NO169560B - Kompressor for sjoevannskjoeling - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en kompressorenhet med et hus hvis utside er innrettet for kontakt med sjøvann, ifølge kravinnled-ningen.

For kompresjon av naturgass i offshoreområder benyttes kompressorer anordnet på plattformer. Ved store vanndyp og eksempelvis i ishavet er det vanskelig å feste boreplattformene på sikker måte. Den mulige gunstige effekt av de lave temperatur-er som forekommer i vannet der blir heller ikke utnyttet for kompresj onsprosessen.

En kompressor som fortrinnsvis brukes til transport av gass som inneholder en radioaktiv substans er kjent. Denne har et hus som er gasstett mot atmosfæren og som er forbundet med en elektromotors hus (DE 1 811 232). Begge motorer er kortslutnings-motorer med rotorene fritt anordnet på kompressorakselens ender. Motorhusene er gasstette liksom kompressorhuset. Kompressorlag-rene tar i tillegg opp de krefter som forårsakes av magnetiske trekk-krefter og de krefter som forårsakes av rotoren. En tetting mellom kompressorhuset og motorhusene er ikke nødvendig. Ettersom det kommer gass inn i motorrommet gjennom forbindelsen mellom kompressor og motor, konstrueres motorhus, festeflens og holdeplate for de overtrykk som forekommer.

Sentrifugalkompressorer av ulike utførelser er beskre-vet i bl.a. US 4 523 896 og DE 2 541 715. Disse typer kan imidlertid ikke omgis direkte av en kjølevæske. Det samme gjelder utførelsen ifølge DE 2 541 715 som imidlertid fremviser en egen kjøleanordning. FR 1 181 680 beskriver et væskelager for kompressorer hvor forurensninger hindres til kompresjonsmediet. Som ytterligere eksempler på kjente utførelser vises til NL 28 781 og US 2 887 062.

Det er den foreliggende oppfinnelses oppgave å videre-utvikle en kompressorenhet av ovennevnte type slik at den kan benyttes til transport av naturgass på store vanndyp.

I henhold til oppfinnelsen oppnås dette formål med en kompressorenhet ifølge oppfinnelsen slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

Kjølingen av motoren, lagrene og gassen i kompressoren skjer optimalt med hjelp av den væske som omgir det felles hus.

For dette er det hensiktsmessig å utstyre huset med kjøleribber.

Det oppnås en energiinnsparing ved at kompresjonen av gassen i kompresjonstrinnene finner sted ved en lavere polytrop eksponent enn ved adiabatisk kompresjon, på grunn innvirkningen av den kalde væske som omgir huset. Dette gjelder spesielt dersom huset i området ved kompressortrinnene er innsnevret på en slik måte at den ytre væske omgir de strømningsførende apparatdeler, så som tilbakeføringskanaler og diffusorer.

En ytterligere energiinnsparing oppnås ved at forbin-delsesrørene mellom kompressortrinngrupper utformes som over-flatekjølere, hvor gass strømmer gjennom på innsiden og hvor de på utsiden omspyles av den væske som omgir huset. Disse over-flatekjølere kan f. eks. legges rundt huset som ringkjølere. En del av den på denne måte kjølte gass kan anvendes til å kjøle rotoren i høyfrekvensmotoren samt til kjøling av magrietlagrene.

En energiinnsparing er videre også mulig dersom varm tilsugd gass strømmer gjennom et tilsugingsrør som er utformet som overflatekjøler, allerede før den kommer inn i det første kompressortrinns sugerør.

En optimal tilstrømming til kompressortrinnet finner sted dersom tilsugningen skjer aksialt.

Det oppnås en kompakt byggemåte med få lagre dersom kompressortrinnene, hhv. kompressortrinngruppene, anordnes på høyfrekvensmotorens akseltapp, hhv. akseltapper.

For å oppnå en lavest mulig aksial lagerbelastning er det hensiktsmessig å anordne kompressortrinnene, hhv. kompressortrinngruppene, med baksiden mot hverandre, dersom kjøleranordnin-gen tillater dette.

