[发明专利]压缩机、密封气体传输、及方法

说明书

技术领域

本文中所公开的主题的实施例总体涉及涡轮机，并且更具体地，涉及将密封气体传输到压缩机端部密封件中。

背景技术

压缩机是通过使用机械能量加速工艺流体的微粒从而最终增加工艺流体(例如，气体)的压力的机器。压缩机通常用于能源工业中，以制造、处理、再注入并且运输多种不同类型的气体。多种类型的压缩机中存在所谓的离心式压缩机，在所述离心式压缩机中，机械能量通过离心加速操作输入压缩机的工艺流体，例如，通过使工艺流体通过其中的离心式叶轮旋转。更通常的，可以说离心式压缩机是被称为“涡轮机”或“涡轮旋转机器”的一类机械的部件。

多种涡轮机，并且具体而言，离心式压缩机涉及到轴端部密封件的使用，密封气体可以被注入所述轴端部密封件中，以例如改进产生防止工艺气体泄漏的屏障的密封性能。多种压缩机现在在压缩机的任一个或两个端部处设置有一个或多个干燥气体密封件，以改进机器性能并且减少工艺流体泄漏。例如，并且如图1和图2中所示，压缩机10可以包括转子轴20，该转子轴20相对于定子12可旋转地布置。呈干燥气体密封件形式的轴端部密封件(在图中大体示为14)可以布置于转子轴20与定子12之间。干燥气体密封件14可以包括初级和次级密封转子环26以及初级和次级密封定子环28，所述初级和次级密封定子环28均朝向初级和次级密封转子环26中相应的一个偏置。在压缩机10操作期间，干燥气体转子密封环26和定子密封环28中的凹槽(未示出)可以产生流体动力，以产生运转间隙，所述运转间隙在密封环之间不接触的情况下提供密封功能。

密封气体(典型地，经过过滤的工艺气体)可以被供给至干燥气体密封件以支承运转间隙并且以其它方式改进压缩机10的性能。如图1和图2中所示，密封气体可以通过定子12中的开口30传输。

在压缩机10操作期间，工艺气体所经受的压缩过程以及其它过程所产生的热常常产生大量的热，所产生的大量的热被密封(工艺)气体吸收。此外，密封气体可以另外由专用装置加热，例如加热器或换热器，以有助于防止或抑制可能在密封气体于干燥气体密封件内膨胀期间或之前可能发生的凝结。因此，通过端口30进入干燥气体密封件的密封气体可以具有例如相对于环境空气以及/或者已存在于干燥气体密封件14内的气体的高温。

在临时压缩机关机期间，该热密封气体可以继续被供给至干燥气体密封件。此外，密封气体的温度可以在临时压缩机关机期间进一步升高，原因是例如从静止压缩机部件吸收余热。

在临时关机期间被连续供给至压缩机的密封气体内的热可能造成接近干燥气体密封件14的轴20上的区域或多个区域变得不均匀地受热，即，转子轴20的一个或多个区域可能相对于轴20的相邻区域产生温度差。这些所谓的热点能够造成潜在的问题。例如，通过端口30进入干燥气体密封件的密封气体可以冲击邻近压缩机转子轴的干燥气体密封件部件，或者更坏地，直接冲击转子轴本身的表面。根据某些因素，例如通过邻近转子轴的干燥气体密封件的部件的传热率、密封气体的流率、密封气体的温度等，一个或多个这种热点可能造成转子轴中的变形，例如，弯曲、扭曲等。在随后的压缩机启动期间，旋转组件中的振动可能作为变形的结果被引起。该振动的大小可能足以使压缩机容易受到损坏，特别是当压缩机接近其第一临界速度时。这种振动可能使得必须进行一次或多次额外的临时关机和重启，以允许消除旋转组件的不均匀加热并且改善变形。在严重的情况下或者在对压缩机的与振动相关的损坏的情况下，可能需要完全关机。

因此，需要一种压缩机，并且更具体地，需要一种密封气体传输系统，该密封气体传输系统使密封气体热量在端部密封件内均匀地分布，这允许压缩机在临时关机之后更容易地重启、防止热密封气体局部冲击压缩机的转子轴、防止转子轴的热变形、提供低成本的容易的改造解决方案、保持压缩机和干燥气体密封件的现有的重量、构造、和操作方式并且提供由压缩机轴旋转实现的热分配的备选形式。

发明内容

根据示例性实施例，一种用于涡轮机转子轴上的端部密封件的密封气体传输系统，该密封气体传输系统包括：密封气体通路，该密封气体通路用于将密封气体传输至端部密封件；以及密封气体分配器，该密封气体分配器用于从密封气体通路接收至少一部分密封气体，该密封气体分配器具有多个孔，以用于在涡轮机停机期间围绕转子轴分配密封气体；所述孔定位在圆柱形表面上；通过该方式，由分配器围绕轴在密封气体中引起旋涡。

所述孔典型地沿圆形布置。

所述孔优选地全部围绕所述转子轴布置，更优选地全部围绕所述转子轴规则地布置。