NO335529B1 - Turbomaskinsammenstilling med magnetkobling og magnetløft - Google Patents

Description

UNDERVANNS TURBOMASKINSAMMENSTILLING MED MAGNETISK LØFT OG MAGNETISK KOPLING

Den foreliggende oppfinnelsen angår et turbomaskinsammenstilling for trykkforsterking. Mer spesielt angår oppfinnelsen undervanns kompressorer og pumper for trykkforsterking av gass, multifasemedium eller væske fra undervanns petroleumsbrønner eller systemer.

Bakgrunn

Trykket i et petroleumsreservoar, spesielt et gassreservoar, avtar under produk-sjon. For å opprettholde og forlenge produksjonen fra undervanns reservoarer, som ofte innebærer lang transport av de produserte medier gjennom rørledning-er, kan trykkforsterking være påkrevd.

Typisk kraftbehov for trykkøkning med pumper er 200-1000 kW og med kompressorer 5-15 MW. Moderne teknikk innen undervannspumper (enkelt- og flerfase) Qf. figur 1) er at det er en mekanisk tetning mellom den væskefylte motoren og pumpen for å hindre inntrengning av forurensninger fra pumpen til motoren. For ytterligere beskyttelse av motoren fra forurensninger er motoren forsynt med et barrierefluid gjennom et rør i en umbilical. Et rør i umbilicalen for tilførsel av barrierefluid representerer en betydelig kostnad. Hvis for eksempel umbilicalen har en lengde på 100 km kan kostnadene for røret for barrierefluidet koste mer enn turbomaskinen selv.

En trykk-volum-regulator (PVR) kan kobles til barrierefluidtilførselen og det indre av motoren slik at motoren har et overtrykk i forhold til pumpen. Derav vil lekka-sjer strømme fra motoren til pumpen og hindre inntrengning av skadelige forurensninger. En mekanisk tetning er imidlertid et svakt punkt i en turbomaskin, med en høy feilrate på grunn av slitasje; denne vil dermed redusere pålitelig-heten til maskinen. Oppfinnelsen eliminerer fullstendig denne feilkilden samtidig som lekkasje elimineres helt.

En vanlig design av undervannskompressorer inkluderer en labyrinttetning mellom motoren og kompressoren for å hindre inntrengning av partikler. Motoren vil være fylt med gass som har den samme kjemiske sammensetning som gassen som blir komprimert fordi det alltid vil være en viss trykkommunika-sjon mellom det indre av motoren og kompressoren. Det indre av motoren vil derfor være utsatt for kjemisk nedbrytning på grunn av skadelige komponenter i gassen, f.eks. H2S og CO2.

I tilfeller hvor turbomaskinen har en væskefylt motor vil motoren være fylt med en inert væske, dvs. en væske som ikke er skadelig for de interne materialene i motoren.

Begrepet inert gass (eller væske) i konteksten av denne patentbeskrivelsen betyr enhver gass som ikke er skadelig for materialene i motoren. Typisk kan en inert gass være tørr nitrogen eller tørr metan.

Noen komponenter som er nødvendig for en komplett operativ undervanns turbomaskin, som imidlertid ikke er vist i de tilhørende tegninger, inkluderer kjølesystem for motorgassen, HV strømkontakterfor overføring av strøm til motoren, LV kabler for signal og styring av magnetiske lagre, balansestempel og andre komponenter.

For alle turbomaskinsammenstillinger er det nødvendig at motoren har et høyt nok dreiemoment til å overvinne den statiske friksjon («stiction») i lagrene, bortsett fra magnetiske lagre, ved oppstart. Reduksjon eller eliminering av stiction kan derfor være fordelaktig.

Reduksjon eller eliminering av laster på aksellagre av enhver type (f.eks. hydrodynamiske, kulelagre, rullelagre, etc.) er av særlig betydning under oppstart når kraften fra motoren må overvinne stiction (statisk friksjon). Dreiemomentet fra motoren må derfor, uten en avlastning av den nedad virkende kraft på akselen, bli dimensjonert for å overvinne disse kreftene i tillegg til å gi en tilstrekkelig akselerasjon av maskinen i oppstartsfasen. Slitasjen av lagrene er størst under oppstarten når dreiemomentet på motoren, også kalt «stiction torque», må være høyt nok for å starte rotasjon av akselen med sine lagre fra den statiske delen av lagringen, og også gi akselerasjon.

