具有内装密封油罐的离心式压缩机的制作方法

专利名称：具有内装密封油罐的离心式压缩机的制作方法技术领域：本发明属于涡轮压缩机制造领域，确切些说，属于用在干线管道上泵送天然气的具有内装密封油罐的离心式压缩机。这类压缩机的典型特点是第一，在壳体内装有防止天然气泄漏的密封部件;第二，具有密封油罐，其用途是当发生事故(例如，高压油泵因故障停转)情况下，保证从故障开始直到压缩机完全停机期间对密封部件的供油。目前，在世界涡轮压缩机制造实践中，由于压缩机的产量不断增长，因而减轻压缩机的重量，降低制造劳动量和提高其工作可靠性的问题变得越来越现实了。大家所熟悉的具有密封油罐的离心式压缩机，其密封油罐是装在机器间墙壁的支架上。密封油罐是通过油路与压缩机壳体内的密封部件相连。液压油路制成管道形式，通过法兰盘与压缩机的壳体及油罐相接(“离心式压缩机及其驱动用涡轮12-82”部门样本，共116页，图138幅)。油罐的这种布置方式，一般对于壳体尺寸较小，或是壳体具有水平结合面的压缩机较为典型。但是这种压缩机的金属用量相对较高。第一，是因为要采用放置油罐的专门支架;第二是连接油罐与密封部件的管道较长。这种结构压缩机的油路，由于长度大，因而液压阻力高，从而要求采用大功率的油泵。此外，采用法兰连接的管道作为油路，将使压缩机的密封系统复杂化并降低该系统的工作可靠性。原因是液压冲击、空蚀、管道的振动以及随之发生的共振现象，都会增加对法兰连接密封性的破坏，从而使压缩机的工作可靠性降低。现在这种结构的压缩机，因其技术经济指标落后，一般都不使用。现在，带有密封油罐的离心式压缩机结构，由于许多涡轮压缩机制造厂家，如美国的Dresser-Rand、CooperIndustries，捷克的CKDPraha等(NuovoPignone，IT，“管路设施用离心式压缩机”第5，7页)广泛采用而闻名。本结构包括带工作介质进、出短管的压缩机壳体，装在压缩机壳体上的密封油罐，位于压缩机壳体内的两个密封部件和连接密封油罐与密封部件的油路。压缩机的壳体是一具有呈切线布置短管的圆柱体。在压缩机壳体上位于两个短管之间铸有凸台，装有密封油的油罐支腿就装在凸台上。油罐的作用就是当压缩机发生故障而停机时向密封部件供油。密封油罐制成具有两个半圆形端面的焊接缸体形状。在该油罐的顶部至少要安装一个截止阀，用一根管道将它同压缩机的吸入腔相连。连接油罐与密封部件的油路是布置在压缩机壳体外面的管道。它与压缩机壳体和油罐是以法兰连接。在启动压缩机之前，要用高压油泵为油罐加满密封油。这时油罐内的工作介质，如天然气，通过上述阀从罐内排出，当油罐充满油后，该阀将关闭。在压缩机正常稳定的工况下，由上述高压油泵在密封部件油腔中造成的压力增高不会使油液从油罐中溢出。这时，每个密封部件的油腔内部都保持着高于被密封工作介质压力的工作油压。这两个压力的差(油-气压差)，一般在0.1～0.3毫帕范围内。在压缩机运转过程中，当“油-气”压差消失时，就会出现故障情况，例如，当高压油泵停止工作，或是由于一个摩擦表面损坏而使密封部件发生故障等。当一些机械杂质落入摩擦区域，或是由于动载过大以及其它原因都会发生这种摩擦表面损坏现象。当“油-气”压差低于规定值时，就会接通备用高压泵。这时，如果备用油泵也不能满足工作的“油-气”压差，就会形成压缩机故障停机的信号，同时，油罐中的密封油就会送往密封部件，以保证它们在压缩机停机阶段的工作性能。由于从形成停机信号的瞬间起到压缩机完全停止这段时间较长，根据使用经验，为5～10分钟，要求保证这段时间内压缩机的工作可靠性是非常重要的。本结构也同以前的类似产品一样，由于在压缩机壳体上铸有凸台，油罐有支腿以及由管道和法兰形成的油路，因而具有较大的金属用量。此外，在这种压缩机的工作过程中，在压缩机壳体外壁内由于工作介质的内压力而产生过高的应力。这时，在短管区域由于工作介质内压力造成的应力小于两短管之间压缩机壳壁的圆柱形部分。由于存在过高的应力，就必须加厚上述壁的圆柱形部分，这将会增大结构的金属用量。除此之外，也同以前的类似产品一样，采用以法兰连接的管道作为油路会降低压缩机工作的可靠性。当一个密封部件发生故障时，由高压油泵送往密封系统的油液就会从出毛病的部件中溢流到压缩机的通流部分，从而使“油-气”压差开始下降。这时会形成压缩机故障停机信号并在从形成停机信号到压缩机完全停止期间接通备用油泵以保持“油-气”压差。