NO335314B1 - Turbomaskinsammenstilling med magnetisk akselløft - Google Patents

Turbomaskinsammenstilling med magnetisk akselløft Download PDF

Info

Publication number
NO335314B1
NO335314B1 NO20130314A NO20130314A NO335314B1 NO 335314 B1 NO335314 B1 NO 335314B1 NO 20130314 A NO20130314 A NO 20130314A NO 20130314 A NO20130314 A NO 20130314A NO 335314 B1 NO335314 B1 NO 335314B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
magnetic
shaft
assembly
lifting
turbomachine
Prior art date
Application number
NO20130314A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20130314A1 (no
Inventor
Kjell Olav Stinessen
Terje Steingrimsen
Svenn Ivar Fure
Original Assignee
Aker Subsea As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aker Subsea As filed Critical Aker Subsea As
Priority to NO20130314A priority Critical patent/NO335314B1/no
Priority to PCT/NO2014/000022 priority patent/WO2014133397A1/en
Publication of NO20130314A1 publication Critical patent/NO20130314A1/no
Publication of NO335314B1 publication Critical patent/NO335314B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/086Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use the pump and drive motor are both submerged
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0686Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven specially adapted for submerged use
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/041Axial thrust balancing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046Bearings
    • F04D29/048Bearings magnetic; electromagnetic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/051Axial thrust balancing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056Bearings
    • F04D29/058Bearings magnetic; electromagnetic

