置を装備する水中プロセス流体輸送装置を提供することである。 The subject of this invention is providing the submersible compressor apparatus which can avoid the sudden function stop of a bearing substantially. It is a further object of the present invention to provide an underwater process fluid transport device equipped with such an underwater compressor device.
上記の課題は請求項1に記載の水中コンプレッサ装置、又は、請求項11に記載の水中プロセス流体輸送装置により解決される。本発明の発展形はそれぞれ従属請求項において定義される。 Said subject is solved by the submersible compressor apparatus of Claim 1, or the submersible process fluid transport apparatus of Claim 11. Each development of the invention is defined in the dependent claims.
本発明の第1の態様によるプロセス流体圧縮用水中コンプレッサ装置は、ハウジング、コンプレッサロータを有しているターボコンプレッサ、及び、駆動ロータを有している回転駆動ユニットを有しており、ターボコンプレッサ及び回転駆動ユニットはハウジング内に配置されており、及び、コンプレッサロータは駆動ロータに回転駆動接続されており、ハウジングは、ターボコンプレッサ及び回転駆動ユニットのための運転用接続部を除いて水密シールされており、コンプレッサロータは転がり軸受により回転可能にハウジングに支持されている。 A submersible compressor apparatus for compressing a process fluid according to a first aspect of the present invention includes a housing, a turbo compressor having a compressor rotor, and a rotary drive unit having a drive rotor. The rotary drive unit is disposed in the housing, and the compressor rotor is rotationally connected to the drive rotor, and the housing is watertightly sealed except for the operating connection for the turbo compressor and rotary drive unit. The compressor rotor is rotatably supported by a housing by a rolling bearing.
回転駆動ユニットは望ましくは電気モータで構成されているが、例えば流体モータ又は類似物で構成することもできる。 The rotary drive unit is preferably composed of an electric motor, but can also be composed of a fluid motor or the like, for example.
一般的に、転がり軸受の機能停止はそれぞれの軸受部内の振動上昇に基づいてゆっくりと予告されるため、本発明のコンプレッサロータ、及び望ましくは駆動ロータの転がり軸受により、簡単かつ強固にデジタル故障振る舞いが回避される。そのため水中コンプレッサ装置の運用者は、振動傾向に基づいてメンテナンスウィンドウを計画し、水中コンプレッサ装置を計画通りに、及び、機能停止する前に適切な時期に更新できる。 In general, a rolling bearing malfunction is slowly announced based on the increase in vibration in each bearing section, so that the digital rotor behaves easily and firmly with the rolling bearing of the compressor rotor of the present invention, and preferably the driving rotor. Is avoided. Therefore, the operator of the submersible compressor device can plan the maintenance window based on the vibration tendency, and can update the submersible compressor device as planned and at an appropriate time before stopping the function.
望ましくは転がり軸受は少なくとも一つの、特に複数の玉軸受、ローラーベアリング及び/又はニードルベアリングで構成されている。そのような軸受は広い負荷領域のための標準部品として入手可能であり、そのため迅速かつ安価に準備可能である。 Preferably, the rolling bearing comprises at least one, in particular a plurality of ball bearings, roller bearings and / or needle bearings. Such bearings are available as standard parts for a wide load area and can therefore be prepared quickly and inexpensively.
本発明の一つの実施形態において回転駆動ユニットは、コンプレッサロータの回転駆動の際に、転がり軸受の疲労強度のために定められている最大回転数を超えないように設定されている。 In one embodiment of the present invention, the rotational drive unit is set so as not to exceed the maximum rotational speed determined for the fatigue strength of the rolling bearing when the compressor rotor is rotationally driven.