但是，由于油液从损坏的部件处溢出，以致使主油泵与备用油泵共同工作都不能保持“油-气”压差，并且通常是全部油液都通过损坏部件从油罐中先于压缩机停机前流入压缩机的通流部分，在这种情况下就破坏了向完好密封部件的供油。这样一来，由于在形成停机信号到压缩机完全停机期间主油泵与备用油泵共同工作，会有大量油液流入压缩机的通流部分，这就降低了压缩机的工作可靠性。此外，在类似故障情况下，由于破坏了对完好密封部件的供油，因而后者也可能会出故障，这同样也会降低压缩机的工作可靠性。除此之外，在经油罐中加油和从油罐中排油时，油面高度的变化速度是变化的，这也影响油罐阀门装置的工作，会引起该装置出现下列现象，如颤抖、堵塞、阀门开闭滞后，因此使压缩机的工作可靠性更为降低。本发明就是基于要制造这样一种具有密封油罐的离心式压缩机，其油罐与压缩机壳体的连接方式能使它本身承受一部分作用在壳体上的来自工作介质方面的载荷，并因而能减小压缩机壳体的允许壁厚以致降低压缩机的金属用量。此项任务的解决办法是在具有密封油罐的压缩机上(它具有压缩机壳体、装在壳体上的密封油罐、装在壳体内的两个密封部件和连接密封部件与油罐的油路)，根据本发明，将密封油罐与压缩机壳体制成一个整体并与壳体有着共用壁。将油罐与压缩机壳体制成一个整体，可使罐壁进入压缩机壳体的应力变形状态系之内。应力变形状态是由工作介质内压力的作用所决定的。在这种情况下，压缩机与密封油罐制成一体的方案会增大受载截面的阻力矩，这将在压缩机壳壁内具有同样应力的情况下可减薄其壁厚，从而降低结构的金属用量。由于油罐与压缩机壳体具有共用壁，可以增大油罐与压缩机壳体连接处的截面阻力矩，这将能降低作用在这些截面内的弯矩值。结果，由于作用力而在压缩机壳壁中造成的应力减小，从而也可减薄其壁厚，以致减少结构的金属用量。由于上述共用壁能承受与“油-气”压差相等的载荷，因此该壁可以造得比压缩机壳壁的其它部分更薄，这就能进一步降低结构的金属用量。此外，采用这种内装密封油罐的压缩机结构，就不须在压缩机壳体上铸造凸台和为在壳体上固定所需的油罐支腿，这些同样可以减少结构的金属用量。最好是用一垂直隔板将密封油罐分成两个油腔，这样可以通过油路分别与不同的密封部件相连。将油罐隔成由油路分别与各密封部件连接的两个油腔，可以实现每个密封部件单独供油。当一个密封部件发生故障时，在形成停机信号到压缩机完全停止期间，由于是分别供油，油罐的相应腔的油可以保证完好密封部件正常工作的供油，可以避免故障和提高压缩机的工作可靠性。分别供油可以在形成停机信号的同时关闭主油泵与备用油泵，并能防止往压缩机的通流部分溢流大量油液，从而也可进一步提高压缩机的工作可靠性。利用在压缩机壳壁内的通道来构成油路也是很合理的。这种油路结构可以省掉用法兰连接的管道向密封部件供油。这样，第一，可以减少金属用量;第二，可以由于避免了因液压冲击、空蚀、振动，共振现象等动载因素所引起的液压油路损坏，从而使压缩机的工作可靠性提高。最好使密封油罐沿其高度的水平截面面积保持不变。这种油罐结构可使加油和排油时的油面高度变化速度均匀，从而避免在油罐内引起动载现象，影响阀门装置的工作可靠性，并以此来提高压缩机的工作可靠性。通过对下列实现本发明最佳方案的详细说明以及参照附图，会对本发明的优点及特点会了解得更透彻。附图有图1符合本发明的具有内装密封油罐的离心式压缩机示意图;图2.图1上的Ⅱ-Ⅱ剖面图;图3.图2上的Ⅲ-Ⅲ剖面图。必须说明，附图为示意图，只是为了图示本发明之用，而未列出推荐的具有内装密封油罐离心式压缩机结构各构件的尺寸限制以及这些构件的尺寸比例等。图1上的具有内装密封油罐的离心式压缩机包括压缩机壳体1，它制成圆柱形并带有工作介质的输入管2和输出管3。在输入管2和输出管3之间的圆柱部分上设计有密封油罐4。后者与压缩机壳制成一体并具有共用壁5。压缩机的壳体1和油罐4是一个铸件。也可能有其它使二者一体化的方案，比如单独制造油罐4，然后将它焊在压缩机壳体1上。油罐4具有沿高度不变的水平截面面积并制成圆柱形，其底就是压缩机的壳体1与油罐4的共用壁5。油罐4也可以制成别的形状，如水平截面为长方形或是椭圆形。油罐4的上方用盖子6盖住，盖子上装有截止阀7。油罐4由垂直隔板8(图2)分成两个腔室9和10，隔板固定在共用壁5上，两个腔室通过油路11与位于压缩机壳体内的密封部件12和13(图3)相通。