Description

Turbomaskinsammenstilling med magnetisk akselløft
Den foreliggende oppfinnelsen vedrører havbunns turbomaskinsammenstilling-er slik som pumper, multifasepumper og kompressorer og deres elektriske motorer, og hvor motoren og turbomaskinen har i det minste én aksel.
Turbomaskinene med deres motorer er vanligvis anordnet enten vertikalt eller horisontalt.
Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en løsning som reduserer den nedoverrettete belastningen på akselen på turbomaskiner og deres elektriske motorer.
Slik avlastning kan i samsvar med denne oppfinnelsen oppnås ved påføring av magnetisk kraft som enten skyver eller trekker akselen oppover eller den kan oppnås med en kombinasjon av magnetisk skyv og trekk.
Maskinen kan enten være vertikal eller horisontal.
Bakgrunn for oppfinnelsen
Reduksjonen eller til og med elimineringen av laster på aksellagre av hvilken som helst type (for eksempel hydrodynamiske, kule-, rulle-, magnetiske lagre etc.) er av særlig viktighet under oppstart fordi kraften til motoren må overvinne den statiske friksjonen (stiction). Momentet til motoren må derfor, uten en avlastning av den nedoverrettete kraften på akselen, være dimensjonert til å overvinne disse kreftene, pluss gi en tilstrekkelig akselerasjon av maskinen i oppstartsfasen. Slitasjen på lagrene er størst under oppstart når momentet til motoren, noen ganger kalt statisk friksjonsmoment (stiction torque), må være høyt nok for å starte bevegelse av den roterende akselen med sitt lager fra den statiske delen av lageret og også gi akselerasjon.
Dersom lagrene er magnetiske lagre er det fordeler ved reduksjon av kreftene fordi dimensjoneringen av elektromagnetene til slike magnetlagre, med deres kraftforsyning omfattende forsterkere, kan bli betydelig redusert. Dette er også fordelaktig for kjøling av et havbunns styringssystem for magnetlagre. En ved- varende reduksjon av den nedoverrettete kraften på magnetlagrene vil også være fordelaktig dersom kraftforsyningen til elektromagnetene skulle forsvinne og akselen lander på de ekstra reservelagrene, fordi lasten og friksjonsopp-varmingen og slitasjen av disse lagrene da vil bli redusert.
Et eksempel på et problem som kan bli motvirket med magnetisk løft er statisk friksjon (stiction) av det aksiale trykklageret (thrust bearing) til havbunnspumper. Dette problemet, høy statisk friksjon ved oppstart, oppstår i praksis mest for pumper som står vertikalt, som betyr at motor- og pumpeakselen er vertikale. Akselen veier typisk noen hundre kilo og også motoren og pumpeskovlene har en betydelig vekt. Når pumpen er i drift blir kreftene fra den roterende akselen tatt opp av lagrene. Lagrene er koblet til pumpehuset og overfører kreftene til pumpehuset, som er konstruert for å ta opp kreftene som krevet.
Kreftene som virker i en pumpe er avhengig av flere faktorer. Når et differensialtrykk, dannet av trykkforsterkningen til pumpen, virker på delene i pumpen, er kreftene vanligvis ikke balanserte og hvis kreftene er balanserte er det kun for spesielle forhold. Store aksiale krefter kan dannes under oppstart, under drift eller ved reduksjon av rotasjonshastigheten til pumpen.
Under oppstart av en havbunnspumpe med en motor på typisk 400 kW, kan det typisk bli dannet en vertikal kraftvektor på omtrent 6 metriske tonn. Dette fører til en så høy statisk friksjon at det kan forekomme et låseproblem for pumpen. Statisk friksjonsproblemet er tilknyttet resultantkreftene som virker på pumpe-delene og er tilknyttet trykkene og områdene projisert i aksial retning, som betyr retningen parallelt med pumpeakselen. Effektiv oppstart kan være umulig eller overdimensjonering av motor og kraft kan være en nødvendighet. Dette ytterligere momentet fra en overdimensjonert motor vil, som nevnt, føre til høy slitasje på trykklageret (thrust bearing) i oppstartsfasen, og kan i verste tilfelle ødelegge lageret. Det er blitt erfart at det beskrevne statisk friksjonsproblemet kan øke med økende absolutt trykk i motoren.
Et særlig formål med den foreliggende oppfinnelsen er således å tilveiebringe en løsning på nevnte statisk friksjonsproblem (stiction problem).
Sammendrag av oppfinnelsen