Dersom lagrene er magnetiske lagre er det også en fordel med reduksjon av kreftene fordi dimensjonering av elektromagnetene i magnetiske lagre med sin strømtilførsel, inklusive forsterkere, kan reduseres betydelig. Dette er også fordelaktig for kjøling av det undersjøiske styresystemet for magnetlagrene. En kontinuerlig reduksjon av den nedadvirkende kraft på magnetlagrene vil også være gunstig hvis strømtilførselen til elektromagnetene forsvinner og akslingen lander på hjelpe-lagrene, da last, friksjonsvarme og slitasjen av disse lagrene vil bli redusert.

Det eksisterer et behov for ytterligere forbedring av undervanns turbomaskinsammenstillinger. Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en slik forbedring.

Kjent teknikk relatert til oppfinnelsens formål inkluderer WO2012125041, som viser en undersjøisk turbomaskin med en magnetisk kopling som overfører rotasjonsmomentet fra motoren til kompressorakselen; GB2490149 som viser en magnetisk girkasse eller en magnetisk kopling som overfører rotasjons-momentfra motoren til kompressorakselen; WO9906711 som viseren magnetisk kopling mellom en motor og en sentrifugalpumpe; og WO2012121605 som viser en undersjøisk turbomaskin drevet av en elektrisk motor der lagrene kan være magnetiske lagre.

Oppfinnelsen

I henhold til oppfinnelsen er det tilveiebrakt en undervanns turbomaskinsammenstilling omfattende en motor som driver en motoraksel, og en turbomaskin med en turbomaskinaksel, et aksiallager og to radiallagre. I henhold til oppfinnelsen omfatter turbomaskinsammenstillingen videre en magnetisk løfte-enhet omfattende et magnetisk reaksjonselement koplet til motorakselen og/eller turbomaskinakselen, og et magnetisk løfteelement koplet til huset som operativt kan forbindes til det magnetiske reaksjonselementet. Den magnetiske løfteenheten tillater derfor utøvelse av en løftekraft på motorakselen eller turbomaskinakselen. Turbomaskinsammenstillingen omfatter videre en magnetisk kopling mellom motorakselen og turbomaskinakselen. Den magnetiske koplingen er tilpasset for å overføre rotasjonsbevegelse mellom disse. Videre er en fluidtett barriere anordnet gjennom den magnetiske koplingen for å avdele motorakselen fra turbomaskinakselen. Fortrinnsvis er både turbomaskinakselen og motorakselen utstyrt med en magnetisk løfteenhet.

Turbomaskinsammenstillingen er med fordel brukt for trykkforsterking av en hydrokarbonstrøm på havbunnen.

Den magnetiske koplingen kan være av hvilken som helst type, for eksempel sylindrisk eller flat. Det som er viktig er at barrieren mellom drivenheten og følgeenheten er lekkasjetett og dermed forhindrer lekkasje mellom motorhuset og turbomaskinhuset. Designen av drivenheten og følgeenheten skal ikke være begrenset til designene vist her. En videre fordel er hvis barrieren er sterk nok til å motstå trykkforskjeller mellom motor og turbomaskin i alle operasjonsmoduser, inkludert oppstart, stabil drift, transienter, nedstengning, operasjonsstans, og installasjon og innhenting. Et trykkbalanseringssystem er derfor ikke nødvendig for de nevnte operasjonsmoduser. Imidlertid kan et system for å holde trykkforskjellen mellom motorrommet og turbomaskinen innenfor visse grenser, for eksempel ±100 bar, være inkludert som et nødsystem for å forhindre høy belastning på barrieren ved operasjon utenfor designspesifikasjon eller ved uforutsette og uventede forhold. Dette skal imidlertid ikke anses som et trykkbalanseringssystem, som normalt er designet for å holde trykkforskjellen innenfor noen få bar, for eksempel ±10 bar.

