[发明专利]近海海域水下使用的压缩机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种尤其用于在近海海域输送气体或者油气混合物的压缩 机系统。该压缩机系统包括一耐海水腐蚀的外壳，且该外壳具有至少一输入 待压缩气体或者油气混合物的入口，并且具有至少一输出压缩气体或者油气 混合物的出口。所述系统具有一安装于所述外壳之中的压缩机，其输入侧与 入口相连，输出侧与出口相连。在所述外壳中还安装有一用来驱动所述压缩 机的电机，该电机具有一可通过所述外壳内侧进行冷却的定子组件，和一转 子组件。

背景技术

德国专利说明书DE 37 29 486 C1公开了一种用于在近海海域输送天 然气的压缩机组，通过高频电机驱动压缩机对气体进行压缩，该压缩机组适 用于很大的水深。所述压缩机组的高频电机安装于磁浮轴承上，并且在对外 密闭的同一个外壳中驱动压缩机级。通过同一个外壳周围的液体冷却电机、 轴承以及压缩机级。

德国专利说明书DE 196 23 553 A1公开了一种液冷式电机，所述电机 为没有屏蔽套的水下电机，且充满了低粘度电机冷却液。为了优化定子内部 的热量分布，安装有与定子和转子之间的气隙平行的冷却管。用于冷却的全 部电机填充液平行流过冷却管和气隙。

德国专利说明书DE 42 09 118 A1公开了一种具有耐压壳的电机，所述 耐压壳中充满高压气体。为了防止所述电机内产生损耗热，还安装有一个从 驱动侧以及/或者侧面围住转子条的外壳。

法国专利说明书FR 1 181 680 A所公开的压缩机具有一个压缩机组以 及通过同一个轴驱动压缩机组的电机。该轴安装在一个通过液体冷却的轴 上。

在近海水域输送油气对压缩机系统的要求很高。必须能够耐受恶劣气 候、腐蚀性环境条件以及不可预知的气体成分。可以使用电机或者燃气轮机 驱动压缩机系统。所述电机最好是一种无刷异步电机。通常使用高速运转的 涡轮进行压缩，这种情况下最好将涡轮与电机安装在同一个轴上。无刷无齿 轮驱动使得这类压缩机系统几乎不需要维护。也可以选用螺旋或者活塞压缩 机进行压缩。

这类压缩机系统可以安装在海滨的石化设施、钻井平台上，也可以安装 在水下。就后者而言，通常使用电机来驱动压缩机。

通常通过固定在压缩机系统外壳外侧上的管道来供应气体或油气混合 物。通过另一个管道从输出侧以适当方式继续输送经过压缩后的气体或者油 气混合物。也可以使用高压软管替代管道。

所用电机的装机功率在几百千瓦范围内，因此需要对电机进行冷却。通 常使用循环油冷却装置作为独立的单元通过进油管与回油管连接到压缩机 系统上。这类压缩机系统的缺点是体积庞大，因为循环油冷却装置安装在外 面。

另一个缺点是安装于外部的循环油冷却装置在经过一段时间后可能会 发生泄漏。一方面进油管与回油管可能会因为海水侵蚀或者机械作用(例如 轴跳动)而发生泄漏。而从另一方面来看，压缩机系统外壳上的耐压型管道 接头在经过一段时间后也有可能发生泄漏。就此而言，漏出的油或者油气混 合物将对周围水域形成潜在的生态风险。

发明内容

本发明的目的之一在于阐述一种能够避免上述缺点的压缩机系统。

采用一种具有权利要求1所述特征的压缩机系统，即可实现本发明的 这一目的。相关从属权利要求2～6所述均为其它有益的实施形式。

按照本发明所述，所述定子组件与所述外壳内侧相隔一定距离。在这种 情况下，所述定子组件至少与对面的一部分外壳内侧形成一环形冷却室。在 该冷却室内有一种冷却剂。

这种形式的优点在于：由于所述定子组件完全浸没在所述冷却剂之中， 且所述外壳内侧被该冷却剂湿润，因此可显著减小所述定子组件与外壳之间 的传热热阻。原因就在于所述定子组件上的高温部位(例如轴向突出的绕组 端部)完全浸没在所述冷却剂之中，对这些高温关键部位的冷却效果特别好。 所谓“轴向”指的是平行于电机旋转轴的方向。

所述冷却剂最好是一种液体，尤其是一种油，例如硅油或者矿物油。这 种冷却剂除了具有很高的比热容之外，还有利于导电绕组端部的绝缘。也可 以选用其它冷却液，例如水基冷却液。冷却剂还可以是一种制冷剂，例如 R134a。这里所述的冷却剂是一种溶液，即一种液体/气体混合物。

按照一种实施形式所述，在所述定子组件内基本上沿着所述电机旋转轴 的轴向布置有冷却流道。这样比较有助于在该定子组件内部进行冷却。