Målet med reduksjon av last på akslene til turbomaskiner blir imøtekommet med oppfinnelsen som tilveiebringer en havbunns turbomaskin med en pumpeaksel og som har i det minste ett aksiallager. Dersom turbomaskinen med sin motor er vertikalt orientert med motoren øverst og koblingen av motoren og turbomaskinen er stiv, er aksiallageret fortrinnsvis anordnet ved eller nær den øvre eller nedre enden av akselen, men kan også være ved andre steder langs akselen. Dersom koblingen er fleksibel, må trykklageret være over den fleksible koblingen og fortrinnsvis over motoren, og et trykklager kan også være montert på akselen på turbomaskinsiden til den fleksible koblingen.
Hvis horisontalt orientert, er det aksiale lageret fortrinnsvis anordnet ved eller nær endene til akselen eller de koblete akslene, men kan også være ved andre steder langs akselen.
I samsvar med et første aspekt av den foreliggende oppfinnelsen er det tilveie-brakt en havbunns turbomaskinsammenstilling med en motor, slik som en elektrisk motor, et aksiallager og to radiallagre. Turbomaskinsammenstillingen omfatter ytterligere en magnetisk løftesammenstilling med et magnetisk reaksjonselement koblet til akselen, så vel som et magnetisk løfteelement koblet til huset og operativt koblingsbar til det magnetiske reaksjonselementet.
Med betegnelsen «operativt koblingsbar» er det ment at det magnetiske løfteelementet er anordnet slik i forhold til reaksjonselementet at en magnetisk kraft eksisterer mellom dem. Videre, med betegnelsene «koblingsbar til» akselen og huset, henholdsvis, er det ment festet i forhold til akselen og huset. Elementene kan absolutt være koblet til akselen eller huset via andre komponenter.
I én utførelsesform omfatter det magnetiske reaksjonselementet og/eller det magnetiske løfteelementet permanentmagneter. I en slik utførelsesform vil man ikke behøve å energiforsyne magnetene. Tvert imot vil en løftekraft alltid være til stede.
I samsvar med en annen utførelsesform omfatter det magnetiske reaksjonselementet og/eller det magnetiske løfteelementet elektromagneter. Ved en slik utførelsesform vil man måtte tilføre elektrisk strøm for å energiforsyne det magnetiske reaksjonselementet eller det magnetiske løfteelementet. Dette gir mulighet for å styre løftekraften, slik som i samsvar med behov.
Man kan også forestille seg at det magnetiske reaksjonselementet omfatter permanentmagneter og at det magnetiske løfteelementet omfatter elektromagneter.
Det magnetiske reaksjonselementet og/eller det magnetiske løfteelementet kan også omfatte magnetfjærer.
I en utførelsesform omfatter det magnetiske reaksjonselementet og/eller det magnetiske løfteelementet elektromagneter som energiforsynes av et turbomaskin-styringssystem som et trinn i en prosedyre for oppstart. En slik løsning retter seg særlig mot statisk friksjons-problemene diskutert ovenfor.
Det magnetiske reaksjonselementet og/eller det magnetiske løfteelementet kan omfatte elektromagneter som blir energiforsynt av sitt eget styringssystem som et trinn i en prosedyre for oppstart.
Det magnetiske reaksjonselementet og/eller det magnetiske løfteelementet kan omfatte elektromagneter som blir kontinuerlig energiforsynt av et turbomaskin-styringssystem.
I en utførelsesform kan den magnetiske løftekraften til den magnetiske løfte-sammenstillingen bli trinnvis endret ved endring av sett-punktet for løftekraften i et styringssystem.
Det magnetiske reaksjonselementet kan være del av en flens som er anordnet til akselen og det magnetiske løfteelementet kan være del av et indre flensele- ment anordnet til huset og plassert ved én eller to aksiale sider av det magnetiske reaksjonselementet.
Turbomaskinsammenstillingen kan i noen utførelsesformer omfatte et magnetisk reaksjonselement på en ende av akselen og et magnetisk løfteelement som er aksialt vendt mot nevnte magnetiske reaksjonselement og som er festet til huset.
Videre, i noen utførelsesformer kan løftekraften til den magnetiske løftesam-menstillingen være konstruert slik at akselen er innrettet til å sveve ved planlagte stans og nødstans.
Løftekraften til den magnetiske løftesammenstillingen kan konstrueres for å redusere kraften som virker på et ekstralandingslager ved nødstans eller planlagte stans.
Et andre aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen vedrører bruk av et magnetisk reaksjonselement og et magnetisk løfteelement som er operativt koblet for å løfte akselen til en havbunns turbomaskinsammenstilling, for slik å redusere eller å eliminere akselens statiske friksjon (shaft stiction) ved påføring av en løftekraft til akselen.