I noen tilfeller kan det være nok å sikre barrieren mot ødeleggelse ved ekstreme trykkforskjeller gjennom å montere en bruddplate mellom motor og turbomaskinen. En ulempe med denne enkle løsningen er at trykkforsterkeren må opp for reparasjon (utskifting av bruddplaten) etter en slik hendelse.

Normalt vil koplingen være en permanentmagnetkopling, men koplinger med elektromagneter enten på drivenheten eller følgeenheten eller på begge sider kan også bli tilpasset for undervanns trykkforsterkere.

Som nevnt over skal oppfinnelsen ikke begrenses med hensyn til typen magnetisk kopling, og denne kan være enten av permanentmagnet eller elektro-magnetisk art. Den mest egnede form for kopling vil bli valgt fra sak til sak basert på bl.a. tilgjengelig teknikk av de ulike typene.

Motoren, koplingen og turbomaskinen kan med fordel være anordnet i et felles trykkhus. Barrieren (også kalt partisjon) deler så det felles trykkhuset inn i to kamre, hvor motoren med drivenheten i den magnetiske koplingen er anordnet i ett kammer og turbomaskinen med følgeenheten i den magnetiske koplingen er installert. Fordi det ikke er lekkasje fra motoren til turbomaskinen kan motoren være fylt med et passende inert medium, dvs. en inert gass eller væske, og det vil ikke være behov for ytterligere tilførsel av slikt medium. Inertmediet vil ikke bli forurenset av inntrengning av forurensninger.

Trykkhuset kan være utformet i et stykke, da antallet mulige lekkasjeveier slik blir minimert. Alternativt kan trykkhuset ha flenser mellom kamrene for hoved-komponentene hvis dette er fordelaktig for utskifting av komponenter på et senere tidspunkt.

Turbomaskinsammenstillingen omfatter akslinger med hvilken som helst form for egnete lagre for de forskjellige turbomaskinen Det vil være minst to radiale lagre for motorakselen og også minst et aksialkraftlager dersom aksialkraften er høyere enn hva de radiale lagrene kan tåle. Den samme lagerkonfigurasjonen vil gjelde for turbomaskinen.

Hvis turbomaskinen er en pumpe eller multifase-pumpe vil det være fordelaktig å drive pumpen med en høyhastighets, gassfylt motor med magnetiske lagre, da dette vil tillate større kapasitet for slike pumper og ikke være begrenset av den maksimale størrelsen og hastigheten i væskefylte motorer. Væskefylte motorer er begrenset i effektstørrelse fordi rotordiameteren må være liten nok til å forhindre for høye friksjonstap; en motor på, for eksempel mer enn 3 MW vil være upraktisk lang og utsatt for rotodynamiske problemer. Av den samme grunn, dvs. friksjonstap, vil den praktiske hastighetsbegrensningen i en stor, væskefylt elektrisk motor være i størrelsesorden 4000 rpm, det reduserer også muligheten for økning av motorens effekt (effekt er proporsjonal med hastighet). Hastighetsbegrensningen i væskefylte motorer krever et høyt antall impellere for å oppnå en høy trykkøkning over pumpen, og forhindrer derfor en kompakt design. Hvis motoren kan være gassfylt kan effekt og hastighet økes vesentlig før man møter begrensninger, for eksempel 10-15 MW og 10 000 rpm på det nåværende tidspunkt og mer i fremtiden. Begrensningen i hastighet vil da være fortap på pumpesiden, dvs. friksjons- og turbulenstap gjennom pumpen og tap i lagrene.

Tap i pumpelagrene avhenger av hvilken type lager som brukes og deres smøring. Hvis lagrene er smurt av produktet vil man ha en lavere begrensning i hastighet enn ved oljesmurte lager. Den beste løsningen i dette henseende vil være magnetiske lager. En spesielt lovende løsning for design av høyhastig-hetspumper, for eksempel 6000 rpm eller mer, er å bruke magnetiske lagre for både motorakselen og pumpeakselen. Dette tillater kompakte pumper med effekt på 10 MW eller mer, og motoren vil være beskyttet mot inntrengning av forurensninger gjennom barrieren i den magnetiske koplingen.