ターボコンプレッサが運転される回転数は通常、通常の転がり軸受にとっては高すぎるため、その転がり軸受の早期の機能停止につながる。特にこの理由によりターボコンプレッサの従来技術においては例えば無接触ではたらく磁気軸受又は流体力学的軸受が用いられる。しかし回転駆動ユニットの回転数が、疲労強度にとって適切な最大回転数に制限されれば、転がり軸受に対しても疲労強度を保証することができる。回転数制限は、当業者にとって既知であるように、例えば機械的及び/又は電気的な予防措置により達成できる。 The rotational speed at which the turbo compressor is operated is usually too high for a normal rolling bearing, leading to an early outage of the rolling bearing. In particular, for this reason, the prior art turbocompressors use, for example, magnetic or hydrodynamic bearings that work without contact. However, if the rotational speed of the rotary drive unit is limited to the maximum rotational speed appropriate for the fatigue strength, the fatigue strength can be guaranteed even for the rolling bearing. The speed limit can be achieved, for example, by mechanical and / or electrical precautions, as is known to those skilled in the art.
本発明のさらなる一つの実施形態においてコンプレッサロータ及び回転駆動ユニットは一つの共通のロータシャフトを有しており、このロータシャフトを介してコンプレッサロータ及び回転駆動ユニットが直接的に互いに回転駆動接続されている。 In a further embodiment of the present invention, the compressor rotor and the rotary drive unit have a common rotor shaft, through which the compressor rotor and the rotary drive unit are directly rotationally connected to each other. Yes.
このように、さらなる機能停止源となり得るクラッチ及びギヤを好適に削減でき、それによりコストを抑えることができる。 In this way, the number of clutches and gears that can be further function stop sources can be suitably reduced, thereby reducing costs.
本発明のさらなる一つの実施形態において水中コンプレッサ装置はさらに保守装置を有しており、該保守装置は、転がり軸受の潤滑及び/又は冷却を確実に行うよう設定されており、転がり軸受の潤滑及び/又は冷却のための資材(潤滑剤及び/又は冷却材)としては流体及び/又は気体が考慮される。 In a further embodiment of the invention, the submersible compressor device further comprises a maintenance device, the maintenance device being configured to ensure lubrication and / or cooling of the rolling bearing, Fluids and / or gases are considered as materials for cooling (lubricants and / or coolants).
望ましくは転がり軸受の潤滑及び/又は冷却のための資材としてはメタノール・エタノール・グリコール混合物が考慮され、この混合物は例えば海底のような水底でボアホールにおいて水化物が生成されるのを防ぐために注入され、そのため水底に大量に存在する。 Preferably, a rolling stock bearing lubrication and / or cooling material is a methanol / ethanol / glycol mixture, which is injected to prevent hydration from forming in the borehole at the bottom of the water, such as the seabed. Therefore, it exists in large quantities at the bottom of the water.
望ましくはそのために保守装置は、転がり軸受の潤滑及び/又は冷却のための資材が、圧縮すべきプロセス流体を介して転がり軸受に供給されるよう設定されている。 For this purpose, the maintenance device is designed so that the rolling bearing lubrication and / or cooling material is supplied to the rolling bearing via the process fluid to be compressed.
それにより簡単かつコスト節約的に転がり軸受の潤滑及び/又は冷却を保証することができ、それにより耐用年数をさらに延長することができる。 Thereby, the lubrication and / or cooling of the rolling bearing can be ensured in a simple and cost-saving manner, whereby the service life can be further extended.
本発明の一つの実施形態においてターボコンプレッサは、圧縮すべきプロセス流体として天然ガスを使用するよう設定されている。 In one embodiment of the invention, the turbocompressor is configured to use natural gas as the process fluid to be compressed.
本発明のさらに一つの実施形態において水中コンプレッサ装置はさらに振動監視ユニットを有しており、該振動監視ユニットは、転がり軸受内の振動の振幅及び/又は周波数を監視するよう設定されている。 In a further embodiment of the invention, the submersible compressor device further comprises a vibration monitoring unit, which is configured to monitor the amplitude and / or frequency of vibrations in the rolling bearing.
