热障密封系统及方法与流程

1.本文公开的主题大体涉及密封系统，例如涡轮机械的密封系统。更具体地说，该主题涉及使用热障密封系统控制和/或最大限度地减小工艺气体泄漏流量的方法。密封系统及相关系统和方法可以用于低温涡轮机械，并且可以防止热气体流向工艺侧同时最大限度地减小流向排放口的工艺气体流量。因此，实施例可以最大限度地减小工艺气体泄漏至可忽略的水平。


背景技术：

2.在工业气体应用中的例如径向进气涡轮膨胀机和离心压缩机等机器都配备有轴封排放口。在这种结构中，典型的是向大气或其他加压源排放。轴封排放气体既可能含有工艺气体，也可能含有来自轴承架的密封气体。然而，对于深冷温度的纯氢液化器等应用，工艺气体的排放或热密封气体的污染会导致高的工艺损失和热降解。例如，用于制冷的氢液化和氢预冷涡轮膨胀机可能在负420f到负100f的工艺温度下运行。在这种情况下，工艺气体的损失和/或热密封气体的污染降低了效率，增加了运行费用。工艺气体或密封气体损失或热降解不良的其他低温应用包括但不限于气体处理、烯烃生产和液化天然气(lng)。
3.一种改进的热障密封系统及相关方法将在本领域受到欢迎。


技术实现要素：

4.根据一个方面，一种系统包括：机器，其具有第一端、轴承架和轴封排放口，其中该机器接收密封气体流；及至少一个处理器，其中该至少一个处理器包括用于检测轴封排放口处的排放气体流的温度的温度控制器或与与用于检测所述轴封排放口处的排放气体流的温度的温度控制器通信；其中，该至少一个处理器和/或该温度控制器被配置为基于检测到的轴封排放口处的排放气体流的温度来检测通过轴封排放口的工艺气体流。
5.根据另一个方面，一种方法包括：提供密封气体系统，其包括具有第一端、轴承架和轴封排放口以及至少一个处理器的机器，其中该至少一个处理器包括温度控制器或与温度控制器通信；提供流向轴承架的密封气体流；检测从轴封排放口流出的排放气体流的温度；及基于检测到的从轴封排放口流出的排放气体流的温度确定通过轴封排放口的工艺气体流。
6.根据另一个方面，一种计算机程序产品包括存储计算机可读程序代码的计算机可读硬件存储设备，该计算机可读程序代码包括当由计算系统的至少一个计算机处理器执行时实施一种方法的算法，该方法包括检测从机器的轴封排放口流出的排放气体流的温度；及基于检测到的从轴封排放口流出的排放气体流的温度确定通过轴封排放口的工艺气体流。
附图说明
7.在本文的权利要求书中特别指出和明确要求保护被视为本发明的主题。本发明的
前述以及其他特征和优点从下述结合附图的具体实施方式中是易于理解的。
8.图1示出了依据本发明实施例的一种密封系统；
9.图2a示出了依据本发明实施例的图1的密封系统a部分的更详细视图；
10.图2b示出了依据本发明实施例的图1的密封系统a部分的更详细视图；
11.图2c示出了依据本发明实施例的图1的密封系统a部分的更详细视图；
12.图2d示出了依据本发明实施例的图1的密封系统a部分的更详细视图；
13.图2e示出了依据本发明实施例的图1的密封系统a部分的更详细视图；
14.图2f示出了依据本发明实施例的图1的密封系统a部分的更详细视图；
15.图3示出了依据本发明实施例的一种热障轴密封，其中热障轴密封为单端口迷宫密封；
16.图4示出了依据本发明实施例的一种热障轴密封，其中热障轴密封为二端口迷宫密封；
17.图5示出了依据本发明实施例的一种方法的流程图；
18.图6示出了依据本发明另一实施例的一种密封系统；
19.图7示出了依据本发明另一实施例的一种方法的流程图；及
20.图8示出了气体压缩系统的计算系统的一个实施例。
具体实施方式
21.本文中以举例的方式呈现了所公开的装置、方法和系统的在下文中描述的实施例的详细描述，但不限于附图。虽然对某些实施例进行了详细的展示和描述，但应当理解的是，在不脱离所附权利要求范围的前提下，可以进行各种变更和修改。本公开的范围绝不会仅限于构成部件的数量、构成部件的材料、构成部件的形状、构成部件的相对布置等，而仅作为本公开的实施例的示例予以披露。
22.作为具体实施方式的前言，应该指出的是，正如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数形式“一”和“该”包括复数指称，除非上下文清楚地规定了其他情况。
23.在发明内容中，公开了密封系统。密封系统的实施例可以被用于机器，例如在低温下运行的涡轮机械。密封系统将避免或减少流向工艺侧的热气体流，并且最大限度地将工艺气体泄漏减少至接近零。排放口可以返回至工艺的低压工艺气体段。因此，系统/机器几乎没有工艺气体泄漏。
24.首先参考图1，示出了根据实施例的密封系统100。密封系统100包括机器110。机器110可以包括第一端111，也称为冷端。机器110还可以包括轴承架112和/或第二端113。在实施例中，第二端113可以是热端。但是，可以理解的是，在某些实施例中，第一端111和第二端113都可以是冷端。再参考图1，机器110可以被提供有密封气体，例如来自密封气体供应120的密封气体。