Hvis motoren er væskefylt må motorkammeren i trykkhuset ha et system for å tillate ekspansjon og kontraksjon av væsken ved ulike temperaturer uten å skade barrieren eller motorhuset. En fordelaktig løsning for dette er å trykk-utlikne motorkammeren til sjøen gjennom en trykkutlikningsenhet på en kjent måte, for eksempel en metallbelg.

Forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen følger av de avhengige krav samt fra eksemplene av utførelsesformer beskrevet under.

Eksempler på utførelsesformer

Fig. 1 viser skjematisk en turbomaskinsammenstilling i henhold til kjent teknikk. Fig. 2 viser skjematisk en turbomaskinsammenstilling i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 viser skjematisk deler av en annen turbomaskinsammenstilling i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 viser et tverrsnitt gjennom deler av to utførelsesformer av en horisontalt anordnet turbomaskinsammenstilling i henhold til oppfinnelsen. Fig.5 viser skjematisk et reguleringssystem i form av en magnetstyreenhet 80 som leverer elektrisk strøm til magnetløfteelement 1 i en magnetisk løftesam-menstilling. Fig. 6 viser skjematisk et reguleringssystem i form av en magnetstyreenhet 80 som leverer elektrisk strøm til en lagerenhet i et magnetisk lager. Fig. 7 viser skjematisk et reguleringssystem som leverer elektrisk strøm til en elektromagnet i en magnetisk løftesammenstilling i tillegg til en elektromagnet i et magnetisk lager. Fig. 8 er et skjematisk riss av et reguleringssystem som leverer elektrisk strøm til en elektromagnet i en magnetisk løftesammenstilling i tillegg til en elektromagnet i et magnetisk lager, hvor reguleringssystemet mottar måleinndata. Fig. 9 viser en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen, hvor turbomaskinsammenstillingen er utstyrt med et trykkreguleringssystem. Fig. 1 viseren turbomaskinsammenstilling 100 i henhold til kjent teknikk. Det er vist en vertikalt anordnet turbomaskinsammenstilling 100 med en elektrisk motor 6 koaksialt anordnet med en turbomaskin, her i form av en pumpe 7. Pumpen 7 har et innløp 10 og et utløp 11. Innløpet 10 og utløpet 11 er anordnet

på motsatte sider av et sett impellere 9 som er anordnet på en turbomaskinaksel 15.

Turbomaskinakselen 15 er koaksialt festet til en motoraksel 16. Motorakselen 16 strekker seg gjennom den elektriske motoren 6. En motorrotor 12 er festet til motorakselen 16, mens en motorstator 13 er anordnet til et hus 23. Huset 23 omslutter motoren 6 og turbomaskinen 7. Huset 23 omslutter både pumpen 7 og motoren 6.

I huset 23 er motoren 6, samt motorakselen 16, anordnet i et motorkammer 41. Turbomaskinen 7, samt turbomaskinakselen 15, er anordnet i et turbomaskin-kammer 42. En akseltetning 8 er anordnet mellom motoren 6 og turbomaskinen 7 for å stenge for fluidkommunikasjon mellom motorkammeret 41 og turbomaskinkammeret 42.

På en øvre del av motorakselen 16 er det anordnet en aksiallagersammenstil-ling omfattende en aksiallagerrotasjonsskive 3 anordnet aksielt mellom to aksiale lagerelementer 4, som er festet med hensyn til huset 23. Vekten av akslene 15,16, motorrotoren 12 og andre komponenter festet til akslingen 15,16 bæres av aksiallagersammenstillingen. Ved rotasjon av impellerne vil kraften på aksiallagersammenstillingen variere.

Det er også anordnet tre rad ia I lag re 5 som er tilpasset til å holde akslene 15,16 i en korrekt radial posisjon.