I samsvar med et tredje aspekt av den foreliggende oppfinnelsen er det tilveie-brakt en fremgangsmåte ved setting av akselen til en havbunns turbomaskinsammenstilling i rotasjon fra null rotasjonshastighet. Fremgangsmåten omfatter følgende trinn: a) å energiforsyne, med elektrisk strøm, et magnetisk løfteelement omfattende elektromagneter, for slik å påføre en oppover rettet kraft på et
magnetisk reaksjonselement som er festet til nevnte aksel; og
b) å energiforsyne en motor til turbomaskinsammenstillingen, for slik å sette akselen i rotasjon, idet akselen er koblet til nevnte motor.
Motoren kan fortrinnsvis være en elektrisk motor som energiforsynes med elektrisk strøm.
Trinn b) blir fortrinnsvis foretatt etter at trinn a) er initialisert. På den måten er man sikker på at en løftekraft blir påført akselen når rotasjon blir initialisert.
Dersom den magnetiske løftesammenstillingen omfatter elektromagneter vil den bli energiforsynt av et styringssystem. Styringssystemet til elektromagnetene kan være koblet til turbomaskinstyringssystemet slik at den magnetiske løfte-kraften blir slått på kun under oppstart, som et trinn i en prosedyre for oppstart. Mer spesielt, når beregninger, modellering, målinger og/eller erfaring viser at for eksempel statisk friksjon er et problem, som tilknyttet flere faktorer som absolutt trykk i det pumpete fluidet, differensialtrykk, rotasjonstrykk, områder på hvilke trykket virker og andre faktorer, kan styringssystemet energiforsyne elektromagnetene til elektromagnetiske løfteelementer for å tilveiebringe en løftekraft for å balansere ut resultantkraften som fører til problemet med statisk friksjon. Et slikt anti statisk friksjons prosedyretrinn kan typisk forekomme kun i uvanlige operasjonsmoduser og under oppstart av pumpen. Fremgangsmåten som beskrevet ovenfor er en utførelsesform av oppfinnelsen.
Dersom turbomaskinen med sin motor har magnetiske lagre, kan styringssystemet til den magnetiske løftesammenstillingen være koblet til eller være integrert i styringssystemet til magnetlagrene. Løftekraften til elektromagneten kan være satt til en ønsket verdi i styringssystemet. En fordel ved løfting med elektromagneter er muligheten for å justere settingen av denne kraften enten manuelt eller automatisk. Hensikten til det automatiske systemet er ikke å ha en kontinuerlig, raskt fungerende styring som for magnetiske lagre, men kun en trinn-endring av settpunktet for magnetisk kraft dersom målinger detekterer at den er for lav eller for høy for hensiktsmessig drift av styringen av de magnetiske lagrene.
En annen løsning dersom turbomaskinsammenstillingen med sin motor er forsynt med magnetiske lagre, er å ha en løftekraft fra elektromagneter under oppstart, og så slå av løftemagnetene, som kun behøver et enkelt av-og-på styringssystem. Den foretrukkete løsningen er imidlertid å la denne løftekraften virke både under oppstart, drift, og til og med under stans og landing.
De magnetiske reaksjonselementene er enten del av eksterne flenser festet til akselen og de magnetiske løfteelementene er del av indre flenselementer festet til huset og anordnet over eller under, eller både over og under de magnetiske reaksjonselementene, eller løfteelementene er anordnet over akselen for å trekke eller under akselen for å skyve, eller det kan være en kombinasjon for både å skyve og trekke.
Mer spesielt, dersom løfteelementet er montert under reaksjonselementet, vender like magnetiske poler (nord-nord eller sør-sør) mot hverandre i aksial retning på reaksjons- og løfteelementene, henholdsvis. Kortere aksial avstand mellom nevnte elementer øker f rastøtingskraften mellom elementene, og øker således løftekraften. Alternativt, dersom det magnetiske løfteelementet er montert over reaksjonselementet, er det anordnet motsatte poler. Konstruksjonen må imidlertid tilpasses for å sikre riktige posisjoner for lagrene.
Turbomaskinsammenstillingen omfatter fortrinnsvis i det minste ett magnetisk reaksjonselement på den øvre eller nedre akselenden, eller på både den øvre og den nedre enden, så vel som magnetiske løfteelementer under reaksjonselementene ved den nedre akselenden og over reaksjonselementene ved den øvre akselenden.
I en utførelsesform omfatter turbomaskinsammenstillingen bare magnetiske lagre, idet friksjon slik kan bli redusert. Det nødvendige aktive magnetisk lager-styringssystemet kan også styre den magnetiske løftesammenstillingen.