25.此外，机器110可包括轴封排放口115。在实施例中，轴封排放口115可以位于第一端111附近和/或在第一端111和轴承架112之间。因此，轴封排放口115可以起到热障作用，以防止密封气体流向冷的第一端111，及防止冷的工艺气体流向轴承架112和/或第二端113。正如将要更详细地讨论的，轴封排放口115可以邻近例如迷宫密封的轴封或作为其的一部分。
26.第一端111(冷端)可包括多种机器/涡轮机械，例如膨胀机或压缩机。与第一端相对的可以是轴承架112和/或第二端113。在第二端可以耦合设备。例如，马达或发电机可以位于轴承架112内部，压缩机、液压制动器或其他耦合装置可以在第二端113位于轴承架之外。例如，在一种配置中，第一端111可以是膨胀机(冷端)，轴承架112可以是轴承壳，第二端112可以是压缩机。然而，机器110的可替换配置也可用，正如下面关于图2a-2f的更详细的讨论，每个图示出了图1的区域a的示例示意配置，从而示出了机器110的示例示意配置。
27.现在参照图2a，示出了图1的区域a的扩展视图，其中第一端111是膨胀机，第二端113是压缩机。在本所示实施例中，单端口轴封可被用于调节流向轴封排放口115的流量。应当理解，术语调节用于表示对流量的控制；因此，具体来说，“调节”可以包括控制、设置、减少、节流、收缩、制止、抑制等。从第一端111流出的工艺气体如箭头211所示。流向轴封排放口115的流如箭头116所示。此外，密封气体如箭头121所示的在密封气体供应端口进入机器110。流向轴封排放口的密封气体如箭头221所示。密封气体还可以如箭头225所示流向第二端113。
28.参照图2b，示出了图1的区域a的扩展视图，其中第一端111是膨胀机，第二端113是压缩机。在本所示实施例中，双端口轴封可以被用于调节流向轴封排放口115和/或轴承架112的流量。再次，从第一端111流出的工艺气体的流如箭头211所示。流向轴封排放口115的流如箭头116所示。流向机器110的密封气体流如箭头121所示，流向第二端113的密封气体流如箭头225所示。在本实施例中，密封气体流进入双端口轴封的一个端口，而不是直接进入轴承架112。密封气体然后可以如箭头221所示的朝第一端111/轴封排放口115流动，密封气体可以如箭头223所示的朝轴承架112流动。
29.参照图2c，示出了图1的区域a的扩展视图，其中第一端111是膨胀机或压缩机，马达或发电机在轴承架112内使用。在本所示实施例中，单端口轴封可以被用于调节流向轴封排放口115的流量。再次，从第一端111流出的工艺气体的流如箭头211所示。流向轴封排放口115的流如箭头116所示。流向机器110的密封气体如箭头121所示。流向轴封排放口115的密封气体如箭头221所示。
30.参照图2d，示出了图1的区域a的扩展视图，其中第一端111是膨胀机或压缩机，马达或发电机在轴承架112内使用。在本所示实施例中，双端口轴封可以被用于调节流向轴封排放口115和/或轴承架112的流量。再次，从第一端111流出的工艺气体的流如箭头211所示。流向轴封排放口115的流如箭头116所示。流向机器110的密封气体如箭头121所示。在本实施例中，密封气体还可以如箭头227所示流出机器。在本实施例中，密封气体流进入双端口轴封的一个端口，而不是直接进入轴承架112。密封气体然后可以如箭头221所示的朝第一端111/轴封排放口115流动，密封气体可以如箭头223所示的朝轴承架112流动。
31.参照图2e，示出了图1的区域a的扩展视图，其中第一端111是膨胀机，第二端113是液压制动器或其他耦合装置。在本所示实施例中，四端口轴封可以被用于调节流向轴封排放口115的流、流向轴承架112的流和/或缓冲气体的流。再次，从第一端111流出的工艺气体的流如箭头211所示。流向轴封排放口115的流如箭头116所示。流向机器110的密封气体如箭头121所示。在本实施例中，缓冲气体还可以如箭头227所示流出机器。在本实施例中，密封气体流进入四端口轴封的一个端口，而不是直接进入轴承架112。密封气体然后可以如箭头221所示的朝第一端111/轴封排放口115流动，密封气体可以如箭头223所示的朝轴承架
112/缓冲排放口流动。此外，缓冲气体流可以如箭头228所示进入机器110。缓冲气体可以用于吹扫轴承架112，并且可以通过如箭头229所示的缓冲排放口和/或通过轴承架112流动。例如，在实施例中，缓冲气体可以如箭头231所示朝缓冲排放口和/或如箭头233所示朝轴承架112流动。
32.参照图2f，示出了图1的区域a的扩展视图，其中第一端111是膨胀机或压缩机，轴承架112包括传动装置。在本所示实施例中，四端口轴封可以被用于调节流向轴封排放口115的流、流向轴承架112的流和/或缓冲气体的流。再次，从第一端111流出的工艺气体的流如箭头211所示。流向轴封排放口115的流如箭头116所示。流向机器110的密封气体如箭头121所示。在本实施例中，缓冲气体还可以如箭头227所示流出机器。在本实施例中，密封气体流进入四端口轴封的一个端口，而不是直接进入轴承架112。密封气体然后可以如箭头221所示的朝第一端111/轴封排放口115流动，密封气体可以如箭头223所示的朝轴承架112/缓冲排放口流动。此外，缓冲气体流可以如箭头228所示进入机器110。缓冲气体可以用于吹扫轴承架112，并且可以通过如箭头229所示的缓冲排放口和/或通过轴承架112流动。例如，在实施例中，缓冲气体可以如箭头231所示朝缓冲排放口和/或如箭头233所示朝轴承架112流动。
