一种液化天然气浸没式压缩机的制作方法

1.本实用新型涉及液化天然气压缩机领域，尤其涉及一种液化天然气浸没式压缩机。


背景技术：

2.液化天然气作为一种清洁能源，其具有无色、无味、无毒且无腐蚀性的特点，体积约为同量气态天然气体积的1/625，目前已广泛应用于工业、民用、汽车燃料等领域。液化天然气压缩机主要作用是在储罐不能靠自身压力加注液化天然气时，把液化天然气从储罐输送到车用储罐。
3.中国实用新型专利申请（公开号cn203770117u，公开日：20140813）公开了一种液化天然气蒸发气二级压缩机试验系统，包括液氮储罐、氮气罐、第一级压缩机、冷却器、缓冲罐、第二级压缩机，所述的液氮储罐、氮气罐的出口端与缓冲罐入口端连接，所述的第一级压缩机的入口端与缓冲罐出口端连接，液氮储罐与缓冲罐之间设有用于控制液氮流量的截止阀，所述的缓冲罐与第一级压缩机之间设有压力表、温度计，所述的第一级压缩机的出口端与第二级压缩机的入口端连接，第二级压缩机的出口端与冷却器的入口端连接，所述的冷却器的出口端与缓冲罐连接。采用上述技术方案，本实用新型提供了一种液化天然气蒸发气二级压缩机试验系统，能给压缩机提供梯级温度，而且，节省了能源。
4.现有技术存在以下不足：压缩机放置在液化天然气外部，采用管道伸入至液化天然气内进而将液化天然气抽取压缩；而液化天然气内部温度较低，外部的压缩机温度较高，将液化天然气吸取至外部进行压缩时，内外部较大的温差会造成液化天然气产生压力损失；同时，压缩机的驱动电机采用球轴承支撑存在机械摩擦，不能支持电机轴较高的转速，从而造成电机轴上的叶轮转速较慢，降低了液化天然气压缩效率。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是：针对上述问题，提出将压缩机浸没在液化天然气内对其进行压缩，并且采用真空机壳隔热，减少液化天然气产生压力损失；同时，采用磁悬浮电机驱动叶轮高速转动，提高液化天然气压缩效率的一种液化天然气浸没式压缩机。
6.为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
7.一种液化天然气浸没式压缩机，该压缩机包括真空机壳、磁悬浮电机和压缩机机头；真空机壳设置有轴向贯穿的固定孔和位于固定孔径向外侧的真空区；磁悬浮电机设置有流道外壳和电机轴，流道外壳外壁固定嵌设于固定孔；流道外壳设置有轴向贯穿的流道，电机轴固定设置有多个叶轮；压缩机机头外壁固定嵌设于固定孔，压缩机机头设置有进料口和多个压缩区；多个叶轮分别位于相应压缩区内，多个压缩区沿着轴向线性分布，并且压缩区的入口端与其相邻压缩区的出口端相连通；位于最外侧的压缩区入口端通过进料口与压缩机外部连通，位于最内侧的压缩区出口端通过流道与压缩机外部连通。
8.作为优选，压缩区包括叶轮区、扩压板、扩压区和入口区；叶轮区位于扩压板一侧，
叶轮位于叶轮区内；叶轮区出口端通过扩压区与位于扩压板另一侧入口区相连通，一个压缩区的入口区的出口端与相邻压缩区的叶轮区入口端相连通。
9.作为优选，一个压缩区的入口区出口端与相邻压缩区的叶轮区入口端之间设置有密封块，密封块用于防止扩压区压力较高的天然气泄漏至前一级压力较低压缩区中的入口区。
10.作为优选，叶轮与电机轴之间通过平键连接。
11.作为优选，真空机壳采用结构钢材料。
12.作为优选，磁悬浮电机还设置有电机定子、径向磁轴承和轴向磁轴承，电机定子固定嵌设于流道外壳的内孔；电机轴还设置有电机转子、径向轴承转子和推力盘；径向磁轴承和轴向磁轴承都套设在电机轴外壁，两个径向磁轴承分别位于电机轴两端并且分别与相应位置的径向轴承转子相对齐，轴向磁轴承的限位部分别位于推力盘轴向两侧。
13.作为优选，磁悬浮电机还设置有保护轴承座和保护轴承；多个保护轴承分别套设在电机轴两端，保护轴承外圈与保护轴承座过盈配合，保护轴承内圈与电机轴存在间隙。
14.作为优选，磁悬浮电机还设置有径轴向传感器和径轴向被测体，径轴向被测体固定在电机轴上，径轴向传感器感应端与径轴向被测体位置相对应。
15.作为优选，径轴向被测体为在轴向相互堆叠的多个硅钢片，电机定子外壁套设有碳纤维外壳；流道出口端设置有出口整流罩，电机轴外端面设置有入口整流罩，入口整流罩位于进料口内。
16.另外，本实用新型还公开了一种液化天然气浸没式压缩方法，该方法采用所述一种液化天然气浸没式压缩机，该方法包括以下的步骤：
17.（s1）将压缩机放入储罐内并且完全浸没在液化天然气内；
18.（s2）启动磁悬浮电机，电机轴在径向磁轴承和轴向磁轴承的支撑限位下高速转动，进而带动多个叶轮高速转动；
19.（s3）液化天然气从进料口进入压缩区，经过多个压缩区压缩后从流道排出完成液化天然气浸没式压缩输送过程。
20.本实用新型采用上述技术方案的一种液化天然气浸没式压缩机的优点是：
21.压缩机直接放置入液化天然气内，将液化天然气从进料口吸入，经过多个压缩区压缩后将其从流道排出，并且采用真空机壳的真空区隔热避免将热量传导至液化天然气；即此种方式直接在液化天然气内部将其压缩，避免了在外部压缩时由于温度差较大而产生液化天然气压力损失的情况。同时，此种方式采用磁悬浮电机驱动电机轴和叶轮，而磁悬浮电机采用磁轴承支撑电机轴不存在机械摩擦，可以支持电机轴高速转动；从而使得叶轮快速转动进而对液化天然气快速压缩输送，提高了压缩效率。
附图说明
22.图1为本实用新型的结构示意图。
23.图2为压缩区的结构示意图。
24.图3为电机轴的结构示意图。
25.图4为真空机壳的结构示意图。
26.图5、图6为流道外壳的结构示意图。
27.图7为流道导叶的结构示意图。
28.20-流道导叶。
具体实施方式
29.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细的说明。
30.实施例1
31.如图1所示的一种液化天然气浸没式压缩机，该压缩机包括真空机壳1、磁悬浮电机2和压缩机机头3；真空机壳1设置有轴向贯穿的固定孔11和位于固定孔11径向外侧的真空区12；磁悬浮电机2设置有流道外壳21和电机轴22，流道外壳21外壁固定嵌设于固定孔11；流道外壳21设置有轴向贯穿的流道23，电机轴22固定设置有多个叶轮24；压缩机机头3外壁固定嵌设于固定孔11，压缩机机头3设置有进料口33和多个压缩区34；多个叶轮24分别位于相应压缩区34内，多个压缩区34沿着轴向线性分布，并且压缩区34的入口端与其相邻压缩区34的出口端相连通；位于最外侧的压缩区34入口端通过进料口33与压缩机外部连通，位于最内侧的压缩区34出口端通过流道23与压缩机外部连通。此种方式中，压缩机直接放置入液化天然气内，将液化天然气从进料口33吸入，经过多个压缩区34压缩后将其从流道23排出，并且采用真空机壳1的真空区12隔热避免将热量传导至液化天然气；即此种方式直接在液化天然气内部将其压缩，避免了在外部压缩时由于温度差较大而产生液化天然气压力损失的情况。同时，此种方式采用磁悬浮电机2驱动电机轴22和叶轮24，而磁悬浮电机2采用磁轴承支撑电机轴22不存在机械摩擦，可以支持电机轴22高速转动；从而使得叶轮24快速转动进而对液化天然气快速压缩输送，提高了压缩效率。
32.如图2所示，压缩区34包括叶轮区341、扩压板342、扩压区343和入口区344；叶轮区341位于扩压板342一侧，叶轮24位于叶轮区341内；叶轮区341出口端通过扩压区343与位于扩压板342另一侧入口区344相连通，一个压缩区34的入口区344的出口端与相邻压缩区34的叶轮区341入口端相连通。液化天然气从前一个压缩区34的入口区344进入本压缩区34的叶轮区341，叶轮24对液化天然气进行压缩后通过本压缩区34的扩压区343进入本压缩区34的入口区344，而后进入下一个压缩区34进一步压缩从而完成液化天然气的压缩过程。
33.一个压缩区34的入口区344出口端与相邻压缩区34的叶轮区341入口端之间设置有密封块345，密封块345用于防止扩压区343压力较高的天然气泄漏至前一级压力较低压缩区34中的入口区344。叶轮24与电机轴22之间通过平键连接。真空机壳1采用结构钢材料。结构钢导热系数低，有利于真空机壳1阻隔压缩机内外温度，减少冷损耗。
34.如图1、图3所示，磁悬浮电机2还设置有电机定子240、径向磁轴承25和轴向磁轴承26，电机定子240固定嵌设于流道外壳21的内孔；电机轴22还设置有电机转子27、径向轴承转子和推力盘29；径向磁轴承25和轴向磁轴承26都套设在电机轴22外壁，两个径向磁轴承25分别位于电机轴22两端并且分别与相应位置的径向轴承转子相对齐从而对电机轴22进行径向支撑，轴向磁轴承26的限位部分别位于推力盘29轴向两侧从而对电机轴22进行轴向限位。
35.如图1所示，磁悬浮电机2还设置有保护轴承座201和保护轴承202；多个保护轴承202分别套设在电机轴22两端，保护轴承202外圈与保护轴承座201过盈配合，保护轴承202内圈与电机轴22存在间隙。当电机突然断电或者停机时，径向磁轴承25和轴向磁轴承26失
去磁力不能对电机轴22进行支撑限位，此时电机轴22下落并且与保护轴承202内圈相接触被保护轴承202支撑；从而避免电机突然断电或者停机时电机轴22突然下落引起径向磁轴承25和轴向磁轴承26等重要零件的损坏。
36.磁悬浮电机2还设置有径轴向传感器203和径轴向被测体204，径轴向被测体204固定在电机轴22上，径轴向传感器203感应端与径轴向被测体204位置相对应。径轴向传感器203通过检测径轴向被测体204在径向和轴向的移动来控制电机轴22的径向和轴向的位置。
37.径轴向被测体204为在轴向相互堆叠的多个硅钢片，电机定子外壁套设有碳纤维外壳进而保护电机定子；流道23出口端设置有出口整流罩231，电机轴22外端面设置有入口整流罩232，入口整流罩232位于进料口33内。出口整流罩231和入口整流罩232用于对液化天然气进行整流。
38.液化天然气浸没式压缩机在工作时：1）将压缩机放入储罐内并且完全浸没在液化天然气内；2）启动磁悬浮电机2，电机轴22在径向磁轴承25和轴向磁轴承26的支撑限位下高速转动，进而带动多个叶轮24高速转动；3）液化天然气从进料口33进入压缩区34，经过多个压缩区34压缩后从流道23排出完成液化天然气浸没式压缩输送过程。