RU2616682C2 - Компрессор с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением и связанный с ним способ - Google Patents

Компрессор с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением и связанный с ним способ Download PDF

Info

Publication number
RU2616682C2
RU2616682C2 RU2014147138A RU2014147138A RU2616682C2 RU 2616682 C2 RU2616682 C2 RU 2616682C2 RU 2014147138 A RU2014147138 A RU 2014147138A RU 2014147138 A RU2014147138 A RU 2014147138A RU 2616682 C2 RU2616682 C2 RU 2616682C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
chambers
chamber
gas stream
compression ratio
Prior art date
Application number
RU2014147138A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014147138A (ru
Inventor
Дени Гийом ГЕНАР
Никола БАНКИ
Андреа ГАББРИЕЛЛИ
Ремо ТАККОНЕЛЛИ
Фабио БОЦЦОНЕ
Джорджио ГРЕКО
Original Assignee
Нуово Пиньоне СРЛ
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 Нуово Пиньоне СРЛ filed Critical Нуово Пиньоне СРЛ
Publication of RU2014147138A publication Critical patent/RU2014147138A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2616682C2 publication Critical patent/RU2616682C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F02C7/143—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12—Multi-stage pumps
    • F04D17/122—Multi-stage pumps the individual rotor discs being, one for each stage, on a common shaft and axially spaced, e.g. conventional centrifugal multi- stage compressors
    • 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
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/06—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12—Multi-stage pumps
    • 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
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5826—Cooling at least part of the working fluid in a heat exchanger
    • 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
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/624—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0274—Retrofitting or revamping of an existing liquefaction unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J1/0283—Gas turbine as the prime mechanical driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0294—Multiple compressor casings/strings in parallel, e.g. split arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/80—Repairing, retrofitting or upgrading methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/06—Adiabatic compressor, i.e. without interstage cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/20—Integrated compressor and process expander; Gear box arrangement; Multiple compressors on a common shaft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236—Fluid pump or compressor making
    • Y10T29/49238—Repairing, converting, servicing or salvaging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