33.再参考图1，密封气体可以源自密封气体供应120或由密封气体供应120提供。在一些实施例中，密封气体供应120还可以提供冷却气体。从密封气体供应120提供热密封气体。在实施例中，热密封气体可以是例如0f至130f。热密封气体例如通过一个或多个过滤器130过滤。密封气体可以通过一个或多个阀例如阀133提供。将热密封气体的压力调节超过轴封排放口115的最小正压力。密封系统100可以包括用于确保密封气体提供有比轴封排放口115大的压力的差压控制器140。差压控制器140可以包括压力传感器141，或者可以与压力传感器141通信。在一些实施例中，差压控制器140可以配置为确保密封气体的压力大于第一端111中的压力，以提高安全性——从而防止冷工艺气体从冷的第一端111行进到轴承架112和/或第二端113中。典型地，差压控制器140设置在一个最低的实际设置，以最大限度地减小流，如下面更详细地讨论的。例如，可以选择5至10psi的设定值。在实施例中，差压控制器140可以是至少一个处理器例如处理器160的一部分，或者可以与至少一个处理器例如处理器160通信，或者差压控制器140可以是机械的。在实施例中，处理器160可以是可编程逻辑控制器(plc)。
34.如图1和图2a-2d所示，由差压控制器140调节的密封气体可以提供给轴承架112，在此作为冷却和保护轴承架112内的部件的密封气体流。然后，密封气体离开轴承架112到达轴封排放口115。在一些实施例中，密封气体还可以流向第二端113或可以离开轴承架112。可以在这些部件之间提供迷宫密封，以限制密封气体流，下面将更详细讨论。
35.轴封排放口115可以排放出排放气体流。在实施例中，排放气体流可能是来自轴承架112的密封气体和来自第一端111的工艺气体的混合物。
36.再参考图1，温度控制器150可以通过与温度传感器151连接检测排放气体流的温度。在一些实施例中，温度控制器150和/或温度传感器151可以是至少一个处理器例如处理器160的一部分，或者可以与至少一个处理器例如处理器160通信。同样，温度控制器150可以直接地或通过至少一个处理器160与差压控制器140通信。在一个实施例中，温度控制设定值可以显著低于所供应的密封气体的温度，以实现稳定控制。例如，温度控制设定值可以
比密封气体的温度低50f。排放气体流可以返回到工艺中，从而没有气体或极少的气体从机器110丢失。
37.例如，排放气体流中密封气体与工艺气体的比例可以基于温度控制器150检测到的温度测定。例如，可以检测到排放气体流中工艺气体的存在和/或测定或估计排放气体流中工艺气体的量的变化。又进一步，还可以测定排放气体流或工艺气体流在排放气体流中的特性，例如，流动速率、稳定性等。在实施例中，处理器160可以执行该测定。在其他实施例中，温度控制器150、差压控制器140、处理器160中的一个或多个或它们的组合都可以执行该确定。
38.由于工艺气体(负420f至负100f)与密封气体(0f至130f)的温差较大，因此从第一端111到轴封排放口115的流的较小变化可以检测和/或测定。例如，即使工艺气体的流的小幅增加也可以导致排放气体流的温度显著降低。温度控制器150和/或温度传感器151可以检测温度的这些变化。
39.在一些实施例中，可以例如通过温度控制器150、处理器160、差压控制器140、压力传感器141和/或附加仪器来对通过轴封排放口115的流进行附加测量。例如，可以检测到流或流的特性，包括流动速率、稳定性等。
40.一旦检测到排放气体流的温度变化，确定排放气体流中存在工艺气体流，和/或检测流在经过轴封排放口115的其他特性时，密封系统100可以调整密封系统110的设置。例如，可以调整设置以最大限度地减少从第一端111到轴封排放口115的流，并且防止或减少排放气体流中的工艺气体。通过轴封排放口115的流可以调整、调节和/或限制。在一些实施例中，可以对阀，例如阀118进行调节。例如，阀118可能被驱动以进一步限制流。可替换地或额外地，在一些实施例中，供应到轴承架112的密封气体的压力可以例如由处理器160和/或差压控制器140进行调节和/或驱动。在其他实施例中，可以进行可替换的或额外的调整。
41.更详细地转向上面讨论的迷宫密封，可以使用单端口迷宫密封、双端口迷宫密封或四端口迷宫密封。此外，具有额外端口的密封可以根据需要使用。在实施例中，还可以使用浮环密封。图3和图4分别示出了单端口迷宫密封和双端口迷宫密封的示例实施例。
42.图3示出了根据实施例的单端口迷宫密封300。当空间有限时，可以使用单孔迷宫密封300。单端口迷宫密封300可以邻近轴封排放口115放置。在图3中，箭头311表示来自第一端111的流，而箭头321表示密封气体流(取决于提供给轴承架112的密封气体的压力)。箭头316表示通过轴封排放口115的排放气体流。因此，箭头316包括流向轴封排放口115的密封气体，也可以包括从第一端111流向轴封排放口115的工艺气体。箭头316的流可以与箭头311和321所代表的各流直接相关。
