干气提取装置及方法与流程

本公开大体上涉及压缩机，且更具体地，涉及关于湿气压缩机的改进。

背景技术：

压缩机是如下的机器：其通过使用机械能而使例如气体的可压缩的流体的粒子加速，从而最后增大该可压缩的流体的压力。在许多不同的应用中使用压缩机，包括对烃类气体，且更具体地，所谓的湿气的处理。如本领域中普遍地理解的，湿气是含有某一百分比的液体物质的气体，液体物质通常为与通过压缩机的主气流一起抽吸的小液滴的形式。湿气普遍地存在于油气应用中，例如用于提取烃的潜艇系统中。

在油气应用中，在其中借助于设置有限定气流通道的叶片的旋转叶轮而使气体加速的所谓的离心式压缩机广泛地用于处理湿气，具体地，处理烃。

离心式压缩机能够配备有单个叶轮，即，单级配置，或配备有串联的多个叶轮，在后者的情况下，离心式压缩机时常被称为多级压缩机。各离心式压缩机级典型地包括：外壳；气体入口，其布置于压缩机吸入侧，并且，将被压缩的气体通过气体入口而供应至压缩机；以及一个或更多个叶轮，其安装于轴上，并且，布置成用于在外壳中旋转。叶轮使气体粒子加速，从而给气体粒子提供动能。由叶轮输送的加速后的气体流过相应的扩散器，该扩散器将由相应的叶轮输送的气体的动能转化成压力能。最终，退出最后一个扩散器的所输送的压缩后的气体被收集于例如蜗壳中，并且，通过布置于压缩机输送侧的气体出口而输送。

由离心式压缩机处理各种类型的气体，一些气体有毒，或具有可能地负面的对环境的影响。因此，离心式压缩机设置有通常布置于支撑(多个)叶轮的轴的相对的端部处或其附近的密封系统。密封系统防止气体从压缩机外壳泄漏。单个转子离心式压缩机通常设置有两个分开的密封件，以作为该密封系统的一部分，即，针对轴的各端而设置一个密封件，而在外伸离心式压缩机中，通常足以将定位于叶轮的正下游的轴端密封。

近来，所谓的“干气密封件”越来越普及，以提供离心式压缩机的高效密封。干气密封件能够描述为包括配合环或旋转环和主环或固定环的非接触的干运转式(dry running)机械面密封件。在运行中，旋转环中的槽生成流体动力，促使固定环分离而造成两个环之间的间隙。这些密封件被称为“干式”，因为，这些密封件不要求润滑油，这尤其大大地降低其维护要求。干气密封件必须以恒定的微小干气流供应，使得在压缩机的运行的期间维持上文提到的流体动力效应。

在WO-A-2011061142中公开了用于离心式压缩机的干气密封件的示范性的实施例，通过引用而将该专利整体地合并于本文中。能够在上文提到的公布及其中所引用的其他专利文献中找到关于干气密封件的更多的细节。

用于压缩机中的干气密封件的运行的干气通常通过取得由压缩机处理的一小部分的气体并将其朝向干气密封件输送而提供。当在所谓的湿气压缩机中使用干气密封件时，应当从朝向干气密封件系统转移的气体去除液体粒子，因为，液体污染物可能损伤干气密封件，总之，负面地影响其运行。因而，在所谓的干气滑道(skid)中，对从压缩机中的主气流转移的气体进行处理，以在将气体输送至干气密封件之前，从该气体去除污染物和杂质。

如果使入口气流中的污染物的量最小化，则将改进干气滑道的效率。因此，需要从在湿气压缩机中处理的气体流提取气体的改进的系统。

技术实现要素：

提供了一种用于从湿气流提取干气的干气提取装置。根据示范性的实施例，该装置包括湿气导管，该湿气导管具有环绕内部气流体积的侧壁。至少一个干气进气端口定位于气流体积内侧与侧壁相距某一距离处的位置。凸出部从侧壁向内地延伸，使得至少一个干气进气端口布置于凸出部上。凸出部的横截面成形为用于使凸出部周围的流动状况优化。

