DD243832A3

DD243832A3 - DEVICE FOR REGULATING THE BULKING VOLUME OF PROCESS CIRCULAR COMPRESSORS WITH FLUID-RESISTANT WAVE SEALS

Info

Publication number: DD243832A3
Application number: DD26408784A
Authority: DD
Inventors: Helmut Engel; Hans-Juergen Weber; Helmut Schwenke; Juergen Knittel; Hans-Juergen Bewer
Original assignee: Petrolchemisches Kombinat
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1987-03-18

Abstract

Ziel der Erfindung ist die Gewaehrleistung einer hohen Schutzguete im Wellendichtsystem von Prozesskreiselverdichtern, insbesondere die Gewaehrleistung einer dauerhaften Funktion der Fluessigkeitsabdichtungen in Prozesskreiselverdichtern mit Sperrgaseinspeisung bei geringer Baulaenge von Verdichtergehaeuse und -rotor. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung einer Einrichtung, die weitestgehend unabhaengig vom Betriebspunkt und Verschleisszustand des Prozesskreiselverdichters die Ungleichfoermigkeiten des statischen Druckes ueber den Umfang auf den Gasseiten der Fluessigkeitsdichtungen abzubauen, ohne dass zusaetzliche Ausgleichssysteme angeordnet werden muessen und staendig eine bestimmte Gasmenge abgeblasen werden muss. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess mit einer Einrichtung geloest, die aus zwei separaten Zufuehrungsleitungen fuer die Sperrgasteilmengen in die Sperrgaseintrittskammern auf der Saug- und Druckseite des Verdichters sowie zwei Regelventilen zur separaten Regelung dieser Sperrgasteilmengen besteht, wobei die Regelventile von je einem Differenzdrucktransmitter mit unterschiedlichen Sollwerten angesteuert werden und die Differenzdrucktransmitter ueber eine Impulsleitung mit der Verdichterentlastungsleitung verbunden sind. FigurThe aim of the invention is to ensure a high degree of protection in the shaft sealing system of process-circuit compressors, in particular the guarantee of a permanent function of the liquid seals in process-circuit compressors with sealing-gas feed with a small build-up of the compressor housing and rotor. The object of the invention is to develop a device that largely inde pendent of the operating point and state of wear of the process centrifugal compressor to reduce the Ungleichfoermigkeiten the static pressure over the circumference on the gas sides of the fluid seals, without additional compensation systems must be arranged and constantly a certain amount of gas must be blown off , The object is achieved according erfindaess with a device consisting of two separate Zufuehrungsleitungen for the barrier gas subsets in the barrier gas inlet chambers on the suction and pressure side of the compressor and two control valves for separate control of these barrier gas subsets, the control valves are each driven by a differential pressure transmitter with different setpoints and the differential pressure transmitters are connected via a pulse line to the compressor relief line. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Sperrgasmenge an flüssigkeitsgesperrten Prozeßkreiselverdichtern, die vorwiegend in der chemischen Industrie zum Einsatz kommen.The invention relates to a device for regulating the amount of sealing gas to liquid-locked process centrifugal compressors, which are mainly used in the chemical industry.

Characteristic of the known technical solutions

Bei bekannten Einrichtungen der Sperrgaszuführung an Prozeßkreiselverdichtern mit flüssigkeitsgesperrten Wellendichtungen erfolgt die Zuführung des Sperrgases an Saug- und Druckstelle des Verdichters gemeinsam in eine beide Seiten verbindende Anschlußleitung.In known devices of the sealing gas supply to process centrifugal compressors with liquid-sealed shaft seals, the supply of the sealing gas at the suction and pressure point of the compressor takes place together in a connecting both sides connecting line.

Dabei wird die Sperrgasmenge dadurch geregelt, daß an dieser Anschlußleitung ein vorgegebener Überdruck Δρ gegenüber einem bestimmten Referenzdruck — im allgemeinen der Druck in der Saugleitung des Verdichters — eingehalten wird. Infolge der Druckerhöhung des Prozeßg'ases im Kreiselverdichter sind die statischen Drücke in den Sperrgaseintrittskammem auf der Saug- und Druckseite unterschiedlich; der Druck in der Sperrgaseintrittskammer auf der Verdichterdruckseite ist höher als auf der Verdichtersaugseite.The amount of sealing gas is controlled by the fact that a predetermined overpressure .DELTA.ρ to a certain reference pressure - generally the pressure in the suction line of the compressor - is maintained at this connection line. Due to the pressure increase of the Prozeßg'ases in the centrifugal compressor, the static pressures in the Sperrgaseintrittskammem on the suction and pressure side are different; the pressure in the barrier gas inlet chamber on the compressor pressure side is higher than on the compressor suction side.