For å unngå en aksial delefuge i huset er det hensiktsmessig å montere den innebygde kompressorenhet rotasjonssymmetrisk, for å muliggjøre en aksial sammenbygning. Nødvendige akseltetninger i kompressorenhetens hus lages på vanlig måte som labyrintpakninger eller gasstrykkpakninger ifølge gassopp-lagringsprinsippet eller som berøringsfrie akseltetninger.

På denne måte oppnås ifølge oppfinnelsen en modulært oppbygd kompressorenhet som er lett å tette i samsvar med trykkbetingelsene og som uten oljeforsyning utelukkende tilføres energi gjennom elektriske tilførselskabler.

På grunnlag av tegningene forklares i det følgende to utførelseseksempler av kompressorenheten ifølge oppfinnelsen, hvor figur 1 viser en kompressorenhet i lengdesnitt med kompressortrinn anordnet på høyfrekvensmotorens akselender, figur la viser et lengdesnitt som figur 1, men med tilførselsrør, og figur 3 viser i lengdesnitt en kompressorenhet med et større antall kompressortrinn som er separat lagret.

Figur 1 viser en høyfrekvensmotor, som består av en rotor 1 og en stator 2 samt en magnetiseringsmaskin med en rotor 3 og en stator 4, som er anordnet på en felles aksel 9 med radialkompressortrinn 5, 6, 7, 8.

Akselen 9 er opplagret i tre radiale magnetlagre 10 og i de aksiale magnetlagre 11. Radialkompressortrinnene 5, 6, hhv. 7, 8 er tettet mot de radiale magnetlagere 10 på høyfrek-vensmotoren med sperregasstettingene 12 etter gasslagerprinsippet. Mellom sugerøret 13 i det tredje radialkompressortrinn 7 og magnetiseringsmaskinen 3, 4 er akseltettingen 14 formet som labyrintpakning. Høyfrekvens-motoren, magnetiseringsmaskinen og radialkompressortrinnene er plassert i et felles hus 15 som er gasstett utad mot den omgivende væske 16.

Den gass som skal transporteres kommer inn i kompressoren gjennom sugerøret 17 i det første radialkompressortrinn 5. Fra løpehjulet i det første trinn strømmer gassen over en tilbakeføringskanal i det andre trinns 6 løpehjul og derfra over diffusoren i den som ringkjøler utformede overflatekjøler 18 som omgir huset 15 konsentrisk som rørslange. I ringkjøleren (overf latekj øler 18) avkjøles gassen umiddelbart av den omgivende væske 16. Den avkjølte gass trer inn i det tredje og i det følgende radialkompressortrinn 7, 8 gjennom sugerøret 13.

Fra diffusoren i siste kompressortrinn 8, går gassen inn i trykkledningen 19, hvorfra den føres til (den ikke viste) forbruker.

Strømforsyningen til høyfrekvensmotoren og styringen av kompressorenheten skjer over kabel 20.

Kamrene 21 mellom radialkompressortrinnene 5, 6 hhv. 7, 8 kan eventuelt benyttes til kjøling med den omgivende væske.

Den konstruktive utforming av kompressorenheten, spesielt med henblikk på montasje av innbyggingsdelene i det i aksialretning udelte hus, er ikke vist.

Ifølge figur la blir en del av gasstrømmen tatt ut etter ringkjøleren (overflatekjøler 18) over tilførselskanaler 22 for kjøling av høyfrekvensmotorens rotor 1, magnetiserings-maskinens rotor 3 samt magnetlagrene 10, 11 og tilført sugerørene

17 over utførselskanaler 23.

Figur 2 viser høyfrekvensmotoren 1, 2 med magnetiseringsmaskinen 3, 4 separat lagret i tre radiale magnetlagre 10.

Høyf rekvensmotoren driver en f emtrinns radialkompressor over en kopling 24 som i lavtrykkdelen består av trinnene 5, 6, 7 og i høytrykkdelen av trinnene 8, 25. Radialkompressoren er lagret i to radiale magnetlagre 10 og i et aksialt magnetlager 11.

