[发明专利]用于超临界CO2泵高压缓冲的干气密封件

说明书

技术领域

本发明大体上涉及用于压缩机、泵的干气密封件，并且更具体而言，涉及在停机状态期间保护主干气密封件的完整性。

背景技术

近年来，由于许多原因，干气密封件对离心压缩机轴密封的应用急剧增加。在离心压缩机上使用干气密封件提供的利益包括改善的压缩机可靠性和计划外停机时间的相关减少、消除泄漏到压缩机中的密封油和相关过程污染物、消除污染密封油且需要通过除气罐的酸性密封油回收的过程气体、消除替换和弃置酸性密封油的成本、基于干气密封件的更高效率来降低操作成本、降低更简单的干气密封系统的维护成本、和减少过程气体排放。

干气密封设备还能够用于与液化气体相关的离心泵。干气密封件在离心压缩机和泵的运行状态下的许多利益掩盖了与在其它操作状态(诸如启动、停机和低速空转的瞬变时间)下的离心压缩机和泵上使用干气密封件相关的问题。在这些时间，干气密封件有问题的原因基于需要高于吸入压力隔离气体来防止颗粒或液体材料污染干气密封件。例如，污染物可从未处理的过程气体或从轴承润滑油到达。

使用干气密封件的典型离心压缩机将过程气体的一部分从压缩机的高压排气口转移，然后过滤、干燥且减小气体的压力。清洁且干燥的隔离气体然后以略微大于压缩机的吸入压力的压力在主密封件上游注入。较高的压力隔离气体防止未处理的过程气体进入干气密封件，在此污染物可渗透到旋转的干气密封件表面的紧密公差中，且引起过早的干气密封环故障。

在操作的瞬变时间期间，来自压缩机排气口的过程气体的压力减小至其等于压缩机的吸入压力的点。因此，不再可能使用来自压缩机的排气口的流来作为隔离流体。在密封室中，在主密封件的上游存在很接近压缩机或泵的吸入压力的压力。在主密封件的下游，存在由缓冲流体(通常是在4到7 bar的压力下可用的氮或空气)形成的压力。此外，较高压力和未处理的过程气体穿透主干气密封件，从而输送颗粒和液体污染物。该问题在二氧化碳(CO₂)作为过程流的情况下加剧。穿过干气密封环的紧密公差的二氧化碳(CO₂)膨胀可在密封环上形成冰。随后，当压缩机回到正常操作状态时，干气密封环之间的污染物导致干气密封件的过早磨损和故障。

解决该问题的现有尝试集中于对过程流体提供升压器，来将隔离气体保持在压缩机或泵的正常操作期间提供的状态下。该解决方案需要过程流体的类似于过滤和加热的处理，以防止干气密封件的污染。因此，市场压力为构建一种用于防止过程流体和相关污染物在瞬变操作状态期间穿过干气密封件回流的系统和方法。

发明内容

根据这些示范实施例描述的系统和方法通过在来自泵的排气口的流体压力等于待由干气密封件密封的区域的吸入压力时的操作状态(即，启动、停机或低速空转)期间提供用于升高中间缓冲气体的压力的小副压缩机来解决上述需要。简单的控制系统检测干气密封件中的隔离气体压力的下降(即，触发信号可为但不仅仅限于涡轮机的“未运行”状态)，且通过闭合干气密封件与火炬安全(flare-safe)区域之间的阀并且基于待由干气密封件密封的区域中的过程流体的压力来起动副压缩机以将中间缓冲气体升高至预先构造的压力，来保护干气密封件免于结冰。

根据用于在停止操作期间确保干气密封件的安全工作状态的系统的示范实施例，隔离流体压力测量系统检测隔离流体压力中的下降。示范实施例以将连接主密封件与副密封件之间的室与火炬的阀继续。此外，示范实施例以升压压缩机继续，以用于升高注入主密封件与副密封件之间的室中的中间缓冲气体的压力。接下来，示范实施例包括控制系统，该控制系统用于基于主密封件与副密封件之间的测得压力来操作升压压缩机。

根据另一个示范实施例，提出了一种在泵处于瞬变操作状态时确保安装在液化气体泵上的干气密封件的安全工作状态的方法。以示范方法实施例的第一步骤继续，该方法检测低于预先构造的值的隔离气体压力。在示范方法实施例的下一个步骤中，该方法闭合连接到干气密封件的阀。此外，在示范方法实施例中，启动与中间缓冲气体相关的升压压缩机，且将所述室压力保持在预先构造的值。

在另一个示范实施例中，描述了一种液化气体泵干气密封件保护系统。示范实施例包括检测隔离液体的压力何时降到低于下限的器件。示范实施例还包括调节从干气密封件到火炬安全区域的流的器件。继续示范实施例，包括增大注入干气密封件中的中间缓冲气体的压力的器件。继续示范实施例，包括测量缓冲气体压力的器件。接下来，在示范实施例中，一种器件基于测量压力的器件和预先构造的压力值来控制调节流的器件和增大压力的器件。

附图说明