В изобретении предложены турбокомпрессорные генераторные установки (200, 300), содержащие компрессоры с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением, и связанные с ними способы. Компрессор (245, 345) с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением содержит корпус (246, 346) с группой камер (247, 248), по меньшей мере один вал (265, 365), проходящий внутри указанных камер, и рабочие колеса (257, 258), установленные соответственно на указанном, по меньшей мере одном валу внутри указанных камер. Каждая камера имеет газовпускное отверстие и газовыпускное отверстие для обеспечения возможности впуска газового потока в эту камеру и выпуска из нее. Газовый поток последовательно сжимается в каждой из указанных камер и охлаждается снаружи указанного корпуса при переходе из одной камеры в следующую камеру из указанных камер. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Варианты выполнения предлагаемого изобретения, раскрытого в данном документе, относятся, в целом, к компрессорам с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением и к связанным с ними способам, и в частности, к турбокомпрессорной генераторной установке, в которой используется компрессор высокого давления с более чем одним промежуточным охлаждением вместо группы компрессоров.
Одной из турбомашин является центробежный компрессор. Центробежные компрессоры обычно разрабатывают различными сериями, охватывающими конкретные диапазоны расходов и применения. Для обеспечения необходимой степени сжатия центробежные компрессоры могут быть расположены для выполнения сжатия один за другим. Например, как проиллюстрировано на фиг. 1, обычно в турбокомпрессорной генераторной установке 100 расположены два центробежных компрессора. Подобные турбокомпрессорные генераторные установки могут использоваться для доменных печей в сталелитейной промышленности, для сжижения природного газа, обратного закачивания газа и в других отраслях нефтегазовой индустрии.
В турбокомпрессорной генераторной установке 100 механически соединены пять машин: газовая турбина 110, генератор 120, редуктор 130, первый компрессор 140 низкого давления и второй компрессор 150. Конструкцию данного типа иногда называют "одновальной" конфигурацией.
Генератор 120 может иметь скорость вращения 3000 оборотов в минуту (об/мин). Редуктор 130 представляет собой редуктор повышающего типа, например, с увеличением скорости вращения примерно до 5000 об/мин и с передачей данного вращения первому 140 и второму 150 компрессорам.
Первый компрессор 140 может иметь двухпоточную конструкцию и принимать посредством двух впусков газовый поток под входным давлением (например, около 0,97 бар) и при входной температуре (например, около 41,5°С), и выпускать газовый поток под выходным давлением (например, около 3,20 бар) и при выходной температуре (например, около 187°С). Затем выпускаемый газ охлаждают и вводят во второй компрессор 150.
Второй компрессор 150 может представлять собой компрессор двухсекционного типа, выполненный с возможностью приема, первоначально, вводимого газового потока под первым входным давлением (например, 2,85 бар) и при первой входной температуре (например, около 40°С) и вывода первого выходного потока под первым выходным давлением (например, около 7,90 бар) и при первой выходной температуре (например, около 160°С). Затем первый выходной поток охлаждают и вводят в компрессор 150 в качестве второго потока под вторым входным давлением (например, 7,50 бар) и при второй входной температуре (например, около 40°С). Затем из компрессора 150 выводится второй выходной поток под вторым выходным давлением (например, около 20,8 бар) и при второй выходной температуре (например, около 166°С).
Отметим, что второе входное давление слегка ниже первого выходного давления, и третье входное давление слегка ниже второго выходного давления. Кроме этого, расход газа может составлять примерно 220000-230000 кг/ч, однако при охлаждении потери потока могут составлять примерно 10%.
В обычной турбокомпрессорной генераторной установке компрессор имеет посаженные горячим способом закрытые рабочие колеса, причем требуемое сжатие достигается путем разделения процесса сжатия на подпроцессы, осуществляемые внутри двух различных компрессоров. При этом надежность является ниже оптимальной вследствие использования двух различных компрессоров и перехода между указанными процессорами. Кроме этого, стоимость двух компрессоров и расходы на их эксплуатацию (компактность) побуждают к поиску использования более эффективного, более дешевого и надежного оборудования для сжатия.
Соответственно, существует необходимость в компрессоре высокого давления с более чем одним промежуточным охлаждением и в связанных с ним способах, в которых устранены вышеописанные проблемы и недостатки.
Использование воздушного компрессора высокого давления с двумя уровнями промежуточного охлаждения вместо двух компрессоров в турбокомпрессорной генераторной установке обеспечивает возможность удаления одного крупного корпуса, что приводит к преимуществам в размерах, стоимости, общей надежности и компактности.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом выполнения изобретения компрессор с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением, используемый в турбокомпрессорной генераторной установке, содержит корпус с группой камер, по меньшей мере один вал, проходящий внутри указанных камер, и рабочие колеса, установленные соответственно на указанном по меньшей мере одном валу внутри указанных камер. Каждая камера имеет газовпускное отверстие и газовыпускное отверстие для обеспечения возможности ввода потока газа в соответствующие камеры и его вывода из них. Газовый поток последовательно сжимается в каждой из указанных камер и охлаждается снаружи компрессора, переходя из одной камеры в следующую из указанных камер.
