离心压缩机叶轮冷却制造技术

公开了一种离心压缩机，包括：外壳(41)；受支承而在外壳中旋转且设有毂(23)、护罩(25)和叶轮进口(31)的至少一个叶轮(21)；用于在所述叶轮进口的区域中密封所述叶轮的叶轮进口密封布置(39)。离心压缩机还包括位于叶轮进口密封布置处布置成用于在叶轮进口周围输送冷却介质的至少一个冷却介质端口(53)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离心压缩机叶轮冷却
本公开内容关于涡轮机领域，并且具体关于离心压缩机领域。
技术介绍
离心压缩机广泛用于若干工业领域，且用于不同性质的处理工作介质；取决于应用领域，高气压可通过离心压缩机的一个或多个级来实现。高压涉及工作介质的温度升高，这可不利地影响压缩机的使用寿命。在一些应用领域中，650到700℃或更高的范围中的温度可在压缩机叶轮中实现。叶轮的蠕变寿命很关键，且有工作介质的高温不利地影响。当前用于制造有护罩的叶轮的锻造或粉末冶金材料都不满足60,000小时的蠕变寿命要求。镍基超级合金如铬镍铁738满足蠕变寿命的要求，但铬镍铁合金叶轮的可制造性和可修复性很关键。以上提到的温度范围、使用的材料和蠕变寿命要求仅示出了一个可能的应用，且不应当理解为限制本公开内容的应用范围。如本文公开的冷却技术可有利地使用，例如，也在较低温度的范围的情况下，尤其是如果使用不同的较少执行的且更常规的材料。图1中示出了根据现有技术水平的使用有护罩的叶轮的多级离心压缩机。离心压缩机100包括外壳102，转子轴104支承在外壳102中。压缩机100包括压缩机入口106、压缩机出口108和多个压缩机级，各个均包括叶轮110A-110G。叶轮连续地布置。工作介质的压力从压缩机入口106逐级地升高至压缩机出口108。工作介质沿大致轴向方向进入各个叶轮中，且沿径向经过相应的扩散器112输送至下一个叶轮。工作介质的温度从一级升高至另一级，且尤其在压缩机的末级中变得显著。
技术实现思路
根据本文公开的主题的一些实施例，提供了一种离心压缩机组件，包括有护罩的叶轮，即，具有毂和护罩的叶轮，其中冷却介质在叶轮进口处输送，以从叶轮的该区域除去热。叶轮进口在关注的叶轮的蠕变寿命中是叶轮的特别关键的区域。在叶轮进口的区域中输送的冷却介质局部地除去热，且将叶轮进口和周围的温度保持低于临界值，因此延长蠕变寿命。根据本文公开的主题的一些实施例，提供了一种离心压缩机组件，包括外壳和受支承用于在外壳中旋转的一个或多个叶轮，各个轮叶均包括毂、护罩和叶轮进口。各个叶轮的叶轮进口设有叶轮进口密封布置。至少一个冷却介质端口与密封布置相关联，且构造成用于在叶轮进口周围输送冷却介质。冷却介质从叶轮进口除去热，且改善了叶轮的蠕变寿命。在优选实施例中，多个冷却介质端口在叶轮进口周围布置。在一些实施例中，冷却介质端口在叶轮的旋转轴线周围均匀分布。叶轮进口的改善的冷却通过提供从叶轮入口的外表面延伸至叶轮进口的内表面的多个孔来实现。因此，冷却介质流的至少一部分进入孔中，且输送至护罩的内部。各个孔的出口端(即，护罩的内表面上的孔口)可位于对应的叶轮叶片的前缘附近。通过将孔出口布置在该位置中，可获得叶片的前缘的特别有效的冷却。可提供冷却介质源，以用于将冷却介质输送至设在一个或多个压缩机级中的冷却介质端口或多个端口。在一些实施例中，流过压缩机的相同工作介质可用作一个或多个压缩机叶轮的冷却介质。冷却介质流的一部分可从主流抽出，冷却且/或膨胀至所需的压力，且然后经过一个或多个冷却介质端口输送至叶轮进口。因此，不需要单独的泵送器件来将冷却介质带至所需的压力。此外，由于冷却介质为流过压缩机的相同工作介质，故工作介质流的成分不会由冷却介质的存在改变。热交换器和节流阀可沿分支通路布置，通过该通路，工作介质流从主流抽出且回到压缩机中。不同的减压布置如膨胀器可替代节流阀来使用。压缩机可包括一个以上的压缩机级，各个均设有叶轮。一些叶轮可有护罩，即，设有护罩和叶轮进口。一个或多个所述有护罩的叶轮可与如上文所述的冷却布置，即，其中至少一个冷却介质端口在叶轮进口密封布置的区域中输送冷却介质。