Интегрированный перекачивающий агрегат для транспортировки углеводородов по подводным и континентальным трубопроводам


 


Владельцы патента RU 2613794:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (RU)

Изобретение относится к транспортировке углеводородного и другого сырья по проложенным по морскому дну трубопроводам большой протяженности. Интегрированный перекачивающий агрегат для транспортировки углеводородов по подводным и континентальным трубопроводам включает охранный кожух, электродвигатель, компрессор, магнитные подшипники, отсек, в котором расположены система управления электродвигателем, система управления магнитными подшипниками, преобразователь частоты и силовые элементы магнитных подшипников. Охранный кожух состоит из основной части кожуха и крышек кожуха, в основной части кожуха заложена обмотка статора электродвигателя, в крышки кожуха интегрированы статические части магнитных подшипников и статические части сухих газодинамических уплотнений, в ротор агрегата интегрирована короткозамкнутая обмотка, компрессор агрегата, вращающие части магнитных подшипников, и газодинамических уплотнений, вал компрессора, на котором размещены рабочие лопатки, закреплен в специальных кольцах с удерживающими входными лопатками, основная часть кожуха и крышки кожуха соединены посредством болтовых соединений. Изобретение направлено на повышение надежности агрегата. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к транспортировке углеводородного и другого сырья по проложенным по морскому дну трубопроводам большой протяженности.

Известен газоперекачивающий агрегат (патент RU №2403416, опубл. 10.11.2010 г.), который содержит газотурбинный двигатель и механизм сжатия газа, включающий ротор, установленный в подшипниках и снабженный уплотнениями, воздухоочистительное устройство, выхлопную систему с выхлопным трактом для удаления продуктов сгорания и шумоглушители.

Недостаток заключается в том, что он не может быть применен для транспорта углеводородного сырья по магистральному газопроводу по морскому дну от места морской добычи газа на континент из-за невозможности его работы и обслуживания в подводном положении в условиях полной изоляции от атмосферного воздуха и большого давления окружающей среды - морской воды.

Известна компрессорная станция магистральных газопроводов с электроприводными газоперекачивающими агрегатами (патент RU №2272938, опубл. 27.03.2006 г.), которая содержит газоперекачивающие агрегаты с приводом от синхронных электродвигателей, внешнюю высоковольтную электрическую сеть, трансформаторы, шинопроводы, электрические выключатели, при этом компрессорная станция снабжена дополнительными энергетическими газотурбинными установками, содержащими воздушные компрессоры, камеры сгорания, силовые газовые турбины, электрогенераторы; силовые газовые турбины дополнительных энергетических газотурбинных установок соединены общим валом с электрогенераторами; камеры сгорания дополнительных энергетических газотурбинных установок соединены дополнительными трубопроводами топливного газа с магистральным газопроводом, которые подключены к нему по ходу газа перед газоперекачивающими агрегатами; компрессорная станция также снабжена дополнительными шинопроводами и электрическими выключателями, связывающими электрогенераторы дополнительных энергетических газотурбинных установок с электродвигателями газоперекачивающих агрегатов и трансформаторами.

Недостаток в невозможности применения для транспорта углеводородного сырья по магистральному газопроводу по морскому дну от места морской добычи газа на континент из-за невозможности их работы и обслуживания в подводном положении в условиях полной изоляции от атмосферного воздуха и большого давления окружающей среды - морской воды.

Известна атомная подводная газоперекачивающая станция (патент RU №2154231, опубл. 10.08.2000). Станция содержит легкий и прочный корпус, разделенный прочными переборками на герметичные отсеки. В среднем отсеке размещен водо-водяной атомный реактор, соединенный паропроводами с газовыми турбонагнетателями, которые расположены на агрегатных рампах в смежных с реакторным отсеках, а приемные и напорные ветви газопроводов турбонагнетателей проходят по межтрубному пространству и соединены с выгородками стыковочных узлов, с помощью которых станция подключается к магистральному газопроводу.

Недостатком станции является наличие ядерного реактора, что существенно усложняет структуру и снижает ее безопасность и экологичность. Сложная структура приводит к снижению ее надежности, что в условия подводной эксплуатации является наибольшей проблемой.

Известен подводный модуль компрессора (патент RU №2329405, опубл. 20.07.2008 г.). Модуль имеет охранный кожух, содержащий электродвигатель и компрессор, приводным образом соединенные по меньшей мере одним валом, причем компрессор и электродвигатель изолированы друг от друга по меньшей мере одним уплотнением, в результате чего охранный кожух разделен на первый и второй отсеки, в которых расположены компрессор и электродвигатель соответственно.

Недостаток этого изобретения заключается в том, что используется только один газовый компрессор, что снижает эффективность.