振動監視ユニットはこのとき例えば一つの又はすべての軸受部に一つの又は複数の振動センサを有することができる。望ましくは振動監視ユニットはさらに、振動の振幅及び/又は周波数を表わす監視データを、水中コンプレッサ装置から離れた水上の位置に伝送するよう設定されている。これは例えばケーブル接続又は超音波を介して実現できる。 The vibration monitoring unit can then have one or more vibration sensors, for example in one or all bearing parts. Preferably, the vibration monitoring unit is further configured to transmit monitoring data representative of vibration amplitude and / or frequency to a location on the water remote from the submersible compressor device. This can be achieved for example via cable connection or ultrasound.
そのような、水中コンプレッサ装置から離れて位置する水上位置は例えば、船上、輸送プラットフォーム上、又は、その水塊の岸に設けられた相応の受信機とすることができる。 Such a water position remote from the submersible compressor device can be, for example, a corresponding receiver provided on the ship, on the transport platform, or on the shore of the body of water.
すなわち本発明により、転がり軸受を有している水中コンプレッサ装置又は海中コンプレッサユニットが提供される。本発明の一つの実施形態において、転がり軸受を有している、水中コンプレッサ装置のターボコンプレッサが運転される。本発明の一つの実施形態においてターボコンプレッサのロータは転がり軸受により保持される。本発明の複数の実施形態において転がり軸受は適切な材料の玉、ローラ(円筒状又は球面状)、ニードル又はその他の転がり要素で構成されている。本発明の一つの実施形態において転がり要素の潤滑/冷却は流体及び/又は気体で行われる。本発明の一つの実施形態において軸受の監視が行われる。 That is, according to the present invention, an underwater compressor device or a subsea compressor unit having a rolling bearing is provided. In one embodiment of the present invention, a turbo compressor of an underwater compressor device having a rolling bearing is operated. In one embodiment of the present invention, the rotor of the turbo compressor is held by a rolling bearing. In embodiments of the present invention, the rolling bearing is comprised of a ball of suitable material, a roller (cylindrical or spherical), a needle or other rolling element. In one embodiment of the invention, the rolling element is lubricated / cooled with fluid and / or gas. In one embodiment of the invention, bearing monitoring is performed.
本発明の第2の態様においては水中プロセス流体輸送装置が提供され、この水中プロセス流体輸送装置は、本発明の先述の一つ、複数、またはすべての実施形態の考え得る組み合わせによる水中コンプレッサ装置、及び、プロセス流体源であって、該プロセス流体源からプロセス流体をターボコンプレッサに供給可能なように供給管を介して水中コンプレッサ装置のターボコンプレッサのプロセス流体入口に流体接続されたプロセス流体源、及び、プロセス流体貯蔵部であって、該プロセス流体貯蔵部にターボコンプレッサから圧縮されたプロセス流体が供給可能であるように、排出管を介して水中コンプレッサ装置のターボコンプレッサのプロセス流体出口に流体接続されたプロセス流体貯蔵部を有しており、このとき少なくともプロセス流体源及び水中コンプレッサ装置は水塊の水面より下に配置されている。 In a second aspect of the present invention, an underwater process fluid transport device is provided, the underwater process fluid transport device being a submersible compressor device according to a possible combination of one, a plurality, or all of the preceding embodiments of the present invention, And a process fluid source fluidly connected to a process fluid inlet of the turbo compressor of the submersible compressor device via a supply pipe so that the process fluid can be supplied from the process fluid source to the turbo compressor, and A process fluid reservoir, which is fluidly connected to the process fluid outlet of the turbo compressor of the submersible compressor device via a discharge pipe so that the process fluid compressed from the turbo compressor can be supplied to the process fluid reservoir. At least a process fluid reservoir Body source and underwater compressor unit is disposed below the water surface of the water body.