43.在其他实施例中，可以使用如图4中所示的双端口迷宫密封例如双端口迷宫密封400。双端口迷宫密封400可以允许在轴承架112中更低的压力，从而减少风阻损失。与图3中的单端口迷宫密封300类似，双端口迷宫密封400可以邻近轴封排放口115放置。在图4中，箭头411表示来自第一端111的工艺气体的流，箭头421表示来自气体供应120的密封气体的流。在所示实施例中，密封气体将朝第一端111和/或轴封排放口以及朝轴承架112流动。箭头423表示密封气体流入轴承架112的流。箭头416表示通过轴封排放口115的排放气体流。因此，箭头416包括流向轴封排放口115的密封气体，也可以包括从第一端111流向轴封排放口115的工艺气体。箭头416的流可以与箭头411和421所代表的各流直接相关。
44.回到图1，处理器160、温度控制器150和/或差压控制器140可动作以控制通过轴封排放口115的流。例如，可以调节/驱动阀118来调节或限制通过轴封排放口115的流。可替换地，可以调整流向轴承架112的密封气体流的压力，也可以进行其他调整。
45.例如，流向轴封排放口115的近似工艺气体流可以使用以下公式确定：例如，流向轴封排放口115的近似工艺气体流可以使用以下公式确定：例如，流向轴封排放口115的近似工艺气体流可以使用以下公式确定：ta＝第一端工艺气体绝对温度，rtb＝密封气体绝对温度，rtc＝排放口气体流绝对温度，r
46.在实施例中，根据可用的温度、压力和流量，流向轴封排放口115的工艺气体流被维持为流向轴封排放口115的密封气体流的一小部分。示例
47.下面的示例仅为示例目的，并且说明了氢液化制冷回路末级的运行压力、温度和流。为了示例目的，差压控制器140的设定值为10psi，温度控制器150的设定值为负80f。电路中各个位置的压力和温度是可以预期的：位置描述压力温度
ꢀꢀ
[psia][f]111第一端87负398112轴承架9797115轴封排放口87负80113第二端4990120密封气体供应41597
[0048]
在本示例中，各流如下：位置描述流量
ꢀꢀ
[lb/hr]111-115流向轴封排放口的工艺气体20112-115流向轴封排放口的密封气体32112-113流向第二端的密封气体46
[0049]
基于温度传感器151、温度控制器150和/或处理器160检测到的温度变化，可以确定排放口气体流的变化，以及包括在排放口气体流中的工艺气体流的潜在变化，例如偏离负80f的温度设定值。在实施例中，检测到的温度变化可以被报告给该至少一个处理器160和/或被直接地报告给温度控制器150和/或差压控制器140。作为响应，温控器150、差压控制器140和/或处理器160可以调整密封系统100的设置。例如，处理器160、温度控制器150和/或差压控制器140可以调整阀118以调节或限制通过轴封排放口115的流。在其他实施例中，处理器160和/或差压控制器140可以调整供应给轴承架112的密封气体的设置值和/或压力或者可以采取其他动作以调整密封系统100的运行。可以以减少或消除通过轴封排放
口115的第一端工艺流为目标进行调整。在一些实施例中，还可以调整其他控制设置。
[0050]
实施例还可以包括相关方法。图5示出了一种示例方法500的流程图。方法500的实施例可以从步骤501开始，其中提供了机器和/或机器的密封系统，例如具有上面讨论的相应部件的密封气体系统100和/或机器110。在一些实施例中，可能不需要步骤501，该方法可以从步骤510开始。
[0051]
在步骤510中，向机器提供密封气体流。密封气体流可以例如通过密封气供应120提供给轴承架，例如轴承架112。在一些实施例中，密封气体可以被直接提供给轴承架，密封气体也可以通过迷宫密封如上文所述的双端口迷宫密封400来提供。在实施例中，步骤510可以包括例如通过过滤器如过滤器130和/或通过差压控制器如差压控制器140过滤和/或调节密封气体。
[0052]
在步骤520中，来自轴封排放口如轴封排放口115的排放气体流的温度由温度控制器如温度控制器150来检测。在一些实施例中，可以使用温度传感器，例如温度传感器151。
[0053]
在步骤530中，确定流向轴封排放口的工艺气体流。工艺气体流的确定可以包括基于如上文所详细讨论的温度的变化来确定工艺气体是否存在于轴封排放口处。流向轴封排放口的工艺气体流的确定可以由处理器例如处理器160，和/或由差压控制器、温度控制器和/或处理器的组合执行。流向轴封排放口的工艺气体流可以基于所检测到的轴封排放口的温度来确定，如上文所详细讨论的。
[0054]
在步骤540中，密封气体系统的控制设置可以基于流向轴封排放口的工艺气体流的测定来调整。例如，可以调节阀例如阀118来调节或限制通过轴封排放口的流。可替换地和/或额外地，可以调整或控制流向轴承架的密封气体流来调整流向轴封排放口的工艺气体流。根据需要可以调整其他控制设置。例如，可以减少或增加密封气体流以减少或消除所检测到流向轴封排放口的工艺气体流。再例如，可以增加密封气体的压力以减少或消除所检测到流向轴封排放口的工艺气体流。
