具有磁性聯(lián)軸器并由從過程流體提取的液體或氣體冷卻或潤(rùn)滑的海下多相泵或壓縮機(jī)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]諸如栗、壓縮機(jī)、攪拌器、分離器及其它此類浸沒在水下的流體系統(tǒng)的運(yùn)行由于運(yùn)行環(huán)境惡劣而是困難的，特別是如果環(huán)境是深層海水。該系統(tǒng)周圍的水以及流經(jīng)系統(tǒng)的過程流體通常是腐蝕性的。周圍環(huán)境會(huì)很冷，使很多材料易碎并且由于設(shè)備在熱的運(yùn)行狀態(tài)和冷的非運(yùn)行狀態(tài)之間循環(huán)而引起設(shè)備大的熱膨脹/收縮。水和/或過程流體的流體靜壓會(huì)很大。此外，由于系統(tǒng)通常布置在地理上偏遠(yuǎn)地點(diǎn)并且在潛水員不能到達(dá)的深度，因此需要專門建造的容器、技術(shù)人員以及自動(dòng)設(shè)備，因此安裝以及接近流體系統(tǒng)來維護(hù)和修復(fù)是困難并且昂貴的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]本文中的構(gòu)思包括一種浸沒在水體中運(yùn)行的潛水流體系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括電機(jī)。該系統(tǒng)還可包括流體端，該流體端包括殼體，該殼體具有通至流體轉(zhuǎn)子的入口。流體轉(zhuǎn)子可聯(lián)接至電機(jī)并通過殼體中的軸承支承以在殼體中旋轉(zhuǎn)。流體分離系統(tǒng)可接收多相流體并將多相流體流分配到入口以及將從多相流體提取到的基本為液體的流分配到軸承(例如通過貯器)。在某些實(shí)施方式中，到軸承的流體可以是氣體或基本上是氣體。
[0003]本文中的構(gòu)思包括一種方法，該方法包括在水下一定深度運(yùn)行電機(jī)和流體端。流體端可包括流體端殼體，該流體端殼體具有通至流體轉(zhuǎn)子的入口，該流體轉(zhuǎn)子聯(lián)接至電機(jī)并通過殼體中的軸承支承以在殼體中旋轉(zhuǎn)。該方法可包括運(yùn)行流體分離系統(tǒng)，該流體分離系統(tǒng)接收多相流體并將流體流連通至該入口以及將從多相流體提取的基本為液體的流連通至軸承。
[0004]本文中的構(gòu)思包括一種浸沒在水體中運(yùn)行的潛水流體系統(tǒng)。潛水流體系統(tǒng)可包括電機(jī)和流體端。流體端可包括具有通至流體轉(zhuǎn)子的入口的流體端殼體。流體轉(zhuǎn)子可與電機(jī)聯(lián)接并包括環(huán)繞流體轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)端的腔。該系統(tǒng)還包括流體分離系統(tǒng)，該流體分離系統(tǒng)接收多相流體并將流體流連通至入口以及將從多相流體提取的另一基本為氣體的流連通至環(huán)繞流體轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)端的腔。
[0005]以上構(gòu)思可包括下列特征中的一些或全部，或者不包括其中任何一個(gè)。
[0006]在某些情況下，流體轉(zhuǎn)子通過在流體轉(zhuǎn)子的一端附近的第一所述軸承和在流體轉(zhuǎn)子的第二端附近的第二軸承傳送以在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以及其中流體分離系統(tǒng)將從多相流提取的液體流連通至第一所述軸承和第二軸承。在某些情況下，從多相流體提取的液體流的溫度小于軸承的溫度。在某些情況下，流體分離系統(tǒng)將流體分配到在驅(qū)動(dòng)端附近的環(huán)繞流體轉(zhuǎn)子的腔。在某些情況下，該流體轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)端通過磁性聯(lián)軸器與電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)接，并且流體分離系統(tǒng)還將流體流分配到磁性聯(lián)軸器的位于流體轉(zhuǎn)子上的一部分和磁性聯(lián)軸器的位于電機(jī)轉(zhuǎn)子上的一部分之間的間隙。在某些情況下，流體分離系統(tǒng)還將從多相流體提取的基本為氣體的流分配到環(huán)繞流體轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)端的腔。在某些情況下，流體分離系統(tǒng)還將從多相流體提取的基本為氣體的流分配到磁性聯(lián)軸器的位于流體轉(zhuǎn)子上的一部分和磁性聯(lián)軸器的位于電機(jī)轉(zhuǎn)子上的一部分之間的間隙。在某些情況下，流體分離系統(tǒng)包括分離罐。分離器可包括多相流體的入口。主出口可在分離罐的底部附近并聯(lián)接到流體端的入口。該系統(tǒng)可包括出口，該出口在分離罐的頂部附近并聯(lián)接到流體端殼體(例如通過電動(dòng)機(jī))以將氣體基本供應(yīng)給環(huán)繞流體轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)連桿(Stub)端的腔的。在某些情況下，附加出口包括構(gòu)造成從流經(jīng)液體出口的液體流釋放沙子的向上延伸管。