每个腔室的容积由能够保证密封部件12和13在形成停机信号至压缩机停机期间各自持续正常工作所需的油量来决定。油路11是由压缩机壳壁中的通道构成。压缩机以如下方式进行工作。压缩机开动之前，借助高压油泵(图上未绘出，以简化附图)为油罐4加满密封油。这时，油罐4内的工作介质通过截止阀7排出。由于油罐4内的水平截面面积沿其高度是不变的，因此在加油和排油时，油液面高度变化速度将是固定的，这样可避免在油罐4内产生动载现象，从而提高截止阀7以及压缩机的工作可靠性。当压缩机稳定运转时，由油泵造成的压力增大不会使油液从油罐4中溢出。这时，密封部件12和13(图3)的两个油腔(图上未绘出，以简化附图)中保持着“油-气”工作压差。在运转过程中，压缩机壳体1(图1)的壁内由于工作介质内压力的作用而产生高应力。将油罐4与压缩机壳体制成一体可以增大壳体1承载截面的阻力矩，这样可以在许用应力情况下减小壁的厚度。由油罐4与压缩机壳体体1构成的共用壁5，可增大二者连接处的截面阻力矩和减小作用于这些截面上的弯矩，从而进一步减小壳体1壁上的作用力。这样就可进一步减薄壁厚。由于壳体1与油罐4的共用壁5只承受由“油-气”压差造成的载荷，其值不大于1.0毫帕，因此共用壁5可以造得比压缩机壳壁的其它部分更薄些。压缩机在运转时可能会出现故障状态，即“油-气”压差降到允许值以下，或者完全消失。当“油-气”压差低于规定值时就会形成接通备用高压油泵(图上未绘出，以简化附图)的信号。这时，如果开动备用油泵仍不能保证“油-气”压差，就会形成让压缩机停机的信号，同时由油罐4沿油路11向密封部件12和13送油，以保证从形成停机信号到压缩机完全停机期间为密封部件12和13的正常供油。这时，油罐4油腔9中的油就送往密封部件12，而油腔10中的油就送往密封部件13。当油液从油罐4沿油路11流向密封部件12和13的过程中，可能会产生动载现象，如液压冲击、空蚀、振动、共振等。由压缩机壳壁中的通道构成的油路11不会折断，也不须使用管道及法兰连接，这些将会提高压缩机的工作可靠性。当一个密封部件，比如12，发生了故障，在形成停机信号的同时关闭高压油泵，这时油罐4油腔9中的油液沿着油路很快通过损坏部件12流出，而油腔10中的油液则流入部件13。由于油腔10中的油量足以供应完好的密封部件13，因此，从形成停机信号到压缩机完全停机期间，能保持压缩机的正常工作条件。这样，当一个密封部件，比如12，发生故障时，能够避免完好的部件13也发生故障，这样就可以提高压缩机的工作可靠性。此外，每个密封部件12和13为分别供油，可以在形成停机信号的同时，关闭主高压油泵也不开启备用油泵，这样就会避免因密封部件损坏而停机时有大量的油液流入压缩机的通流部分，从而提高压缩机的工作可靠性。权利要求1.具有内装密封油罐的离心式压缩机包括压缩机壳体(1)、密封油罐(4)，它装在压缩机壳体(1)之上，两个密封部件(12)和(13)，它们布置在压缩机壳体(1)之中，连接油罐(4)同密封部件(12)与(13)的油路(11)。这种压缩机的特点是油罐与压缩机壳体制成一体并具有二者的共用壁(5)。2.根据权利要求1中所提及的离心式压缩机的特点是密封油罐(4)用垂直隔板(8)分成两个油腔(9)和(10)，二者通过油路(11)分别与不同的密封部件(12)和(13)相连。3.根据权利要求1、2中提及的离心式压缩机的特点是其油路(11)是由压缩机壳壁内的通道构成。4.根据权利要求1、2、3中提及的离心式压缩机的特点是密封油罐(4)的水平截面积沿其高度是不变的。全文摘要具有内装密封油罐的离心式压缩机包括压缩机壳体(1)、位于压缩机壳体(1)上的密封油罐(4)、布置在压缩机壳体(1)内的两个密封部件(12)和(13)及连接上述油罐(4)与密封部件的油路(11)。在此结构中，密封油罐(4)与压缩机壳体是制成一体并具有它们的共用壁(5)。文档编号F04D17/10GK1040661SQ8810614公开日1990年3月21日 申请日期1988年8月20日 优先权日1988年8月20日发明者弗拉季米尔·维科托罗维奇·阿克波夫, 科哈尼夫·艾布里基米墨维奇·曼尤里托夫, 艾维安·尼科罗维奇·普雷马克, 科尔·布里索维奇·萨安特斯夫, 希墨恩·查尔曼罗维奇·萨波索夫, 康斯坦丁·亚历山大罗维奇·特罗夫 申请人:弗·依·列宁生产联合企业-“涅复斯基工厂”