Dadurch ist bei den bekannten Einrichtungen der Sperrgaszuführung an Prozeßkreiselverdichtern der Anteil der Sperrgasmenge, welcher in die saugseitige Sperrgaseintrittskammer strömt, erheblich größer als der Anteil der Sperrgasmenge auf der Druckseite des Verdichters. Für das einwandfreie Funktionieren der Flüssigkeitsabdichtungen muß vor allem ein möglichst gleichmäßiger statischer Druck über den Umfang der Flüssigkeitsdichtungen auf den Gasseiten gewährleistet sein. Vor allem modernste Flüssigkeitsdichtungen mit erheblich reduzierten Leckagemengen werden durch ungleichmäßige statische Druckverläufe in ihrer Funktion stark gefährdet. Auch bei sorgfältiger Gestaltung der Sperrgaseintrittskammem läßt sich aber nicht vermeiden, daß durch die einströmenden Sperrgasmengen die statische Druckverteilung über den Umfang gestört wird und zwar entsprechend den strömungstechnischen Gesetzmäßigkeiten um so stärker, je größer die eintretenden Sperrgasmengen sind.As a result, in the known devices of the sealing gas supply to process centrifugal compressors, the proportion of the sealing gas quantity which flows into the suction-side sealing gas inlet chamber, considerably larger than the proportion of sealing gas on the pressure side of the compressor. For the proper functioning of the liquid seals above all a uniform as possible static pressure over the circumference of the liquid seals must be guaranteed on the gas sides. In particular, state-of-the-art fluid seals with significantly reduced leakage quantities are severely endangered due to uneven static pressure gradients. Even with careful design of the Sperrgaseintrittskammem but can not be avoided that the static pressure distribution is disturbed over the circumference by the inflowing gas barrier amounts and that according to the fluidic laws the stronger, the greater the entering locking gas quantities.

Das beeinträchtigt nicht nur die Funktion der Flüssigkeitsabdichtung, sondern birgt auch noch die Gefahr in sich, daß Sperrflüssigkeit mitgerissen oder gar in den Prozeß eingetragen wird.This not only affects the function of the liquid seal, but also carries the risk that the sealing liquid entrained or even entered into the process.

Bei bekannten Ausführungen von Prozeßkreiselverdichtern mit flüssigkeitsgesperrten Abdichtungen und Sperrgaseinspeisung werden die genannten Probleme der Störung der statischen Druckverteilung dadurch gemildert, daß der statische Druck auf den Gasseiten der Flüssigkeitsdichtung insgesamt abgesenkt wird und damit die relativen Druckunterschiede über den Umfang der Flüssigkeitsdichtung sich verkleinern. Diese Druckabsenkung wird erreicht durch ständiges Abblasen einer bestimmten Gasmenge auf ein niedrigeres Niveau als es der Druck in der Ansaugleitung des Verdichters darstellt. Eine andere bekannte Maßnahme zur Verringerung der statischen Druckunterschiede auf den Gasseiten der Flüssigkeitsdichtungen derartiger Prozeßkreiselverdichter besteht darin, eine oder mehrere zusätzliche Ringkammern auf beiden Seiten des Verdichters in den Stopfbuchsenpartien anzuordnen und durch zusätzliche Ausgleichsleitungen zu verbinden. Damit werden die funktionsbedingten Druckunterschiede zwischen Druck- und Saugseite des Verdichters bereits weitgehend vor den Gasseiten der Flüssigkeitsdichtungen abgebaut und dadurch auch die saug- und druckseitig eintretenden Mengenanteile des Sperrgases annähernd ausgeglichen.In known embodiments of process centrifugal compressors with liquid-impermeable seals and sealing gas feed the said problems of disturbance of the static pressure distribution are mitigated in that the static pressure on the gas sides of the liquid seal is lowered overall and thus reduce the relative pressure differences across the circumference of the liquid seal itself. This pressure reduction is achieved by constantly blowing a certain amount of gas to a lower level than the pressure in the suction line of the compressor. Another known measure for reducing the static pressure differences on the gas side of the liquid seals such process centrifugal compressors is to arrange one or more additional annular chambers on both sides of the compressor in the gland parts and to connect by additional compensation lines. Thus, the function-related pressure differences between the pressure and suction side of the compressor are already degraded largely in front of the gas sides of the liquid seals and thus also approximately equal to the suction and pressure side entering amounts of the sealing gas.