本発明で言う水塊とは例えば海又は大洋、湖、川又は運河とすることができる。水塊が海又は大洋の場合、水面とは海面である。 The water mass referred to in the present invention may be, for example, the sea or ocean, lake, river or canal. When the water mass is the sea or ocean, the water surface is the sea surface.
望ましくは水中コンプレッサ装置は、海底など水底に配置される。 Desirably, the submersible compressor device is disposed on the bottom of the sea such as the sea bottom.
本発明の一つの実施形態においてプロセス流体貯蔵部は圧縮されたプロセス流体を収容するための貯蔵空間を有する。 In one embodiment of the invention, the process fluid reservoir has a storage space for containing the compressed process fluid.
本発明のさらに一つの実施形態においてプロセス流体貯蔵部は水塊の水面より下に配置される。 In yet another embodiment of the present invention, the process fluid reservoir is located below the surface of the water mass.
本発明のさらに一つの実施形態においてプロセス流体貯蔵部は空洞により構成される。 In a further embodiment of the invention, the process fluid reservoir is constituted by a cavity.
本発明のさらなる一つの実施形態においてプロセス流体貯蔵部は水塊の水面より上に配置される。 In a further embodiment of the invention, the process fluid reservoir is located above the surface of the water mass.
本発明のさらに一つの実施形態においてプロセス流体貯蔵部は船舶又は輸送プラットフォームにより形成される。 In a further embodiment of the invention, the process fluid reservoir is formed by a ship or a transport platform.
本発明のさらに一つの実施形態においてプロセス流体源は、例えば海底など、水底のボアホールで構成されている。もちろんプロセス流体源は例えば水底に配置されたタンクなど、そのほかの何らかの適切な貯蔵容器で構成することも可能である。 In yet another embodiment of the present invention, the process fluid source is comprised of a bottom borehole, such as the seabed. Of course, the process fluid source could consist of any other suitable storage vessel, for example a tank located at the bottom of the water.
本発明のさらに一つの実施形態においてプロセス流体は天然ガスで構成される。 In yet another embodiment of the present invention, the process fluid is comprised of natural gas.
本発明のさらに一つの実施形態において、水中コンプレッサ装置のターボコンプレッサの転がり軸受の潤滑及び/又は冷却のための資材は、プロセス流体源においてプロセス流体内に注入されたメタノール・エタノール・グリコール混合物で構成される。 In a further embodiment of the invention, the material for lubrication and / or cooling of the rolling bearings of the turbo compressor of the submersible compressor device consists of a methanol / ethanol / glycol mixture injected into the process fluid at the process fluid source. Is done.
以下、望ましい実施形態及び添付の図を参照して本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments and the accompanying drawings.
図2は、本発明の一の実施形態における、例えば天然ガスであるプロセス流体を圧縮するための水中コンプレッサ装置10の概略的な長手方向断面図である。
FIG. 2 is a schematic longitudinal cross-sectional view of a
図2に表わすように、水中コンプレッサ装置10は、ハウジング100と、それぞれが一のコンプレッサロータ210を有している2つの遠心式ターボコンプレッサ200と、電気モータの形式で構成され、駆動ロータ310及び駆動ステータ320を有している回転駆動ユニット300とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