Som forklart i den innledende delen kan en vesentlig kraft være nødvendig for å starte rotasjonsbevegelsen av akslene og impellerne. Dette krever en stor drivenhet, slik som den elektriske motoren 6, og kan påføre slitasje på lagrene.

I det følgende vil forskjellige utførelsesformer i henhold til oppfinnelsen bli beskrevet. Komponenter i henhold til identiske eller liknende komponenter i den kjente teknikk beskrevet med referanse til figur 1 vil ikke nødvendigvis bli gjentatt.

Fig. 2 illustrerer en utførelsesform i henhold til oppfinnelsen. Denne turbomaskinsammenstillingen 200 er også vertikalt anordnet. Den innebefatter en magnetisk kopling 50 anordnet til å overføre rotasjonskrefter og bevegelse mellom den koaksialt anordnede motorakselen 16 og turbomaskinakselen 15. Den magnetiske koplingen 50 innebefatter en drivenhet 19 anordnet på motorakselen 16 og en følgeenhet 18 anordnet på turbomaskinakselen 15. Drivenheten 19 er anordnet inne i følgeenheten 18.

Videre er en barriere 18, for eksempel en hensiktsmessig formet vegg, anordnet mellom drivenheten 19 og følgeenheten 18. Barrieren sikrer at medium i motorkammeret 41 ikke kommer i kontakt med medium i turbomaskinkammeret 42. Med dette sikres det at medium som strømmer gjennom turbomaskinen, mellom innløpet 10 og utløpet 11, ikke entrer motorkammeret 41. Slikt medium vil typisk være et medium produsert fra en undersjøisk brønn og kan inneholde komponenter som kan være skadelige for motoren 6, som beskrevet ovenfor.

Motorkammeret 41 kan med fordel være fylt med en inert gass. Trykket til denne gassen kan med fordel først være justert til et passende nivå mellom et maksimum og et minimum trykk som turbomaskinen 7 vil bli utsatt for i opera-sjonsfasen, for eksempel noen år. Dette er for å begrense den maksimale trykkforskjellen mellom motorkammeret 41 og turbomaskinkammeret 42.

Alternativt kan i en turbomaskinsammenstilling med et gassfylt motorkammer 41 et system 60 for å opprettholde trykkforskjellen mellom motorkammeret 41 og turbomaskinkammeret 42 innenfor valgte grenser, for eksempel ±100 bar, være inkludert som et sikkerhetssystem for å unngå høy belastning på barrieren 17.

Trykkontrollsystemet 60 omfatter en trykktank 61 koplet til en ventil- og reguleringssammenstilling 62. Ventil- og reguleringssammenstillingen 62 er koplet til motorkammeret 41 gjennom en motorkammerforbindelse 63, og er dermed i stand til å regulere trykket i motorkammeret 41. Til turbomaskinkammeret 42 er det anordnet en turbomaskinkammerforbindelse 64, innrettet til å levere aktuelle trykkverdierfor turbomaskinkammeret 42 til ventil- og reguleringssammenstillingen 62.

På den nedre delen av turbomaskinakselen 15 er det anordnet en magnetisk løfteenhet 20. Den magnetiske løfteenheten 20 omfatter et magnetisk reaksjonselement 2 og et magnetisk løfteelement 1, anordnet aksialt motstående mot det magnetiske reaksjonselementet 2. Det magnetiske løftelementet 1 er festet i forhold til huset 23 og utøver en magnetisk kraft på det magnetiske reaksjonselementet 2, og avhjelper derved vekten som bæres av det aksiale lageret (aksiallagerrotasjonsskiven 3 og aksiallagerelementene 4).

Tilsvarende den nedre delen av turbomaskinakselen 15 er motorakselen 16 utstyrt med en magnetisk løftesammenstilling 20 med et magnetisk reaksjonselement 2 på sin øvre ende. Aksialt over det magnetiske reaksjonselementet 2 er det et magnetisk løfteelement 1 som er festet til huset 23. Det magnetiske løfteelementet 1 utøver en oppadrettet kraft på det magnetiske reaksjonselementet 2 anordnet på motorakselen, og avhjelper derved vekten som bæres av aksiallageret 3,4 på motorakselen 16.