В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения турбокомпрессорная генераторная установка содержит компрессор с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением. Компрессор содержит корпус с группой камер, по меньшей мере один вал, проходящий внутри указанных камер, и рабочие колеса, установленные соответственно на указанном, по меньшей мере одном валу внутри указанных камер. При этом каждая камера имеет газовпускное отверстие и газовыпускное отверстие для обеспечения возможности ввода потока газа в соответствующие камеры и его вывода из них. Газовый поток последовательно сжимается в каждой из указанных камер и охлаждается снаружи компрессора, переходя из одной камеры в следующую камеру среди указанной группы камер.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом изобретения предложен способ переоснащения обычной турбокомпрессорной генераторной установки, который включает (А) удаление по меньшей мере двух компрессоров из указанной установки и (В) добавление одного компрессора с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением. Указанный компрессор выполнен с возможностью обеспечения той же степени сжатия, которую обеспечивают оба удаленных компрессора.
Прилагаемые чертежи, которые включены в рассматриваемое описание и составляют его часть, иллюстрируют один или более вариант изобретения и, совместно с описанием, поясняют эти варианты. На данных чертежах:
фиг. 1 изображает схему обычной турбокомпрессорной генераторной установки;
фиг. 2 изображает схему турбокомпрессорной генераторной установки, выполненной в соответствии с предпочтительным вариантом изобретения;
фиг. 3 изображает схему турбокомпрессорной генераторной установки, выполненной в соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения изобретения;
фиг. 4 изображает блок-схему, иллюстрирующую способ переоснащения обычной турбокомпрессорной генераторной установки в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения.
В следующем описании предпочтительных вариантов выполнения изобретения ссылка делается на прилагаемые чертежи. На разных чертежах одинаковые номера позиции обозначают одинаковые или аналогичные элементы. Следующее подробное описание не ограничивает предлагаемое изобретение. Напротив, объем его правовой защиты определен независимыми пунктами формулы изобретения. Следующие варианты выполнения изобретения описаны со ссылкой, для простоты, на терминологию и конструкцию турбокомпрессорной генераторной установки. Однако описанные далее варианты выполнения не ограничены данными системами и могут быть применимы для других систем, в которых используется группа компрессоров.
Во всем описании ссылка на «один вариант выполнения» или «вариант выполнения» означает, что отдельный признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с вариантом выполнения, содержится в, по меньшей мере, одном варианте выполнения предлагаемого изобретения. Таким образом, фразы "в одном варианте выполнения" или "в варианте выполнения" в соответствующих местах во всем описании не обязательно относятся к одному и тому же варианту выполнения. Кроме этого, отдельные признаки, конструкции или характеристики могут быть скомбинированы любым подходящим образом в одном или более вариантах выполнения.
В ряде вариантов выполнения изобретения в едином корпусе установлена группа рабочих колес с получением более эффективного, более дешевого и надежного компрессора, способного выполнять функции двух компрессоров в обычной турбокомпрессорной генераторной установке.
На фиг. 2 изображена схема турбокомпрессорной генераторной установки 200, выполненной в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения. Установка 200 содержит газовую турбину 210, генератор 220, редуктор 230 и одиночный компрессор 245 с более чем одним охлаждением. Турбина 210, генератор 220 и редуктор 230 могут быть аналогичны газовой турбине 110, генератору 120 и редуктору 130 в обычной установке 100.
Компрессор 245 представляет собой компрессор с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением. Отношение давления на выходе (на выходе газового потока из компрессора 245 после сжатия) к давлению на входе (на входе газового потока в компрессор 245 для сжатия) может превышать 20. При этом валы 265 и 265' компрессора 245 соединены по оси и могут опираться на группу подшипников. На фиг. 2 первый подшипник 260 расположен снаружи корпуса 246 компрессора 245, на валу 265', со стороны корпуса 245, обращенной к редуктору 230. Второй подшипник 270 также расположен снаружи корпуса 246, на валу 265, на противоположной стороне корпуса 246 относительно стороны, на которой расположен первый подшипник 260.
При этом компрессор 245 имеет три камеры 247, 248 и 249, каждая из которых имеет газовпускное отверстие и газовыпускное отверстие для обеспечения возможности входа газа в соответствующую камеру и его выхода из нее. Данный газ может представлять собой воздух. Валы 265 и 265' проходят через камеры. На валах в камерах 247, 248 и 249 соответственно установлены рабочие колеса 257, 258 и 259. Рабочие колеса 257 и 258 представляют собой компоненты низкого давления и могут быть выполнены в виде открытых рабочих колес. В свою очередь, рабочее колесо 259 представляет собой компонент высокого давления и может быть выполнено в виде закрытого рабочего колеса. Компоненты 257 и 258 низкого давления могут быть расположены друг за другом по оси, причем компонент 259 может быть просто помещен на вал 265' либо посажен на нем горячим способом. Валы 265 и 265' и колеса 257, 258 и 259 соединены в осевом направлении с образованием ротора компрессора 245.
Газовый поток вводится в первую камеру 247 компрессора 245 под первым входным давлением (например, около 0,97 бар) и при первой входной температуре (например, около 41,5С) и выводится под первым выходным давлением (например, около 3,20 бар), превышающим указанное первое входное давление, и при первой входной температуре (например, около 187°С), превышающей указанную первую входную температуру.