I en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen er det anordnet en horisontal turbomaskinsammenstilling for å unngå statisk friksjon, ved å tilveiebringe en magnetisk løftesammenstilling som har i det minste ett magnetisk reaksjonselement koblet til akselen, og i det minste ett magnetisk løfteelement koblet til huset og operativt koblingsbar til det magnetiske reaksjonselementet for å utøve en oppoverrettet kraft på akselen for å unngå statisk friksjon.
Eksempel på utførelsesform
Idet oppfinnelsen er blitt forklart i generelle ordelag ovenfor, vil et mer detaljert og ikke-begrensende eksempel på utførelsesform bli gitt nedenfor med hen-visning til tegningene, i hvilke
Fig. 1 er et prinsippriss av en turbomaskin i samsvar med kjent teknikk; Fig. 2 er et prinsippriss av en turbomaskin i samsvar med oppfinnelsen, som har magnetisk løft anordnet ved en mellomliggende del av akselen; Fig. 3 er et prinsippriss av en annen turbomaskin i samsvar med oppfinnelsen, som har magnetisk løft anordnet ved den øvre og nedre enden av akselen; Fig. 4 er et prinsippriss av enda en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen, omfattende permanentmagnet-løftesammenstillinger som fungerer som ekstralagre (auxiliary bearings); Fig. 5 er et tverrsnittsriss gjennom en magnetisk radial løftesammenstilling for
en vertikal aksel;
Fig. 6 er et tverrsnittsperspektivriss av en magnetisk radial løftesammenstilling i
samsvar med oppfinnelsen, innrettet for en horisontal aksel; og
Fig. 7 er et prinsippriss av en turbomaskinsammenstilling i samsvar med oppfinnelsen, forsynt med et magnetisk ekstralager. Fig. 1 presenterer en løsning fra kjent teknikk uten en magnetisk løftesammen-stilling. Det er vist en vertikalt anordnet turbomaskinsammenstilling 100 som har en elektrisk motor 6 koaksialt anordnet med en turbomaskin, her i form av en pumpe 7. Pumpen 7 har et innløp 10 og et utløp 11. Innløpet 10 og utløpet 11 er anordnet på motsatte sider av et sett av impellere 9 som er anordnet på en turbomaskinaksel 15.
Turbomaskinakselen 15 er koaksialt koblet til en motoraksel 16 som strekker seg gjennom den elektriske motoren 6. En motorrotor 12 er festet til motorakselen 16, mens en motorstator 13 er anordnet til et hus 23. Huset omgir motoren 6 og pumpen 7.
Mellom motoren 6 og pumpen 7 er en akseltetning 8 anordnet for å stenge for fluidkommunikasjon.
Ved en øvre del av motorakselen 16 er det anordnet en aksiallagersammen-stilling som omfatter en roterende aksiallagerskive 3 (axial bearing rotating dise) som er anordnet aksialt mellom to aksiallagerelementer 4, som er festet i forhold til huset 23. Vekten av akselen, motorrotoren 12 og andre komponenter som er festet til akselen 15,16 blir båret av aksiallagersammenstillingen. Under rotasjon av impellerne vil kraften på aksiallagersammenstillingen variere.
Det er også anordnet tre radiallagre 5 som er innrettet til å bibeholde akslene 15,16 i den korrekte radiale posisjonen.
Som forklart i den innledende delen heri, kan en betydelig kraft behøves for å starte en rotasjonsbevegelse av akslene og impellerne. Dette krever en stor driver, slik som den elektriske motoren 6 og kan påføre slitasje på lagrene.
Fig. 2 viser en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. De fleste av komponentene vist i Fig. 2 er de samme som vist i Fig. 1. En beskrivelse av disse vil ikke bli gjentatt.
I tillegg til slike komponenter omfatter utførelsesformen av en turbomaskinsammenstilling 200 vist i Fig. 2 ytterligere en magnetisk løftesammenstilling 50 med et magnetisk reaksjonselement 2 koblet til motorakselen 16, og et magnetisk løfteelement festet til huset 23. I denne utførelsesformen omfatter det magnetiske løfteelementet 1 så vel som det magnetiske reaksjonselementet 2 permanentmagneter. Ved å ha like poler vendt mot hverandre vil de frastøte hverandre og således avlaste noe av vekten som bæres av aksiallagersammenstillingen 3, 4. Gitt at den gjensidige posisjonen mellom det magnetiske løfte-elementet 1 og det magnetiske reaksjonselementet 2 forblir konstant, vil løfte-kraften, det vil si nevnte frastøtende kraft, forbli konstant.
I en annen utførelsesform omfatter det magnetiske løfteelementet 1 elektromagneter. På denne måten kan kraften mellom det magnetiske løfteelementet 1 og det magnetiske reaksjonselementet 2 blir styrt.
Andre utførelsesformer kan omfatte én eller flere ytterligere magnetiske løfte-sammenstillinger som den magnetiske løftesammenstillingen 50 vist i Fig. 2. Slike magnetiske løftesammenstillinger 50 kan være anordnet ved hensikts-messige steder langs akselen 15,16.
