用于排放湿气体压缩机的系统及方法与流程

本公开内容涉及涡轮机。更具体而言，本公开内容涉及关于湿气体压缩机的改善，特别是处理湿气体(即，含有液体微粒的气态流)的离心压缩机。

相关技术的描述

在许多行业中，特别而言但非排他地在油气开采和处理行业中，使用了涡轮机，其处理气体，气体可含有通过涡轮机处理的主气态流中夹杂的固体或液体微粒。水下压缩机为处理湿气体的涡轮机的典型示例，因为从气田开采的气态烃通常含有由流过涡轮机的气体曳引的液滴和/或固体物质形式的较重的烃。

包含在由湿气体压缩机处理的气流中的液滴可收集在设在压缩机罩中的一个或多个腔中。例如，如果压缩机的排放喷嘴不向下定向，则一些液体可收集在出口蜗壳中，在该处收集到来自压缩机末级的压缩的气体，且压缩气体从该处朝出口歧管输送。可发生液体收集的其它腔为布置在相邻压缩机叶轮之间的扩散器或回流通道的部分；平衡鼓轮附近的腔，以及不同地定位在压缩机罩中的其它腔。

液体可在机器的连续操作期间或在加压停止期间积聚。在后一情况中，液体也可通过过程流的冷却引起的重烃冷凝来生成。

本发明的概要

根据一个方面，本文公开的主题涉及湿气体压缩机，其包括压缩机罩和布置成用于在压缩机罩中旋转且包括至少一个叶轮的转子。压缩机还包括至少一个腔以用于收集由压缩机处理的湿气体中含有的液体。排放端口设在腔的底部处，且通风端口进一步设在所述腔的排放端口上方的位置，排放端口和通风端口与液位测量室流体连通。液面计与液位测量室组合，且排放阀布置成用于从腔朝液体排放管线排放液体。此外，提供了控制装置，其配置成用于接收来自液面计的信号且用于控制排放阀，使得排放阀在液位测量室中的液体达到阈值时打开。

湿气体压缩机可为离心湿气体压缩机。在一些实施例中，压缩机为多级压缩机，包括多个按顺序布置的叶轮。

在一些实施例中，压缩机包括多个腔，各个腔均与排放端口和通风端口流体连通。各个腔进一步与相应液位测量室(具有与其组合的液面计)流体地连接。相应的排放阀布置成用于从各个腔排放液体。一个或多个控制装置可设置成用于控制一个、一些或所有排放阀，使得各个排放阀在相应液位测量室中的液位达到给定阈值时打开。

在一些实施例中，液面计或各个液面计均布置在压缩机罩外。

压缩机还可包括各个排放阀或该排放阀下游的止回阀。

根据另一个方面，本文公开的主题关于用于除去积聚在湿气体压缩机中的液体的方法，压缩机包括压缩机罩和布置成用于在压缩机罩中旋转的至少一个叶轮。该方法包括以下步骤：

在压缩机罩中提供至少一个腔或多个腔，与湿气体分离的液体收集在其中；

提供布置在各个腔的底部处的排放端口和布置在排放端口上方的通风端口；

使排放端口和通风端口与设有液位计的液位测量室流体连接；

在腔与液体排放管线之间提供排放阀；

运行压缩机且处理穿过其间的湿气体；

在腔中收集与由压缩机处理的湿气体分离的液体；

检测液位测量室中的液位；

如果液位测量室中的液体达到阈值，则打开排放阀以将液体从腔和从室排放。

如果多个腔存在于压缩机罩中，则各个腔均可设有相应的排放端口、通风端口和带有相应的液面计的液位测量室。相应的排放阀可与各个腔流体连通，且可基于由与相应的液位测量室相关联的液位计检测到的液位来控制。

根据一些实施例，在压缩机运行时排放阀打开。

特征和实施例这里在下文中公开，且在形成本描述的组成部分的所附权利要求中进一步提出。以上简要描述提出了本发明的各种实施例的特征，以便随后的详细描述可被较好理解，且以便可更好认识到对本领域的当前贡献。当然，存在将在下文中描述且将在所附权利要求中提出的本发明的其它特征。在此方面，在详细阐释本发明的若干实施例之前，将理解的是，本发明的各种实施例不将其应用限于以下描述中提出或附图中示出的构造细节和构件布置。本发明能够有其它实施例和以不同的方式实施和执行。另外，将理解的是，本文使用的短语和用语为了描述目的，且不应当认作是限制性的。