在本描述和所附权利要求的背景下，术语“干气”应当被理解为标示具有比由与该装置组合的例如离心式压缩机的涡轮机械处理的主湿气流更小的湿含量的气体。

将干气进气端口定位于与湿气所流过的导管的侧壁间隔开的位置，通过干气进气端口而提取的气体具有减少的量的液体，使得有可能进行对气体的更高效的处置，并且，对使用所提取的干气的干气密封件或涡轮机械的任何其他辅助构件、装置或设备的运行进行改进。

为了进一步减少所提取的干气中所含有的液体的量，根据一些实施例，干气进气端口具有沿相对于湿气流逆流的方向定向的入口。如本文中所理解的逆流方向是这样的方向，使得流动至干气进气端口中的干气的速度向量具有与湿气流的速度向量平行的分量，该分量为零或定向成与湿气流的速度向量相对。

根据一些示范性的实施例，干气提取装置包括从侧壁朝向内部气流体积向内地延伸的凸出部或十字形件。至少一个干气进气端口布置于凸出部上。凸出部或十字形件能够延伸跨过内部气流体积的整个宽度，即，能够跨过湿气导管而桥接，并且，能够在其两端连接至环绕气流体积的侧壁。在其他实施例中，凸出部或十字形件能够从侧壁以悬臂式延伸，即，能够从侧壁外伸，并且，在与侧壁相距某一距离处，具有自由远端。在一些实施例中，凸出部的自由远端能够布置于中心处或中心附近，或围绕气流体积的中心布置，或布置于基本上位于湿气导管的轴线上的位置。

根据另一方面，在本文中公开一种系统，该系统包括：

湿气压缩机；

至少一个密封装置，其布置于湿气压缩机的旋转部件与固定部件之间；

湿气线路；

如上所述的干气提取装置；

干气流路，其将干气提取装置的干气进气端口与密封装置流体地连接。密封装置能够是干气密封件。干气提取装置与密封装置之间的连接能够是直接连接。在其他实施例中，连接通过干气处置滑道而进行，其中，对经由干气提取装置而提取的干气进一步进行处置，例如过滤或以另外的方式处置，以去除液体或固体污染物的残留物。

根据又一实施例，本公开涉及一种用于从在湿气导管中流动的湿气流提取干气的方法，该方法包括如下的步骤：

将定位于湿气导管内侧的位置的至少一个干气进气端口布置在与湿气导管的壁部相距某一距离处；

通过干气进气端口而从湿气导管移开干气流。

根据一些实施例，该方法能够进一步包括如下的步骤：将至少一个干气进气端口沿相对于湿气流逆流的定向布置。

根据另一方面，本文中所公开的主题涉及一种用于使湿气压缩机中的干气密封布置运行的方法，该方法包括如下的步骤：

将定位于湿气导管内侧的位置的至少一个干气进气端口布置成在与湿气输送导管的壁部相距某一距离处；

通过干气进气端口而从湿气导管移开干气流；

将干气流提供至干气密封布置。

在下文中公开特征和实施例，并且，在所附权利要求中进一步阐述这些特征和实施例，这些特征和实施例形成本描述的主要的部分。上文的简述阐述本发明的各种实施例的特征，以便可以更清楚地理解随后的详述，并且，以便可以更清楚地意识到本发明对本领域的贡献。当然，存在本发明的其他特征，将在下文中描述这些特征，并且，将在所附权利要求中阐述这些特征。在这点上，在详细地解释本发明的若干实施例之前，理解到，本发明的各种实施例在其应用上不限于构造的细节和在下文的描述中阐述或在附图中图示的构件的布置。本发明能够是其他实施例，并且，能够以各种方式实践并执行。同样地，将理解到，本文中所采用的用语和术语是为了描述的目的，不应当被认为是限制的。

正因如此，本领域技术人员将意识到，本公开所基于的概念可以容易被用作设计用于执行本发明的若干目的的其他结构、方法和/或系统的基础。因此，重要的是，只要这样的等效的构造不背离本发明的实质和范围，权利要求就被认为是包括这些构造。