同样，在多级压缩机中，工作介质的温度仅在压缩机末级中变得关键。在优选实施例中，因此，叶轮进口的冷却布置至少设在压缩机末级中。根据一些实施例，提供了辅助冷却布置来用于冷却叶轮毂。在一些实施例中，叶轮毂冷却布置与叶轮进口冷却布置组合。在其它实施例中，仅提供了叶轮毂冷却布置。在最后提到的情况中，叶轮还可为开放式叶轮，即，未设有护罩。根据另一个方面，本文公开的主题还关于一种操作离心压缩机的方法，离心压缩机包括外壳和旋转地布置在外壳中的至少一个有护罩的叶轮，所述方法提供将冷却介质喷射到叶轮进口周围的间隙中，以便从叶轮的叶轮进口区除去热。根据一个实施例，提供了一种操作离心压缩机的方法，包括以下步骤：处理经过所述叶轮的工作介质；将冷却介质喷射到所述叶轮进口周围的间隙中，以及使所述冷却介质在所述间隙中循环来冷却叶轮进口。间隙可形成在叶轮进口与叶轮进口密封布置之间。根据一些实施例，该方法包括通过使用由压缩机处理的工作介质的一部分来冷却叶轮进口的步骤。例如，足量的工作介质可从压缩的工作介质的主流抽出，且输送至压缩机外壳内待冷却的区域。在再引入压缩机外壳中之前，工作介质可冷却且膨胀至所需的压力和温度。全部工作介质流的例如0.5%到5%且优选1.0%到2.5%之间的一部分可抽出来用于冷却目的。根据改善的实施例，该方法还包括将冷却介质至少部分地注入或传送到护罩与毂之间的叶轮内的步骤。出于此目的，根据一些实施例，该方法包括以下步骤：将从叶轮进口的外表面延伸的至少一个孔提供至叶轮进口的内表面，将冷却介质的至少一部分经过孔喷射。根据另一个方面，本公开内容还涉及一种用于与叶轮进口的冷却组合或与其独立来冷却叶轮的毂的方法。根据另一个方面，本文公开的主题涉及用于离心压缩机的叶轮，其包括叶轮毂和形成叶轮进口的叶轮护罩。叶轮进口包括径向外表面和径向内表面。提供了至少一个孔，其从外表面延伸至内表面，孔布置成经过所述叶轮进口朝有护罩的叶轮的内部传送冷却介质流。根据又一个方面，本公开内容涉及一种离心压缩机，包括：压缩机外壳；用于在所述外壳中旋转的受支承的至少一个叶轮，所述叶轮包括毂，毂具有设有多个叶轮叶片的前壁，以及主要沿径向延伸的后壁；叶轮的后壁与压缩机外壳之间的空间；构造和布置成用于在所述空间中输送冷却介质的至少一个冷却介质端口；所述空间与压缩机叶轮的出口处的压缩机扩散器流体连通；其中在压缩机外壳与叶轮的后壁之间的空间中输送的冷却介质在所述扩散器中流动。在优选实施例中，冷却介质在形成于密封布置与轴向旋转构件之间的间隙中输送，旋转构件与叶轮一起旋转，例如，叶轮扭转地接合的轴，或布置在叶轮的后侧处的平衡鼓。冷却介质和密封布置的压力可使得冷却介质从由密封布置和轴向旋转构件形成的间隙，部分在叶轮的后壁与压缩机外壳之间的空间中，且部分地沿相反方向朝压缩机外壳的后部流动。上述布置可用于执行操作离心压缩机的方法，其中冷却介质在密封布置与轴向旋转构件(例如，叶轮轴或平衡鼓)之间的间隙中输送，以及其中冷却介质流部分地在叶轮的后部处的空间中输送，且从该处到扩散器中，且部分地在密封布置的相对侧上朝压缩机的后部输送。另外，在此情况下，冷却介质可为由压缩机处理的工作介质的一部分或小部分，如果需要，其适于在输送到叶轮的后侧处的密封布置之前冷却且部分地膨胀。在一些实施例中，主工作介质流的体积的大约1.5%到2.5%可转移来用于冷却叶轮的后侧的目的。特征和实施例在下文公开，且在所附权利要求中进一步，权利要求形成本描述的组成部分。以上简要描述阐明了本专利技术的各种实施例的特征，以便可更好理解后接的详本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心压缩机，包括：外壳；受支承用于在所述外壳中旋转的至少一个叶轮，所述叶轮包括毂、护罩和叶轮进口；用于在所述叶轮进口的区域中密封所述叶轮的叶轮进口密封布置；位于所述叶轮进口密封布置处的至少一个冷却介质端口，布置成用于在所述叶轮进口周围输送冷却介质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.19 IT FI2012A0001241.