CN107002510B - 监控具有外壳的涡轮机的状态的方法及布置和涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种涡轮机，所述涡轮机具有：可积聚液体的外壳(10)；至少一个液位检测器(11)，所述至少一个液位检测器定位在所述外壳(10)内，用于在所述涡轮机的操作期间自动检测所述外壳(10)内积聚的液体；所述液位检测器(11)可布置成检测所述外壳(10)内的一个或两个或三个或四个液位(L1、L2、L3、L4)；所述液位检测器(11)通常连接到电子装置(13)，所述电子装置至少用于自动发送(14)所述液位的信号。有利地，所述电子装置控制至少一个阀，以从所述外壳自动排放所述积聚液体；通过这种方式，所述涡轮机的状态不仅受到监控，而且还得到管理。

Description

监控具有外壳的涡轮机的状态的方法及布置和涡轮机

技术领域

本发明公开的主题的实施例涉及一种用于(至少)监控外壳可积聚液体的涡轮机的状态的方法，以及相关布置和涡轮机。

背景技术

一些“油气”设备，包括一个或多个涡轮机，设计成接收由气体材料制成的输入工作流体。一些设备设计成接收除了气体材料之外，始终含少量液体的输入工作流体。一些设备设计成接收除了气体材料之外，偶尔含少量液体的输入工作流体。

如果即将提供到设备入口的流体中始终存在一定液体材料，则通常会在涡轮机入口之前提供分离器，以便减少或消除所述液体。在这种情况下，输入液体的平均百分数相对较高。

如果即将提供到设备入口的流体中偶然存在一些液体材料(例如，在清洗程序或洗炉期间)，则通常会对涡轮机的零件进行设计，以便这些零件能够耐液滴的碰撞。在这种情况下，输入液体的平均百分数非常低。

显然，相同设备中可能需要使用上述两种解决方案。

发明内容

综上所述，“油气”设计师的主要问题在于由于涡轮机“主流”中的液体可对与工作流体接触的机械的固定和旋转零件产生的损坏，管理所述液体；通过使用分离器，可避免或减少“主流”中的液体，并且也避免或减少任何“次流”中的任何液体。

根据常用做法，如果在操作期间，由于任何“次流”(或者其他任何原因)而导致一些液体积聚在涡轮机的外壳内，则在维护操作期间，即在涡轮机不工作的“脱机”期间，通过打开外壳来去除所述液体。如果操作员认为积聚的液体可过多，则可决定在常规计划维护操作之外，进行额外的维护操作。

本发明的发明人认为，需要对液体积聚问题(基本上是由于任何“次流”)的所述解决方案进行改进。

对于设计成设置在水下，即，“海底”作业的涡轮机而言尤其如此；实际上，在这种情况下，无法接触机械并且维护困难，并且必须避免额外的维护操作。对于这些应用，设计师会在海底设备的涡轮机入口之前，设置一个或多个性能非常优良的分离器。

本发明的发明人还认为，如果提供始于涡轮机入口的增压室(例如，离心式压缩机)并且延伸到涡轮机贮槽的专用排放管道，则除了不可避免的次流之外，所述管道还会产生“需处理的”液体次流。在这种情况下，必须进行液体排放，例如，贮槽中的液体。

第一示例性实施例涉及一种方法，用于监控外壳中可积聚液体的涡轮机的状态。

一般来说，根据所述方法，至少一个液位检测器设置在所述外壳内，用于在所述涡轮机的操作期间，自动检测所述外壳内积聚的液体。

应注意，根据所述第一示例性实施例的一部分，不仅仅监控，同时还管理所述涡轮机的所述状态。

第二示例性实施例涉及一种布置，用于监控外壳中可积聚液体的涡轮机的状态。

一般来说，所述布置包括机械、液压、电气、电子装置，用于执行上文一般性描述或者在下文详述的方法。

应注意，根据所述第二示例性实施例的一部分，不仅仅监控，同时还管理所述涡轮机的所述状态。

第三示例性实施例涉及一种涡轮机。

一般来说，所述涡轮机包括机械、液压、电气、电子装置，用于执行上文一般性描述或者在下文详述的方法。

附图说明

从以下结合附图进行的示例性实施例的说明中，可更加显而易见地了解本发明，在附图中：

图1示出根据本发明的一种布置的第一实施例的简化方框图；

图2示出根据本发明的一种布置的第二实施例的简化方框图；

图3示出根据本发明的一种布置的第三实施例的简化方框图；以及

图4示出根据本发明的一种涡轮机的一个实施例的局部截面图。

具体实施方式

下文将参考附图对示例性实施例进行说明。不同附图中的相同参考数字是指相同或类似的元件。以下具体说明并非限制本发明。相反，本发明的范围由随附的权利要求书限定。

整个说明书中“一个实施例”或“实施例”的应用表示结合该实施例所描述的具体特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书全文中不同地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定是指相同的实施例。另外，具体特征、结构或者特性能以任何合适方式组合在一个或多个实施例中。