両方のターボコンプレッサ200,200及び回転駆動ユニット300は、ハウジング100内に配置されている。両方のコンプレッサロータ210,210及び駆動ロータ310は、一の共通するロータシャフト400を介して、互いに対して回転駆動可能に直接接続されている。
Both
利用者は、所望の濃縮若しくは圧縮又は予定の圧縮タスクに応じて、水中コンプレッサ装置10の両方のターボコンプレッサ200,200をプロセス技術的に相前後して、すなわち順番に接続可能とされ、又はプロセス技術的に並行して若しくは個別に運転可能とされる。
Depending on the desired enrichment or compression or scheduled compression task, the user can connect both
ハウジング100は、ターボコンプレッサ200,200及び回転駆動ユニット300のための運転用接続部(図2には図示しないが、図1のプロセス流体入口31’、プロセス流体出口32’、及び電源供給路11’を参照)を除いて、水密に密封されている。
The
望ましくは、一体形成された共通のロータシャフト400は、転がり軸受を介して回転可能な状態でハウジング100内に支持されているので、ロータシャフト400上に配置されたコンプレッサロータ210,210とロータシャフト400上に配置された駆動ロータ310とも、転がり軸受を介して回転可能な状態でハウジング100内に支持されている。
Desirably, the integrally formed
本発明における当該実施形態では、転がり軸受装置は4つの円筒ころ軸受410を有している。ロータシャフト400は、4つの円筒ころ軸受410によって、ハウジング100内でラジアル方向及びアキシアル方向において必要な支持を得ている。言うまでもなく、図示しない本発明における複数の実施形態では、一つ又は複数のラジアル転がり軸受(ラジアル深溝玉軸受など)が設けられており、付加的に一つの又は複数のアキシアル転がり軸受(アキシアル深溝玉軸受など)が設けられている場合もある。
In this embodiment of the present invention, the rolling bearing device has four
さらに、水中コンプレッサ装置10は、回転駆動ユニット300のための回転数制御装置330を有しており、回転数制御装置330は、コンプレッサロータ210,210を回転駆動させている間に、転がり軸受の疲労強度のために定められている最大回転数を超えないように構成されている。
Further, the
回転制御装置はさまざまな形状、例えば周波数変換装置、相応の巻線構成(例えば極数)又は機械的な回転数リミッタで構成されているため、図2には回転数制御装置330が図式的にのみ図示されている。 Since the rotation control device is composed of various shapes, for example, a frequency converter, a corresponding winding configuration (eg number of poles) or a mechanical rotation speed limiter, FIG. Only shown.
水中コンプレッサ装置10はさらに保守装置を有しており、該保守装置は、転がり軸受の潤滑及び冷却を確実に行うよう設定されており、その際転がり軸受の潤滑及び冷却の資材としてメタノール・エタノール・グリコール混合物が考慮されており、該混合物は、ここでは例えば天然ガスである、圧縮すべきプロセス流体を介して、転がり軸受に供給される。換言すると本発明のこの実施形態において保守ユニットは、水中コンプレッサ装置10において前記資材を含むプロセス流体が転がり軸受の周囲を流れ、それにより潤滑及び冷却を行えるよう、シーリングシステムを設けないことにより実現される。
The
水中コンプレッサ装置10はさらに振動監視ユニット500を有しており、該振動監視ユニット500は、転がり軸受内の振動についてその振幅及び周波数を監視するよう設定されている。詳しく言うと、振動監視ユニット500は各円筒ころ軸受410につき一つの振動センサ510を有しており、この振動センサ510がそれぞれ評価・送信ユニット520に信号連結されている。
The
評価・送信ユニット520は、振動の振幅及び周波数を表す監視データを、超音波送信機521を介して、水中コンプレッサ装置10から離れたところにある水上位置(例えば図4参照)に伝送するよう設定されている。
The evaluation /
図3には、本発明のさらなる一つの実施形態において、ここでは例えば天然ガスであるプロセス流体を圧縮するための、水中コンプレッサ装置10Aの縦断面が図式化されて図示されている。
FIG. 3 schematically shows a longitudinal section of a
図3に示された水中コンプレッサ装置10Aの実施形態は、後述するいくつかの相違点を除けば、図2に図示された水中コンプレッサ装置10の実施形態と同一である。そのため以下では相違点のみについて説明し、その際、同一又は類似のコンポーネントには同じ符号を用いる。
The embodiment of the
図2とは異なり、図3の水中コンプレッサ装置10Aが有するターボコンプレッサ200はただ一つだけである。さらに転がり軸受が有する円筒ころ軸受410は3つのみである。その結果、図3の水中コンプレッサ装置10Aは、図2の水中コンプレッサ装置10より長さがいくらか短くなっている。
Unlike FIG. 2, the
図4には本発明の一つの実施形態における水中プロセス流体輸送装置1が図式的に示されている。 FIG. 4 schematically shows an underwater process fluid transport apparatus 1 according to one embodiment of the present invention.