在某些情況下，系統(tǒng)可包括儲(chǔ)存罐，儲(chǔ)存罐在附加出口和流體端的殼體之間以從附加出口接收并儲(chǔ)存液體，用于在沒有液體從附加出口產(chǎn)生時(shí)供應(yīng)給流體端。在某些情況下，分離罐還包括出口，該出口在分離罐的頂部附近并連接到流體端殼體以供應(yīng)氣體基本給包圍流體轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)端的腔。儲(chǔ)存罐可在分離罐的頂部附近的出口和流體端之間，以當(dāng)沒有液體從附加出口產(chǎn)生并且出口關(guān)閉時(shí)，接收來自分離罐的流體來驅(qū)動(dòng)來自貯器的流體。在某些情況下，該系統(tǒng)還可包括與軸承流體連通的輔助液體源。在某些情況下，輔助液體源包括也加到脫離潛水流體系統(tǒng)的多相流體的處理液體或來自流體端下游的出口的液體中的至少一種。
[0007]在某些情況下，運(yùn)行流體端包括在由在流體轉(zhuǎn)子的一端附近的第一所述軸承和在流體轉(zhuǎn)子的第二端附近的第二軸承支承的同時(shí)旋轉(zhuǎn)流體轉(zhuǎn)子。在某些情況下，流體分離系統(tǒng)將從多相流提取的基本為液體的流連通至第一所述軸承和第二軸承。在某些情況下，流體分離系統(tǒng)還將從多相流體提取的基本為氣體的流與環(huán)繞流體轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)端的腔連通。在某些情況下，流體轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)端通過磁性聯(lián)軸器與電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)接，并且流體分離系統(tǒng)還將流體流分配到磁性聯(lián)軸器的位于流體轉(zhuǎn)子上的一部分與磁性聯(lián)軸器的位于電機(jī)轉(zhuǎn)子上的一部分之間的間隙。在某些情況下，流體分離系統(tǒng)還將從多相流體提取的氣體流分配到環(huán)繞流體轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)端的腔。在某些情況下，多相流體在分離罐接收。分離罐可包括用于多相流體的入口。分離罐還可包括在分離罐下部附近并聯(lián)接到流體端的入口的主出口。附加出口可在分離罐的底部附近并連接到流體端殼體。在某些情況下，流體轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)端通過磁性聯(lián)軸器與電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)接，并且流體分離系統(tǒng)還將從多相流提取的基本為氣體的流分配到磁性聯(lián)軸器的位于流體轉(zhuǎn)子上的一部分與磁性聯(lián)軸器的位于電機(jī)轉(zhuǎn)子上的一部分之間的間隙。在某些情況下，流體轉(zhuǎn)子通過殼體中的軸承支承以在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)并且流體分離系統(tǒng)將從多相流體提取的基本為液體的流分配到軸承。
【附圖說明】
[0008]圖1是示例流體系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0009]圖2A是可用于圖1的示例流體系統(tǒng)的示例集成電機(jī)和流體端的側(cè)向剖視圖。
[0010]圖2B是圖2A的示例流體系統(tǒng)中的流體入口部分以及電機(jī)轉(zhuǎn)子和流體端轉(zhuǎn)子之間的磁性聯(lián)軸器的側(cè)向剖視圖。
[0011]圖2C是圖2A的示例流體端的流體出口部分和貯槽(sump)的側(cè)向剖視圖。
[0012]圖3是圖1的示例流體系統(tǒng)的流動(dòng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本文所披露類型的流體系統(tǒng)作用在可包括例如水、油或氣體的基本單相或不止一相(“多相”)的混合物的流體(“過程流體”)上，該多相混合物可包括兩相或兩相以上并且通常夾帶例如沙子、金屬顆粒和/或銹片、蠟和/或水垢結(jié)塊的固體。圖1是示例流體系統(tǒng)的側(cè)視圖。圖1示出了根據(jù)本文所述想法構(gòu)造的示例流體系統(tǒng)100。流體系統(tǒng)100包括與電機(jī)104聯(lián)接的流體端102。在某些情況下，流體系統(tǒng)100還可包括流體分離系統(tǒng)108。
[0014]流體系統(tǒng)100可在浸沒在開放水域中運(yùn)行，開放水域例如是在湖泊、河流、海洋或其它水體中的烴生產(chǎn)或注入井的外面。為此，流體端102和電機(jī)104封裝在密封成阻止壓力容器的內(nèi)部和周圍環(huán)境(周圍水域)之間的流體通過的壓力容器內(nèi)。流體系統(tǒng)100的部件構(gòu)造成承受在流體系統(tǒng)100周圍的環(huán)境壓力和由周圍環(huán)境施加的熱載荷以及運(yùn)行電機(jī)104和流體端102過程中引起的壓力和熱載荷。