[0055]
包括可选步骤550。可选步骤550可以包括重复和/或继续步骤520-540中的一个或多个步骤。例如，可以使用调整过的阀门设置，可以向轴承架提供调整的密封气体流，可以检测从轴封排放口流出的调整过的排放气体流的温度，可以确定流向轴封排放口的调整过的工艺气体流，和/或可以进一步调整调整过的控制设置。
[0056]
现在参考图6，示出了根据实施例的密封系统600。应当理解，关于密封系统100的披露可以适用于密封系统600，反之亦然。此外，应该理解，密封系统600可以与本文所讨论的密封件，例如图2a-2f、图3和图4所示的一个或多个密封件一起使用，被配置为与其一起使用，和/或被适配为与其一起使用。
[0057]
密封系统600包括机器610。机器610可以包括第一端611，也称为冷端。机器610还可以包括轴承架612和/或第二端613。在实施例中，第二端613可以是热端。但是，可以理解的是，在某些实施例中，第一端611和第二端613都可以是冷端。机器610可以提供有密封气体，例如来自密封气体供应620的密封气体。
[0058]
此外，机器610可以包括轴封排放口615。在实施例中，轴封排放口615可以位于第一端611附近和/或在第一端611和轴承架612之间。因此，轴封排放口615可以起到热障作用，以防止密封气体流向冷的第一端611，及防止冷的工艺气体流向轴承架612和/或第二端613。正如将要更详细地讨论的，轴封排放口615可以邻近例如迷宫密封的轴封或作为轴封
的一部分。
[0059]
第一端611(冷端)可以包括多种机器/涡轮机械，例如膨胀机或压缩机。与第一端相对的可以是轴承架612和/或第二端613。在第二端可以耦合设备。在所示实施例中，第一端611是膨胀机，第二端613是压缩机。然而，如上面更详细地讨论了机器610的可替换配置，例如图1以及图2a至图2f。
[0060]
再参考图6，密封气体可以源自密封气体供应620或由密封气体供应620提供。在一些实施例中，密封气体供应620还可以提供冷却气体。从密封气体供应620提供热密封气体。在实施例中，热密封气体可以是例如0f至130f。这种热密封气体供应温度可以通过温度传感器631来测量，该传感器可以包括至少一个处理器或可以与至少一个处理器通信。
[0061]
对于该至少一个处理器，图6示出了连接到处理器660的单个部件，并且示出了标记为660的多个元件。应当理解，处理器660可以是不同的处理器，可以是彼此通信的不同处理器，可以是同一处理器例如中央处理器，可以是同一处理器的不同控制功能，可以是各种处理器的不同控制功能及其组合等。在实施例中，处理器660可以是可编程逻辑控制器(plc)。
[0062]
例如，再参考温度传感器631，温度传感器631被示出为连接到处理器660的传感器部件。各个元件的具体实施方式可以与前文所述有所不同。
[0063]
继续图6，热密封气体例如通过一个或多个过滤器630过滤。密封气体可以通过一个或多个阀例如阀633提供。热密封气体的压力调节至超过第一(膨胀机)端611的最小正压力。密封系统600可以包括用于确保密封气体被提供有比第一(膨胀机)端611大的压力的差压控制器640。差压控制器640可以包括差压控制器642，或者可以与差压控制器642通信。典型地，差压控制器640被设置在最低的实际设置，以最大限度地减少流，如下面更详细地讨论的。例如，可以选择5至10psi的设定值。在实施例中，差压控制器640可以是处理器660的一部分，或者可以与处理器660通信，或者差压控制器640可以是机械的。在实施例中，处理器660可以是如上所述的可编程逻辑控制器(plc)。
[0064]
如图6和图2a-2d所示，由差压控制器640调节的密封气体可以被提供给轴承架612，在此作为冷却和保护轴承架612内的部件的密封气体流。然后，密封气体离开轴承架612到达轴封排放口615。在一些实施例中，密封气体还可以流向第二端613或可以离开轴承架612。可以在这些部件之间提供迷宫密封，以限制密封气体流，如上更详细讨论的。
[0065]
轴封排放口615可以排放出排放气体流。在实施例中，排放气体流可能是来自轴承架612的密封气体和来自第一端611的工艺气体的混合物。
[0066]
再参考图6，温度控制器650可以通过与温度传感器651连接检测排放气体流的温度。在一些实施例中，温度控制器650和/或温度传感器651可以是处理器660的一部分，或者可以与处理器660通信。同样，温度控制器650可以直接地或通过处理器660与差压控制器640和流量控制器655通信。在一个实施例中，温度控制设定值可以显著低于所供应的密封气体的温度，以实现稳定控制。例如，温度控制设定值可以比密封气体的温度低50f。排放气体流可以返回到工艺中，从而没有气体或极少的气体从机器610丢失。
[0067]
例如，排放气体流中密封气体与工艺气体的比例可以基于温度控制器650检测到的温度确定。例如，可以检测到排放气体流中工艺气体的存在和/或测定或估计排放气体流中工艺气体的量的变化。又进一步，还可以确定排放气体流或工艺气体流在排放气体流中