Затем выведенный газ охлаждают (то есть первое охлаждение снаружи данного компрессора) и вводят во вторую камеру 248 компрессора 245 под вторым входным давлением (например, 2.85 бар) и при второй входной температуре (например, около 40°С). Во второй камере 248 газ сжимают для выхода под вторым выходным давлением (например, около 7,8 бар), превышающим указанное второе входное давление, и при второй входной температуре (например, около 160°С), превышающей указанную вторую входную температуру.
Затем газовый поток повторно охлаждают (то есть второе охлаждение снаружи данного компрессора) и вводят в третью камеру 249 компрессора 245 под третьим входным давлением (например, 7.50 бар) и при второй входной температуре (например, около 40°С). В третьей камере 249 газ сжимают для вывода под третьим выходным давлением (например, около 20,8 бар), превышающим указанное третье входное давление, и при третьей выходной температуре (например, около 166°С), превышающей указанную третью входную температуру.
На фиг. 3 изображена схема турбокомпрессорной генераторной установки 300, выполненной в соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения изобретения. Установка 300 содержит газовую турбину 310, генератор 320, редуктор 330 и одиночный компрессор 345 с более чем одним охлаждением. Турбина 310, генератор 320 и редуктор 330 могут быть аналогичны турбине 110, генератору 120 и редуктору 130 установки 100.
Аналогично компрессору 245 компрессор 345 представляет собой компрессор с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением, который может обеспечивать отношение давления на выходе к давлению на входе более 20. Компрессор 345 имеет три камеры 347, 348 и 349 с рабочими колесами 357, 358 и 359, установленным на валу 365 в указанных камерах. Газовый поток сжимают внутри камер 347, 348 и 349 аналогично тому, как описано относительно компрессора 345.
Вал 365 компрессора 345 может опираться на группу подшипников. Первый подшипник 360 расположен снаружи компрессора 345, со стороны корпуса 346 компрессора 345, обращенной к редуктору 330. В отличие от компрессора 245 второй подшипник 380 расположен внутри компрессора 345 между камерой 347 и камерой 348 данного компрессора. Такое расположение подшипников обеспечивает возможность вращения вала 365 с более высокой скоростью по сравнению с валами 265, 265', например до 7000 об/мин.
Обычные турбокомпрессорные генераторные установки могут быть переоснащены путем замены двух компрессоров одиночным компрессором с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением. На фиг. 4 изображена блок-схема, иллюстрирующая способ 400 переоснащения обычной турбокомпрессорной генераторной установки в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения. Способ 400 включает этап S410 удаления по меньшей мере двух компрессоров из указанной установки и этап S420 добавления одиночного компрессора с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением. Указанный одиночный компрессор выполнен с возможностью получения той же степени сжатия, которую обеспечивают оба удаленных компрессора.
Указанный одиночный компрессор может иметь группу камер, внутри которых происходит сжатие газового потока. Например, указанный компрессор может иметь три камеры. Поток сжатого газа выводят из двух камер для охлаждения снаружи компрессора перед направлением в следующую камеру.
Предлагаемый способ может дополнительно включать добавление по меньшей мере двух подшипников для поддержания вала указанного одиночного компрессора. Один из указанных подшипников может быть расположен снаружи корпуса одиночного компрессора со стороны, обращенной к редуктору турбокомпрессорной генераторной установки. В одном варианте выполнения предлагаемого изобретения второй подшипник может быть также расположен снаружи корпуса одиночного компрессора, на противоположной стороне корпуса относительно стороны, на которой расположен первый подшипник. В другом варианте выполнения второй подшипник может быть расположен внутри корпуса одиночного компрессора. Например, второй подшипник может быть расположен между камерами компрессора.
В раскрытых предпочтительных вариантах выполнения изобретения заявлена турбокомпрессорная генераторная установка, содержащая одиночный компрессор с высокой степенью сжатия и с более чем одним охлаждением и связанные с ним способы. Очевидно, что данное описание не используется для ограничения изобретения. Напротив, предпочтительные варианты выполнения охватывают альтернативы, модификации и эквиваленты, включенные в объем правовой защиты и сущность предлагаемого изобретения в соответствии с определениями, приведенными в независимых пунктах прилагаемой формулы изобретения. Кроме этого, в подробном описании предпочтительных вариантов выполнения изложен ряд конкретных признаков для обеспечения полного понимания заявляемого изобретения. Однако для специалиста в данной области техники будет понятно, что различные варианты выполнения изобретения могут быть практически реализованы без подобных конкретных признаков.
Признаки и элементы предлагаемых предпочтительных вариантов выполнения описаны в вариантах выполнения в отдельных комбинациях. Однако каждый признак или элемент может использоваться сам по себе без других признаков и элементов вариантов выполнения или в различных комбинациях с раскрытыми другими признаками и элементами или без них.
В данном описании используются примеры для раскрытия изобретения для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники практически использовать изобретение, включая изготовление и использование любых устройств или систем и реализацию любых включенных способов. Объем предлагаемого изобретения определен в пунктах формулы изобретения и может содержать другие примеры, которые приходят на ум специалистам. Подобные другие примеры подпадают в рамки объема правовой защиты, определенного в пунктах формулы изобретения.