Известен подводный газоперекачивающий агрегат для многониточного трубопровода (патент RU №2485353, опубл. 20.06.2013), принятый за прототип. Агрегат состоит из охранного кожуха, разделенного уплотнениями на отсеки, и содержит в нем электродвигатель и компрессоры, приводным образом соединенные одним валом, который опирается на магнитные подшипники, а также дополнительно снабжен компрессорами в количестве не менее двух, имеющими единый с электродвигателем вал, преобразователем частоты, системой управления электродвигателем, при этом магнитные подшипники снабжены силовыми элементами и системой управления магнитными подшипниками, а охранный кожух разделен на отсеки, не менее трех, при этом в первом отсеке расположены система управления электродвигателем и система управления магнитными подшипниками, во втором отсеке - преобразователь частоты и силовые элементы магнитных подшипников, в третьем - электродвигатель, в последующих отсеках - компрессоры, причем отсеки компрессоров изолированы друг от друга с помощью уплотнений.

Недостаток этого изобретения заключается в том, что для использования агрегата необходимо сооружать специальный фундамент для его установки в подводном положении, высокая металлоемкость, низкая надежность из-за наличия большого количества частей агрегат (трех магнитных подшипников - двух радиальных и одного осевого; большого количества сухих газодинамических уплотнений).

Техническим результатом является повышение надежности агрегата и эксплуатационных характеристик интегрированного перекачивающего агрегата для транспортировки углеводородов по подводным и континентальным трубопроводам.

Технический результат достигается тем, что интегрированный перекачивающий агрегат для транспортировки углеводородов по подводным и континентальным трубопроводам, имеющий охранный кожух, электродвигатель, компрессор, магнитные подшипники, отсек, в котором расположены система управления электродвигателем, система управления магнитными подшипниками, преобразователь частоты и силовые элементы магнитных подшипников, причем охранный кожух состоит из основной части кожуха и крышек кожуха, в основной части кожуха заложена обмотка статора электродвигателя, в крышки кожуха интегрированы статические части магнитных подшипников, также в крышки кожуха интегрированы статические части сухих газодинамических уплотнений, в компрессор агрегата заложена обмотка ротора, а также вращающие части магнитных подшипников и сухих газодинамических уплотнений, вал компрессора, на котором размещены рабочие лопатки, закреплен в специальных кольцах с удерживающими входными лопатками, основная часть кожуха и крышки кожуха соединены посредством болтовых соединений. Охранный кожух ориентирован вдоль трубопровода. В нем установлены два канонических магнитных подшипника. Преобразователь частоты состоит из автономного инвертора.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства, где

1 - основная часть кожуха;

2 - крышки кожуха;

3 - обмотка статора;

4 - статические части магнитных подшипников;

5 - статические части газодинамических уплотнений;

6 - компрессор агрегата;

7 - короткозамкнутая обмотка;

8 - вращающие части магнитных подшипников;

9 - вращающие части газодинамических уплотнений;

10 - вал компрессора;

11 - рабочие лопатки;

12 - кольца;

13 - отсек;

14 - система управления электродвигателем;

15 - преобразователь частоты;

16 - система управления магнитными подшипниками;

17 - силовые элементы магнитных подшипников;

18 - ротор агрегата;

19 - удерживающие входные лопатки;

20 - торцевые части крышек.

Управляющие сигналы и электроэнергию интегрированный перекачивающий агрегат получает с контролирующего объекта, например расположенной вблизи плавучей платформы или береговой компрессорной станции, которая принимает углеводородное сырье от агрегата. На дне интегрированный перекачивающий агрегат расположен вдоль трубопровода так, что проточная часть компрессора 6 напрямую соединена с проточной частью трубопровода посредством сварного контакта с торцевыми частями 20.

Охранный кожух агрегата состоит из основной части кожуха 1 и крышек кожуха 2. В основной части кожуха 1 заложена обмотка статора 3 электродвигателя. В крышки кожуха 2 интегрированы статические части магнитных подшипников 4 и статические части газодинамических уплотнений 5. Крышки кожуха 2 соединяются с основной часть кожуха 1 с помощью болтовых соединений.

В ротор агрегата 18 интегрирована короткозамкнутая обмотка 7, компрессор агрегата 6, вращающие части магнитных подшипников 8, 8' и газодинамических уплотнений 9. Рабочие лопатки 11 компрессора 6 размещены на валу компрессора 10. Вал компрессора 10 удерживается с помощью удерживающих входных лопаток 19, которые закреплены в специальных кольцах 12. С помощью этих колец вал компрессора 10 закреплен во вращающемся роторе 18 и посредством магнитных подшипников удерживается в расточке статора 21. В агрегате используется канонический тип магнитных подшипников.