的特性，例如，流动速率、稳定性等。在实施例中，处理器可以执行这个确定。在其他实施例中，温度控制器650、差压控制器640、处理器中的一个或多个或它们的组合都可以执行这个测定。
[0068]
由于工艺气体(负420f至负100f)与密封气体(0f至130f)的温差较大，因此从第一端611到轴封排放口615的流的较小变化可以被检测盗和/或确定。例如，即使工艺气体流小幅增加，也可以导致排放气体流的温度显著降低。温度控制器650和/或温度传感器651可以检测温度的这些变化。
[0069]
在一些实施例中，可以包括额外的流量控制器，例如图6中所示的流量控制器655。流量控制器655可以与流量传感器653连接检测轴封排放流的变化，例如流动速率、流动稳定性或其他特性的变化。流量控制器655还可以通过连接额外的温度传感器654对这个流测量进行温度补偿。流量控制器655可以与温度控制器650配合使用。例如，在实施例中，流量控制器655可以基于计算的工艺气体流或轴封排放口流的温度的变化从温度控制器650接收设定值。例如，温度控制器650可以检测轴封排放口流的温度的变化，调节流量控制器655设定值进行修正。流量控制器655可以对系统600进行调整，例如用阀618限制流，以满足期望的工艺流程和/或调整或调节流的速率、流的稳定性或其他特性。在实施例中，流量控制器655可以是温度控制器650的快速动作内控制环，因为温度控制器650本身对稳定的系统响应来说可能太慢。例如，流量控制器655可以基于轴封排放口流和温度控制器650提供的设定值的变化，直接在阀618上运行，或通过处理器660运行。因此，使用流量控制器655可以提供级联控制，而不是单回路控制。与此相关，使用流量控制器655可以提供比单独依靠温度控制器650更快和/或更精确的控制。
[0070]
在一些实施例中，轴封排放口615和第一端611之间的差压的附加测量可以被用于例如由温度控制器650、该至少一个处理器、流量控制器655、差压控制器640、差压压力传感器642、附加的差压压力传感器652和/或附加仪器。例如，这些附加测量可以被用于第一端611和轴封排放口615之间的低(接近零)差压的确认或控制。当检测到排放气体流的温度变化，确定排放气体流中存在工艺气体流，和/或检测流经轴封排放口615的其他特性时，密封系统600可以调整密封系统610的设置。例如，可以调整设置，以最大限度地减少从第一端611到轴封排放口615的流，并且防止或减少排放气体流中的工艺气体。通过轴封排放口615的流可以进行调整、调节和/或限制。在一些实施例中，可以对阀，例如阀618进行调节。例如，阀618可能被驱动以进一步限制流。可替换地或额外地，在一些实施例中，被供应到轴承架612的密封气体的压力可以例如由该至少一个处理器和/或差压控制器640进行调节和/或驱动。在其他实施例中，可以进行可替换的或额外的调整。
[0071]
实施例还可以包括相关方法。图7示出了一种示例方法700的流程图。应当理解，关于方法500的披露可以适用于方法700，反之亦然。
[0072]
方法700的实施例可以从步骤701开始，其中提供了机器和/或机器的密封系统，例如具有上文讨论的相应部件的密封气体系统600和/或机器610。在一些实施例中，可能不需要步骤701，该方法可以从步骤710开始。
[0073]
在步骤710中，向机器提供密封气体流。密封气体流可以例如通过密封气供应620提供给轴承架，例如轴承架612。在一些实施例中，密封气体可以直接提供给轴承架，密封气体也可以通过迷宫密封如上文所述的双端口迷宫密封400来提供。在实施例中，步骤710可
以包括例如通过过滤器例如过滤器630和/或通过差压控制器例如差压控制器640过滤和/或调节密封气体。
[0074]
在步骤720中，来自轴封排放口例如轴封排放口615的排放气体流的温度由温度控制器例如温度控制器650来检测。在一些实施例中，可以使用温度传感器，例如温度传感器651。
[0075]
方法700还可以包括步骤725，除了步骤720之外或作为步骤720的替代，其中检测或确定从轴封排放口流出的排放气体流。例如，从轴封排放口排出的气体流可以由流量传感器例如流量传感器653、由流量控制器例如流量控制器655和/或其他部件确定。在实施方案中，流量控制器可以检测流的速率、流的稳定性、其他流特性和/或这些值中的一个或多个值的变化。
[0076]
在步骤730中，确定流向轴封排放口的工艺气体流。流向轴封排放口的工艺气体流可以如上讨论的基于所检测到的温度和/或所检测到的流来确定。例如，工艺气体流的确定可以包括基于如上所更详细讨论的温度上的变化和/或基于如上所详细讨论的流上的变化来确定工艺气体是否存在于轴封排放口处。流向轴封排放口的工艺气体流的确定可以由处理器例如处理器660，和/或由差压控制器、温度控制器、流量控制器和/或处理器的组合执行。
[0077]
在步骤740中，密封气体系统的控制设置可以基于流向轴封排放口的工艺气体流的确定来调整。例如，可以调节阀例如阀618来调节或限制通过轴封排放口的流。可替换地和/或额外地，可以调整或控制流向轴承架的密封气体流来调整流向轴封排放口的工艺气体流。根据需要可以调整其他控制设置。例如，可以增加密封气体流和/或密封气体的压力以减少或消除所检测到流向轴封排放口的工艺气体流。