Claims (23)

1. Компрессор (245, 345) с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением, используемый в турбокомпрессорной генераторной установке (200, 300) и содержащий:
корпус (246, 346) с группой камер (247, 248, 249, 347, 348, 349), каждая из которых имеет газовпускное отверстие и газовыпускное отверстие для обеспечения возможности впуска газового потока в эту камеру и выпуска из нее,
по меньшей мере один вал (265, 265', 365), проходящий внутри указанных камер,
рабочие колеса (257, 258, 259, 357, 358, 359), установленные соответственно на указанном по меньшей мере одном валу внутри указанных камер,
причем газовый поток последовательно сжимается в каждой из указанных камер (247, 248, 249, 347, 348, 349) и охлаждается снаружи указанного корпуса (246, 346) при переходе из одной камеры в следующую из указанных камер.
2. Компрессор (245, 345) по п. 1, который выполнен с возможностью получения степени сжатия свыше 20 для газового потока с расходом приблизительно 220000 кг/ч.
3. Компрессор по п. 1, дополнительно содержащий группу подшипников (260, 270, 360, 380), поддерживающих один или несколько валов, причем первый из указанных подшипников (260) расположен на валу снаружи указанного корпуса, на первой стороне корпуса.
4. Компрессор по п. 3, в котором второй из указанных подшипников (270) расположен на валу снаружи указанного корпуса, с противоположной стороны корпуса относительно указанной стороны, обращенной к редуктору.
5. Компрессор по п. 3, в котором второй из указанных подшипников расположен на валу внутри корпуса, вблизи стенки, разделяющей камеры компрессора.
6. Компрессор по п. 3, в котором указанный второй подшипник расположен вблизи стенки, которая разделяет камеры компрессора, имеющие более низкое давление, а указанный первый подшипник расположен вблизи камеры, соответствующей максимальному выходному давлению.
7. Компрессор по п. 5, в котором указанные камеры (247, 248, 249, 347, 348, 349) расположены в порядке, соответствующем выходному давлению газового потока.
8. Компрессор по п. 1, который содержит три камеры.
9. Компрессор по любому из пп. 1-8, который выполнен с обеспечением удовлетворения по меньшей мере одного из следующих условий:
температура ввода газового потока в каждой из указанных камер составляет примерно 40°С,
отношение давления на выходе газового потока из каждой камеры к давлению на входе газового потока в эту камеру составляет от 2,5 до 3,5,
входное давление газового потока на входе в первую камеру компрессора составляет примерно 1 бар,
выходное давление газового потока на выходе из компрессора составляет примерно 20,8 бар,
скорость вращения указанного по меньшей мере одного вала составляет от 5000 до 7000 об/мин.
10. Турбокомпрессорная генераторная установка (200, 300), содержащая компрессор (245, 345) с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением, выполненный по любому из пп. 1-9.
11. Способ (400) переоснащения обычной турбокомпрессорной генераторной установки, включающий
удаление (S410) по меньшей мере двух компрессоров из указанной установки и
добавление (S420) одного компрессора с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением,
причем указанный один компрессор выполнен с возможностью получения такой же степени сжатия, которую обеспечивают оба удаленных компрессора.
RU2014147138A 2012-06-06 2013-05-31 Компрессор с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением и связанный с ним способ RU2616682C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITCO2012A000030 2012-06-06
IT000030A ITCO20120030A1 (it) 2012-06-06 2012-06-06 Compressori ad alto rapporto di pressione con intercooler multiplo e relativi metodi
PCT/EP2013/061295 WO2013182492A1 (en) 2012-06-06 2013-05-31 High pressure ratio compressors with multiple intercooling and related methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014147138A RU2014147138A (ru) 2016-08-20
RU2616682C2 true RU2616682C2 (ru) 2017-04-18