因此，本领域的技术人员将认识到，本公开内容基于的构想可容易实现为设计其它结构、方法和/或系统来执行本发明的若干目的的基础。因此，重要的是，权利要求认作是包括此类等同结构，因为它们并未脱离本发明的精神和范围。

附图的简要描述

本发明的公开实施例和其许多伴随的优点的更完整的认识将容易获得，因为其在连同附图考虑时通过参照以下详细描述变得更好理解，在附图中：

图1示意性地示出了与相应的液位测量室组合的普通的腔，与气流分离的液体可收集在腔中；

图2示意性地示出了带有用于收集与由压缩机处理的湿气体分离的液体的多个腔的示例性离心压缩机的一部分的截面视图。

本发明的实施例的详细描述

示例性实施例的以下详细描述参照了附图。不同图中的相同参考标号表示相同或类似的元件。此外，图不一定按比例绘制。另外，以下详细描述不限制本发明。而是，本发明的范围由所附权利要求限定。

贯穿说明书提到的"一个实施例"或"实施例"或"一些实施例"意思是连同实施例描述的特定特征、结构或特点包括在公开的主题的至少一个实施例中。因此，贯穿说明书在各个位置出现的短语"在一个实施例中"或"在实施例中"或"在一些实施例中"不一定是指相同实施例。此外，特定特征、结构或特点可在一个或多个实施例中以任何适合的方式组合。

以下描述涉及用于处理湿气体的离心压缩机的实施例。本文公开的主题的其它用途是可能的，例如，在发生类似的液体积聚问题的其它类型的压缩机中。

图1示出了阐释用于本文公开的主题的操作的原理的图示。在图1的图示中，参考标号1指出其中形成了腔3的压缩机罩。与由压缩机处理的湿气流分离的液体L可收集在腔3的底部。

腔3的底部设有通过管线7与液位测量室9流体连通的排放端口5。管线7可连接至液位测量室9的底部9B。液位测量室9的顶部9T可通过管线11与腔3的顶部处或附近的通风端口13流体连通。

根据一些实施例，液位测量室9可位于压缩机罩1的外侧，且管线7、11延伸穿过压缩机罩1。

液面计15布置在液位测量室9处且可电子地连接至控制单元或控制装置17。控制单元17可通过线路19与排放阀21连接。排放阀21位于与腔3流体连通的排放管23上。排放阀21的打开引起收集在腔3中的液体中的液体L从腔3朝收集储器等(未示出)排放。控制单元17可配置和控制成用于选择性地打开和关闭排放阀21，以防止腔3中的液位升高到高于阈值(这可有损压缩机的正确操作)。

液位测量室9和液面计15相对于腔3空间地布置，使得腔3中的液位可由液面计15检测到，腔3中和室9中的液位由于通过两个端口5、13和相应管线7、11的流体连接而是相同的。即，液面计15的测量区间布置在对应于可在腔3中实现的液位的高度处。

在压缩机的操作期间，例如通过重力(见示意性呈现出重力的箭头G)与由压缩机处理的湿气体分离的液体积聚在腔3的底部。通过管线7，液体还收集在液位测量室9中。液位测量室9中和腔3中的液位由于连接管线7而总是在相同高度处。液位在图1中的L1处指出。液位L1可由液面计15检测到。在一些实施例中，液面计15为磁性液面计。适合的磁性液面计为Bont®磁性液面计，其可从意大利Garbagnate Milanese的Cesare Bonetti s.p.a.得到。

在液位测量室9中的液位L达到阈值TH时，液面计15可生成信号。由液面计15生成的信号通过控制单元17触发排放阀21的打开。

液面计15和控制单元17可构造和布置成使得控制单元17持续接收关于液位测量室9中的液位L1的信息。阈值TH可由控制单元17中的编程器设置，且控制单元17在来自液面计15的液位信号指出达到阈值水平时生成排放阀打开信号。作为备选，如上文所述，液面计15可配置成仅在由液位L1达到阈值TH时生成报警信号或阀打开信号。报警信号输送至控制单元17，且基于所述报警信号，控制单元17打开排放阀21。