水中プロセス流体輸送装置1は図2又は図3の水中コンプレッサ装置10、10A及びプロセス流体源20を有しており、プロセス流体源20からターボコンプレッサ200にプロセス流体が供給可能であるように、プロセス流体源20は供給管30を介して、水中コンプレッサ装置10、10A又はプロセスにおいて第1のターボコンプレッサ200のプロセス流体入口220に流体接続されている。
The underwater process fluid transport device 1 includes the
水中プロセス流体輸送装置1はさらにプロセス流体貯蔵部50を有しており、プロセス流体貯蔵部50は、ターボコンプレッサ200から圧縮されたプロセス流体がプロセス流体貯蔵部50に供給可能であるように、排出管40を介して、水中コンプレッサ装置10、10A又はプロセスにおいて最後のターボコンプレッサ200のプロセス流体出口230に流体接続されている。
The underwater process fluid transport apparatus 1 further includes a
図4に示されたように少なくともプロセス流体源20及び水中コンプレッサ装置10、10Aは水塊70の水面71より下に配置される。
As shown in FIG. 4, at least the
プロセス流体貯蔵部50は、圧縮されたプロセス流体を収容するための貯蔵空間52、54、56を有している。
The
図4に図示された第1のバリエーションにおいてプロセス流体貯蔵部50は水塊70の水面71より下に配置されており、プロセス流体貯蔵部50は、水底72に形成されている空洞51、又は水底にある貯蔵タンク53により構成されている。
In the first variation illustrated in FIG. 4, the
図4に図示された第2のバリエーションにおいてはプロセス流体貯蔵部50は水塊70の水面71より上に配置されており、プロセス流体貯蔵部50は船舶55(又は図示されていない輸送プラットフォーム)により形成されている。
In the second variation illustrated in FIG. 4, the
プロセス流体貯蔵部50が船舶55により構成されている場合、この船舶55は、図4に図示されたように超音波受信機57を有することができ、該超音波受信機57は水中コンプレッサ装置10、10Aの超音波送信機521から送信された監視データを受信し、同船舶の評価装置(図示されず)に伝送可能である。もちろん、プロセス流体貯蔵部50が船舶55により構成されていない場合も、例えば別個の監視船舶に相応の超音波受信機57を設けることができる。
When the process
プロセス流体源20は、水底72内のボアホールにより構成されており、プロセス流体として天然ガスがボアホールから輸送される。
The
水底72に配置された水中コンプレッサ装置10、10Aの転がり軸受の潤滑及び冷却のための資材として用いられるメタノール・エタノール・グリコール混合物は、輸送運転中にプロセス流体源20においてプロセス流体内に注入される。
A methanol / ethanol / glycol mixture used as a material for lubrication and cooling of the rolling bearings of the
1’ 水中コンプレッサ装置
10’ 高周波モータ
11’ 電源供給路
20’ ロータシャフト
21’ 磁気軸受
30’ ターボコンプレッサ
31’ プロセス流体入口
32’ プロセス流体出口
40’ ハウジング
1 水中プロセス流体輸送装置
10 水中コンプレッサ装置
10A 水中コンプレッサ装置
20 プロセス流体源
30 供給管
40 排出管
50 プロセス流体貯蔵部
51 空洞
52 貯蔵空間
53 貯蔵タンク
54 貯蔵空間
55 船舶
56 貯蔵空間
57 超音波受信機
70 水塊
71 水面
72 水底
100 ハウジング
200 ターボコンプレッサ
210 コンプレッサロータ
220 プロセス流体入口
230 プロセス流体出口
300 回転駆動ユニット
310 駆動ロータ
320 駆動ステータ
330 回転数制御装置
400 ロータシャフト
410 円筒ころ軸受
500 振動監視ユニット
510 振動センサ
520 評価・送信ユニット
521 超音波送信機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 'Submersible compressor apparatus 10' High frequency motor 11 'Power supply path 20' Rotor shaft 21 'Magnetic bearing 30' Turbo compressor 31 'Process fluid inlet 32' Process fluid outlet 40 'Housing 1 Underwater process
Claims (19)
ハウジング(100)、コンプレッサロータ(210)を有しているターボコンプレッサ(200)、及び、駆動ロータ(310)を有している回転駆動ユニット(300)を有する水中コンプレッサ装置(10、10A)において、
前記ターボコンプレッサ(200)及び前記回転駆動ユニット(300)が前記ハウジング(100)内に配置されており、前記コンプレッサロータ(210)が前記駆動ロータ(310)に回転駆動接続されていること、