Family

ID=46690564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014147138A RU2616682C2 (ru) 2012-06-06 2013-05-31 Компрессор с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением и связанный с ним способ

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20150152884A1 (ru)
EP (1) EP2859209B1 (ru)
JP (1) JP6212547B2 (ru)
KR (1) KR102072739B1 (ru)
CN (2) CN104471214A (ru)
AU (1) AU2013270787B2 (ru)
BR (1) BR112014030592B1 (ru)
CA (1) CA2874935C (ru)
IT (1) ITCO20120030A1 (ru)
MX (1) MX2014014984A (ru)
RU (1) RU2616682C2 (ru)
WO (1) WO2013182492A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITCO20130069A1 (it) 2013-12-18 2015-06-19 Nuovo Pignone Srl Compressore centrifugo multistadio
ITUB20152501A1 (it) * 2015-07-24 2017-01-24 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Treno di compressione con un compressore centrifugo e impianto lng con un compressore centrifugo
ITUB20152497A1 (it) * 2015-07-24 2017-01-24 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Treno di compressione di gas di carica di etilene
ITUB20152489A1 (it) * 2015-07-24 2017-01-24 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Treno di compressione con un compressore assiale e impianto lng con un compressore assiale
WO2017017025A1 (en) * 2015-07-24 2017-02-02 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Lng plant including an axial compressor and a centrifugal compressor
JP2017101636A (ja) * 2015-12-04 2017-06-08 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機
ITUA20164168A1 (it) * 2016-06-07 2017-12-07 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Treno di compressione con due compressori centrifughi e impianto lng con due compressori centrifughi
FR3061278B1 (fr) * 2016-12-22 2019-08-16 Engie Dispositif et procede de liquefaction d'un gaz naturel et navire comportant un tel dispositif
IT201700007473A1 (it) * 2017-01-24 2018-07-24 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Treno di compressione con un compressore centrifugo e impianto lng
IT201800011099A1 (it) * 2018-12-14 2020-06-14 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Sistema di de-idrogenazione di propano con un compressore di effluente di reattore a cassa singola e metodo
US11333173B2 (en) * 2019-04-26 2022-05-17 Pratt & Whitney Canada Corp. Inter-compressor cross-over pipe heat exchanger

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3717418A (en) * 1970-06-08 1973-02-20 Carrier Corp Compressor barrel assembly
SU844824A1 (ru) * 1979-10-09 1981-07-07 Всесоюзное Научно-Производственноеобъединение "Союзтурбогаз" Нагнетатель природного газа
WO2006079438A1 (de) * 2005-01-27 2006-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Zwischengekühlter turboverdichter
RU2396466C2 (ru) * 2006-03-24 2010-08-10 Сименс Акциенгезелльшафт Компрессорный блок