图1示出一种布置，包括：

液位检测器11，所述液位检测器适用于检测四个不同液位L1、L2、L3、L4，

电子单元13，所述电子单元连接到液位检测器11并且接收液位检测器11产生并且与所检测的液位相对应的电信号，

信令单元14，所述信令单元连接到电子单元13并且适用于产生与从电子单元13接收的电信号相对应的(例如，目视和/或声学)信令。

液位检测器11设置涡轮机的外壳10内，特别是在涡轮机的操作期间可积聚液体的贮槽内-图1中仅示出涡轮机的贮槽；液位检测器11由单个检测装置构成。

图2示出图1中的替代布置。

所述布置与图1中的布置类似，但是进一步包括另一个液位检测器22，所述液位检测器适用于检测四个不同液位L5、L6、L7、L8；所述电子单元23连接到液位检测器22并且接收液位检测器22产生并且与所检测的液位相对应的电信号。液位检测器22由四个检测装置22A、22B、22C、22D构成；每个所述检测装置专用于检测不同液位；检测装置22A检测液位L5，检测装置22B检测液位L6，检测装置22C检测液位L7，检测装置22D检查的液位L8。

在图2中的实施例中，垂直虚线25是指第一液位检测器21可以检测贮槽20的第一区中的液位，并且第二液位检测器22可以检测贮槽20的第二区中的液位。

图3示出图2中的替代布置。

所述布置与图2中的布置类似，但是进一步包括第一排放阀36和第二排放阀37；所述第一排放阀36连体连通到第一排放管38，所述第一排放管始于相对于贮槽30的底面的贮槽30的第一高度；第二排放阀37流体连通到第二排放管39，所述第二排放管39始于相对于贮槽30的底面的贮槽30的第二高度；第一高度高于第二高度；第一(较高)排放管38的截面远宽于第二(较低)排放管39。

在图3中的实施例中，垂直虚线35是指第一液位检测器31可以检测贮槽30的第一区中的液位，并且第二液位检测器32可以检测贮槽30的第二区中的液位。

如上所述，根据本发明，通过在操作期间自动检测外壳内积聚的液体来监控涡轮机的状态；为此，使用至少一个液位检测器；在图1中的实施例中，设有一个液位检测器11；在图2中的实施例中，设有两个液位检测器21和22；在图3中的实施例中，设有两个液位检测器31和32。

有利地，设置液位检测器，以检测外壳内的一个或两个或三个或四个(不同)液位。在所有附图中的实施例中，提供四个液位：液位L4和L8与“当前”相对应；液位L3和L7与“低”相对应；液位L2和L6与“高”相对应；液位L1和L5与“紧急”相对应。

在图1中的实施例中，仅设有一个液位检测器。

在图2和图3中的实施例中，设有两个液位检测器；具体来说，所述液位检测器布置成检测相同(或几乎相同)的液位，即液位L1对应于液位L5，液位L2对应于液位L6，液位L3对应于液位L7，液位L4对应于液位L8。

有利地，第一液位检测器，即检测器21或31，根据第一原理操作，并且第二液位检测器，即，检测器22或32，根据第二原理操作；第二原理与第二原理不同；通过这种方式，液位检测非常可靠。有利地，第一液位检测器，即检测器11或21或31，可以是超声型检测器。例如，第二液位检测器，即检测器22或33，可以是光学型或感应型检测器。

在设有两个液位检测器时，第一液位检测器可用于涡轮机的控制系统(即，“常规”操作期间)，并且第二液位检测器可用于涡轮机的保护系统(即，“异常”操作期间)。

在图1和图2中的实施例中，所述布置能够仅发出涡轮机外壳内的液位的信号；信号可以发送到本地操作员和/或远程操作员；例如，信号可以发送到本地和/或远程计算机或计算机化系统；所检测的液位的信号可不同(“当前”、“低”、“高”、“紧急”)。

除了信号之外，根据本发明的布置可以有利地适用于从涡轮机外壳自动排放液体。

图3中的实施例就是这种类型。

在此实施例中，液位检测器31和32用于通过电子单元33控制排放阀36和37；一般来说，可以仅设置一个检测器，并且可以仅设置一个阀。

如果使用电连接到电子单元的两个液位检测器，第一液位检测器可用作主检测器，而第二检测器用作预备检测器。

如果使用电连接到电子单元的两个排放阀，第一排放阀可用作主阀，而第二排放阀用作预备阀。

在图3中的实施例中，例如，使用两个检测器来提高检测可靠性。

在图3中的实施例中，例如，两个阀以不同方式使用；阀37在所检测液位是“高”等的情况下使用，而阀37在所检测的液位是“紧急”等的情况下使用。

图4示出根据本发明的一种涡轮机的一个实施例的局部截面图，所述涡轮机包括由电动机(图中未图示)驱动的旋转离心式压缩机41；所述涡轮机特别设计成安装在水下，并且用于压缩从海底气田抽取的天然气；压缩机和电动机的旋转轴RA是垂直的；贮槽40设置在底部以收集液体。

在压缩机41的操作期间，压缩机入口42处可存在来自入口管IP的一些液体；所述液体可来源于三个主要原因：钻井引起的水的形成；由于所述入口的热力学状态和气体成分而引起的碳氢化合物冷凝；将MEG(单乙二醇)注入管中，以避免不需要的化学反应。

压缩机41操作期间，压缩机出口43处可存在来源于“主流”并且在从涡轮机入口到出口的过程中并未蒸发的液体；通常，这并不是问题，因为出口及其出口管是“允许潮湿”的。

压缩机41的操作期间，靠近出口43的压缩机的其他腔中，例如，推力平衡系统的补偿腔中可存在液体。

压缩机41设计成将入口42和/或出口43附近的腔处的液体输送到贮槽40。为此，设置专用排放管44和45，所述专用排放管始于涡轮机入口42处的增压室，并且延伸到涡轮机的贮槽40；可以设置其他导管46，所述导管始于涡轮机出口43处的增压室附近的腔，延伸到涡轮机的贮槽40。通过这种方式，大幅减少压缩机的“主流”中的液体；此外，还可大幅减少出口管OP中的液体。贮槽40中的液体是由于“需处理”、“次流”。

如果根据本发明的布置与图4中的涡轮机相关联，则贮槽40中积聚的液体将自动发出信号，并且有利地在涡轮机操作期间从贮槽40自动排放，即，不会停止涡轮机工作。

应注意，图4并未示出任何液位检测器和任何排放管和任何排放阀；显然，图1或图2或图3中示意性图示的布置与图4中的涡轮机的下部完美匹配。

Claims (15)

1.一种用于监控具有外壳（10、20、30）的涡轮机的状态的方法，其中至少一个液位检测器（11、21、22、31、32）定位在所述外壳（10、20、30）内，用于在所述涡轮机的操作期间自动检测所述外壳（10、20、30）内积聚的液体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中第一液位检测器（11、21、31）布置成检测所述外壳（10、20、30）内的一个或两个或三个或四个液位或更多液位（L1、L2、L3、L4）。

3.根据权利要求2所述的方法，其中第二液位检测器（22、32）布置成检测所述外壳（10、20、30）内的一个或两个或三个或四个液位或更多液位（L5、L6、L7、L8）。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一液位检测器（11、21、31）根据第一原理操作，并且所述第二液位检测器（22、32）根据第二原理操作，其中所述第二原理与所述第一原理不同。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，第二液位检测器（22、32）布置成检测所述外壳（10、20、30）内的一个或两个或三个或四个液位或更多液位（L5、L6、L7、L8），所述第二液位检测器（22、32）的所述液位（L5、L6、L7、L8）与所述第一液位检测器（11、21、31）的所述液位（L1、L2、L3、L4）相对应。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，第二液位检测器（22、32）布置成检测所述外壳（10、20、30）内的一个或两个或三个或四个液位或更多液位（L5、L6、L7、L8），所述第一液位检测器（31）用于所述涡轮机的控制系统，并且其中所述第二液位检测器（32）用于所述涡轮机的保护系统。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个液位检测器同时用于所述涡轮机的控制系统和所述涡轮机的保护系统。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个液位检测器（31、32）用于控制至少一个排放阀（36、37），所述至少一个排放阀布置成自动排放所述外壳（30）内的液体，其中所述液位检测器（31、32）和阀（36、37）电连接到电子单元（33）。

9.根据权利要求8所述的方法，其中使用电连接到所述电子单元（33）的两个液位检测器（31、32），一个液位检测器是主检测器并且另一个液位检测器是预备检测器。

10.根据权利要求8所述的方法，其中使用电连接到所述电子单元（33）的两个排放阀（36、37），一个排放阀是主阀并且另一个排放阀是预备阀。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个液位检测器（11、21、22、31、32）是超声型检测器。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个液位检测器（11、21、22、31、32）定位在所述涡轮机的贮槽内。

13.一种用于监控具有外壳的涡轮机的状态的布置，所述布置包括机械、液压、电气、电子装置，用于执行根据权利要求1到12中的任一权利要求的方法。

14.一种涡轮机，所述涡轮机包括机械、液压、电气、电子装置，用于执行根据权利要求1到12中的任一权利要求的方法。

15.一种海底压缩机，所述海底压缩机包括机械、液压、电气、电子装置，用于执行根据权利要求1到12中的任一权利要求的方法。

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