Diese Maßnahme entspricht auch weitgehend der in der Fachliteratur erhobenen Forderung nach gleichem Druckniveau auf den Gasseiten der saug- und druckseitigen Flüssigkeitsabdichtung. Der entscheidende Nachteil dieser Lösung ist der benötigte Raumbedarf für die entsprechenden Ringkammern und die damit zwangsläufig verbundene größere Baulänge von Verdichter und Verdichterrotor. Vor allem die axiale Erstreckung der Rotoren ist aber von entscheidender Bedeutung für das rotordynamische Verhalten eines Verdichters. Die den zusätzlichen Ausgleichsleitungen entsprechende Verlängerung des Verdichters senkt die kritischen Drehzahlen des Rotors, was zu schwierigen dynamischen Problemen führen kann und den Einsatz eines Kreiselverdichters für bestimmte Prozesse in Frage stellen oder überhaupt unmöglich machen.This measure also largely corresponds to the requirement in the specialist literature for the same pressure level on the gas sides of the suction and pressure side fluid seal. The decisive disadvantage of this solution is the space required for the corresponding annular chambers and the necessarily associated greater length of compressor and compressor rotor. Above all, the axial extent of the rotors is of crucial importance for the rotor dynamic behavior of a compressor. The extension of the compressor corresponding to the additional equalization lines lowers the rotor's critical speeds, which can lead to difficult dynamic problems and make the use of a centrifugal compressor for certain processes in question or even impossible.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Gewährleistung einer hohen Schutzgüte im Wellenabdichtsystem von Prozeßkreiselverdichtern, insbesondere die Gewährleistung einer dauerhaften Funktion der Flüssigkeitsabdichtungen in Prozeßkreiselverdichtern mit Sperrgaseinspeisung bei geringer Baulänge von Verdichtergehäuse und -rotor.The aim of the invention is to ensure a high degree of protection in Wellenabdichtsystem of process centrifugal compressors, in particular the guarantee of a permanent function of the liquid seals in process centrifugal compressors with sealing gas feed at a small length of the compressor housing and rotor.

Explanation of the essence of the invention

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, besteht darin, eine neuartige Einrichtung zur Regelung des Sperrgases an Prozeßkreiselverdichtern mit flüssigkeitsgesperrten Wellendichtungen zu entwickeln, welche in der Lage ist, weitestgehend unabhängig vom Betriebspunkt und Verschleißzustand des Prozeßkreiselverdichters die Ungleichförmigkeiten des statischen Druckes über den Umfang auf den Gasseiten der Flüssigkeitsdichtungen abzubauen, ohne daß zusätzliche Ausgleichssysteme angeordnet werden müssen und ständig eine bestimmte Gasmenge abgeblasen werden muß. Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Einrichtung gelöst, die aus zwei separaten Zuführungsleitungen für die Sperrgasteilmengen in die Sperrgaseintrittskammern auf Saug- und Druckseite des Verdichters sowie zwei Regelventilen zur separaten Regelung dieser Sperrgasteilmengen besteht, wobei die Regelventile von je einem Differenzdrucktransmitter mit unterschiedlichen Sollwerten angesteuert werden und die Differenzdrucktransmitter über eine Impulsleitung mit der Verdichterentlastungsleitung verbunden sind. -The technical problem that is solved by the invention is to develop a novel device for controlling the sealing gas to process centrifugal compressors with liquid-sealed shaft seals, which is able to largely independent of the operating point and state of wear of the process rotor compressor, the nonuniformities of the static pressure over the Reduce circumference on the gas sides of the liquid seals, without additional compensation systems must be arranged and constantly a certain amount of gas must be blown off. The technical problem is solved according to the invention with a device consisting of two separate feed lines for the barrier gas subset in the barrier gas inlet chambers on suction and pressure side of the compressor and two control valves for separate control of these barrier gas subsets, the control valves are each driven by a differential pressure transmitter with different setpoints and the differential pressure transmitters are connected via a pulse line to the compressor relief line. -

Entgegen dem Stand der Technik werden die aus der Funktion des Kreiselverdichters bedingten Druckunterschiede auf den Gasseiten der Flüssigkeitsdichtungen bewußt in Kauf genommen. Dadurch läßt sich vor allem auf der Saugseite des Verdichters, dem dort herrschenden niedrigen statischen Druck entsprechend, die zugeführte Sperrgasmenge erheblich reduzieren. Die daraus resultierenden wesentlich niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten führen nicht mehr zu bemerkenswerten Störungen in der Verteilung des statischen Druckes über den Umfang auf der Gasseite der Flüssigkeitsabdichtung. Die Flüssigkeitsabdichtung funktioniert dadurch einwandfrei und mit entsprechend langer Lebensdauer.Contrary to the state of the art, the pressure differences on the gas sides of the liquid seals caused by the function of the centrifugal compressor are deliberately accepted. As a result, can be significantly reduced, especially on the suction side of the compressor, the prevailing low static pressure there, the amount of locking gas supplied. The resulting significantly lower flow velocities no longer lead to significant disturbances in the distribution of static pressure over the circumference on the gas side of the liquid seal. The liquid seal works properly and with a correspondingly long life.