Система управления электродвигателем 14, система управления магнитными подшипниками 16, преобразователь частоты 15 и силовые элементы магнитных подшипников 17 расположены в отсеке 13.

Устройство работает следующим образом.

Пуск агрегата начинается с включения магнитных подшипников, состоящих из статических 4 и вращающихся частей 8. Система управления магнитными подшипниками 16 подает управляющие сигналы на силовые элементы магнитных подшипников 15, которые уже путем непосредственного электромагнитного воздействия обеспечивают центровку ротора 18 агрегата в расточке 21.

После этого начинают разгон ротора 18 с интегрированным в него компрессором 6. Для регулирования частоты вращения ротора 18 используют систему управления электродвигателем 14. Регулировку скорости вращения осуществляют частотным способом. Разгон ротора 18 осуществляет изменением частоты напряжения обмотки статора 3 с помощью преобразователя частоты 17. Преобразователь частоты 17 выполнен на полностью управляемых полупроводниковых элементах.

Посредством изменения частоты и амплитуды напряжения обмотки статора 3 изменяется частота вращения ротора 18 и компрессора 6, на валу 10 которого размещены рабочие лопатки 11. При вращении компрессора 6 обеспечивается компремирование и транспортировка углеводородного сырья. Вал компрессора 10 при вращении удерживается в специальных кольцах 12 посредством удерживающих лопаток 19.

Охранный кожух (основная часть - 1; крышки кожуха - 2) при нахождении агрегата в подводном положении обеспечивает полную герметизацию внутренних частей агрегата, а также исключает утечки транспортируемого углеводородного сырья наружу. Крышки кожуха 2 соединяются с трубопроводом посредством его сварки с торцевыми частями 20 крышек кожуха 2.

Газодинамические уплотнения, состоящие из статических 5 и вращающихся частей 9, обеспечивают герметизацию электродвигателя от рабочей среды, таким образом, транспортируемое сырье не может проникнуть в расточку статора 21 и нарушить работу агрегата.

Таким образом, обеспечивается повышение надежности агрегата и эксплуатационных характеристик интегрированного перекачивающего агрегата для транспортировки углеводородов по подводным и континентальным трубопроводам.

1. Интегрированный перекачивающий агрегат для транспортировки углеводородов по подводным и континентальным трубопроводам, включающий охранный кожух, электродвигатель, компрессор, магнитные подшипники, отсек, в котором расположены система управления электродвигателем, система управления магнитными подшипниками, преобразователь частоты и силовые элементы магнитных подшипников, отличающийся тем, что охранный кожух состоит из основной части кожуха и крышек кожуха, в основной части кожуха заложена обмотка статора электродвигателя, в крышки кожуха интегрированы статические части магнитных подшипников и статические части сухих газодинамических уплотнений, в ротор агрегата интегрирована короткозамкнутая обмотка, компрессор агрегата, вращающие части магнитных подшипников, и газодинамических уплотнений, вал компрессора, на котором размещены рабочие лопатки, закреплен в специальных кольцах с удерживающими входными лопатками, основная часть кожуха и крышки кожуха соединены посредством болтовых соединений.

2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что охранный кожух ориентирован вдоль трубопровода.

3. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что в нем установлены два канонических магнитных подшипника.

4. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что преобразователь частоты состоит из автономного инвертора.



 

Похожие патенты:

Подводная турбомашина включает электрический двигатель и компрессор или насос, приводимый от электрического двигателя, вход и выход текучей среды. Турбомашина включает корпус, общий для электрического двигателя или статора и компрессора, насоса или ротора; магнитную передачу внутри корпуса для оперативного соединения двигателя или статора и компрессора, насоса или ротора; по меньшей мере один вал с подшипниками в виде одного вала для двигателя и одного вала для насоса или компрессора или только один вал для ротора и насоса или компрессора и перегородку внутри корпуса, расположенную так, чтобы герметично отделять отсек двигателя или статора от отсека компрессора, насоса или ротора.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных маслозаполненных электродвигателях. Технический результат - улучшение теплообмена, уменьшение риска заклинивания вала электродвигателя из-за продуктов механического износа.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в нефтяном машиностроении и в погружных маслозаполненных электродвигателях, служащих приводом электроцентробежных насосов.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для создания привода погружного электронасоса для подъема жидкости из нефтедобывающей скважины.

Группа изобретений относится к насосному устройству (2), устанавливаемому коаксиально в трубе (3), и насосной системе (1), содержащей насосное устройство (2). Насосное устройство (2) включает осевой или радиально-осевой насос, содержащий направляющую трубку (7), расположенную вокруг участка рабочего колеса насосного устройства (2).