附图说明

由于在结合附图而考虑时，通过参考下文的详述而使本发明的所公开的实施例及其许多附随的优点变得更好地理解，因而将容易地获得对它们更完全的认识，在附图中：

图1图示多级离心式压缩机的截面图，其中能够呈现本文中所公开的主题；

图2图示导管中的湿气流的截面图；

图3图示根据图4的线III-III的截面图中的根据本公开的装置的第一实施例；

图4图示根据图3的线IV-IV的截面图；

图5图示根据图3的线V-V的横截面图；

图6图示根据图3的线VI-VI的横截面图；

图7图示本文中所公开的主题的另一实施例的根据图8的线VII-VII的截面图；

图8图示根据图7的线VIII-VIII的截面图；

图9和图10图示根据图7的线IX-IX和X-X的横截面图；

图11图示本文中所公开的主题的另一实施例的根据图12的线XI-XI的截面图；

图12图示根据图11的线XII-XII的截面图；

图13和图14图示根据图11的线XIII-XIII和XIV-XIV的横截面图。

具体实施方式

下文的对示范性的实施例的详述参考附图。不同的附图中的相同的参考编号识别相同的元件或相似的元件。另外，附图不一定按比例绘制。同样地，下文的详述不限制本发明。反而，本发明的范围由所附权利要求限定。

整个说明书中的对“一个实施例”或“一实施例”或“一些实施例”的引用意味着，结合实施例而描述的具体的特征、结构或特性被包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因而，短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”或“在一些实施例中”在整个说明书中的各处的出现不一定是指相同的(多个)实施例。而且，可以将具体的特征、结构或特性以任何合适的方式在一个或更多个实施例中组合。

为了给随后的对根据本文中所公开的主题的干气提取系统的描述提供一些背景，图1示意地图示多级离心式压缩机10，其中，可以采用干气密封系统。根据图1的示意图，压缩机10包括旋转地封装压缩机轴14的外壳12。多个离心式叶轮16安装于压缩机轴14上，并且，与压缩机轴14一起形成压缩机转子18。为了简单起见，在图1中，显示五个叶轮16。叶轮和压缩机级的数量仅当作示例。应当理解到，能够提供不同数量的叶轮和压缩机级，例如一个、两个、三个、四个、六个或更多个叶轮。布置于压缩机轴14的两端的轴承20径向地且轴向地支撑压缩机转子18。

压缩机10进一步包括在压缩机10的吸入侧以22示意地显示的气体入口和在压缩机10的输送侧以24示意地显示的气体出口。处于吸入压力的气体通过气体入口22而被压缩机吸收，并且，在比吸入压力更高的输送压力下通过气体出口24而被输送。

提供密封系统26，以减少或防止气体从外壳的布置有叶轮的内部朝向轴承20且充气到环境的泄漏。一个或两个密封系统26能够由未详细地显示的一个或更多个干气密封件组成。例如，干气密封件能够如WO-A-2011/061142中所公开地配置。

压缩机10进一步包括平衡鼓轮27，在处理气体时，平衡鼓轮27补偿叶轮16所生成的轴向推力。平衡鼓轮迷宫式密封件28围绕平衡鼓轮设置。平衡线路29将定位成与平衡鼓轮27相邻且与叶轮16相对的室30连接至第一压缩机级的入口，使得室30中(即平衡鼓轮27的外侧)的压力维持于与过程气体经由导管22而进入的压力相同的水平。

进一步参考图1，参考编号41示意地图示干气处置滑道，干气处置滑道经由线路43而连接至设置于密封系统26中的干气密封件。干气处置滑道41能够以从压缩机10中或压缩机10周围的合适的位置得到的气体供应。根据一些实施例，在最后一个压缩机级处或在其下游提取气体。这是特别地有利的，因为，高压热气可用于干气密封件。

根据示范性的实施例，借助于干气提取装置45而提取气体，干气提取装置45能够布置于气体出口导管24或其下游。在图1中，在压缩机10的输送凸缘示意地显示干气提取装置45。气体输送线路47将干气提取装置45连接至干气处置滑道41。

在由压缩机10处理的气体含有一部分液体时，如图2中示意地显示的，导管中，且具体地，气体出口导管24中的流体流将是环形流。该流的气体组分G将集中于气体出口导管24的中心部分中，而液体组分L将沿着导管24的外周区域集中，即，与气体出口导管24的壁部的内表面相邻地集中。如本文中所提出的，在与导管24的侧壁相距某一距离处，从气流提取气体，使得更小的量的液体污染物将与所提取的气流一起抽吸。出于此目的，一个或更多个干气进气端口布置于气体出口导管24的内部中或任何其他湿气导管中。因而，在液体组分比沿着湿气导管的壁部的位置更低的位置，从湿气导管中的主流提取气体。

在图3至图6中显示根据本公开的干气提取装置的第一示范性的实施例。根据该实施例，干气提取装置45包括湿气导管51，湿气导管51能够形成于凸缘53中。凸缘53形成侧壁，该侧壁环绕内部气流体积，湿气流过该内部气流体积。如图3和图4中所描绘的，内部气流体积能够具有圆形横截面。然而，有可能是其他横截面形状。湿气导管51能够布置于气体输送导管或气体出口导管24的两个按顺序布置的部分之间。在图3至图6的示范性的实施例中，24A和24B标示气体出口导管24的两个部分。导管24能够大体上是未显示的气体线路的任何部分，压缩后的气体从压缩机10通过该气体线路而朝向气体处理线路的随后的构件输送。24F示意地指示气体出口导管部分24A、24B的两个凸缘，干气提取装置45的凸缘53安装于这两个凸缘之间。

根据一些实施例，凸出部55从凸缘53朝向湿气导管51的内部延伸。凸出部55能够采取十字形件的形式。凸出部55能够从凸缘53的内表面沿大体上径向的方向凸出。在一些实施例中，如图3-6中所显示的，十字形件或凸出部55延伸达湿气导管51的全内径，使得十字形件55在其相对的两端连接至凸缘53。在其他实施例中，十字形件55能够比凸缘53的内径更短，并且，在湿气导管51的内部体积内侧，以外伸的方式延伸。

在图3至图6中所图示的实施例中，干气进气端口57设置于沿着凸出部55的径向延伸部分的中间的位置。根据附图中所图示的示范性的实施例，干气进气端口57大致布置于凸缘53的中心轴线A-A处或其附近。在其他实施例中，干气进气端口能够定位成更接近于气体导管51的侧壁。于是，十字形件或凸出部55能够比示范性的附图中所显示的更短。重要的是，干气进气端口57定位在与湿气导管51的内表面相距某一距离处。干气进气端口57能够有利地以逆流的方式定向，即，干气进气端口57定位于凸出部55上，以便于沿与通过气体出口导管24的气体的流动的方向相对的方向面向。气体出口导管24中的主气流的方向由图3和图4中的箭头F表示。

如图4中所显示的，凸出部或十字形件55能够具有如此成形的横截面，以便具有干气进气端口57所定位的区域中的十字形件55周围的最佳流动状况。根据一些实施例，凸出部55能够具有相对于流F的方向而面向上游的前侧或前缘和面向下游的后侧或后缘。在图3至图6中所显示的实施例中，干气进气端口57定位于凸出部55的后侧。凸出部55的前侧或前缘及其剩余的表面能够配置成以便降低摩擦损失。另外，凸出部55的横截面能够有利地配置成以便防止或减少凸出部55的后面(即，干气进气端口57的前面)的涡流的形成。

干气进气端口57通过气体通道59而与气体输送线路47流体连通，气体通道59从干气进气端口57朝向设置于凸缘53的外周的连接器61延伸。

干气进气端口57的位置和定向是如此使得进入干气进气端口57的气体具有湿含量(即液相的百分比)，该湿含量显著地低于流过湿气导管51的湿气中的平均液体含量。因而，减少的量的液体进入干气处置滑道41。