[0015]在某些情況下，例如海底應(yīng)用，流體端102、電機(jī)104和流體分離系統(tǒng)108可支承在流體系統(tǒng)100的滑架(skid) 110或其它結(jié)構(gòu)上，該滑架110例如通過捕獲相應(yīng)海底結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向粧的導(dǎo)向管112或通過大型錐對(duì)錐外加銷與凸輪布置(未示出但為無導(dǎo)向海底系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知)的相互作用對(duì)準(zhǔn)并配合其它海底結(jié)構(gòu)。如果流體系統(tǒng)被稱為“海底”流體系統(tǒng)，那甚至可以說，流體系統(tǒng)設(shè)計(jì)成僅在海面下運(yùn)行。相反地，海底流體系統(tǒng)屬于設(shè)計(jì)成在或靠近諸如海洋、湖泊、河流或其它咸水體或淡水體的開放水體的底部碰到的嚴(yán)酷環(huán)境下運(yùn)行的類型。輔助液體源114可與滑架110接界以提供例如抑制腐蝕、水垢和水合物的化學(xué)制劑的液體給系統(tǒng)。
[0016]一個(gè)或多個(gè)阻尼器120可外部固定到流體系統(tǒng)100以減弱流體系統(tǒng)100與諸如在海底結(jié)構(gòu)或運(yùn)輸船舶甲板上的表面的撞擊。阻尼器120可構(gòu)造成保持流體系統(tǒng)100在表面不平的情況下的水平定向。阻尼器120可以是流體阻尼器或其它類型的沖擊或撞擊吸收裝置。
[0017]如以下更詳細(xì)描述的，電機(jī)104是具有包括永磁體的轉(zhuǎn)子以及包括多個(gè)形成繞組或電纜繞組和(通常)疊片鐵芯的定子的交流(AC)、同步、永磁(PM)電機(jī)。在其它情況下，電機(jī)104可以是另一種類型的電機(jī)，該電機(jī)諸如是其中轉(zhuǎn)子和定子都包括繞組和疊片的AC、異步、感應(yīng)式電機(jī)乃至另一種類型的電機(jī)。電機(jī)104可作為由電力產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)、由機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)運(yùn)行或在發(fā)電和提供動(dòng)力之間交替。在提供動(dòng)力中，從電機(jī)104輸出的機(jī)械運(yùn)動(dòng)可驅(qū)動(dòng)流體端102。在發(fā)電中，流體端102提供機(jī)械運(yùn)動(dòng)給電機(jī)104，并且電機(jī)104將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電力。
[0018]在流體端102由電機(jī)104驅(qū)動(dòng)的情況下，流體端102可包括各種不同裝置中的任何一種。例如，流體端102可包括一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)和/或往復(fù)式栗、旋轉(zhuǎn)和/或往復(fù)式壓縮機(jī)、混合裝置或其它裝置。栗的某些實(shí)例包括離心栗、軸流栗、轉(zhuǎn)動(dòng)葉片栗、齒輪栗、螺旋栗、凸輪栗、螺桿栗、往復(fù)式栗、活塞栗、隔膜栗和/或其它類型的栗。壓縮機(jī)的某些實(shí)例包括離心壓縮機(jī)、軸流壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壓縮機(jī)、螺旋壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)和/或包括有時(shí)稱為“濕氣壓縮機(jī)”的壓縮機(jī)類的其它類型的壓縮機(jī)，該濕氣壓縮機(jī)可適應(yīng)比通常用于傳統(tǒng)壓縮機(jī)的氣體流更高的液體含量的氣體流。在其它情況下，流體端102可包括可工作以將流體流轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的流體發(fā)動(dòng)機(jī)、可工作燃燒空氣/燃料混合物并將來自燃燒的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)、內(nèi)燃機(jī)和/或其它類型原動(dòng)機(jī)中的一種或多種。在任何情況下，流體端102可以是單級(jí)或多級(jí)裝置。
[0019]雖然圖1示出了與垂直定向的流體端102聯(lián)接的垂直定向電機(jī)104，但其它實(shí)施方式可提供與水平定向的流體端102聯(lián)接的水平定向電機(jī)104、與水平定向的流體端102聯(lián)接的垂直定向電機(jī)104、與垂直定向的流體端102聯(lián)接的水平定向電機(jī)104，以及還有包括非直線和非垂直布置的電機(jī)104和流體端102的其它定向。
[0020]雖然示出與單流體端102聯(lián)接，但電機(jī)104還可與兩個(gè)或兩個(gè)以上的流體端102聯(lián)接(以驅(qū)動(dòng)流體端102或由流體端102驅(qū)動(dòng))。在某些情況下，一個(gè)或多個(gè)流體端102可設(shè)置在電機(jī)104的各端，并且設(shè)置在相對(duì)于電機(jī)104的任何方向上。例如，在具有兩個(gè)流體端102的構(gòu)型中，一個(gè)可設(shè)置在電機(jī)104的一端而另一個(gè)設(shè)置在電機(jī)的另一端，并且流體端102可相對(duì)于電機(jī)104以不同角度定向。在另一實(shí)例中，具有兩個(gè)流體端102的構(gòu)型可的一個(gè)設(shè)置在電機(jī)104的一端而其