Группа изобретений относится к перегородке для непроницаемого по текучей среды уплотнения между отсеком двигателя и соединительным отсеком погружной машины. Перегородка (8) содержит разделительную стенку (10), имеющую гнездо, и, по меньшей мере, один соединительный узел (12), размещенный в упомянутом гнезде, при этом соединительный узел (12) является доступным с первой стороны перегородки и со второй стороны перегородки.

Группа изобретений относится к погружным центробежным насосам. Погружной центробежный насос содержит корпус (140), имеющий вход, расположенный в целом напротив выхода насоса.

Изобретение относится к компрессорной технике. Компрессорный блок для выполнения технологических операций над рабочей текучей средой содержит компрессор (3), расположенный внутри корпуса (7) и предназначенный для сжатия рабочей текучей среды, причем входное отверстие (71) для рабочей текучей среды указанного корпуса (7) проточно соединено со сборной камерой (19).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в двигателях, например, для нефтегазовой промышленности. Техническим результатом является уменьшение общих потерь в электрической машине.

Изобретение касается насоса для откачки сточных вод с частицами твердых веществ. Насос имеет расположенное в корпусе насоса рабочее колесо (8).

Изобретение относится к системам управления центробежными насосными агрегатами. Система содержит блок задания параметра регулирования, выход которого соединен с первым входом блока сравнения.

Изобретение может быть использовано как электронасосный агрегат в составе систем терморегулирования самолетов и космических аппаратов. Агрегат содержит электродвигатель (1) с корпусом из титана, соединенным с алюминиевым корпусом (2) насоса.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вращающихся электрических машинах. Технический результат - повышение точности коррекции ошибки смещения магнитного потока в разомкнутой системе управления вращающейся электрической машине.

Изобретение относится к герметичным электронасосным агрегатам (ЭНА) для систем терморегулирования космических аппаратов. Корпусы электродвигателя и насоса ЭНА из алюминиевого сплава герметично соединены и разделены цилиндрической немагнитной экранирующей оболочкой из титанового сплава.

Группа изобретений направлена на обеспечение возможности уменьшения потерь электроэнергии, подаваемой по длинным силовым кабелям к электрическому погружному насосу во время работы погружного электродвигателя.

Изобретение относится к бессальниковому экранированному электронасосу, в частности, стойкому к коррозии и содержащему устройство контроля подшипника. Технический результат заключается в повышении жесткости неподвижного вала экранированного электронасоса с двигателем на постоянных магнитах, своевременном обнаружении износа подшипника, повышении срока службы.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах терморегулирования изделий космической техники. Электронасосный агрегат содержит металлический корпус, установленный на корпусе бесконтактный электродвигатель постоянного тока с выполненным заодно с ним электронным коммутатором, размещенные на валу электродвигателя рабочие колеса, установленный снаружи бесконтактного электродвигателя постоянного тока присоединенный к корпусу металлический герметизирующий кожух, на котором размещен электрический соединитель.

Изобретение относится к щелевой трубе (39) и способу изготовления такой трубы. Гидравлическая машина и приводной мотор могут быть помещены в корпус, если в электромоторе между ротором и статором осуществляется разделение посредством трубчатой конструктивной части - так называемой щелевой трубы (39).

Группа изобретений относится к насосным установкам для закачки воды в нефтяные пласты и поддержания внутрипластового давления. Вал установки установлен в тороидальных роликовых подшипниках, закрепленных в консольных опорах с наружной стороны торцевых крышек.

Электрический погружной насос в соответствии с одним или более аспектами настоящего изобретения содержит корпус, статор, установленный в корпусе, вал, установленный с возможностью вращения внутри корпуса, и подшипник ротора, содержащий карбидную втулку подшипника, прикрепленную к валу металлическим элементом.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения зданий. Термоэлектронасос содержит подающий трубопровод (1) с термоэлектрическим блоком (3), соединенным электропроводкой с инвертором (4), аккумулятором (5) и электродвигателем насоса (6), установленным в трубопроводе (2). Блок (3) состоит из двух полуцилиндрических кожухов с продольными щелями, в которые вставлены продольные ребра. Внутри ребер по всей их длине помещены зигзагообразные ряды, состоящие из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов. Концы отрезков расплющены, плотно прижаты друг к другу и расположены вблизи кромок ребер, прижатых в зоне нагрева к поверхности участка трубопровода (1) и в зоне охлаждения. Свободные концы зигзагообразных рядов каждой пары ребер с одного торца в зоне охлаждения соединены перемычками, а с противоположного - соединены между собой в зоне охлаждения через конденсаторы, образуя теплоэлектрические секции. Конденсаторы через свои перемычки последовательно соединены между собой, образуя термоэлектрический блок, снабженный токовыводами с одноименными зарядами, соединенными электропроводкой с инвертором (4). Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности работы системы отопления. 8 ил.
Наверх