封闭式磁力轴承达到 99.9% 的可用性

2002 年,一家领先的石油天然气客户与沃科夏磁力轴承进行接触,希望能够开发出一款轴承,以便在密封的整体式电机压缩机中使用。 可用性和可靠性是客户的主要目标。

如果能够将电机压缩机放置在室外,由于不需要额外的建筑或机柜,最终用户可以显著节约安装方面的支出费用, 轴承的密封性和电气接口让最终用户无需使用成本昂贵的电机压缩机机柜,可以显著节约项目支出。 现场操作许可证限制工厂的碳氢化合物排放,轴承和电机压缩机的密封设计可以确保不会超过排放限制。 由于开发出集成式的、具备更强可用性和可靠性的马达压缩机,客户在 2006 年于室外交付和安装机器,无需额外建筑或机柜。

解决难题

磁力轴承是此应用的理想解决方案,因为此类轴承可以浸入工艺气体。 沃科夏的专家设计出了带有金属衬垫定子的封闭式磁力轴承,可以将电气连接件和线圈与腐蚀性气体隔离开来。

封闭式磁力轴承和传感器需要高度抗腐蚀的金属外壳;特殊合金可以确保轴承不会腐蚀,因而可以防止机器内部出现严重的性能下降。 通过封闭式磁力轴承设计,金属纤维可以将机器内部的加压体积与空腔压力和环境压力区分开来,从而提供顶级保护以防止泄漏。

由于金属罐需要承受与机器最大内部压力相同的差分压力,因此该部件需要能够承受机器内部最大压力。 因此,合理设计金属罐和备用系统,对于承受磁力轴承在运行期间可能遇到的所有温度和压力条件来说是至关重要的。 沃科夏已经收到了来自最终客户的积极反馈,他们与主机厂使用整体式电机发动机进行合作时收效良好。

性能才是关键

2006 年安装之后,不仅沃科夏主动式磁力轴承满足了客户的主要目标,而且该系统也被证实可以安全运行:经过 25,000 小时之后,设备的运行为最终客户提供了 99.9% 的可用性。 此外,沃科夏的封闭式轴承温度额定值达到了 165°C,而竞争对手的封闭式轴承温度为 130°C。

封闭式磁力轴承和抗腐蚀辅助轴承的关键优势在于可以浸入工艺气体。 封闭式轴承允许在额定的压力下更换磁芯和线圈、以抗腐蚀合金(例如,铬镍铁合金)为材料制造而成的防渗层或其他不易受到工艺气体和冷凝物的化学性腐蚀的非金属材料。 因此,电气部件不会暴露在工艺环境中。 这让电机压缩机无需使用干燥气体密封,避免了自然和酸性气体对环境的破坏。

密封式和封闭式轴承的应用方面

所显示的图表来自于 NACE Standard MRO175,此图用于划分酸性工艺气体对于合金腐蚀性逐步增加的范围,此合金是石油与天然气行业中很多组件的材料。 腐蚀性是由 SSC 的程度决定的,SSC 是指硫化物应力开裂。 图中的以 pH 为单位的垂直虚线与硫化氢分压之间的对比关系指示了从区域 0(没有影响)到 3 和更高程度(SSC 的最高倾向)的腐蚀性的上升趋势。 磁力轴承正在被部署到应用,这些应用能够利用合适的设计,将轴承直接浸润于工艺气体。

图中还显示出,根据所记录的腐蚀率和其他系数,沃科夏磁力轴承的适用范围决定了在期望具有合理使用寿命的情况下可以应用密封式和封闭式设计。 分界线对应的是浓度约为 600 ppm 的氯化物。

如上所述,压力容器内部转子系统的位置对于电机和轴承的散热是有影响的,尤其是在电气连接件穿过压力容器的情况下。 沃科夏磁力轴承对于这些因素以及其他设计注意事项已经具有了可靠的解决方案。

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