[0078]
包括可选步骤750。可选步骤750可以包括重复和/或继续步骤720-740中的一个或多个步骤。例如，可以使用调整过的阀门设置，可以向轴承架提供调整的密封气体流，可以检测从轴封排放口流出的调整过的排放气体流的温度，可以确定流向轴封排放口的调整过的工艺气体流，和/或可以进一步调整调整过的控制设置。应当理解为，在重复步骤的实施例中，各自的重复可以包括通过步骤720检测温度，也可以包括通过步骤725检测流量，或者两者兼而有之。
[0079]
本文中结合流程图描述了本发明的各个方面。将理解，在一些实施例中，方法步骤可以被乱序执行，方法步骤可以被省略，和/或可以包括额外的方法步骤。此外，将理解为流程图的每一方框都可以通过计算机可读的程序指令来实现。
[0080]
本发明的另外实施例涉及一种计算机程序产品(具有指令的非瞬态计算机可读存储介质，当由处理器执行时，执行动作)。该计算机程序产品可以包括存储计算机可读程序代码的计算机可读硬件存储设备，该计算机可读程序代码包括当由计算系统的计算机处理器执行时实施本文中所描述的一种或多种方法的算法，例如，用于确定流经轴封排放口的工艺气体和/或调整控制设置以控制流经轴封排放口的工艺气体流的方法。
[0081]
图8示出了依据本发明的实施例的用于各方法的计算机系统890。计算机系统890可以包括处理器891、耦合到处理器891的输入设备892、耦合到处理器891的输出设备893以及各耦合到处理器891的存储设备894和895。输入设备892可以是，尤其是，键盘、鼠标等。输出设备893可以是，尤其是，打印机、绘图仪、计算机屏幕、磁带、可移动硬盘、软盘等。存储设
备894和895可以是，尤其是，硬盘、软盘、磁带、光存储器例如光盘(cd)或数字视频光盘(dvd)、动态随机访问存储器(dram)、只读存储器(rom)等。存储器件895可以包括计算机代码897，计算机代码897可以是包括计算机可执行指令的计算机程序。计算机代码897包括可以检测排放气体流的温度和检测或确定工艺气体流的软件或程序指令。处理器891执行计算机代码897。存储设备894包括输入数据896。输入数据896包括计算机代码897所需的输入。输出设备893展示计算机代码897的输出。存储设备894和895(或图8中未显示的一个或多个附加存储器件)中的一个或这两者都可以被用作计算机可用的存储介质(或程序存储设备)，其具有体现在其中的计算机可读程序和/或具有存储在其中的其他数据，其中计算机可读程序包括计算机代码897。一般而言，计算机系统890的计算机程序产品(或者,可替换地,制造的物品)可以包括该计算机可用存储介质(或该程序存储设备)。
[0082]
虽然图8将计算机系统890示出为一种特定的软件和硬件配置，但任何的软件和硬件配置，只要是本领域普通技术人员所知道的，都可以与图8中的特定计算机系统890共同用于上文所述的目的。例如，存储设备894和895可以是单个存储设备的一部分，而不是单独的存储设备。
[0083]
在一些实施例中，存储的计算机程序代码897可以被存储在静态的固定的只读存储介质上，例如只读存储器(rom)设备，也可以由处理器891直接从这种静态的固定的只读存储介质访问，而不是硬盘驱动器、光盘或其他可写、可重写或可移动的硬件存储设备895中存储和访问。类似地，在一些实施例中，存储的计算机程序代码897可以被存储为计算机可读的固件，也可以由处理器891直接从这个固件访问，而不是从更动态或可移动的硬件数据存储设备895，例如硬盘驱动器或光盘。
[0084]
实施例的元素已经用冠词“一”介绍。冠词旨在说明有一个或多个元素。术语“包括”和“具有”及其衍生词旨在是开放性的，以便可能有所列元素以外的其他元素。连词“或”与至少两个术语的列表一起使用时，旨在指任何术语或术语组合。术语“第一”和“第二”被用来区分元素的，而不是用来表示某种特定的顺序。
[0085]
虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但应当容易理解，本发明并不局限于这些公开的实施例。相反，本发明可以被修改为包括迄今为止未描述的但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、改变、替换或等同布置。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，本发明的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明不受前述描述的限制，而仅受所附权利要求的范围的限制。

技术特征：