Fig. 3 illustrerer en annen utførelsesform av en turbomaskinsammenstilling 300 i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. I denne utførelsesformen er turbomaskinsammenstillingen 300 forsynt med en magnetisk løftesammen-stilling 60 ved den nedre enden av turbomaskinakselen 15 og en annen magnetisk løftesammenstilling 70 ved den øvre enden av motorakselen 16.
Den magnetiske løftesammenstillingen 60 som er anordnet ved den nedre
enden av turbomaskinakselen 15 er forsynt med et magnetisk løfteelement som er innrettet til å frastøte seg det magnetiske reaksjonselementet 2 direkte over.
Den magnetiske løftesammenstillingen 70 ved den øvre enden av motorakselen 16 er, på den annen side, forsynt med et magnetisk løfteelement 1 som er innrettet til å tiltrekke seg det magnetiske reaksjonselementet 2 direkte over seg. Følgelig er de magnetiske polene som vender mot hverandre av forskjellig type (nord-sør eller sør-nord).
Magnetene til de magnetiske løfteelementene 1 vist i utførelsesformene i Fig. 2 og Fig. 3 kan være permanentmagneter eller elektromagneter. Dersom de er elektromagneter bør de bli styrt av et styringssystem.
Fig. 4 illustrerer en utførelsesform av en turbomaskinsammenstilling 400 hvorved en magnetisk løftesammenstilling i form av en magnetisk radial-løftesammenstilling 21 er anvendt med en vertikal aksel for å redusere radielle krefter. I tilfellet med vertikal aksel eller aksler må de magnetiske radiale løfteelementene 101 og det magnetiske radiale reaksjonselementet 102 ha enten motsatte magnetiske poler for tiltrekning langs omkretsen, eller de må ha like poler for frastøting langs omkretsen. Fig. 5 viser et tverrsnitt gjennom den magnetiske radial-løftesammenstillingen 21. En luftspalte 19 er til stede mellom det magnetiske radial-løfteelementet 101 og det magnetiske radial-reaksjonselementet 102. Videre, det magnetiske radial-løfteelementet 101 fremviser to separate deler som hver har formen til et sirkelsegment. Fig. 6 viser et tverrsnitt gjennom den magnetiske radial-løftesammenstillingen 22 til en horisontal turbomaskinsammenstilling (ikke vist). Tilsvarende de andre magnetiske løftesammenstillingene beskrevet ovenfor, omfatter den magnetiske radial-løftesammenstillingen 22 vist i Fig. 6 et radial-løfteelement 201 og det magnetiske radial-reaksjonselementet 202.
For en vertikal maskin gir radial-løftesammenstillingen 21 enten kun tiltreknings-eller kun frastøtningskraft for å hjelpe til med å holde akselen i en sentral posisjon. Imidlertid, for en horisontal turbomaskinsammenstilling er løfteelementet 201 montert under akselen 15, 16 og gir frastøtningskraft, eller er montert over akselen og gir tiltrekningskraft. En kombinert løsning av under- og over-løfteelementer kan også anvendes, slik som vist med tverrsnittsrisset i Fig. 6.
Fig. 7 viser enda en utførelsesform i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. I denne utførelsesformen omfatteren turbomaskinsammenstilling 500 en magnetisk løftesammenstilling i form av et hjelpelager 40 som i løsninger fra den kjente teknikk normalt ville være et kulelager. Turbomaskinsammenstillingen 500 vist i Fig. 7 tilsvarer på mange måter utførelsesformen vist i Fig. 4. En magnetisk løftesammenstilling 20 er anordnet ved en øvre og nedre del av akselen 15,16.
Imidlertid, i denne utførelsesformen (Fig. 7) er den akkumulerte løftekraften til de magnetiske løftesammenstillingene 20, 40 konstruert slik at den bærer akselen 15,16 i en svevende posisjon etter at maskinen er blitt stanset.
I en særlig utførelsesform er turbomaskinsammenstillingen 500 forsynt med magnetiske løftesammenstillinger som fungerer som magnetiske lagre, hvorved de magnetiske løftesammenstillingene holder akselen 15,16 til motoren og turbomaskinen 7 svevende uten å berøre de magnetiske lagrene under en nødlanding. En slik nødlanding vil typisk forekomme dersom krafttilførsel til magnetlageret(-ene) skulle svikte. Også ved styrte landinger kan de magnetiske løftesammenstillingene holde akselen 15,16 svevende etterat kraftforsyningen til de magnetiske lagrene er slått av. Konstruksjonen gjør tradisjonelle hjelpe-eller landingslagre overflødige. Alternativt kan de bli installert for å ta noe av lasten dersom styrken til de magnetiske løftesammenstillingene skulle være midlertidig overskredet under en nødlanding. Dette vil redusere slitasjen på hjelpelagrene under nødlandinger.

