[发明专利]用于压缩机的低排放干燥气体密封系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及压缩机，并且更具体地涉及干燥气体密封系统在压缩机中的设置。

背景技术

压缩机是机器，其通过使用机械能使例如气体的可压缩流体的颗粒加速以最后增大该可压缩流体的压力。压缩机使用在许多不同的应用中，包括作为燃气涡轮发动机的初始级操作。所谓离心压缩机在各种类型的压缩机之中，其中，机械能经由离心加速在输入到压缩机的气体上操作，该离心加速例如通过使气体穿过的离心叶轮转动而使气体颗粒加速。更一般地，离心压缩机可以被说成是已知为“涡轮机”或“涡轮转动机”的机器类别的部分。

离心压缩机可以与单一叶轮(即，单一级构造)或串联的多个叶轮配合，在该多个叶轮的情况下，它们经常被称为多级压缩机。离心压缩机的级中的每一个典型地包括用于待加速的气体的入口导管、能够为输入气体提供动能的叶轮和将从叶轮离开的气体的动能转化成压力能的扩散器。各种类型的气体使用在离心压缩机中，该各种类型的气体中的一些对环境和/或工厂中的工人是有毒或危险的。因此，离心压缩机使用通常放置在支撑(多个)叶轮的轴的端部上的密封系统，以防止气体从压缩机逸出和污染周围环境。单一转子离心压缩机通常设置有作为该密封系统的部分的两个分开密封件，即，轴的每个端部一个密封件，而在悬垂离心压缩机中，密封直接位于叶轮下游的轴端部是足够的。

最近，存在用于离心压缩机的密封系统中的所谓“干燥”气体密封件的使用的增加。干燥气体密封件可以描述为非接触式干燥运行机械面密封件，其包括配合环或转动环和初级环或固定环。在操作中，转动环中的凹槽产生使固定环分开的流体动力，并且在两个环之间产生间隙。这些密封件被称为“干燥的”，这是因为它们不要求润滑油，这尤其极大地降低它们的维护要求。

对于离心压缩机，这种干燥气体密封件在例如所谓串列(tandem)构造的不同构造中是可用的，该所谓串列构造主要使用在将有毒或易燃气体用作输入或处理气体的压缩机中。如图1所示，串列型干燥气体密封系统包括各包含在单一包装中的第一密封件2和第二密封件4。在压缩机的正常操作期间，第一密封件2操作以包含处理的气体的总压力，而第二密封件4充当备用件，其设计成仅在第一密封件2失效或过度地泄漏时才操作。通常，来自压缩机排放的调节气体流在密封件2上游喷入，以使干燥气体密封件与处理气体分离。在具有高毒性处理气体(例如，具有高含量的H₂S的气体)和高密封压力的应用中，例如所谓“脱硫”气体的、具有低硫含量的外部密封气体源通常设置成使处理气体与周围环境分离。由于高密封压力，故独立于离心压缩机操作的专用往复式压缩机6用于供给密封气体系统。在串列中的第二密封件4可以经由源8接收作为次级密封气体的较低压力(例如，低于10巴)的氮气，以确保没有有毒/易燃气体逸出到周围环境。

因此，装备有这些类型的干燥气体密封系统的离心压缩机还要求附加的压缩机，其功能仅是提供密封气体，从而使总系统更复杂。除了仅使复杂性增加之外，往复式压缩机6可以具有甚至比它们意图服务的离心压缩机更多的维护要求。此外，虽然在串列构造中的第二密封件4提供备用能力，但是当前干燥气体密封系统仍存在缺点，在该情况下，它们可以将一定量的密封气体非期望地释放到大气中。

因此，期望的是，设计和提供克服现有密封系统的前述缺点的、用于压缩机的低排放干燥气体密封件。

发明内容

示范实施例提供例如能够用于离心压缩机的密封机构。密封机构包括串联地布置的第一干燥气体密封件、第二干燥气体密封件和第三干燥气体密封件。每个密封件接收其自身的密封气体并且具有其自身的排气机构。使处理气体与排气系统分开的密封气体压力保持足够低，使得不需要用于供应密封气体的专用压缩机。根据本文中描述的示范实施例的优点包括例如对可能有害的处理气体的更好控制、与用于离心压缩机的密封机构相关的较低复杂性和较低维护要求。然而，本领域技术人员将理解，该优点不被理解成本发明的限制，除了达到它们在所附权利要求中的一个或多个中被明确地叙述的程度之外。

根据示范实施例，离心压缩机包括：转子组件，其包括至少一个叶轮；轴承，其连接于转子组件并且用于可转动地支撑转子组件；定子；密封机构，其布置在转子组件和轴承之间，密封机构包括：第一干燥气体密封件，其布置在密封机构的内侧附近，并且具有以第一压力供应到其中的初级密封气体；第二干燥气体密封件，其布置成与第一干燥气体密封件相邻，并且具有以第二压力供应到其中的初级缓冲气体；和第三干燥气体密封件，其布置成与第二干燥气体密封件相邻，并且具有以第三压力供应到其中的缓冲气体。