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述2011 年 10 月 第 30 卷第 10 期 总第 274 期 OIL 述 2011 年 10 月 第 30 卷第 10 期 总第 274 期 OIL GAS STORAGE AND TRANSPORTATION 油气储运 综 文章编号：1000-8241(2011) 10-0721-04 集成式压缩机及其在天然气管道的应用 刘建臣 (油气管道输送安全国家工程实验室 ? 中国石油管道科技研究中心， 河北廊坊 065000) 刘建臣.集成式压缩机及其在天然气管道的应用.油气储运，2011，30(10)：721 - 724. 摘要：系统介绍了集成式压缩机的技术特点和技术优势， 阐述了其在天然气管道增压、地下储气库注 气和海底管道增压工程中的应用状况， 展望了其在国内天然气储运领域的应用前景。该压缩机以磁 悬浮轴承、高速电机和大功率变频器三大新兴技术成果为基础，将压缩机、电机、冷却系统和分离系 统集成在同一加工橇架中，并作为一个整体安装使用；不含润滑油系统、密封系统，而且操作转速可 以在 35%~105% 的范围内调节，大幅增强了其对不同操作工况的适应性；集高速、无油、整体和智 能等于一身， 节能环保、操作方便且性价比高， 适于在长输天然气管道沿线有电力资源的地区应用。 关键词：集成式压缩机；磁悬浮轴承；技术特点；无油；环保；成本效益 中图分类号：TE974 文献标识码：A DOI：CNKI:13-1093/TE2248.001 集成式压缩机又称整体式压缩机，其发展起始于 20 世纪 80 年代。1990 年，第一台集成式压缩机投入 商业运行，首次将磁悬浮、变频、离心压缩机等成熟技 术进行有效集成， 实现了离心机的超宽范围变频调节， 成为压缩机技术史上最为节能环保的绿色机型。该压 缩机基于磁悬浮轴承、高速电机和大功率变频器三大 技术成果发展而来： 磁悬浮轴承的使用， 取消了润滑油 系统，大幅度简化了压缩机的操作和维护程序； 高速电 机可以直接驱动压缩机，因而不再需要配备增速齿轮 箱；大功率变频器的引入，扩大了压缩机的使用范围； 对电机和压缩机实施一体化处理，取消了干气密封系 统，大大提高了压缩机的可靠性。 目前，集成式压缩机广泛应用于陆地、海底天然气 管道和地下储气库等工程领域， 且正在向炼油、石化等 领域拓展。 1 技术特点 1.1 集成式压缩机的构成 集成式压缩机的叶轮和电机同轴或通过联轴节进 行连接。叶轮设在电机两侧或同侧，同侧的叶轮可以 顺序排列或背靠背排列(图 1)。承载压缩机转子与电 机转子径向力和轴向力的径向轴承和止推轴承均采用 磁浮轴。 (a ) 叶轮在电机两侧 (b) 叶轮在电机同侧 图 1 集成式压缩机叶轮和电机位置示意图 1.2 磁悬浮轴承的工作原理 磁悬浮径向轴承和压缩机转子(图 2)在运行过程 中，如果压缩机轴与轴承下端的间隙变小， 位置传感器 遂将信号传给控制器， 与参考信号比对后， 再将信号传 给功率放大器；功率放大器得到信号后，将增大电流， 进而增大励磁器的电磁力， 使压缩机转子向上移动， 增 大压缩机轴与轴承下端的间隙(图 3)。每个磁悬浮轴 承在压缩机轴周边各布设 4 个或 8 个(视压缩机的轴 径而定) 位置传感器，以使压缩机转子在质量中心运 转，同时使压缩机轴与轴承的各个间隙总是保持在允 许范围内。 网络出版时间：2011-7-29 22:48:28 网络出版地址：/kcms/detail/13. 1093.TE2248.001.html 721 述 2011 年 10 月 第 30 卷第 10 期 总第 274 期油气储运 OIL GAS STORAGE AND TRANSPORTATION综 述 2011 年 10 月 第 30 卷第 10 期 总第 274 期 油气储运 OIL GAS STORAGE AND TRANSPORTATION 综 图 2 磁悬浮径向轴承和转子截面 图 3 磁悬浮径向轴承的控制原理 1.3 磁悬浮轴承的保护 当站场突然停电时，UPS 将继续向磁悬浮轴承供 电，使机组安全停机。对于站场突然停电且 UPS 同时 出现故障的极端情况，为了最大限度地保障磁悬浮轴 承和压缩机轴的安全， 在整体磁悬浮轴承中， 加入一个 承载轴承，承载轴承与压缩机轴的间隙是磁悬浮轴承 与压缩机轴间隙的一半。当发生紧急情况时，磁悬浮 轴承失去电磁力，压缩机或电机的轴将首先与承载轴 承接触，并在承载轴承的协助下停机， 从而使压缩机轴 和磁悬浮轴承得