I noen utførelsesformer kan det magnetiske løfteelementet 1 omfatte en permanentmagnet. I slike utførelsesformer vil det (de) magnetiske løfte-elementet (-ene) 1 alltid utøve en oppadrettet kraft på akslene 15,16. For å tilveiebringe en slik oppadrettet kraft vil retningen av magnetene naturlig bli anordnet slik at det tilveiebringes en frastøtende magnetisk kraft på den nedre enden av turbomaskinakselen 15 og en tiltrekkende magnetisk kraft på den øvre enden av motorakselen 16 (gitt at motoren 6 og turbomaskinen 7 er gjensidig anordnet slik det er vist i figur 2).

Også vist i figur 2 er et sett magnetiske lagre 150, som vil bli beskrevet under.

Fig. 3 viser den øvre delen av en utførelsesform av en turbomaskinsammenstilling 300 som er liknende til det vist i figur 2, men med en annen type magnetisk løfteenhet. I denne utførelsesformen omfatter den magnetiske løfte-enheten 30 et skiveformet magnetisk reaksjonselement 2, formet som en flens, festet til motorakselen 16 i en avstand fra dennes øvre ende. Aksialt under det magnetiske reaksjonselementet 2 omfatter den magnetiske løfteenheten 30 et sirkulært magnetisk løftelement 1 som er festet i forhold til huset 23. En frastøt-ende magnetisk kraft eksisterer mellom det magnetiske reaksjonselementet 2 og det magnetiske løfteelementet 1. En slik magnetisk løfteenhet 30 kan også være anordnet i forbindelse med turbomaskinakselen 15.

I utførelsesformen vist i Fig. 3 omfatter undervanns turbomaskinsammenstillingen 300 videre et magnetisk lager 70.1 denne utførelsesformen er turbomaskinsammenstillingen 300 vertikalt anordnet, og det magnetiske lageret 70 er et aksialt magnetisk lager. Det magnetiske lageret 70 omfatter en skivemagnet 71 festet til motorakselen 16. Skivemagneten 71 er anordnet aksielt mellom et par sirkulære lagermagneter 73. Lagermagnetene 73 er festet relativt til huset 23. Turbomaskinakselen 15 (ikke vist i Fig. 3) kan med fordel også være utstyrt med et magnetisk lager 70.

Fig. 4 viser et tverrsnitt gjennom en annen type magnetisk løftesammenstilling 40.1 denne utførelsesformen er den magnetiske løftesammenstillingen 40 tilpasset en horisontalt anordnet aksel (akselen er ikke vist i figur 4). Et magnetisk reaksjonselement 2 har en sirkulær form og er anordnet for å bli festet til en horisontal aksel. En magnetisk pol i det magnetiske reaksjonselementet 2 vender radialt utover, mens den motstående polen vender radialt innover. Under det magnetiske reaksjonselementet 2 er det anordnet et første magnetisk løfteelement 1a. Det første magnetiske løfteelementet 1a er anordnet til å vende mot det magnetiske reaksjonselementet 2 med en identisk magnetisk pol, og derigjennom tilveiebringe en frastøtende magnetisk kraft på skaftet. Over det magnetiske reaksjonselementet 2 er det et andre magnetisk løfte-element 1b som er anordnet til å tiltrekke det magnetiske reaksjonselementet 2.

Selv om to magnetiske løfteelementer 1a, 1 b er vist i Fig. 4 kan man også se for seg å ha kun et av disse.

Fig. 4 kan også tolkes som et skjematisk riss av et magnetisk radialt lager 150 (jf. Fig. 2). Den indre ringen kan da være en skivemagnet 151, mens de to buede elementene vil være en første lagermagnet 153a og en andre lagermagnet 153b av det magnetiske radiale lageret 150.

Mens det magnetiske lageret 70 og/eller den magnetiske løftesammenstillingen 20, 30, 40 kan være basert på permanentmagneter kan disse, i stedet for eller i tillegg, omfatte elektrisk drevne magneter. Med elektromagneter kan man regulere funksjonen av det magnetiske lageret og/eller løftesammenstillingen.