Claims (16)

1. Havbunns turbomaskinsammenstilling omfattende en motor (6), et aksiallager (3, 4) og to radiallagre (5),karakterisert vedat turbomaskinsammenstillingen (200, 300, 400, 500) ytterligere omfatter en magnetisk løftesammenstilling (20, 40, 50, 60, 70) omfattende - et magnetisk reaksjonselement (2,102, 202, 302) festet til akselen (15,16); - et magnetisk løfteelement (1,101, 201, 301) festet til huset (23) og operativt koblingsbar til det magnetiske reaksjonselementet (2).
2. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med patentkrav 1, hvorved det magnetiske reaksjonselementet (2,102, 202, 302) og/eller det magnetiske løfte-elementet (1, 101, 201, 301) omfatter permanentmagneter.
3. Havbunns turbomaskin i samsvar med patentkrav 1, hvorved det magnetiske reaksjonselementet (2, 102, 202, 302) og/eller det magnetiske løfteelementet (1,101, 201, 301) omfatter elektromagneter.
4. Havbunns turbomaskin i samsvar med patentkrav 1, hvorved det magnetiske reaksjonselementet (2, 102, 202, 302) omfatter permanentmagneter og det magnetiske løfteelementet (1, 101,201, 301) omfatter elektromagneter.
5. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med hvilket som helst av patentkravene 1-4, hvorved det magnetiske reaksjonselementet (2, 102, 202, 302) og/eller det magnetiske løfteelementet (1,101, 201, 301) omfatter magnetfjærer.
6. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med patentkrav 1, 3, 4 eller 5, hvorved det magnetiske reaksjonselementet (2, 102, 202, 302) og eller det magnetiske løfteelementet (1, 101, 201, 301) omfatter elektromagneter som blir energiforsynt av et turbomaskinstyringssystem som et trinn i en prosedyre for oppstart.
7. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med patentkrav 1, 3, 4 eller 5, hvorved det magnetiske reaksjonselementet (2, 102, 202, 302) og/eller det magnetiske løfteelementet (1, 101, 201, 301) omfatter elektromagneter som blir energiforsynt av sitt eget styringssystem som et trinn i en prosedyre for oppstart.
8. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med patentkrav 6 eller 7, hvorved det magnetiske reaksjonselementet (2, 102, 202, 302) og/eller det magnetiske løfte-elementet (1, 101, 201, 301) omfatter elektromagneter som er kontinuerlig energiforsynt av et turbomaskinstyringssystem.
9. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med patentkrav 6, 7 eller 8, hvorved den magnetiske løftekraften til den magnetiske løftesammenstillingen (20, 40, 50, 60, 70) kan bli trinnvis endret ved endring av settpunktet for løftekraften i styringssystemet.
10. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med et av patentkravene 1-9, hvorved det magnetiske reaksjonselementet (2, 302) er del av en flens anordnet til akselen (15,16) og det magnetiske løfteelementet (1, 301) er del av et indre flens-element festet til huset (23) og anordnet på en eller to aksiale sider av det magnetiske reaksjonselementet (2, 302).
11. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med et av patentkravene 1-10, hvorved turbomaskinsammenstillingen omfatter et magnetisk reaksjonselement (2) på en ende av akselen (15,16) og et magnetisk løfteelement (1) som er aksialt vendt mot nevnte magnetiske reaksjonselement (2) og som er festet til huset (23).
12. Turbomaskinsammenstilling i samsvar med et av de foregående patentkravene, hvorved løftekraften til den magnetiske løftesammenstillingen (20, 40, 50, 60, 70) er konstruert slik at akselen (15, 16) er innrettet til å sveve ved planlagte stans og nødstans.
13. Turbomaskinsammenstilling i samsvar med et av patentkravene 1 til 12, hvorved løftekraften til den magnetiske løftesammenstillingen (20, 40, 50, 60, 70) er konstruert til å redusere kraften som virker på et hjelpelandingslager ved nødstans eller planlagte stans.
14. Anvendelse av magnetisk reaksjonselement (2,102, 202, 302) og magnetisk løfteelement (1,101, 201, 301), operativt koblet for å løfte akselen (15,16) til en havbunns turbomaskinsammenstilling (200, 300, 400, 500), for reduksjon eller eliminering av statisk akselfriksjon ved påføring av en løftekraft på akselen (15, 16).
15. Fremgangsmåte ved setting av akselen (15, 16) til en havbunns turbomaskinsammenstilling i rotasjon fra null rotasjonshastighet, hvorved fremgangsmåten omfatter de følgende trinn: a) å energiforsyne, med elektrisk strøm, et magnetisk løfteelement (1,101, 201, 301) omfattende elektromagneter, og slik å påføre en oppover rettet kraft på et magnetiske reaksjonselement (2, 102, 202, 302) som er festet til nevnte aksel (15, 16); og b) å energiforsyne en motor (6) til turbomaskinsammenstillingen (200, 300, 400, 500), for slik å sette akselen (15,16) i rotasjon, idet akselen er koblet til nevnte motor (6).
16. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 15, hvorved trinn b) blir foretatt etter at trinn a) er blitt startet.
NO20130314A 2013-03-01 2013-03-01 Turbomaskinsammenstilling med magnetisk akselløft NO335314B1 (no)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130314A NO335314B1 (no) 2013-03-01 2013-03-01 Turbomaskinsammenstilling med magnetisk akselløft
PCT/NO2014/000022 WO2014133397A1 (en) 2013-03-01 2014-02-26 Turbomachine assembly with magnetic shaft lift