一种离心压缩机，包括：外壳；受支承用于在所述外壳中旋转的至少一个叶轮，所述叶轮包括毂、护罩和叶轮进口；用于在所述叶轮进口的区域中密封所述叶轮的叶轮进口密封布置；位于所述叶轮进口密封布置处的至少一个冷却介质端口，布置成用于在所述叶轮进口周围输送冷却介质，其中所述叶轮进口设有至少一个孔口，其从所述叶轮进口的外表面延伸至所述叶轮进口的内表面。2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述叶轮进口设有多个所述孔口。3.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述至少一个冷却介质端口与所述压缩机的输送导管流体连通，通过所述导管引起工作介质的主流流动，所述工作介质的一部分从所述输送导管的所述主流抽出，且朝所述至少一个冷却介质端口转移。4.根据权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，所述离心压缩机包括热交换器，通过所述热交换器，所述工作介质的所述部分在输送至所述冷却介质端口之前冷却。5.根据权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，所述离心压缩机包括减压布置，以用于在输送至所述冷却介质端口之前减小所述工作介质的所述部分的压力。6.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述离心压缩机包括多个沿顺序布置的压缩机级，各个压缩机级均包括相应的叶轮，至少一个所述叶轮均与所述叶轮进口密封布置和与所述至少一个冷却介质端口组合。7.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述离心压缩机包括至少一个辅助冷却介质端口，其布置成用于在所述至少一个叶轮的毂后方输送辅助冷却介质流。8.根据权利要求7所述的离心压缩机，其特征在于，所述离心压缩机还包括支承所述至少一个叶轮和平衡鼓的旋转轴，所述平衡鼓与平衡鼓密封布置协作，以及其中所述至少一个辅助冷却介质端口布置成在所述平衡鼓与所述平衡鼓密封布置之间输送所述辅助冷却介质流。9.根据权利要求7所述的离心压缩机，其特征在于，所述辅助冷却介质端口与所述压缩机的输送导管流体连通，通过所述导管，引起工作介质的主流流动，所述工作介质的一部分从所述输送导管中的所述主流抽出，且朝所述至少一个辅助冷却介质端口转移。10.一种操作离心压缩机的方法，所述离心压缩机包括外壳和旋转地布置在所述外壳中的至少一个叶轮，所述叶轮包括叶轮毂、叶轮护罩和叶轮进口；所述方法包括以下步骤：处理经过所述叶轮的工作介质；将冷却介质注入所述叶轮进口周围的间隙中，以及循环所述间隙中的所述冷却介质来从所述叶轮进口除去热；其中，所述方法还包括以下步骤：提供从所述叶轮进口的外表面延伸至所述叶轮进口的内表面的至少一个孔，将所述冷却介质的至少一部分朝所述内表面输送经过所述至少一个孔。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述间隙形成在所述叶轮进口与叶轮进口密封布置之间。12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，其特征在于，所述冷却介质为所述工作介质的一部分。13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：抽出所述工作介质的一部分来作为冷却介质；将所述冷却介质注入所述间隙中。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：M比吉，M卡马蒂，B科萨马纳，R马武里，M博格蒂，R马米迪，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT