[发明专利]用于旋转机械的密封件

说明书

技术领域

本文公开的主题的实施例大体上涉及旋转或涡轮机械，且更具体而言涉及具有干气密封件的压缩机中的热管理。

背景技术

在过去几年期间，随着化石燃料的价格增加，与处理化石燃料有关的许多方面的重要性增长。在处理化石燃料期间，流体从岸上或离岸位置运输到处理厂以用于后续使用。在其它应用中，可更局部地运输流体，例如，在烃处理厂的子系统之间运输，以便于分配到最终用户。

至少一些流体运输站使用旋转机械，诸如，由燃气涡轮驱动的压缩机、风扇和/或泵。这些涡轮中的一些经由变速箱驱动相关联的流体运输设备，该变速箱将燃气涡轮输出驱动轴速度增大或减小到预定设备驱动轴速度。在其它旋转机械中，使用电力驱动马达或电力驱动件来代替(或结合)机械驱动件(即，燃气涡轮)，以操作旋转机械。与具体的环境(即，岸上、离岸等)无关，且与旋转机械是涡轮驱动的还是马达驱动的无关，总是存在对增加效率、减少成本并且减小化石燃料处理(且具体而言，涉及此类处理的旋转机械)的环境影响的需要。

有关的一个具体方面为热管理。具体而言，旋转或涡轮机械和压缩机常常需要补充的系统来便于热管理，即，热的移除或加入。随着如今高性能构件的普遍使用，适当的热管理已经变得更为重要，该高性能构件常常对热相关问题更敏感。

例如，许多旋转机械如今包括使用一个或更多个干气密封件来改善机械性能并且减少过程流体渗漏。干气密封件通常包括干气密封件定子(非旋转环)和干气密封件转子(可旋转环)。在包括干气密封件的旋转机械的操作期间，干气密封件定子和转子中的凹槽生成流体动力，该流体动力引起干气密封件定子与干气密封件转子分离开，以产生干气密封件定子与转子之间的“运行间隙”。通常的“运行间隙”相当小，大概几微米。在此类紧密公差的情况下，特别是在经受超过干气密封件设计用于的那些操作条件的操作条件时，干气密封件特别易损坏。

例如，加压过程流体可达到大于干气密封件设计用于的温度范围的温度。如果过程流体特别热，甚至此类加压流体临时暴露于干气密封件都可将干气密封件加热到干气密封件设计用于的温度范围之外。因此，在某些环境下，期望的是在过程流体压在干气密封件上之前冷却过程流体。

较低的过程流体温度也威胁干气密封件的正常操作。例如，在临时机械停机事件期间，干气密封件附近的过程流体的一部分可经受吸热过程(例如，减压)，在减压期间，过程流体的温度可明显降低。从而，在该过程流体中可产生沉淀物或其它非气态物质。此类沉淀物或其它非气态物质可具有显著的硬度且采用微粒的形式。如果此类微粒在启动时前进到干气密封件，则微粒可例如磨损限定“运行间隙”的干气密封件转子和/或定子的表面。此类损坏可能需要昂贵的机械停机和修理。因此，在某些环境下，还期望的是在过程流体压在干气密封件上之前加热过程流体。

还重要的是要注意即使一者能够加热或冷却过程流体，但如果过程流体的温度比能够加热或冷却气体的一者更快地变化，则此类加热和冷却对于防止对旋转机械(且具体而言，干气密封件)的温度相关损坏常常将是无效的。换言之，如果过程气体的温度突然变化，例如，在压力波动期间，且用于冷却过程气体的解决方案、器件或结构以此种方式实施，使得过程流体温度响应的滞后时间太大，则与加热或冷却过程流体的尝试无关，仍可能损坏干气密封件。

因此，在某些情况下，还期望具有快速改变过程流体(尤其是可压在干气密封件上的过程流体)的温度的选项。

发明内容

根据示范实施例，一种旋转机械包括机械转子和机械定子。迷宫式密封件和干气密封件设置在机械转子与机械定子之间。干气密封件设置在迷宫式密封件的下游。此外，迷宫式密封件包括迷宫式密封件转子和迷宫式密封件定子，迷宫式密封件定子具有包含热传递介质的腔，该传热介质构造成在流体密封件定子与邻近流体密封件定子的地带之间传递热，以在过程流体压在干气密封件上之前对该加压过程流体进行冷却或加热。

根据另一个示范实施例，一种操作旋转机械以处理流体的方法包括：使用干气密封件和迷宫式密封件来密封旋转机械的转子，其中，所述流体的渗漏从迷宫式密封件流动到干气密封件；和在渗漏流体经过所述迷宫式密封件时改变所述渗漏流体的温度。