[发明专利]叶轮覆盖件和方法

说明书

技术领域

本文所公开的主题的实施例大体涉及方法和系统，并且尤其涉及用于保护装置免于侵蚀和/或材料积聚的机构和技术。

背景技术

在过去数年期间，压缩机的存在在油气行业中更可见。压缩机不仅用于提取石油和天然气，而且用于将石油和天然气从提取点输送到消费者地点。压缩机也用于非常广泛的石化过程中，例如生产液化天然气(LNG)、乙烯、聚乙烯等。

因此，压缩机的构造和维护对于这些行业变得越来越重要。虽然存在许多类型的压缩机，例如离心式压缩机、螺旋式压缩机、轴流式压缩机等，大部分压缩机面临类似问题。这些问题包括但不限于在压缩机的各种构件上的材料积聚和/或压缩机的某些构件的侵蚀。

造成压缩机退化的一种机理是污垢。污垢是由于粒子粘附到压缩机的翼型件和环形表面上所造成。粘附可由于油雾、水雾或可能存在于压缩机中的其它雾所造成。结果是材料积聚，其造成增加的表面粗糙度和在某种程度上改变翼型件的形状。图1示出在离心式压缩机的叶轮上的这种材料积聚。图2示出在压缩机的排出锥体上的材料积聚。虽然特别地讨论了翼型件，但是对于压缩机的其它构件同样如此。由于污染物较小，例如，它们中的某些可小于2μm，故目前通过清洁来消除污垢。

这意味着不断地检查压缩机并且当检测到积聚时，压缩机将停止运行。然后，通过从压缩机移除或者如果受影响的压缩机部分的入口打开则通过在压缩机构件仍附连到压缩机的同时清洁构件，清洁经历积聚的压缩机构件。所有这些操作需要停止由压缩机执行的过程，即，整个生产循环受到此清洁过程的影响。这导致压缩机的操作者不期望的生产停机时间和生产损失。

热腐蚀是使压缩机的部件退化的另一种机理。热腐蚀是由于构件与诸如盐、矿物酸或活性气体的特定污染物之间的化学反应所造成的材料从流动路径构件的损失。这些化学反应的产物可作为垢粘附到压缩机构件上。另一方面，高温氧化是构件金属原子与来自周围热气体环境的氧之间的化学反应。通过氧化垢的保护则将由于例如热循环期间的诸如破裂或剥落的任何机械损坏而减弱。

可能会损坏压缩机构件的另一种机理是冲击侵蚀。各种粒子在这些粒子循环通过压缩机时撞击到压缩机的流动表面上。这些粒子典型地具有大于20μm的直径，以造成冲击侵蚀。侵蚀对于航空发动机应用可能更成问题，因为用于工业应用的现有的过滤系统将典型地消除大多数的更大的粒子。侵蚀对于过程气体或流体携带固体材料的从动的压缩机或泵可能也成问题。损坏通常由撞击流动路径构件的较大异物造成。这些物体可随着气流进入压缩机。从燃料喷嘴脱落的碳积聚件也可能对压缩机构件造成损坏。

所有这些过程，即对翼型件的侵蚀、沉积或损坏，会改变翼型件的几何形状。这些装置的叶片的劣化伴随有出口角的变化和增加的损失。如果叶片以跨音速或接近跨音速操作，沉积物或增加的粗糙度(以及在边界层厚度中相关的生长)也将减小通过叶片排的可能流动。在叶片和侧壁上的更厚的边界层会减小流量，尤其接近堵塞状态。另一方面，如果后缘侵蚀，则叶片的喉部宽度将增加，从而允许更多流动，但具有更小的头部减弱。除了清洁压缩机的受影响构件之外，并不存在用于防止上述过程的已知有效方法。

因此，将需要提供避免上述问题和缺陷的系统和方法。

发明内容

根据一个示例性实施例，存在用于至少覆盖压缩机的叶轮的面的叶轮覆盖件。叶轮覆盖件包括可移除主体，可移除主体具有第一面和与第一面相对的第二面，第二面构造成与压缩机的叶轮的前面匹配，并且还具有覆盖压缩机的叶轮的整个前部的前部；以及固定机构，其连接到可移除主体并且构造成将叶轮覆盖件固定到压缩机的叶轮上。叶轮覆盖件是一次性的。

根据另一示例性实施例，存在一种压缩机，其包括外壳、设置在外壳内部的轴上并且构造成绕纵向轴线旋转的叶轮以及用于至少覆盖叶轮的面的叶轮覆盖件。叶轮覆盖件包括可移除主体，其具有第一面和第二面，第二面与第一面相对，第二面构造成与叶轮的前面匹配，并且还具有覆盖压缩机的叶轮的整个前部的前部。叶轮覆盖件还包括固定机构，其连接到可移除主体并且构造成将叶轮覆盖件固定到叶轮上。可移除主体的第一面构造成具有实现预定空气动力特性的轮廓，而与叶轮的前面相对应的可移除主体的第二面的轮廓具有比预定空气动力特性不太合乎期望的空气动力特性，并且叶轮覆盖件是一次性的。

根据又一示例性实施例，存在用于保护压缩机的叶轮免于材料积聚和/或侵蚀的方法。该方法包括利用叶轮覆盖件覆盖叶轮的前面并且将叶轮覆盖件固定到叶轮上。

附图说明