專利名稱：壓縮機單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尤其用于水下操作的具有自動化單元的壓縮機單 元，該壓縮機單元包括具有旋轉(zhuǎn)軸線的壓縮機和電動機，該壓縮機單 元包括具有用于輸送介質(zhì)的流入口和流出口的殼體，構(gòu)造所述自動化 單元，使得其執(zhí)行用于壓縮機單元的控制任務(wù)和調(diào)節(jié)任務(wù)。
背景技術(shù)：
在壓縮機制造領(lǐng)域的最新發(fā)展也聚焦在要用來輸送天然氣的大型 壓縮機的海下布置上。由于特殊的操作條件，尤其由于在維修方面和 供給管路方面受到強烈限制的可接近性，專業(yè)界人士面臨巨大的挑戰(zhàn)。 相關(guān)的環(huán)境規(guī)定禁止有待安裝的設(shè)備和周圍海水之間的任何物質(zhì)交 換。附加地，海水是有侵蝕性的介質(zhì)并且在不同的海洋深度中碰到極 端的壓力條件和溫度條件。另外的要求在于，該設(shè)備一方面應(yīng)該具有 特別高的使用壽命，并且另一方面必須構(gòu)造成幾乎不用維修的。另外， 有待輸送的部分地有化學(xué)侵蝕性的介質(zhì)的不可忽視的污染也是令人憂 慮的。
壓縮機單元為了其操作通常需要大量的電接口，尤其用于供能以 及在上級的自動化單元與壓縮機單元之間傳輸控制信號。在此，上級 的自動化單元與壓縮機單元分開地以一定間距進行布置， 一方面為了 實現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的高度模塊化，并且另一方面為自動化單元的電子元件確 保最佳的操作條件。尤其在使用有源的磁性軸承時，在自動化單元和 壓縮機單元之間需要大量的信號線路，這些信號線路將不同的測量值 傳輸?shù)阶詣踊瘑卧喜⑶覍⑾鄳?yīng)的控制參數(shù)傳輸?shù)酱判暂S承上。
傳輸用于操作壓縮機單元的能量以及在壓縮機單元和自動化單元 之間傳輸信號需要巨大的花費，因為大量線路必須尤其借助于非常昂 貴的插拔連接件構(gòu)造成可分開的。如果有一種對于海下操作合適的設(shè) 備，那么在成本方面贏得了多重更大的意義，因為對此插拔連接件必 須滿足特別的要求。
此外，為自動化單元提供了冷卻系統(tǒng)，必須借助于該冷卻系統(tǒng)排 出部分構(gòu)造為大功率電子裝置的構(gòu)件的不可忽視的損耗功率。
發(fā)明內(nèi)容
從現(xiàn)有技術(shù)中的問題出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是改善自動化單元和壓 縮機單元的共同作用并且尤其減少冷卻自動化單元的花費和信號傳輸 以及能量傳輸?shù)幕ㄙM。
為了解決按本發(fā)明的任務(wù)，提出了按權(quán)利要求1所述的壓縮機單 元 從屬權(quán)利要求包含本發(fā)明的有利的改進方案.
將自動化單元布置在其中的附加殼體布置在壓縮機單元的殼體上 首先具有這樣的優(yōu)點，即自動化單元和壓縮機單元之間的相應(yīng)的供能 線路和信號線路不必再滿足標準地進行構(gòu)造，該標準適合于直接接觸 環(huán)境條件。更確切地說，可以如此設(shè)計線路，使得其僅僅滿足在附加 殼體內(nèi)部和壓縮機單元的殼體內(nèi)部的始終可再現(xiàn)的并且可精確預(yù)見的
操作條件。此外，不需要用于分開自動化單元和壓縮機單元之間的線 路的特別的插拔連接件。此外令人吃驚的是，可以發(fā)現(xiàn)在壓縮機單元 的殼體上的一些區(qū)域提供對于自動化單元的操作所需要的熱邊緣條件 而沒有額外的修改。該決定性的優(yōu)點使得不再需要用于自動化單元的 特別的冷卻系統(tǒng)。當用于自動化單元的附加殼體在流入口的進氣短管 的區(qū)域內(nèi)導(dǎo)熱地安置在殼體上，從而自動化單元的損耗功率借助于熱 傳導(dǎo)排出到殼體上時，該優(yōu)點就特別有效。雖然該優(yōu)點在原則上對于 壓縮機單元來說意義重大，但是它在水下操作的領(lǐng)域中具有額外的意 義，因為在水里最高程度地限制了壓縮機單元的可接近性并且由于該 原因完全很難提供額外的冷卻介質(zhì)。由于在化學(xué)上侵蝕的特性，使用 海水作為冷卻介質(zhì)幾乎被排除了。在輸送天然氣時，可以由冷的輸送 介質(zhì)毫無問題地吸收損耗功率。然而這里的問題是將熱量導(dǎo)入輸送流 中。
壓縮機單元尤其在涉及具有沿著唯一的旋轉(zhuǎn)軸線的電動機和壓縮 機單元的單軸的結(jié)構(gòu)時通常構(gòu)造成長形的并且沿著縱向延伸方向產(chǎn)生 操作中的溫度分布圖。在流入口或者說進氣短管的軸向區(qū)域內(nèi)，該溫 度對于導(dǎo)熱地安置自動化單元的附加殼體來說是特別有利的。按本發(fā) 明，熱量借助于殼體的進氣短管的區(qū)域內(nèi)的熱傳導(dǎo)從自動化單元中排 出并且導(dǎo)入流過壓縮機單元的輸送介質(zhì)中。在進氣短管的軸向區(qū)域內(nèi) 的哪個圓周位置上安置附加殼體可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)壓縮機 單元的殼體和附加殼體之間的導(dǎo)熱條件的協(xié)調(diào)來決定。在此，自動化單元有針對性地借助于內(nèi)部的信號線路和/或內(nèi)部的 供能線路與壓縮機單元的構(gòu)件連接。該內(nèi)部的線路可以有針對性地借 助于插拔連接件構(gòu)造成可分開的，從而在維修工作的范圍內(nèi)也可以毫 無問題地更換元件。該插拔連接件只需要設(shè)計成一種尺寸，該尺寸滿 足殼體內(nèi)部始終可再現(xiàn)的并且可預(yù)見的操作條件。與自動化單元連接 的構(gòu)件尤其是壓縮機和電動機的轉(zhuǎn)子的磁性軸承以及電動機。除此以 外，還可以設(shè)置不同的溫度測量裝置和壓力測量裝置。
自動化單元有針對性地借助于外部的信號線路或外部的供能線路 或借助于這兩者與基站連接。
本發(fā)明的有利的改進方案提出，將附加殼體借助于焊接與壓縮機 單元的殼體連接，這一方面確保殼體之間良好的導(dǎo)熱性，并且另一方 面尤其為水下操作形成所需要的氣密性。然而為了在維修工作中可接 近附加殼體內(nèi)的構(gòu)件，有利的是該附加殼體具有可封閉的開口。該可 封閉的開口可以借助于常規(guī)的密封件進行密封。對于更長的水下操作 的階段來說，也可以考慮借助于焊縫來密封該附加開口 ，這無論如何 都能經(jīng)受不利的操作條件。
為了將一方面來自自動化單元的損耗功率并且另一方面來自操作 壓縮機單元的損耗功率可靠地排出，有利的是該壓縮機單元本身具有 大功率的冷卻系統(tǒng)。尤其在水下操作中輸送天然氣時可以如此構(gòu)造該 冷卻系統(tǒng)，從而由輸送介質(zhì)在周圍沖刷壓縮機單元的不同的構(gòu)件并且 以這種方式向輸送介質(zhì)排出損耗熱量。
下面參考附圖根據(jù)用于說明的專門的實施例對本發(fā)明進行詳細描
述。所示出的實施方式只是為了說明而理解為本發(fā)明的實施例。其中 圖1是按本發(fā)明布置有自動化單元的壓縮機單元的縱剖面的示意圖。
具體實施例方式
圖1示出了按本發(fā)明的壓縮機單元1的縱向剖面圖，該壓縮機單 元作為重要的構(gòu)件具有在氣密構(gòu)造的殼體4中的電動機2和壓縮機3。 該殼體4容納著電動機2和壓縮機3。在從電動機2到壓縮機3的過渡 區(qū)域中，為殼體4設(shè)置了流入口 6和流出口 7，其中通過流入口 6借助 于進氣短管8吸入有待壓縮的流體，并且通過流出口 7排出壓縮好的流體。在操作中垂直地布置所述壓縮機單元1，其中電動機2的電動機轉(zhuǎn) 子15通過壓縮機3的壓縮機轉(zhuǎn)子9統(tǒng)一形成共同的軸19，該軸圍繞共 同的垂直的旋轉(zhuǎn)軸線60進行旋轉(zhuǎn)。電動機轉(zhuǎn)子15在電動機轉(zhuǎn)子15的上面的端部上支承在第一徑向 軸承21中。壓縮機轉(zhuǎn)子9在下面位置中支承在第二徑向軸承22中。 在共同的軸19的上面的端部上，也就是在電動機轉(zhuǎn)子15的上面 的端部上設(shè)置了軸向軸承25。徑向軸承21, 22和軸向軸承25用電磁 進行工作并且分別封裝地構(gòu)成。在此，徑向軸承21， 22在圓周方向上 圍繞軸19的相應(yīng)的軸頸延伸，并且在此構(gòu)造成360。環(huán)繞的且不分開 的。構(gòu)造成離心式壓縮才幾的壓縮才幾3具有三個壓縮才幾級11,這些壓縮 機級分別借助于溢流部分33連接。在壓縮機級11上產(chǎn)生的壓力差用 作在壓縮機轉(zhuǎn)子9上產(chǎn)生推力，該推力通過連接器18傳遞到電動機轉(zhuǎn) 子15上并且其方向反向于由壓縮機轉(zhuǎn)子9和電動機轉(zhuǎn)子15形成的整 個轉(zhuǎn)子的重力的方向指向，從而實現(xiàn)在額定工作狀態(tài)中最大程度的推 力平衡。以這種方式可以將軸向軸承25的尺寸設(shè)計得比在水平布置時 更小。電磁的軸承21， 22， 25借助于冷卻系統(tǒng)31冷卻到操作溫度，其中 該冷卻系統(tǒng)31在壓縮機3的溢流部分中設(shè)有分接頭32。將優(yōu)選為天然 氣的輸送介質(zhì)的一部分借助于管道從分接頭32引導(dǎo)通過過濾器35，并 且隨后通過兩個單獨的管道輸向各個外部的軸頸(第一徑向軸承21和 第二徑向軸承22以及軸向軸承25)。借助于冷的輸送介質(zhì)進行冷卻節(jié) 省了額外的供應(yīng)管道。電動機轉(zhuǎn)子15由定子16包圍，該定子具有封裝結(jié)構(gòu)39,使得有 侵蝕性的輸送介質(zhì)不會損壞該定子16的繞組。在此，優(yōu)選如此設(shè)計該 封裝結(jié)構(gòu)39，使得其能夠承受整個操作壓力。這也是因為設(shè)置了單獨 的定子冷卻系統(tǒng)40，該定子冷卻系統(tǒng)將自己的冷卻介質(zhì)41借助于泵 42輸送通過熱交換器43。至少如此構(gòu)造該封裝結(jié)構(gòu)39，使得在定子 16和電動機轉(zhuǎn)子15之間延伸的區(qū)段雖然具有薄的壁厚，但是在借助于 冷卻介質(zhì)41完全填充定子冷卻系統(tǒng)40時能夠保持設(shè)計壓力水平。以這種方式避免在該區(qū)域中較大的渦流損失并且改善了整個裝置的效 率。壓縮機轉(zhuǎn)子9適宜地具有壓縮機軸10,在該壓縮機軸上安裝了各 個壓縮機級11。這可以優(yōu)選借助于熱壓配合實現(xiàn)。同樣形狀配合連接 也是可行的，例如借助于多邊形。按照另一種實施方式，將不同的壓 縮機級ll彼此焊接在一起，由此形成了一體的壓縮機轉(zhuǎn)子9。在壓縮機單元1的殼體4上，借助于焊縫58導(dǎo)熱地安置附加殼體 56。該附加殼體56具有開口 57，通過該開口可以接近該附加殼體56 的內(nèi)部，并且借助于螺栓59和蓋子70將該開口封閉。該蓋子70借助 于緊密接縫63與附加殼體56的鄰接的元件進行焊接，由此在水下操 作時周圍介質(zhì)不會滲入。由大功率電子裝置52和其它構(gòu)件組成的自動 化單元51位于附加殼體56的內(nèi)部。自動化單元51借助于導(dǎo)熱元件64 與壓縮機單元的殼體4導(dǎo)熱地連接，從而將產(chǎn)生的損耗功率借助于熱 傳導(dǎo)排出到殼體4上。附加殼體56布置在壓縮才幾單元的流入口 6或者i兌進氣短管8的軸 向區(qū)域50內(nèi)，使得在那里有優(yōu)勢的熱條件用于特別有效地冷卻自動化 單元51。在操作中沿著壓縮機單元的旋轉(zhuǎn)軸線60產(chǎn)生特定的溫度分布 圖，該溫度分布圖在進氣短管8的區(qū)域內(nèi)基本上具有底點。