在一些实施例中，第二液位阈值TH1可提供成高于液位阈值TH。控制单元17可配置成使得在达到第二阈值TH1时，压缩机立即停止以防止破坏。

压缩机的排放可在加压停止期间或在压缩机运行时完成(对于内部压力足够高而防止冷凝物回流的那些腔)。止回阀22可提供在排放阀21下游以防止朝机器腔的回流。

获得腔3中的可靠液位控制，且压缩机可通过检查腔3中的液位来安全地连续操作。在需要时通过打开排放阀21来排放液体，因此避免了涡轮机中的液体的过量积聚。

一旦排放阀21在控制单元17的控制下打开，则其可再次关闭，即，在预设时间间隔(其计算为足以排放腔3)之后。在其它实施例中，阀21的关闭例如可通过低于阈值水平TH的另一阈值水平来控制。一旦液位测量室9中的液体达到该较低阈值，则腔几乎是空的，且排放阀21可关闭。

迄今参照图1所述的总体原理可体现在压缩机中，例如，如图2中示意性所示的湿气体离心压缩机，其使液位测量室9与液体可积聚的离心压缩机的各个腔组合。在图2的截面视图中，示出了两级离心压缩机10，其包括罩1和布置成用于在罩中旋转的转子。转子包括安装在旋转地支撑在罩1中的轴35上的两个叶轮31、33。

在其它实施例中，可取决于压缩机10的设计提供不同数目和构造的叶轮31、33。

在图2中所示的示例性实施例中，压缩机10设有气体入口压室37和入口导向导叶39，湿气体穿过其朝第一叶轮31输送(见箭头F)。

气体由旋转轮叶31加速，且在与返回通道43流体连通的扩散器41中排放。由叶轮31加速的气体的动能的一部分转换成扩散器41中的压力能。部分地压缩的气体进入第二叶轮33，且又由此加速且收集在第二扩散器45中，在该处，由第二叶轮33输送的气体的动能转换成压力能。

蜗壳47通过第二扩散器45收集由第二叶轮33输送的气体，且将其朝输送歧管(未示出)输送。

在图2的示例性实施例中，压缩机10包括安装成用于在轴35上旋转的平衡鼓轮49。在与叶轮33相对的一侧上，平衡室51提供在平衡鼓轮49附近。以本来已知的方式，平衡室51可与入口压室37流体连通以在轴35上生成轴向推力，其至少部分地平衡在压缩机10的操作期间由叶轮31和33生成的轴向推力。

在压缩机10的罩1内的各种位置，提供了多个液体收集腔。仅通过举例而言，在图2的示意图中，绘出了六个液体收集腔，且标为3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6。液体收集腔3.1-3.6的数目、形状和位置仅作为示例，且将理解的是，这些腔的数目、形式、大小和位置取决于特定压缩机设计。

各个液体收集腔3.1-3.6可与图1中针对普通液体收集腔3示意性示出的相同的方式与对应的液位测量室流体连通。

各个液体收集腔3.1-3.6因此可设有优选布置在罩1外的未示出的对应液位测量室。各个液位测量室可如上文参照普通液位测量室9所述的那样构造和布置且设有液面计15。

各个液位测量室可通过相应的排放端口和通风端口以与图1中针对腔3、通风端口13和排放端口5示意性示出的相同的方式与相应的液体收集腔3.1-3.6流体连通。

各种液体收集腔3.1-3.6的液面计可连接至单个控制单元17，其继而又连接到针对各个液体收集腔3.1-3.6提供的各种排放阀，使得来自各种液面计的信号可由共同的控制单元处理，控制单元控制不同排放阀的打开和关闭。在其它实施例中，单独的控制单元可与各个液体收集腔组合来提供用于各个液面计和相关排放阀。

在图2中，参考标号H1-H6指出了对于各个液体收集腔3.1-3.6的阈值液位。如可从图2中认识到的那样，各个液体收集腔3.1-3.6取决于腔的形状和位置而具有不同的液位阈值。关于相应液面计15的单独的液位测量室因此可单独地控制各个液体收集腔中的液位。

尽管本文描述的主题的公开实施例已经在附图中示出且在上文中具体且详细地结合若干示例性实施例完整地描述，但本领域的普通技术人员将认识到，许多改型、变化和省略是可能的，而不实质地脱离本文提出的新颖教导内容、原理和构想以及所附权利要求中叙述的主题的优点。因此，公开的创新的适当范围应当仅由所附权利要求的最宽解释来确定，以便涵盖所有此类改型、变化和省略。此外，任何过程和方法步骤的顺序或次序可根据备选实施例改变或重排。