Hele kompressorenheten med driftsmaskineri befinner seg

i et felles gasstett hus 15. Overflatekjøleren 18 befinner seg som i utførelsen på figur 1, i den omgivende væske 16 utenfor huset 15.

Claims (13)

1. Kompressorenhet med et hus (15) hvis utside er innrettet for kontakt med sjøvann, en høyfrekvensmotor (1, 2) i huset, en kompressoraksel (9) som er forbundet med motoren (1, 2) og strekker seg gjennom og fra denne til minst en side og hvor en kompressor i huset omfatter flere kompressortrinn (5, 6) som er forbundet med akselen, KARAKTERISERT VED at kompressortrinnene (3, 6) har strømningspassasjer anordnet nær huset, for varmeut-veksling med sjøvannet, at akselen (9) bæres av flere magnetiske lagre (10, 11) uten olje, at overflatekjølere med kjølerør (18) forbinder kompressortrinnene, at kjølerørene (18) forløper omkring og i avstand fra huset (15) og har en ytre flate i kontakt med sjøvannet for overføring av varme fra gass som passerer gjennom kompressortrinnene (5, 6) og til sjøvannet.

2. Kompressorenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at huset (15) har kjøleribber på utsiden.

3. Kompressorenhet ifølge krav 1-2, KARAKTERISERT VED at rørledningene (18) som forbinder gruppene med kompressortrinn, er utformet som ringkjølere med rør (18) hvor gass strømmer gjennom, idet ringkjøleren omgir huset (15) konsentrisk som rørslange.

4. Kompressorenhet ifølge krav 1-2, KARAKTERISERT VED at en del av den i overflatekjøleren (18) tilbakekjølte kompri-merte gass føres tilbake til høyfrekvensmotorens rotor (1) og en magnetiseringsmaskin (3) samt magnetlagrene (10, 11) via kanalene (22), for kjøling.

5. Kompressorenhet ifølge krav 1-4, KARAKTERISERT VED at i det minste det første kompressortrinn (3) har en aksial innsuging (17).

6. Kompressorenhet ifølge krav 1-5, KARAKTERISERT VED at kompressortrinnene (5-8) på høyfrekvensmotorens (1, 2) aksel (9) er anordnet på en eller begge sider av rotoren (1).

7. Kompressorenhet ifølge krav 1-6, KARAKTERISERT VED at kompressortrinnene eller gruppene med kompressortrinn er anordnet med baksiden mot hverandre.

8. Kompressorenhet ifølge krav 1-7, KARAKTERISERT VED at høyfrekvensmotoren (1, 2) eller høyfrekvensmotoren med magnetiseringsmaskinen (3, 4) er utstyrt med ett eller flere magnetlager (10).

9. Kompressorenhet ifølge krav 1-8, KARAKTERISERT VED at høyfrekvensmotoren (1, 2) eller høyfrekvensmotoren med magnetiseringsmaskinen (3, 4) og kompressoren (5-8, 23) har separate aksler lagret i magnetlagre (10).

10. Kompressorenhet ifølge krav 1-9, KARAKTERISERT VED at hele kompressorenheten ikke har noen aksial delfuge, men er bygget rotasjonssymmetrisk.

11. Kompressorenhet ifølge krav 1-10, KARAKTERISERT VED at huset (15) holdes i ønsket stilling, som kan være horisontal, vertikal eller en mellomting, i den omgivende væske (16) ved hjelp av en nivelleringsautomatikk (på basis av væske og gass som transporteres).

12. Kompressorenhet ifølge krav 1-11, KARAKTERISERT VED at huset (15) i området ved kompressortrinnene er innsnevret på en slik måte at den omgivende væske (16) når kamrene også i radial retning mellom de strømførende byggelementer i kompressortrinnene (5-8, 25).

13. Kompressorenhet ifølge krav 1-12, KARAKTERISERT VED at kompressorenhetens akseltetninger er utformet som labyrintpakninger (14), gasspakninger (12) ifølge gasslagerprinsippet eller som berøringsfrie magnetpakninger.