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130314A NO335314B1 (no) 2013-03-01 2013-03-01 Turbomaskinsammenstilling med magnetisk akselløft

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20130314A1 NO20130314A1 (no) 2014-09-02
NO335314B1 true NO335314B1 (no) 2014-11-10

Family

ID=51428559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20130314A NO335314B1 (no) 2013-03-01 2013-03-01 Turbomaskinsammenstilling med magnetisk akselløft

Country Status (2)

Country Link
NO (1) NO335314B1 (no)
WO (1) WO2014133397A1 (no)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10598221B2 (en) * 2016-10-11 2020-03-24 Baker Hughes Oilfield Operations, Llc Permanent magnet thrust bearing
US11460038B2 (en) 2020-05-28 2022-10-04 Halliburton Energy Services, Inc. Hybrid magnetic radial bearing in an electric submersible pump (ESP) assembly
US11739617B2 (en) 2020-05-28 2023-08-29 Halliburton Energy Services, Inc. Shielding for a magnetic bearing in an electric submersible pump (ESP) assembly
US11512707B2 (en) * 2020-05-28 2022-11-29 Halliburton Energy Services, Inc. Hybrid magnetic thrust bearing in an electric submersible pump (ESP) assembly

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008002148A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Aker Kvaerner Subsea As Method and apparatus for protection of compressor modules against influx of contaminated gas
WO2012125041A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Aker Subsea As Subsea pressure booster

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3802950A1 (de) * 1988-02-02 1989-08-10 Klein Schanzlin & Becker Ag Pumpe mit permanentmagnetischer abhebevorrichtung
JP3195141B2 (ja) * 1993-10-27 2001-08-06 株式会社日立製作所 液化ガスタンク用潜没ポンプ装置
JPH1061584A (ja) * 1996-08-21 1998-03-03 Hitachi Ltd 液化ガス用潜没ポンプ装置およびその磁気軸受装置
AU9068798A (en) * 1997-07-26 1999-02-16 Allweiler Ag Mounting for a turbo-machine rotor and its use
EP2390511A1 (en) * 2010-05-25 2011-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Additional support for AMB supported rotors by means of permanent magnet bearings

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008002148A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Aker Kvaerner Subsea As Method and apparatus for protection of compressor modules against influx of contaminated gas
WO2012125041A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Aker Subsea As Subsea pressure booster

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014133397A1 (en) 2014-09-04
NO20130314A1 (no) 2014-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10267315B2 (en) Cryogenic submerged pump for LNG, light hydrocarbon and other electrically non-conducting and non-corrosive fluids
NO335314B1 (no) Turbomaskinsammenstilling med magnetisk akselløft
US10989213B2 (en) Shaft bearing device with a lifting device
CN104520599B (zh) 具有结合到其的辅助轴承的径向类型复合磁轴承
KR20090007526A (ko) 터보 기계
EP2390511A1 (en) Additional support for AMB supported rotors by means of permanent magnet bearings
WO2014168488A1 (en) Subsea turbomachine assembly with magnetic lift and magnetic coupling
NO20092987A1 (no) Lagersystem for hoyhastighetsrotasjonsmaskin, fortrinnsvis i et undervannsmiljo.
NO343747B1 (no) Anordning for å forhindre motsatt rotasjon
RU196491U1 (ru) Двухсекционный электронасосный агрегат
JP2017147783A (ja) 回転機械の起動方法
EP3857072B1 (en) A multistage pump with axial thrust optimization
JP6420701B2 (ja) ポンプ
RU196492U1 (ru) Четырехсекционный электронасосный агрегат
RU196653U1 (ru) Трехсекционный электронасосный агрегат
JPH0734236Y2 (ja) 磁気軸受を備えたターボポンプ等の回転機械
JP6474333B2 (ja) 水中電動ポンプ
RU196493U1 (ru) Пятисекционный электронасосный агрегат
CN202483904U (zh) 自平衡轴向力潜水多级电泵
Nel Flywheel pump prevents damage to infrastructure
CN106208614A (zh) 圆盘型永磁联轴器
RU8421U1 (ru) Центробежный насос
Cooper Vertical Integral Thrust Bearing Upgrade
JP3876512B2 (ja) 液化ガスタンク用潜没ポンプ装置
CN201568030U (zh) 常闭式抽油机制动器

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: AKER SOLUTIONS AS, NO