[发明专利]用于磁力控制的干燥气体密封的设备和方法

说明书

一种控制干燥气体密封的旋转环和静态环之间轴向分离的方法。该干燥气体密封限制了气体或其它流体到或从旋转设备的泄漏。检测气体或其它流体的至少一种性质。检测旋转环和静态环之间的轴向分离以及轴向分离变化的时间速率中的至少一个。预测旋转环和静态环之间薄膜的刚度。基于检测到的轴向分离、检测到的分离的变化的时间速率以及预测的薄膜刚度中的至少两个调整至少一个磁力设备的场强度。调整旋转环和静态环之间的轴向分离。

相关申请的交叉引用

本专利申请涉及题目为用于磁力控制的干燥气体密封的设备和方法且在2015年08月10日提交的U.S.在线专利申请No.62/203074，通过参考将其公开的内容全部并入本发明。

背景技术

发明领域

本发明涉及一种旋转机械，并且更特别涉及减少干燥气体密封失败的发生。

相关现有技术说明

本部分意在介绍现有技术的多个方面，其可能与本发明公开的内容相关。这种讨论意在提供方便更好的理解本发明公开内容特殊方面的框架。因此，应当理解的是本部分可以在这一指引下阅读并且没有必要引入现有技术。

干燥气体密封在油气工业压缩机上的用途广泛；然而尽管有十几年的经验和技术进步，干燥气体密封的失败连续消耗了时间和金钱。一些失败可能的确归因于增加压力的需要，更困难的气体组成以及功能需要。这些失败中最大的比例是由缓冲气体供给系统的操作难度导致的，该系统用液体、水、固体、反向增压等污染了缓冲气体。这些污染物中断密封界面之间的薄膜并且导致界面接触，这会引入由于摩擦导致的快速加热以及由于失败模式的重复导致的产物材料缺陷。操作原因上的实例包括过载的过滤器、由于缓冲气体加热器缺陷导致的冷凝、误操作、调整系统性能以改变气体条件的失败等。

干燥气体密封(DGS)失败最主要的原因之一在于旋转和静态密封界面之间动态气体薄膜的缺失。由于密封气体中液体形成和/或进入，或者由于密封气体的反向增压导致这种失败发生。当DGS失败发生时，密封界面以高的机械旋转速度接触并且温度上的升高会导致旋转环磨损和/或破裂。

具有在DGS静态和旋转密封界面之间保持最小间隙的能力允许在其中动态气体薄膜损失而机器仍然运转的条件下进行密封操作。没有这种间隙，密封界面将逐渐接触并且潜在使存在出现故障。

发明概述

一方面，本发明公开了一种控制干燥气体密封的旋转环和静态环之间轴向分离的方法。该干燥气体密封限制了气体或其它流体到或从旋转设备的泄漏。检测气体或其它流体的至少一种性质。检测旋转环和静态环之间的轴向分离以及轴向分离变化的时间速率中的至少一个。预测旋转环和静态环之间薄膜的刚度。基于检测到的轴向分离、检测到的分离的变化的时间速率以及预测的薄膜刚度中的至少两个调整至少一个磁力设备的场强度。调整旋转环和静态环之间的轴向分离。

另一方面，本发明公开了一种控制环绕旋转轴配置的干燥气体密封的系统。环绕轴周围配置至少一个传感器。该至少一个传感器配置为测量气体或其它流体的至少一种性质，该至少一个传感器进一步配置为测量以下性质中的至少一个：旋转环和静态环之间的轴向分离，以及轴向分离的变化的时间速率。控制器与至少一个传感器相连且配置为接收来自至少一个传感器的信号。与控制器相连的功率放大器。功率放大器放大通过控制器产生的控制信号。至少一个电磁体接收来自功率放大器的放大的控制信号。控制信号配置为调整至少一个电磁体以控制干燥气体密封的旋转环和静态环之间的轴向分离。

另一方面，本发明还公开了一种控制干燥气体密封的旋转环和静态环之间的轴向分离的方法。该干燥气体密封限制了气体或其它流体到或从旋转设备的泄漏。至少一个检测设备用于检测(i)旋转环和静态环之间的轴向分离，以及(ii)轴向分离的变化的时间速率。检测到的轴向分离和检测到的轴向分离的变化的时间速率用于调整至少一个磁力设备的场强度。调整至少一个磁力设备的场强度调整了旋转环和静态环之间的轴向分离。

附图概述