所述自動化單元51借助于外部的信號線路66和外部的供能線路 68與基站65連接，該基站一方面承擔對壓縮機單元1的控制并且另一 方面承擔對壓縮機單元l的供給。借助于外部的插拔連接件69可分開 地構(gòu)造外部的信號線路66和供能線路68。絕緣套管53密封外部線路 (66， 68)到附加殼體56中的進口。自動化單元51借助于內(nèi)部的信號線路55和內(nèi)部的供能線路67與 壓縮機單元1的構(gòu)件連接。該構(gòu)件是軸向軸承25和徑向軸承21， 22 以及電動機2。除此以外，還設(shè)置了其它的傳感器和構(gòu)件與自動化單元 51連接，然而這里沒有詳細說明。所述附加殼體尤其為了水下操作而由優(yōu)質(zhì)鋼制成。來自基站65的 供能以400V進行。
權(quán)利要求
1.尤其用于水下操作的具有自動化單元(51)的壓縮機單元(1)，該壓縮機單元包括具有旋轉(zhuǎn)軸線(60)的壓縮機(3)和電動機(2)，該壓縮機單元(1)包括具有用于輸送介質(zhì)的流入口(6)和流出口(7)的殼體(4)，構(gòu)造所述自動化單元，使得其執(zhí)行壓縮機單元(1)的控制任務(wù)和調(diào)節(jié)任務(wù)，其特征在于，在所述殼體(4)上安置附加殼體(56)，在該附加殼體中布置所述自動化單元(51)。
2. 按權(quán)利要求1所述的壓縮機單元(1)，其特征在于，所述附 加殼體(56)在流入口 (6)的進氣短管(8)的區(qū)域內(nèi)導(dǎo)熱地安置在 殼體(4)上，從而自動化單元(56)的損耗功率借助于熱傳導(dǎo)排出到 殼體(4)上。
3. 按上述權(quán)利要求中任一項所述的壓縮機乎元(1)，其特征在 于，所述輸送介質(zhì)是天然氣并且構(gòu)造所述壓縮機單元(1)用于水下操 作。
4. 按上述權(quán)利要求中任一項所述的壓縮機單元(1)，其特征在 于，所述自動化單元(56)借助于內(nèi)部的信號線路(55)和/或內(nèi)部的 供能線路(67)與構(gòu)件連接。
5. 按權(quán)利要求4所述的壓縮機單元(1)，其特征在于，所述構(gòu) 件是磁性的軸承(軸向軸承25，徑向軸承21, 22)和/或電動機(2)。
6. 按上述權(quán)利要求中任一項所述的壓縮機單元(1)，其特征在 于，所述自動化單元(51)借助于外部的信號線路(66)和/或外部的 供能線路(68)與基站(65)連接。
7. 按上述權(quán)利要求中任一項所述的壓縮機單元(1)，其特征在 于，所述附加殼體(56)借助于焊接(焊縫(58))與殼體(4)連接。
8. 按上述權(quán)利要求中任一項所述的壓縮機單元(1)，其特征在 于，所述附加殼體(56)具有可封閉的開口 (57)。
9. 按上述權(quán)利要求中任一項所述的壓縮機單元(1)，其特征在 于，設(shè)置冷卻系統(tǒng)(31)，該冷卻系統(tǒng)設(shè)有分接頭(32)并且構(gòu)造該 冷卻系統(tǒng)，從而借助于輸送介質(zhì)冷卻所述壓縮機單元(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尤其用于水下操作的具有自動化單元(51)的壓縮機單元(1)，該壓縮機單元包括具有旋轉(zhuǎn)軸線(60)的壓縮機(3)和電動機(2)，該壓縮機單元(1)具有殼體(4)，所述自動化單元用于控制任務(wù)和調(diào)節(jié)任務(wù)。本發(fā)明的任務(wù)是改善自動化單元和壓縮機單元的共同作用并且尤其減少冷卻自動化單元的花費和信號傳輸以及能量傳輸?shù)幕ㄙM。為此提出，在所述殼體(4)上安置附加殼體(56)，在該附加殼體中布置所述自動化單元(51)。
文檔編號H02K5/132GK101410623SQ200780010492
公開日2009年4月15日 申請日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者G·馬蒂森, M·范阿森 申請人:西門子公司