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JP6840693B2 - Compressor - Google Patents
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JP6840693B2 - Compressor - Google Patents

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Description

本発明は、圧縮機に関する。 The present invention relates to a compressor.

近年、化石燃料に対する需要の増加と採掘技術の発展に伴い、在来型ガス田から非在来型ガス田へ開発がシフトしつつある。そのため、例えば大深水やガス田直下といった苛酷環境に圧縮機を設置する必要が生じている。
大深水においては、数百メートルの海底に圧縮機を設置し、地中の天然ガスの貯留層から天然ガスを圧送する方法(サブシー圧縮機)が検討されている。
In recent years, with the increase in demand for fossil fuels and the development of mining technology, development is shifting from conventional gas fields to unconventional gas fields. Therefore, it is necessary to install the compressor in a harsh environment such as deep water or directly under a gas field.
In deep water, a method (subsea compressor) of installing a compressor on the seabed of several hundred meters and pumping natural gas from the natural gas reservoir in the ground is being studied.

また、ガス田直下においては、地下数千メートルのガス井内部に圧縮機を投入し、井戸の底部で天然ガスを圧縮して地上まで送り出す方法が提唱され、そのための圧縮機(ダウンホール圧縮機)の研究開発が行われている。 In addition, under the gas field, a method has been proposed in which a compressor is put inside a gas well several thousand meters underground, and natural gas is compressed at the bottom of the well and sent out to the ground. A compressor (downhole compressor) for that purpose has been proposed. ) Is being researched and developed.

ガス田の開発当初には、地下の圧力が高いが、天然ガスを採取するにつれて内部の圧力が下がっていく。ガス田の地下の圧力が高い間は天然ガスを地上まで自噴させることができるが、圧力が限界以下に低下すると天然ガガスを自噴させることができなくなる。そのため、従来は圧力が下がったガス井は枯渇したものとされていた。 At the beginning of the development of the gas field, the underground pressure is high, but as the natural gas is collected, the internal pressure decreases. While the underground pressure in the gas field is high, natural gas can be self-injected to the ground, but when the pressure drops below the limit, natural gas cannot be self-injected. Therefore, in the past, gas wells with reduced pressure were considered to be depleted.

しかし、地下の圧力が天然ガスを自噴させるには不十分なレベルに低下した後でも、ガス田の内部にはまだ相当量の天然ガスが残っている。そこで、ダウンホール圧縮機を適用しガス田直下の圧力をブーストすることで、ガス田の生産能力を回復することが可能であると考えられている。 However, even after the underground pressure has dropped to a level insufficient for self-injection of natural gas, a considerable amount of natural gas still remains inside the gas field. Therefore, it is considered possible to restore the production capacity of the gas field by applying a downhole compressor to boost the pressure directly under the gas field.

以上説明したサブシー圧縮機やダウンホール圧縮機はガス田の底部あるいはガス田直下に設置されるため、作動環境が非常に厳しい。たとえば、一般的に天然ガスを産出するガス田で使用される圧縮機の作動流体には天然ガスだけでなく、水やコンデンセートと呼ばれる軽質液状炭化水素が含まれた液分が混入する動作環境(ウェットガス環境)下にあることが特徴として挙げられる。また、ダウンホール環境下で運転する圧縮機は、高温条件に晒されるため、モータの冷却不良が課題となる。従来技術では、ウェットガスをそのままモータへ導き冷却する方式が一般的であった。 Since the subsea compressor and downhole compressor described above are installed at the bottom of the gas field or directly under the gas field, the operating environment is extremely harsh. For example, an operating environment in which the working fluid of a compressor, which is generally used in gas fields that produce natural gas, contains not only natural gas but also water and liquids containing light liquid hydrocarbons called condensate ( It is characterized by being under a wet gas environment). Further, since the compressor operated in the downhaul environment is exposed to high temperature conditions, poor cooling of the motor becomes a problem. In the prior art, a method of guiding wet gas to a motor as it is and cooling it has been common.

特開2017−110517号公報JP-A-2017-110517

しかしながら、下記のように、ダウンホール環境で運転されるモータは回転速度が非常に速いため圧損が大きく、エアギャップ(ロータとステータの間隙)に十分なガスを導くことができない。 However, as described below, a motor operated in a downhaul environment has a very high rotation speed and therefore has a large pressure loss, and cannot guide sufficient gas to the air gap (gap between the rotor and the stator).

図7は、従来の圧縮機201の縦断面図である。
羽根車217は、羽根216を有している。
モータ215による羽根車217の回転により吸込口211iから吸入した作動流体は、羽根車217の回転作用により増速、昇圧され下流211uへと導かれる。
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of the conventional compressor 201.
The impeller 217 has blades 216.
The working fluid sucked from the suction port 211i by the rotation of the impeller 217 by the motor 215 is accelerated and boosted by the rotation action of the impeller 217, and is guided to the downstream 211u.

