ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОРНЫЙ АГРЕГАТ
RADIAL-FLOW COMPRESSOR UNIT

Изобретение относится к области компрессоростроения, преимущественно к герметичным осевым и центробежным компрессорам со встроенным высокооборотным электроприводом без смазки в опорах ротора.
Известна конструкция герметичного компрессорного агрегата, содержащего высокооборотный электродвигатель с одним валом на магнитных подшипниках, на каждом конце которого консольно закреплено по колесу. Все вращающиеся элементы находятся в одном герметизированном корпусе, расположенном в среде газа технологического процесса (см., например, Ив Детомб «Использование магнитных подшипников в нефтяной и газовой отраслях» в сборнике «Новое в оборудовании и технологии», Москва, «Нефтегаз-98», с.143-148).
К недостаткам указанного устройства следует отнести:
- ограничение по степени повышения давления в агрегате, обусловленное использованием одного или двух рабочих колес, зафиксированных на консолях вала электродвигателя;
- ограничения по габаритам и массе рабочих колес, накладываемые критической частотой вращения вала (гибкий ротор).
Известен также центробежный компрессорный агрегат, содержащий электродвигатель, имеющий статор и ротор, по меньшей мере, один компрессор, содержащий ведомый вал, приводимый во вращательное движение ротором электродвигателя, и систему колес с лопатками, установленных на упомянутом ведомом валу, причем система, образованная двигателем и компрессором, размещается в общем корпусе, при этом корпус агрегата образован соединением элементов этого корпуса, обеспечивающих, соответственно, удержание двигателя и удержание ступеней сжатия компрессора, причем указанные элементы корпуса соединены друг с другом жестко и герметично, при этом ротор двигателя и ведомый вал компрессора связаны между собой при помощи гибкого соединительного элемента, располагающегося в упомянутом корпусе, а концы каждого вала удерживаются концевым подшипником (см. патент RU 2333398, опубликован 10.09.2008).
В конструкции использована традиционная классическая схема:
- статор электродвигателя с обмотками возбуждения расположен снаружи ротора электродвигателя;
- модули сжатия размещены по концам электродвигателя в осевом направлении;
- ротор электродвигателя и ротор модуля сжатия составляют ротор компрессорного агрегата, вращающийся на магнитных опорах, размещенных в статоре электродвигателя и в корпусах модулей сжатия.
Недостатком указанного устройства является то, что количество магнитных опор в компрессорном агрегате возрастает пропорционально количеству модулей сжатия; увеличивается осевой габарит агрегата; усложняется доступ к (электро)магнитным опорам.
Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности герметичного компрессорного агрегата, снижение эксплуатационных затрат, снижение объемов работ при техобслуживании и ремонте, уменьшение числа контролируемых параметров, уменьшение массогабаритных характеристик.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что центробежный компрессорный агрегат содержит электродвигатель, имеющий статор и ротор с валом, установленным на подшипниках, и узел сжатия, включающий лопатки, при этом упомянутые узлы расположены в герметичном корпусе, причем статор электродвигателя установлен внутри охватывающего его полого ротора электродвигателя, выполненного с лопатками и образующего роторную часть узла сжатия, статорная часть которого расположена на герметичном корпусе и выполнена в виде лопаток, закрепленных на герметичном корпусе.
Кроме того, подшипники представляют собой магнитные или электромагнитные опоры.
Кроме того, статор электродвигателя зафиксирован в корпусе посредствам стоек, закрепленных на корпусе.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан центробежный компрессорный агрегат с радиальным входом и радиальным выходом технологического газа; на фиг.2 показано осевое сечение компрессорного агрегата с осевым входом-выходом.
Центробежный компрессорный агрегат содержит неподвижный герметичный корпус 1. Внутри корпуса 1 расположены высокооборотный электродвигатель 2 и узел 3 сжатия. Электродвигатель 2 имеет охлаждаемый статор 4 с обмотками возбуждения (фиг.1, 2), который жестко зафиксирован в корпусе 1 посредством закрепленных на его торцах крышек 5 (фиг.1). Также электродвигатель 2 имеет расположенный с внешней стороны статора 4 полый ротор 6, имеющий общий со статором 4 вал (не показан). Между статором 4 и ротором 6 расположен комплект подшипников 7, представляющих собой магнитные или электромагнитные опоры, на которых вращается ротор 6.
Узел 3 сжатия компрессорного агрегата включает в себя роторную часть, образованную ротором 6 с расположенными на его наружной стороне компрессорными рабочими лопатками 8 (колесами), составляющими один или несколько рядов, и статорную часть, образованную закрепленными на внутренней стороне корпуса 1 статорными деталями (в том числе лопатками) 9, расположенными между соответствующими лопатками 8 (колесами) роторной части. При этом ротор 6 становится «жестким» с точки зрения критических частот вращения.
В конструкции с осевым входом-выходом технологического газа (фиг.2) статор 4 электродвигателя 2 зафиксирован в корпусе 1 посредством стоек 10.
При включении в работу электродвигателя 2 ротор 6 электродвигателя 2 вместе с лопатками 8 (колесами) узла 3 сжатия вращается в электромагнитных подшипниках 7. Рабочие лопатки 8 (колеса) вместе со статорными деталями 9 сжимают технологический газ.
Таким образом, центробежный компрессорный агрегат содержит минимальное количество составных частей: один герметичный корпус 1 с зафиксированным в нем статором 4 электродвигателя 2; один ротор 6, сочетающий в себе функции ротора электродвигателя 2 и ротора многоступенчатого компрессора; один комплект (электро)магнитных опор 7, расположенный между статором 4 и ротором 6 электродвигателя 2. Сокращение числа составных частей агрегата - один из путей повышения его эксплуатационной надежности и снижения эксплуатационных затрат. Уменьшается осевой габарит агрегата. Данный центробежный компрессорный агрегат можно располагать непосредственно в трубопроводе технологического газа.
Так как корпус 1 герметичен, то при сжатии газа в компрессорном агрегате исключены утечки сжимаемого газа в окружающую среду, компонентный состав газа сохраняется постоянным. В этом случае компрессорный агрегат может быть использован для работы в других средах, в частности под водой.