1.一种系统，其包括：机器，其具有第一端、轴承架和轴封排放口，其中所述机器接收密封气体流；及至少一个处理器，其中所述至少一个处理器包括用于检测所述轴封排放口处的排放气体流的温度的温度控制器或与用于检测所述轴封排放口处的排放气体流的温度的温度控制器通信；其中所述至少一个处理器和/或所述温度控制器被配置为基于检测到的所述轴封排放口处的所述排放气体流的温度来检测通过所述轴封排放口的工艺气体流。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理器和/或所述温度控制器被配置为用于调节所述轴封排放口和/或所述机器的设置。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理器和/或所述温度控制器被配置为用于调节轴封排放口阀。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理器包括压力控制器或与压力控制器通信。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机器包括迷宫密封。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机器包括第二端。7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，温度传感器被放置为接近所述轴封排放口。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括流量控制器，并且其中所述流量控制器基于检测到的所述轴封排放口处的所述排放气体流的流动速率来检测通过所述轴封排放口的工艺气体流。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述流量控制器提供对所述轴封排放口和/或所述机器的级联控制。10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理器、所述温度控制器和/或流量控制器被配置为确定经过所述轴封排放口的工艺气体流的特性。11.一种方法，其包括：提供密封气体系统，包括具有第一端、轴承架和轴封排放口以及至少一个处理器的机器，其中所述至少一个处理器包括温度控制器或与温度控制器通信；提供流向所述轴承架的密封气体流；检测从所述轴封排放口流出的排放气体流的温度；及基于检测到的从所述轴封排放口流出的所述排放气体流的温度确定通过所述轴封排放口的工艺气体流。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：基于所确定的流经所述轴封排放口的工艺气体流调整所述轴封排放口和/或所述机器的设置。13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：基于所确定的流经所述轴封排放口的工艺气体流调整轴封排放口阀。14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：确定流经所述轴封排放口的所述工艺气体流的特性。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：调整流经所述轴封排放口的所述工艺气体流的特性。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括确定从所述轴封排放口流出的所述排放气体的流动速率，其中确定流经所述轴封排放口的所述工艺气体流是基于所检测到的从所述轴封排放口流出的排放气体的温度和所检测到的从所述轴封排放口流出的排放气体的流动速率。17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括基于所检测到的从所述轴封排放口流出的排放气体的流动速率调整所述轴封排放口和/或所述机器的设置。18.一种计算机程序产品，其包括存储计算机可读程序代码的计算机可读硬件存储设备，所述计算机可读程序代码包括当由计算系统的至少一个计算机处理器执行时实施一种方法的算法，所述方法包括：检测从轴封排放口流出的排放气体流的温度；及基于检测到的从所述轴封排放口流出的所述排放气体流的温度确定通过所述轴封排放口的工艺气体流。19.如权利要求16所述的计算机程序产品，其特征在于，还包括：基于流经所述轴封排放口的所述工艺气体流的测定调整所述轴封排放口的设置、调整轴封排放口阀和/或调整所述机器。20.如权利要求16所述的计算机程序产品，其特征在于，还包括：检测从所述机器的所述轴封排放口流出的排放气体流的流动速率；及基于所检测到的从所述轴封排放口流出的排放气体流的温度和所检测到的从所述轴封排放口流出的排放气体流的流动速率确定流经所述轴封排放口的所述工艺气体流。

技术总结
本发明提供了热障密封系统及相关的方法。一种密封气体系统包括机器，其具有第一端、轴承架和轴封排放口，其中该机器接收密封气体流；及至少一个处理器，其中该至少一个处理器包括用于检测轴封排放口处的排放气体流的温度的温度控制器或与该温度控制器通信；其中，该至少一个处理器和/或该温度控制器被配置为基于检测到的轴封排放口处的排放气体流的温度来检测通过轴封排放口的工艺气体流。度来检测通过轴封排放口的工艺气体流。度来检测通过轴封排放口的工艺气体流。


技术研发人员：路易斯
受保护的技术使用者：阿特拉斯科普柯玛芬特伦奇有限责任公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/9/14