圧縮機201は液分が混入するウェットガス101の動作環境で稼動した場合、気液が混じったウェットガス101はモータ215内部のロータ212とステータ213間のエアギャップ214を通過し、発熱体であるロータ212とステータ213を同時に冷却する。しかしながら、ダウンホール環境で運転されるモータ15は、ウェットガス101を大きく昇圧する必要から回転速度が非常に速い。そのため、ウェットガス101の圧損が大きく、エアギャップ14に十分なウェットガス101を導くことができず、ロータ212の冷却不足が課題となっている。 When the compressor 201 operates in the operating environment of the wet gas 101 mixed with liquid, the wet gas 101 mixed with gas and liquid passes through the air gap 214 between the rotor 212 and the stator 213 inside the motor 215 and is a heating element. A rotor 212 and a stator 213 are cooled at the same time. However, the motor 15 operated in the downhaul environment has a very high rotation speed because the wet gas 101 needs to be greatly boosted. Therefore, the pressure loss of the wet gas 101 is large, and it is not possible to sufficiently guide the wet gas 101 to the air gap 14, and insufficient cooling of the rotor 212 is a problem.

一般的な圧縮機201のロータ212の冷却効率を向上させる構造に関するものとして特許文献1が挙げられる。
本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、液分が混入するウェットガスを加圧する動作環境下で、流入したウェットガスを液とガスに分離し、ロータの冷却効率を向上させる圧縮機の提供を目的とする。
Patent Document 1 is mentioned as relating to a structure for improving the cooling efficiency of the rotor 212 of a general compressor 201.
The present invention was devised in view of the above circumstances, and is a compressor that separates the inflowing wet gas into liquid and gas in an operating environment in which wet gas mixed with liquid is pressurized to improve the cooling efficiency of the rotor. The purpose is to provide.

前記課題を解決するため、本発明の圧縮機は、ガス田の上部に設けられるガス井の下部に設けられ、かつ、外郭を形成するケーシングと、流入する流体を中心側の液と外周側の気体とに分離するセパレータと、前記流体を羽根が回転して前記流体を圧縮する羽根車と、前記羽根車の上流に設置されるモータと、前記モータで回転駆動されるロータ内部に設けられ、前記液が通過する流路と、前記ケーシングと前記モータのステータとの間に設けられるエアギャップとを備え、前記気体は、前記エアギャップと、前記ロータと前記ステータとの間の隙間を通過して下流に流れている。 In order to solve the above problems, the compressor of the present invention is provided in the lower part of the gas well provided in the upper part of the gas field and forms an outer shell, and the inflowing fluid is placed on the central side liquid and the outer peripheral side. A separator that separates the fluid into a gas, an impeller that rotates the fluid and compresses the fluid, a motor that is installed upstream of the impeller, and a rotor that is rotationally driven by the motor are provided inside the rotor. A flow path through which the liquid passes and an air gap provided between the casing and the stator of the motor are provided , and the gas passes through the gap between the air gap and the rotor and the stator. Is flowing downstream .

本発明によれば、液分が混入するウェットガスを加圧する動作環境下で、流入したウェットガスを液とガスに分離し、ロータの冷却効率を向上させる圧縮機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a compressor that separates the inflowing wet gas into liquid and gas in an operating environment in which wet gas mixed with liquid is pressurized to improve the cooling efficiency of the rotor.

本発明の第1実施形態に係る圧縮機の設置状態を示す模式的断面図。The schematic cross-sectional view which shows the installation state of the compressor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る圧縮機の縦断面図。The vertical sectional view of the compressor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態の変形例1の圧縮機の縦断面図。The vertical sectional view of the compressor of the modification 1 of 1st Embodiment. (a)は第1実施形態の変形例2の圧縮機の縦断面図、(b)はガイドベーンを外側から見た模式図。(A) is a vertical sectional view of the compressor of the modified example 2 of the first embodiment, and (b) is a schematic view of the guide vane viewed from the outside. (a)は本発明の第2実施形態に係る圧縮機の縦断面図、(b)は上流側ガイドベーンを外側から見た模式図、(c)は下流側ガイドベーンを外側から見た模式図。(A) is a vertical sectional view of the compressor according to the second embodiment of the present invention, (b) is a schematic view of the upstream guide vane seen from the outside, and (c) is a schematic view of the downstream guide vane seen from the outside. Figure. (a)は本発明の第2実施形態の変形例に係る圧縮機の縦断面図、(b)は上流側ガイドベーンを外側から見た模式図、(c)は下流側ガイドベーンを外側から見た模式図。(A) is a vertical sectional view of a compressor according to a modified example of the second embodiment of the present invention, (b) is a schematic view of an upstream guide vane viewed from the outside, and (c) is a downstream guide vane viewed from the outside. Schematic diagram seen. 従来の圧縮機の縦断面図。Longitudinal section of a conventional compressor.

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、特に天然ガスを産出するガス田等で使用される圧縮機に係る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
The present invention particularly relates to a compressor used in a gas field or the like that produces natural gas.

具体的には、本発明は、液分が混入する流体を加圧する動作環境で稼動する圧縮機において、該圧縮機に流入した流体を液とガスとに分離し、分離した液をロータの内部に導き、ロータの冷却効率を向上させるものである。 Specifically, according to the present invention, in a compressor operating in an operating environment in which a fluid mixed with liquid is pressurized, the fluid flowing into the compressor is separated into a liquid and a gas, and the separated liquid is separated into the inside of the rotor. This leads to the improvement of the cooling efficiency of the rotor.

<<第1実施形態>>
図1は、本発明の第1実施形態に係る圧縮機1の設置状態を示す模式的断面図である。
ガス田Gtにガス井Giを掘削した当初はガス田Gtの地下の圧力が高く圧縮機1を設置することなく、天然ガス(101)を、ガス井Giを通して地上まで自噴させることができる。ところが、時間が経過すると地下の圧力が自噴の限界以下に低下し、天然ガスを自噴させることができなくなる。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an installed state of the compressor 1 according to the first embodiment of the present invention.
At the beginning of excavating the gas well Gi in the gas field Gt, the pressure underground in the gas field Gt is high, and natural gas (101) can be self-injected to the ground through the gas well Gi without installing the compressor 1. However, as time passes, the underground pressure drops below the limit of self-injection, and natural gas cannot be self-injected.

しかし、地下の圧力が限界以下に低下した後も、ガス田Gtの内部にはまだ相当量の天然ガス(101)が残っている。
そこで、図1に示すように、第1実施形態の圧縮機1をガス田Gtの直下に設置し、ブーストすることでガス田Gtの生産能力を回復している。
However, even after the underground pressure drops below the limit, a considerable amount of natural gas (101) still remains inside the gas field Gt.
Therefore, as shown in FIG. 1, the compressor 1 of the first embodiment is installed directly under the gas field Gt and boosted to recover the production capacity of the gas field Gt.

図2は本発明の第1実施形態に係る圧縮機1の縦断面図である。
第1実施形態の圧縮機1はターボ型圧縮機が採用されている。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the compressor 1 according to the first embodiment of the present invention.
A turbo type compressor is adopted as the compressor 1 of the first embodiment.

圧縮機1は、ケーシング11で外郭が形成されている。
圧縮機1は、ケーシング11の内部に、吸込口11iから下流(図2の上側)に向けて、順にセパレータ19、モータ15、および羽根車17を具備している。
The outer shell of the compressor 1 is formed by the casing 11.
The compressor 1 is provided with a separator 19, a motor 15, and an impeller 17 in this order from the suction port 11i toward the downstream side (upper side in FIG. 2) inside the casing 11.

つまり、セパレータ19がモータ15、羽根車17の上流側に設けられている。
セパレータ19は吸込口11iから流入するウェットガス101(図2の矢印α11)を中央側の液102と外周部側のガス103とに分離する。
That is, the separator 19 is provided on the upstream side of the motor 15 and the impeller 17.
The separator 19 separates the wet gas 101 (arrow α11 in FIG. 2) flowing in from the suction port 11i into the liquid 102 on the central side and the gas 103 on the outer peripheral side.

モータ15は、ロータ12とステータ13とを有している。ロータ12は、磁石(図示せず)がステータ13に対向して設けられている。
ロータ12とステータ13との間には、隙間であるエアギャップ14が設けられている。ステータ13とケーシング11との間には、隙間であるギャップ11gが設けられている。
The motor 15 has a rotor 12 and a stator 13. The rotor 12 is provided with a magnet (not shown) facing the stator 13.
An air gap 14 which is a gap is provided between the rotor 12 and the stator 13. A gap 11g, which is a gap, is provided between the stator 13 and the casing 11.

ロータ12の中心部には、貫通孔の冷却流路18が設けられている。
羽根車17は、回転することでガス103を昇圧する羽根16を有している。羽根16は、モータ15により回転駆動するロータ12に保持され、羽根車17の円周方向にほぼ等間隔で設けられている。
A cooling flow path 18 having a through hole is provided in the center of the rotor 12.
The impeller 17 has a blade 16 that boosts the gas 103 by rotating. The blades 16 are held by a rotor 12 that is rotationally driven by a motor 15, and are provided at substantially equal intervals in the circumferential direction of the impeller 17.

<圧縮機1の動作>
圧縮機1の動作について説明する。
<Operation of compressor 1>
The operation of the compressor 1 will be described.

図2に示すように、吸込口11iから流入(図2のα11)する気液が混じったウェットガス101は、セパレータ19において液102とガス103に分離される。例えば、膜分離技術等を用いて、ウェットガス101に含まれる液102はロータ12の中心部の冷却流路18近くに導かれる。一方、ウェットガス101に含まれるガス103は、ステータ13、エアギャップ14およびギャップ11gに向けて導かれる。 As shown in FIG. 2, the wet gas 101 mixed with gas and liquid flowing in from the suction port 11i (α11 in FIG. 2) is separated into the liquid 102 and the gas 103 at the separator 19. For example, the liquid 102 contained in the wet gas 101 is guided to the vicinity of the cooling flow path 18 at the center of the rotor 12 by using a membrane separation technique or the like. On the other hand, the gas 103 contained in the wet gas 101 is guided toward the stator 13, the air gap 14, and the gap 11g.

こうして、ガス103は、ギャップ11gを流れる(図2のα13)とともに、エアギャップ14を流れる(図2のα14)。
そのため、ガス103の圧損が大きくエアギャップ14に十分なガス103が導かれないとしても、冷却流路18を通過する液102(図2のα12)によりロータ12は確実に冷却される。
In this way, the gas 103 flows through the air gap 14 together with the gap 11 g (α13 in FIG. 2).
Therefore, even if the pressure loss of the gas 103 is large and sufficient gas 103 is not guided to the air gap 14, the rotor 12 is surely cooled by the liquid 102 (α12 in FIG. 2) passing through the cooling flow path 18.

ギャップ11gおよびエアギャップ14を通過したガス103は羽根車17に流入し、羽根車17により下流に輸送される(図2のα15)。 The gas 103 that has passed through the gap 11 g and the air gap 14 flows into the impeller 17 and is transported downstream by the impeller 17 (α15 in FIG. 2).

<変形例1>
図3は、第1実施形態の変形例1の圧縮機1Aの縦断面図である。
変形例1の圧縮機1Aは、羽根車17の下流に一体にポンプ20が形成されている。ポンプ20の吸込口20iはロータ12の冷却流路18に連通している。
<Modification example 1>
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the compressor 1A of the first modification of the first embodiment.
In the compressor 1A of the first modification, the pump 20 is integrally formed downstream of the impeller 17. The suction port 20i of the pump 20 communicates with the cooling flow path 18 of the rotor 12.

圧縮機1Aでは、羽根車17の背面(下流側)に羽根車17と同一のロータ12に設置された羽根車20hをもつポンプ20を設けている。これにより、ロータ12の冷却流路18を通過する液102はポンプ20の羽根車20hの回転によって汲み上げられ(図3の矢印α22)、液102の冷却流路18での輸送が促進される(図3の矢印α21)。これにより、液102が効率的に冷却流路18の内部を輸送され、ロータ12の冷却が促進される。 In the compressor 1A, a pump 20 having an impeller 20h installed on the same rotor 12 as the impeller 17 is provided on the back surface (downstream side) of the impeller 17. As a result, the liquid 102 passing through the cooling flow path 18 of the rotor 12 is pumped up by the rotation of the impeller 20h of the pump 20 (arrow α22 in FIG. 3), and the transportation of the liquid 102 in the cooling flow path 18 is promoted (). Arrow α21 in FIG. 3). As a result, the liquid 102 is efficiently transported inside the cooling flow path 18, and the cooling of the rotor 12 is promoted.

<変形例2>
図4(a)は、第1実施形態の変形例2の圧縮機1Bの縦断面図であり、図4(b)は、ガイドベーン22を外側から見た模式図である。
変形例2の圧縮機1Bでは、羽根車17の下流側に翼形状のガイドベーン22を設けている。ガイドベーン22は、分離されたガス103を上方に案内している。
<Modification 2>
FIG. 4A is a vertical cross-sectional view of the compressor 1B of the modified example 2 of the first embodiment, and FIG. 4B is a schematic view of the guide vane 22 viewed from the outside.
In the compressor 1B of the second modification, a blade-shaped guide vane 22 is provided on the downstream side of the impeller 17. The guide vane 22 guides the separated gas 103 upward.

ガイドベーン22の内部には排出孔22kが形成され、排出孔22kに連続して、排出流路21がケーシング11に設置されている。
本構成により、セパレータ19で分離された液102は、ロータ12の中心の冷却流路18を通ってポンプ20に流入する(図4の矢印α31)。ポンプ20に流入した液102は、ガイドベーン22の内部の排出孔22kと排出流路21を通過して排出される(図4の矢印α32)。
A discharge hole 22k is formed inside the guide vane 22, and a discharge flow path 21 is installed in the casing 11 in succession to the discharge hole 22k.
With this configuration, the liquid 102 separated by the separator 19 flows into the pump 20 through the cooling flow path 18 at the center of the rotor 12 (arrow α31 in FIG. 4). The liquid 102 that has flowed into the pump 20 is discharged through the discharge hole 22k and the discharge flow path 21 inside the guide vane 22 (arrow α32 in FIG. 4).

一方、セパレータ19で分離されたガス103は、ロータ12とステータ13との間のエアギャップ14を通過する(図4の矢印α33)とともに、ステータ13とケーシング11との間のギャップ11gを通過し(図4の矢印α34)、羽根車17に流入する。そして、ガス103は、羽根車17で昇圧され(図4の矢印α35)、下流に流れる(図4の矢印α36)。 On the other hand, the gas 103 separated by the separator 19 passes through the air gap 14 between the rotor 12 and the stator 13 (arrow α33 in FIG. 4) and also passes through the gap 11g between the stator 13 and the casing 11. (Arrow α34 in FIG. 4) flows into the impeller 17. Then, the gas 103 is boosted by the impeller 17 (arrow α35 in FIG. 4) and flows downstream (arrow α36 in FIG. 4).

羽根車17の下流側に設けたガイドベーン22の内部に排出孔22kを設置するとともにケーシング11に排出流路21を設置することで、ポンプ20により輸送された液102はケーシング11の外部へ排出される。また、羽根車17によって昇圧されたガス103はガイドベーン22により旋回成分が取り除かれる。そのため、ガス103の昇圧エネルギを圧縮機1の下流のガス103に効率よく導くことが可能となる。 By installing the discharge hole 22k inside the guide vane 22 provided on the downstream side of the impeller 17 and installing the discharge flow path 21 in the casing 11, the liquid 102 transported by the pump 20 is discharged to the outside of the casing 11. Will be done. Further, the turning component of the gas 103 boosted by the impeller 17 is removed by the guide vane 22. Therefore, the boosting energy of the gas 103 can be efficiently guided to the gas 103 downstream of the compressor 1.

上記構成によれば、セパレータ19を用いることで、ロータ12を冷却する液102を分離できる。
また、液分の液102が混入する動作環境で稼動する圧縮機1において、圧縮機1に流入したウェットガス101を液102とガス103に分離する。ウェットガス101から分離された液102が冷却流路18を通過することでロータ12を冷却できる。
According to the above configuration, the liquid 102 that cools the rotor 12 can be separated by using the separator 19.
Further, in the compressor 1 operating in an operating environment in which the liquid 102 of the liquid component is mixed, the wet gas 101 flowing into the compressor 1 is separated into the liquid 102 and the gas 103. The rotor 12 can be cooled by passing the liquid 102 separated from the wet gas 101 through the cooling flow path 18.

そこで、分離した液分の液102をロータ12の内部の冷却流路18に導き、ロータ12の冷却効率を向上できる。
従って、例えば、ダウンホール環境下で運転する、あるいは高温条件に晒される圧縮機1において、外部冷却装置などを用いることなくロータ12の冷却効率を向上できる。
Therefore, the liquid 102 of the separated liquid can be guided to the cooling flow path 18 inside the rotor 12 to improve the cooling efficiency of the rotor 12.
Therefore, for example, in the compressor 1 that operates in a downhaul environment or is exposed to high temperature conditions, the cooling efficiency of the rotor 12 can be improved without using an external cooling device or the like.

<<第2実施形態>>
図5(a)は、本発明の第2実施形態に係る圧縮機2の縦断面図であり、図5(b)は、上流側ガイドベーン22aを外側から見た模式図であり、図5(c)は、下流側ガイドベーン22bを外側から見た模式図である。
<< Second Embodiment >>
FIG. 5A is a vertical cross-sectional view of the compressor 2 according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a schematic view of the upstream guide vane 22a as viewed from the outside. FIG. (C) is a schematic view of the downstream guide vane 22b viewed from the outside.

図5(a)に示すように、第2実施形態の圧縮機2は、セパレータ29を羽根車17の下流側に設けたものである。
第2実施形態の圧縮機2は、ターボ型圧縮機が採用されている。
As shown in FIG. 5A, the compressor 2 of the second embodiment is provided with the separator 29 on the downstream side of the impeller 17.
As the compressor 2 of the second embodiment, a turbo type compressor is adopted.

圧縮機2は、ケーシング11の内部に、上流側ガイドベーン22a、モータ15、羽根車17、タンク23、下流側ガイドベーン22b、およびセパレータ29が設置されている。
モータ15は、ロータ12とステータ13とを有している。モータ15の上流に翼形状の上流側ガイドベーン22aが設置されている。
In the compressor 2, an upstream guide vane 22a, a motor 15, an impeller 17, a tank 23, a downstream guide vane 22b, and a separator 29 are installed inside the casing 11.
The motor 15 has a rotor 12 and a stator 13. A blade-shaped upstream guide vane 22a is installed upstream of the motor 15.

図5(b)に示すように、ケーシング11の上流側ガイドベーン22aの内部には、排出孔22a1が形成され、ケーシング11に形成された外部に連通する貫通孔の排出流路21に連通している。
圧縮機2は、モータ15によって回転駆動するロータ12に保持され、羽根車17の円周方向にほぼ等間隔で設けられた羽根16をもつ羽根車17を有している。
As shown in FIG. 5B, a discharge hole 22a1 is formed inside the guide vane 22a on the upstream side of the casing 11 and communicates with the discharge flow path 21 of the through hole formed in the casing 11 and communicates with the outside. ing.
The compressor 2 has an impeller 17 which is held by a rotor 12 which is rotationally driven by a motor 15 and has vanes 16 which are provided at substantially equal intervals in the circumferential direction of the impeller 17.

羽根車17の下流(図5(a)の上側)には、気液分離するセパレータ29が設置されている。セパレータ29は、ウェットガス101を、上流側にガス103を分離する(図5(a)の矢印α46)とともに、下流側に液102を分離する(図5(a)の矢印α47)。 A separator 29 for gas-liquid separation is installed downstream of the impeller 17 (upper side of FIG. 5A). The separator 29 separates the wet gas 101 on the upstream side (arrow α46 in FIG. 5A) and the liquid 102 on the downstream side (arrow α47 in FIG. 5A).

セパレータ29の上流には、セパレータ29で分離された液102を貯留する略円錐台形状の貯溜部をもつタンク23が設けられている。
セパレータ29の上流側に翼形状の下流側ガイドベーン22bを設けている。これにより、羽根車17で形成されるウェットガス101の旋回成分を無くし、ウェットガス101にセパレータ29に送る圧力を効果的に付与できる。
Upstream of the separator 29, a tank 23 having a substantially truncated cone-shaped storage portion for storing the liquid 102 separated by the separator 29 is provided.
A blade-shaped downstream guide vane 22b is provided on the upstream side of the separator 29. As a result, the swirling component of the wet gas 101 formed by the impeller 17 can be eliminated, and the pressure to be sent to the separator 29 can be effectively applied to the wet gas 101.

<圧縮機2の動作>
圧縮機2の動作について説明する。
圧縮機2では、気液が混じったウェットガス101が羽根車17の羽根16の回転により昇圧され下流側へ(図5(a)の上側)導かれる(図5(a)の矢印α41〜α44)。
<Operation of compressor 2>
The operation of the compressor 2 will be described.
In the compressor 2, the wet gas 101 mixed with gas and liquid is boosted by the rotation of the blade 16 of the impeller 17 and guided to the downstream side (upper side of FIG. 5A) (arrows α41 to α44 of FIG. 5A). ).

具体的には、ケーシング11の吸込口11iから流入したウェットガス101はガイドベーン22aの間を通過する(図5(a)の矢印α41)。そして、ウェットガス101は、ステータ13とケーシング11との間のギャップ11gを通過する流れ(図5(a)の矢印α42)と、ロータ12とステータ13との間のエアギャップ14を通過する流れ(図5(a)の矢印α43)とに分かれる。 Specifically, the wet gas 101 flowing in from the suction port 11i of the casing 11 passes between the guide vanes 22a (arrow α41 in FIG. 5A). The wet gas 101 passes through the gap 11g between the stator 13 and the casing 11 (arrow α42 in FIG. 5A) and the air gap 14 between the rotor 12 and the stator 13. (Arrow α43 in FIG. 5A).

ギャップ11gを通過したウェットガス101とエアギャップ14を通過したウェットガス101とは、羽根車17に流入して(図5(a)の矢印α44)昇圧される。
羽根車17で昇圧されたウェットガス101は、下流側ガイドベーン22bの間を通ってセパレータ29に流入する(図5(a)の矢印α45)。この際、羽根車17から出たウェットガス101は下流側ガイドベーン22bにより旋回成分が除かれる。
The wet gas 101 that has passed through the gap 11g and the wet gas 101 that has passed through the air gap 14 flow into the impeller 17 (arrow α44 in FIG. 5A) and are boosted.
The wet gas 101 boosted by the impeller 17 passes between the downstream guide vanes 22b and flows into the separator 29 (arrow α45 in FIG. 5A). At this time, the swirling component of the wet gas 101 emitted from the impeller 17 is removed by the downstream guide vane 22b.

そして、セパレータ29において、ウェットガス101は液102とガス103に分離される。セパレータ29において例えば膜分離技術、コアレッサ、メッシュデミスタ等を用いて分離された液102はタンク23に一旦貯め置かれる(図5(a)の矢印α47)。 Then, in the separator 29, the wet gas 101 is separated into the liquid 102 and the gas 103. The liquid 102 separated in the separator 29 using, for example, a membrane separation technique, a corelesser, a mesh demister, or the like is temporarily stored in the tank 23 (arrow α47 in FIG. 5A).

その後、タンク23の液102は、ロータ12の中心に設けた冷却流路18に導かれ(図5(a)の矢印α48)、上流側ガイドベーン22aの排出孔22a1とケーシング11の排出流路21を流れて圧縮機1の外部へ排出される(図5(a)の矢印α49a)。 After that, the liquid 102 of the tank 23 is guided to the cooling flow path 18 provided in the center of the rotor 12 (arrow α48 in FIG. 5A), and the discharge hole 22a1 of the upstream guide vane 22a and the discharge flow path of the casing 11 It flows through 21 and is discharged to the outside of the compressor 1 (arrow α49a in FIG. 5A).

一方、セパレータ29で分離されたガス103は圧縮機2の下流へ導かれる(図5(a)の矢印α46)。
上記構成によれば、セパレータ29の上流側にタンク23を備え、セパレータ29は、液102をウェットガス101の上流側に分離するとともに、ガス103をウェットガス101の下流側に分離する。これにより、冷却流路18に流す前の液102をタンク23に貯留できる。
On the other hand, the gas 103 separated by the separator 29 is guided downstream of the compressor 2 (arrow α46 in FIG. 5A).
According to the above configuration, the tank 23 is provided on the upstream side of the separator 29, and the separator 29 separates the liquid 102 on the upstream side of the wet gas 101 and the gas 103 on the downstream side of the wet gas 101. As a result, the liquid 102 before flowing into the cooling flow path 18 can be stored in the tank 23.

また、ケーシング11の長手方向において排出流路21の近傍に上流側ガイドベーン22aを備えることで、上流側ガイドベーン22aの排出孔22a1を通して、液102を排出流路21から円滑に排出できる。
また、セパレータ29は、液102をウェットガス101の上流側に分離するとともに、ガス103をウェットガス101の下流側に分離する。これにより、液102をロータ12の冷却に用いることができる。
Further, by providing the upstream guide vane 22a in the vicinity of the discharge flow path 21 in the longitudinal direction of the casing 11, the liquid 102 can be smoothly discharged from the discharge flow path 21 through the discharge hole 22a1 of the upstream guide vane 22a.
Further, the separator 29 separates the liquid 102 on the upstream side of the wet gas 101 and the gas 103 on the downstream side of the wet gas 101. As a result, the liquid 102 can be used for cooling the rotor 12.

そのため、ウェットガス101の圧損が大きくエアギャップ14に十分なウェットガス101が導かれないとしても、冷却流路18を通過する液102によりロータ12は確実に冷却される。 Therefore, even if the pressure loss of the wet gas 101 is large and sufficient wet gas 101 is not guided to the air gap 14, the rotor 12 is surely cooled by the liquid 102 passing through the cooling flow path 18.

<変形例>
図6(a)は、本発明の第2実施形態の変形例に係る圧縮機2Hの縦断面図であり、(b)は上流側ガイドベーン22aを外側から見た模式図、(c)は下流側ガイドベーン22bを外側から見た模式図である。
変形例の圧縮機2Hは、冷却流路18の下流部にポンプ30を設け、冷却流路18を通過する液102の流れを促進した構成である。
<Modification example>
FIG. 6A is a vertical sectional view of the compressor 2H according to a modified example of the second embodiment of the present invention, FIG. 6B is a schematic view of the upstream guide vane 22a viewed from the outside, and FIG. 6C is a schematic view. It is a schematic diagram which looked at the downstream side guide vane 22b from the outside.
The compressor 2H of the modified example has a configuration in which a pump 30 is provided downstream of the cooling flow path 18 to promote the flow of the liquid 102 passing through the cooling flow path 18.

その他の構成は、第2実施形態と同様である。
変形例の圧縮機2Hは、一方の羽根車17と同一のロータ12の他方端、つまり冷却流路18の下流部に、流路が冷却流路18に連続するようにポンプ30を羽根車17と対向するように設置している。
Other configurations are the same as those of the second embodiment.
The compressor 2H of the modified example has an impeller 17 at the other end of the rotor 12, which is the same as one impeller 17, that is, at the downstream portion of the cooling flow path 18, so that the flow path is continuous with the cooling flow path 18. It is installed so as to face the.

さらに、ポンプ30の外周側に液102の旋回成分を無くすべく、上流側ガイドベーン22aを設置している。そして、上流側ガイドベーン22aの内部には、ケーシング11の排出流路21に連通する排出孔22a1を形成している。冷却流路18を流れた102は、上流側ガイドベーン22aの排出孔22a1とケーシング11の排出流路21とを流れて、排出される。 Further, an upstream guide vane 22a is installed on the outer peripheral side of the pump 30 in order to eliminate the swirling component of the liquid 102. Inside the upstream guide vane 22a, a discharge hole 22a1 communicating with the discharge flow path 21 of the casing 11 is formed. The 102 that has flowed through the cooling flow path 18 flows through the discharge hole 22a1 of the upstream guide vane 22a and the discharge flow path 21 of the casing 11 and is discharged.

これにより、モータ15でロータ12を回転駆動することで、ポンプ30の羽根車30hが回転し、冷却流路18を通過する液102の流れを制御できる。
ポンプ30により、ロータ12の中心に設けた冷却流路18を通過する液102を効率的に輸送し、ロータ12の冷却を促進させることができる。そして、ポンプ30により輸送された液102は、ポンプ30の外周側に位置する排出孔22a1と排出流路21を通過してケーシング11の外部へ排出される。
As a result, by rotationally driving the rotor 12 with the motor 15, the impeller 30h of the pump 30 rotates, and the flow of the liquid 102 passing through the cooling flow path 18 can be controlled.
The pump 30 can efficiently transport the liquid 102 passing through the cooling flow path 18 provided at the center of the rotor 12 to promote the cooling of the rotor 12. Then, the liquid 102 transported by the pump 30 passes through the discharge hole 22a1 located on the outer peripheral side of the pump 30 and the discharge flow path 21 and is discharged to the outside of the casing 11.

変形例によれば、液102はポンプ30により輸送され、効率的に冷却流路18を流すことができる。そのため、ロータ12の冷却をより効果的に行うことができる。 According to the modified example, the liquid 102 is transported by the pump 30 and can efficiently flow through the cooling flow path 18. Therefore, the rotor 12 can be cooled more effectively.

<<その他の実施形態>>
1.なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<< Other Embodiments >>
1. 1. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

1、1A、1B、2、2H 圧縮機
11 ケーシング
12 ロータ
15 モータ
16 羽根
17 羽根車
18 冷却流路(流路)
19、29 セパレータ
20、30 ポンプ
21 排出流路(第1排出孔)
22a 第2ガイドベーン
22b 第1ガイドベーン
22a1、22k 排出孔(第2排出孔)
23 タンク
101 ウェットガス(流体)
102 液
103 ガス(気体)
1, 1A, 1B, 2, 2H Compressor 11 Casing 12 Rotor 15 Motor 16 Blades 17 Impeller 18 Cooling flow path (flow path)
19, 29 Separator 20, 30 Pump 21 Discharge flow path (first discharge hole)
22a 2nd guide vane 22b 1st guide vane 22a1, 22k Discharge hole (2nd discharge hole)
23 Tank 101 Wet gas (fluid)
102 liquid 103 gas (gas)

Claims (7)

ガス田の上部に設けられるガス井の下部に設けられ、
かつ、
外郭を形成するケーシングと、
流入する流体を中心側の液と外周側の気体とに分離するセパレータと、
前記流体を羽根が回転して圧縮する羽根車と、
前記羽根車の上流に設置されるモータと、
前記モータで回転駆動されるロータの内部に設けられ、前記液が通過する流路と、
前記ケーシングと前記モータのステータとの間に設けられるエアギャップとを備え
前記気体は、前記エアギャップと、前記ロータと前記ステータとの間の隙間を通過して下流に流れ
ことを特徴とする圧縮機。
Located at the bottom of the gas well at the top of the gas field,
And,
The casing that forms the outer shell and
A separator that separates the inflowing fluid into a liquid on the center side and a gas on the outer circumference side,
An impeller that rotates and compresses the fluid,
The motor installed upstream of the impeller and
A flow path provided inside a rotor that is rotationally driven by the motor and through which the liquid passes, and
An air gap provided between the casing and the stator of the motor is provided .
The gas compressor, characterized in that said an air gap, Ru flows downstream through the gap between the rotor and the stator.
請求項1に記載の圧縮機において、
前記羽根車と共有する同一の前記ロータによって駆動し、前記液を前記流路を通過させて輸送するポンプを備える
ことを特徴とする圧縮機。
In the compressor according to claim 1,
A compressor including a pump driven by the same rotor shared with the impeller and transporting the liquid through the flow path.
請求項1に記載の圧縮機において、
前記セパレータは、前記液を前記流路に導くように分離する
ことを特徴とする圧縮機。
In the compressor according to claim 1,
The separator is a compressor characterized in that the liquid is separated so as to be guided to the flow path.
請求項1に記載の圧縮機において、
前記セパレータは、前記液を前記流体の上流側に分離するとともに、前記気体を前記流体の下流側に分離する
ことを特徴とする圧縮機。
In the compressor according to claim 1,
The separator is a compressor characterized by separating the liquid on the upstream side of the fluid and separating the gas on the downstream side of the fluid.
請求項1に記載の圧縮機において、
前記セパレータの上流側にタンクを備え、
前記セパレータは、前記液を前記流体の上流側に分離するとともに、前記気体を前記流体の下流側に分離する
ことを特徴とする圧縮機。
In the compressor according to claim 1,
A tank is provided on the upstream side of the separator.
The separator is a compressor characterized by separating the liquid on the upstream side of the fluid and separating the gas on the downstream side of the fluid.
流入する流体を液と気体とに分離するセパレータと、
前記流体を羽根が回転して圧縮する羽根車と、
前記羽根車の上流に設置されるモータと、
前記モータで回転駆動されるロータの内部に設けられ、前記液が通過する流路と備え、
前記セパレータは、前記羽根車の下流側に配置され、
前記セパレータの上流側に前記流体を下流側に案内する第1ガイドベーンを備える
ことを特徴とする圧縮機。
A separator that separates the inflowing fluid into a liquid and a gas,
An impeller that rotates and compresses the fluid,
The motor installed upstream of the impeller and
It is provided inside a rotor that is rotationally driven by the motor, and is provided with a flow path through which the liquid passes.
The separator is arranged on the downstream side of the impeller.
A compressor characterized in that a first guide vane for guiding the fluid to the downstream side is provided on the upstream side of the separator.
請求項1に記載の圧縮機において
記流路と連通して、前記ケーシングの第1排出孔を通して前記液を前記ケーシングの外部へ排出する第2排出孔を有する第2ガイドベーンとを
備えることを特徴とする圧縮機。
In the compressor according to claim 1 ,
Communicates with previous SL channel, compressor, characterized in that it comprises a second guide vane having a second discharge hole for discharging the liquid to the outside of the casing through the first discharge hole of the casing.
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