压缩机10和干气提取装置45如下地运行。湿气在气体入口22处被压缩机10吸取，压缩并通过气体出口24而输送。小部分的气体通过干气提取装置45而提取，并且，输送至干气处置滑道41。经处置的干气经由线路43而输送至密封布置46中的干气密封件。由于干气进气端口57的位置而从所提取的气体去除大部分的湿含量，因此，仅需要从干气处置滑道41中的气体去除少量的残余的液相。

图7至图10图示根据本公开的干气提取装置45的另一示范性的实施例。相同的参考编号标示如图3-6中所显示的相同或类似的构件。关于干气进气端口57的位置，图7-10的实施例与图3-6的实施例不同。

在图7-10的实施例中，干气进气端口57定位于凸出部55的前侧和后侧中间的位置。虽然在先前描述的实施例中，干气进气端口57定向成使得在主气流方向(F)与通过干气进气端口57的所提取的气体的方向之间形成的角为大致180°，但在图7-10的实施例中，通过干气进气端口57的干气流相对于主气流方向F而以大致90°定向。干气进气端口57的定向在任何情况下如此以便减少液体的进入，且可能地减少固体部分从主气流到干气进气端口57中的进入。图7-10中的干气进气端口57的位置使干气进气流上的凸出部55周围的涡流的可能的不利影响最小化。

在未显示的另外的示范性的实施例中，两个相对的干气进气端口能够设置于凸出部55的两个侧表面上。

在优选的实施例中，干气进气端口围绕湿气导管51的中心轴线A-A定位，其中，液体物质的量更小。然而，在其他实施例中，干气进气端口能够定位于湿气导管51的中心轴线与其内表面中间的位置。

图11至14图示根据本公开的干气提取装置45的另一示范性的实施例。相同的参考编号用于标示与图3-10中相同或等效的构件。在图11-14的示范性的实施例中，凸出部或十字形件55比湿气导管51的内径更短。因而，凸出部或十字形件55以悬臂式凸出至湿气导管51的空心横截面体积中。在一些实施例中，十字形件或凸出部55能够以大致湿气导管51的半径延伸至湿气导管51的内部体积中，使得凸出部或十字形件55的远端大致定位于湿气导管51的中心轴线A-A处或其附近。在一些实施例中，至少一个干气进气端口57定位于凸出部或十字形件55的远端处，如在图11和图12中具体地显示的，中心轴线A-A处或其周围。

在未显示的其他实施例中，至少一个进气端口57能够布置于凸出部55的近端和远端中间的位置，即，定位于湿气导管51中的中心位置的自由端与湿气导管51的内表面之间的位置。在又一实施例(未显示)中，凸出部或十字形件55能够越过中心轴线A-A而延伸长达比湿气导管51的直径更小的距离，并且，(多个)干气进气端口57能够围绕湿气导管51的中心轴线A-A定位于十字形件凸出部55的一侧或两侧。

不论凸出部或十字形件55的形状和尺寸以及干气进气端口57的位置和数量如何，后者都定位在与湿气导管51的内表面相距某一距离处，其中，气流中所含有的液体(且可能地固体)物质的主要部分集中于该位置。通过将干气进气端口定位于湿气导管51的横截面内侧的位置，从而更少的液体，且可能地，更少的固体物质与进入干气进气端口的气体一起抽吸，并且，干气处置滑道能够更高效地运行。

虽然本文中所描述的主题的所公开的实施例已在附图中显示，并且，在上文中结合若干示范性的实施例而具体地且详细地全面地描述，但对本领域普通技术人员将显而易见的是，在实质上不背离本文中所阐述的新的教导、原理和概念以及所附权利要求中所叙述的主题的优点的情况下，有可能作出许多修改、改变和省略。因此，所公开的创新的适当的范围应当仅由所附权利要求的最广义的解释确定，以便包括所有的这样的修改、改变和省略。另外，任何过程或方法步骤的顺序或序列都可以根据备选的实施例而变更或重新排序。