Fig. 5 viser skjematisk et reguleringssystem som omfatter eller er i form av en magnetstyreenhet 80 som leverer elektrisk strøm til et magnetisk løfteelement 1

i en magnetisk løftesammenstilling 20, 30, 40. Den magnetiske kraften utøvd på det magnetiske reaksjonselementet 2 avhenger av mengden strøm levert til elektromagneten i det magnetiske løfteelementet 1.

Tilsvarende viser Fig. 6 skjematisk en magnetstyreenhet 80 som leverer elektrisk strøm til lagermagneter 73 i det magnetiske lageret 70. Operasjonen av det magnetiske lageret 70 styres derved av magnetstyreenheten 80.

Fig. 7 viser en liknende skjematisk illustrasjon av en magnetstyreenhet 80 som styrer både et magnetisk lager 70, via lagermagneten 73, og en magnetisk løftesammenstilling 20,30,40, via det magnetiske løfteelementet 1.

En annen utførelsesform er illustrert skjematisk i diagramform i Fig. 8. Her styrer magnetstyreenheten 80 en lagermagnet 73 og et magnetisk løfteelement 1. Også illustrert er en sensorenhet 90 som leverer informasjon om karakteri-stikkene av akselen 15,16 til magnetstyreenheten 80. Det betyr at magnetstyreenheten 80 leveres informasjon vedrørende akselen/akslenes 15, 16 posisjon, som dermed tillater magnetstyreenheten 80 å tilpasse reguleringen i henhold til den fysiske oppførselen av akselen.

Magnetstyreenheten 80 kan også styre den første lagermagneten 153a og den andre lagermagneten 153b i det radiale magnetiske lageret 150.

Magnetstyreenheten 80 kan også styre det første og/eller andre magnetiske løfteelement 1a,1b i utførelsesformen vist i Fig. 4, nemlig den horisontale akselen.

Fig. 8 viser også skjematisk permanentmagnet 1', som typisk kan være et magnetisk reaksjonselement i den magnetiske løftesammenstillingen 20, 30, 40. Den kan også være del av et magnetisk lager 70,150. Som indikert av Fig. 8 er permanentmagneten 1' ikke regulert av magnetkontrollenheten 80.

Magnetkontrollenheten 80 kan også være del av et større reguleringssystem tilpasset styring av flere parametere i turbomaskinsammenstillingen 200, 300.

Fig. 9 viser et skjematisk riss av den magnetiske koplingen 50 mellom motorakselen 16 og turbomaskinakselen 15, og den mellomliggende barrieren 17.1 denne utførelsesformen er koplingens følgeenhet 18 utført inne i en omkring-liggende drivenhet 19 i koplingen.

Claims (16)

1. Havbunns turbomaskinsammenstilling omfattende en motor (6) som driver en motoraksel (16) og en turbomaskin (7) med en turbomaskinaksel (15), et aksiallager (3, 4) og to radiallagre (5),karakterisert vedat turbomaskinsammenstillingen (200, 300, 400, 500) omfatter - en magnetisk løftesammenstilling (20, 30, 40) omfattende et magnetisk reaksjonselement (2) som er koblet til motorakselen (16) og/eller turbomaskinakselen (15), og et magnetisk løfteelement (1, 1a, 1b) som er koblet til huset (23) og operativt koblebar til det magnetiske reaksjonselementet (2); og - en magnetisk kobling (50) mellom motorakselen (16) og turbomaskinakselen (15), innrettet til å overføre rotasjonsbevegelse mellom dem; hvorved en fluidtette barriere (17) strekker seg gjennom den magnetiske koblingen (50) og separerer motorakselen (16) fra turbomaskinakselen (15).

2. Havbunns turbomaskin i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat det magnetiske reaksjonselementet (2) og/eller det magnetiske løfteelementet (1, 1a, 1b) omfatter permanentmagneter.

3. Havbunns turbomaskin i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat det magnetiske reaksjonselementet (2) og/eller det magnetiske løfteelementet (1,1a, 1b) omfatter elektromagneter.

4. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med patentkrav 1,karakterisertved at det magnetiske reaksjonselementet (2) omfatter permanentmagneter og det magnetiske løfteelementet (1, 1a, 1b) omfatter elektromagneter.

5. Havbunns turbomaskin i samsvar med et av de foregående patentkravene,karakterisert vedat den omfatter ett eller flere magnetiske lagre (70,150) som er innrettet til å støtte motorakselen (16) og/eller turbomaskinakselen (15).

6. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med patentkrav 1, 3, 4 eller 5,karakterisert vedat det magnetiske reaksjonselementet (2) og/eller det magnetiske løfteelementet (1, 1a, 1b) omfatter elektromagneter som blir energiforsynt med et turbomaskinstyringssystem (80) som et trinn i en prosedyre for oppstart.

7. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med patentkrav 1,3,4 eller 5,karakterisert vedat det magnetiske reaksjonselementet (2) og/eller det magnetiske løfteelementet (1, 1a, 1b) omfatter elektromagneter som blir energiforsynt av sitt eget styringssystem (80) som et trinn i en prosedyre for oppstart.

8. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med patentkrav 6 eller 7,karakterisert vedat det magnetiske reaksjonselementet (2) og/eller det magnetiske løfteelementet (1, 1a, 1b) omfatter elektromagneter som er kontinuerlig energiforsynt av et turbomaskinstyringssystem (80).

9. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med patentkrav 6, 7 eller 8,karakterisert vedat den magnetiske løftekraften til den magnetiske løftesammen-stillingen (20, 30, 40) kan bli trinnvis endret ved endring av settpunktet for løftekraften i styringssystemet (80).

10. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med et av de foregående patentkravene,karakterisert vedat det magnetiske reaksjonselementet (2) er del av en flens anordnet til akselen (15, 16) og det magnetiske løfteelementet (1) er del av et flenselement som er festet til huset (23) og lokalisert på én eller to aksiale sider av det magnetiske reaksjonselementet (2, 302).

11. Havbunns turbomaskinsammenstilling i samsvar med et av de foregående patentkravene,karakterisert vedat den omfatter et magnetisk reaksjonselement (2) på en ende av akselen (15,16), og et magnetisk løfteelement (1) som er aksialt vendt mot nevnte reaksjonselement (2) og som er fiksert i forhold til huset (23).

12. Turbomaskinsammenstilling i samsvar med et av de foregående patentkravene,karakterisert vedat løftekraften til den magnetiske løftesammenstillingen (20, 30, 40) er konstruert slik at akselen (15,16) er innrettet til å sveve ved planlagte stans og nødstans.

13. Turbomaskinsammenstilling i samsvar med et av de foregående patentkravene,karakterisert vedat løftekraften fra den magnetiske løftesammenstillingen (20, 30, 40) er konstruert for å redusere kraften som virker på et tilleggslandingslager ved nødstanser eller ved planlagte stans.

14. Turbomaskinsammenstilling i samsvar med et av de foregående patentkravene,karakterisert vedat den omfatter en magnetstyringsenhet (80) som er innrettet til å styre et magnetisk løfteelement (1,1a, 1b) til en magnetisk løftesammenstilling (20, 30, 40) så vel som en lagermagnet (73,153) til et magnetlager (70,150).

15. Fremgangsmåte for å sette akselen (15,16) til en havbunns turbomaskinsammenstilling i rotasjon fra ingen rotasjonshastighet,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter de følgende trinn: a) å energisere med elektrisk strøm, et magnetløfteelement (1,1a, 1b) omfattende elektromagneter, for slik å tilføre en oppoverrettet kraft på et magnetreaksjons-element (2) som er festet til nevnte aksel (15,16); og b) å energisere en motor (6) til turbomaskinsammenstillingen (200, 300), for slik å sette akselen (15, 16) i rotasjon, idet akselen er koblet til nevnte motor (6).

16. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 16, hvorved trinn b) blir foretatt etter at trinn a) er blitt startet opp.