Infolge der wesentlich niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich des saugseitigen Abdichtsystems, von welchem im allgemeinen die Möglichkeit des Eintrages von Füssigkeit in den Gaskreislauf besteht, wird die Gefahr des Mitreißens und damit des Eintrages von Flüssigkeit in den Gaskreislauf praktisch beseitigt. Auch auf der Druckseite des Verdichters wird, wenn auch in geringerem Maße als auf der Saugseite, die zugeführte Sperrgasmenge verringert und damit eine entsprechende Verbesserung für die Flüssigkeitsabdichtung erreicht.Due to the much lower flow velocities in the region of the suction-side sealing system, of which there is generally the possibility of entry of liquid into the gas circulation, the risk of entrainment and thus the entry of liquid in the gas circulation is virtually eliminated. Also on the pressure side of the compressor is, although to a lesser extent than on the suction side, the amount of purge gas supplied reduced and thus achieved a corresponding improvement for the liquid seal.

Die insgesamt erzielte Reduzierung der zugeführten Sperrgäsmenge ist oft von großer ökonomischer und technologischer Bedeutung.The overall reduction achieved in the quantity of bulky gas introduced is often of great economic and technological importance.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden, ohne sie dadurch einzuschränken.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment, without restricting it.

Die dazugehörige Abbildung stellt eine Kreiselverdichter mit Abdicht- und Sperrgassystem dar.The accompanying figure shows a centrifugal compressor with sealing and sealing gas system.

Der vom Kreiselverdichter zu fördernde Gasstrom tritt durch den Saugstutzen 1 auf der Saugseite in das Verdichtergehäuse 2 ein und verläßt den Verdichter durch den Druckstutzen 3 auf der Druckseite.The gas stream to be delivered by the centrifugal compressor enters through the suction port 1 on the suction side into the compressor housing 2 and leaves the compressor through the pressure port 3 on the pressure side.

Der über die Labyringthdichtung des Entlastungskolbens 4 strömende Teilstrom wird aus dem Raum 5 nach dem Entlastungskolben über die Entlastungsleitung 6 in die Saugleitung vor dem Saugstutzen 1 wieder in den Förderkreislauf zurückgeführt.The flowing over the labyringth seal of the relief piston 4 partial flow is returned from the room 5 after the discharge piston via the discharge line 6 in the suction line before the suction port 1 back into the delivery circuit.

Durch die Zuführungsleitungen 17 und 18 werden in die Sperrgaseintrittskammern 7 (auf der Saugseite) und 8 (auf der Druckseite des Verdichters) getrennte Sperrgasmengen zugeführt und separat durch die Regelventile 15 und 16 so geregelt, daß kein Fördermedium in diegasseitigen Räume 9 und 10 vor der saugseitigen und druckseitigen Flüssigkeitsdichtung 11 und 12 eintreten kann.Through the supply lines 17 and 18 in the barrier gas inlet chambers 7 (on the suction side) and 8 (on the pressure side of the compressor) supplied separate locking gas quantities and separately controlled by the control valves 15 and 16 so that no fluid in the gas-side rooms 9 and 10 before suction side and pressure side fluid seal 11 and 12 can occur.

Die Regelventile 15 und 16 werden dabei von den Differenzdrucktransmittern 13 und 14 so angesteuert, daß sie gegenüber dem üblicherweise als Referenzdruck verwendeten Druck in der Entlastungsleitung 6 in der Zuführungsleitung 17 einen Druck halten, der um die Druckdifferenz Δρ₅ kleiner, in der Zuführungsleitung 18 dagegen um die Druckdifferenz Ap₀ größer ist. Die Entnahme des Referenzdruckes geschieht dabei durch die Impulsleitung 19.The control valves 15 and 16 are thereby controlled by the differential pressure transmitters 13 and 14 so that they maintain a pressure compared to the pressure normally used as a reference pressure in the discharge line 6 in the supply line 17, the smaller by the pressure difference Δρ ₅ , in the supply line 18 against to the pressure difference Ap _{0 is} greater. The removal of the reference pressure is done by the impulse line 19th

Claims

Invention claim:

Device for controlling the amount of sealing gas to process centrifugal compressors with fluid-locked shaft seals, characterized in that the device consists of two separate supply lines (17,18) for feeding the barrier gas in the Sperrgaseintrittskammem (7, 8) on the suction and pressure side of the compressor and two of each a differential pressure transmitter (13,14) with controllable different control valves (15,16) for separate control of these barrier gas subsets and the differential pressure transmitter (13,14) via the impulse line (19) to the compressor relief line (6) are connected.