前記ハウジング(100)が水密シールされていること、及び、
前記コンプレッサロータ(210)が転がり軸受により前記ハウジング(100)内に回転可能に支持されていることを特徴とする水中コンプレッサ装置。 A submersible compressor device (10, 10A) for compressing a process fluid comprising:
In a submersible compressor device (10, 10A) having a housing (100), a turbo compressor (200) having a compressor rotor (210), and a rotary drive unit (300) having a drive rotor (310) ,
The turbo compressor (200) and the rotary drive unit (300) are disposed in the housing (100), and the compressor rotor (210) is rotationally connected to the drive rotor (310);
The housing (100) is watertightly sealed; and
The submersible compressor apparatus, wherein the compressor rotor (210) is rotatably supported in the housing (100) by a rolling bearing.
請求項1から10のいずれか一項に記載の水中コンプレッサ装置(10、10A)、
プロセス流体源(20)であって、該プロセス流体源(20)は前記水中コンプレッサ装置(10、10A)の前記ターボコンプレッサ(200)のプロセス流体入口(220)に流体接続されているために、前記プロセス流体源(20)からプロセス流体が前記ターボコンプレッサ(200)に供給可能である、プロセス流体源(20)、及び、
プロセス流体貯蔵部(50)であって、該プロセス流体貯蔵部(50)は排出管(40)を介して前記水中コンプレッサ装置(10、10A)のターボコンプレッサ(200)のプロセス流体出口(230)に流体接続されているため、圧縮されたプロセス流体を前記ターボコンプレッサ(200)から前記プロセス流体貯蔵部(50)に供給可能であるプロセス流体貯蔵部(50)、
を有している水中プロセス流体輸送装置(1)において、
少なくとも前記プロセス流体源(20)及び前記水中コンプレッサ装置(10、10A)が水塊(70)の水面(71)より下に配置されていることを特徴とする水中プロセス流体輸送装置。 An underwater process fluid transport device (1) comprising:
The submersible compressor device (10, 10A) according to any one of claims 1 to 10,
A process fluid source (20), wherein the process fluid source (20) is fluidly connected to a process fluid inlet (220) of the turbo compressor (200) of the submersible compressor unit (10, 10A), A process fluid source (20) capable of supplying process fluid from the process fluid source (20) to the turbo compressor (200); and
A process fluid reservoir (50), the process fluid reservoir (50) via a discharge pipe (40), the process fluid outlet (230) of the turbo compressor (200) of the submersible compressor device (10, 10A) A process fluid reservoir (50) capable of supplying compressed process fluid from the turbocompressor (200) to the process fluid reservoir (50).
In an underwater process fluid transport device (1) having
At least the process fluid source (20) and the submersible compressor device (10, 10A) are disposed below the water surface (71) of the water mass (70), and an underwater process fluid transport device.
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