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1050419A (en) * 1912-03-21 1913-01-14 Ingersoll Rand Co Centrifugal compressor.
FR1293655A (fr) * 1961-04-07 1962-05-18 Rateau Soc Perfectionnements aux compresseurs multicellulaires à réfrigération intermédiaire
DE1428047B2 (de) * 1962-07-13 1970-11-12 Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG, 67OO Ludwigshafen Regelanordnung zum kondensatfreien Betrieb von mehrstufigen in jeder Zwischenstufe gekühlten Turboverdichtern
GB1314147A (en) * 1971-07-22 1973-04-18 Carrier Corp High pressure centrifugal compressor
DE3729486C1 (de) * 1987-09-03 1988-12-15 Gutehoffnungshuette Man Kompressoreinheit
US5062766A (en) * 1988-09-14 1991-11-05 Hitachi, Ltd. Turbo compressor
US5735672A (en) * 1996-09-16 1998-04-07 Delaware Capital Formation, Inc. Centrifugal compressor impeller
US20020050345A1 (en) * 2000-10-31 2002-05-02 Haruo Miura Heat exchanger for air compressor
TWI325946B (en) * 2004-01-30 2010-06-11 Sanyo Electric Co Heating/cooling system
JP4311415B2 (ja) * 2006-06-26 2009-08-12 株式会社日立製作所 冷却装置，冷却装置を用いたガスタービンシステム，冷却機構を用いたヒートポンプシステム，冷却方法，冷却装置の運転方法
DE102009038786A1 (de) * 2009-08-25 2011-05-05 Siemens Aktiengesellschaft Verdichter
KR101603218B1 (ko) * 2010-03-16 2016-03-15 한화테크윈 주식회사 터빈 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3717418A (en) * 1970-06-08 1973-02-20 Carrier Corp Compressor barrel assembly
SU844824A1 (ru) * 1979-10-09 1981-07-07 Всесоюзное Научно-Производственноеобъединение "Союзтурбогаз" Нагнетатель природного газа
WO2006079438A1 (de) * 2005-01-27 2006-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Zwischengekühlter turboverdichter
RU2396466C2 (ru) * 2006-03-24 2010-08-10 Сименс Акциенгезелльшафт Компрессорный блок

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150027198A (ko) 2015-03-11
JP2015518941A (ja) 2015-07-06
BR112014030592A2 (pt) 2017-06-27
EP2859209B1 (en) 2021-02-24
AU2013270787A1 (en) 2014-12-18
RU2014147138A (ru) 2016-08-20
KR102072739B1 (ko) 2020-03-02
CN109944810A (zh) 2019-06-28
ITCO20120030A1 (it) 2013-12-07
US20150152884A1 (en) 2015-06-04
CA2874935C (en) 2021-05-18
AU2013270787B2 (en) 2016-12-08
BR112014030592B1 (pt) 2021-11-16
WO2013182492A1 (en) 2013-12-12
EP2859209A1 (en) 2015-04-15
JP6212547B2 (ja) 2017-10-11
MX2014014984A (es) 2015-03-05
CN104471214A (zh) 2015-03-25
CA2874935A1 (en) 2013-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2616682C2 (ru) Компрессор с высокой степенью сжатия и с более чем одним промежуточным охлаждением и связанный с ним способ
RU2675163C2 (ru) Извлечение сухого газа из компрессора влажного газа
US10280796B2 (en) Integrated turboexpander-generator with gas-lubricated bearings
KR20160097116A (ko) 기어식 터보머신
RU2642714C2 (ru) Газовая турбина с двусторонним приводом
US9829008B2 (en) Centrifugal compressor impeller cooling
US7604457B2 (en) Volute for a centrifugal compressor
RU2668185C2 (ru) Узел турбомашины
EP2673511B1 (en) Compressor system including gear integrated screw expander
CN110529188A (zh) 转子叶片布置
CN105765229A (zh) 多级离心压缩机
RU2680180C1 (ru) Многосекционный центробежный компрессор
CN110529192A (zh) 转子叶片布置
CN103299048A (zh) 燃气轮机
CN102207102A (zh) 转子组件的制造方法、转子组件及涡轮压缩机
KR20180040153A (ko) 축류 압축기와 원심 압축기를 포함하는 ｌｎｇ 플랜트
CN112334640A (zh) 多级涡轮增压器装置
RU2015143945A (ru) Двухвальный газотурбинный двигатель
RU2243419C2 (ru) Высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя
UA82249C2 (ru) Осевой многоступенчатый компрессор и способы его сборки и разборки

Legal Events

Date Code Title Description
HC9A Changing information about inventors