專利名稱：氣體壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)背景液化天然氣(LNG)的生產(chǎn)可通過逆流于由再循環(huán)制冷劑系統(tǒng)提供的多個制冷劑流從而冷卻和冷凝供給氣流來實現(xiàn)。天然氣供給的冷卻可通過各種冷卻處理循環(huán)來完成，諸如公知的復(fù)疊式循環(huán)，其中制冷劑由三個不同的制冷劑回路來提供。一種這樣的復(fù)疊式循環(huán)依次使用甲烷、乙烯和丙烷循環(huán)以生產(chǎn)處于三個不同溫度水平的制冷劑。另一種公知的制冷劑循環(huán)使用丙烷預(yù)冷卻的混合制冷劑(C3MR)循環(huán)，其中多組分的制冷劑混合物在選擇的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生制冷?；旌系闹评鋭┛砂T如甲烷、乙烷、丙烷和其它輕質(zhì)烴的烴類，并且還包含氮。這樣的制冷系統(tǒng)的各種型式用于世界上許多處于運行中的LNG(液化天然氣)設(shè)備。
這些或者其它類型的用于天然氣液化的制冷工藝涉及由燃氣輪機驅(qū)動的制冷劑壓縮機的使用。近年來，為此已經(jīng)使用單軸燃氣輪機。在壓縮機排放阻塞的情況中，壓縮的制冷劑通常被排放到放空系統(tǒng)，所述放空系統(tǒng)的尺寸必須適于在這樣的情況下處理預(yù)期的放泄流。現(xiàn)有技術(shù)中還具有其它的系統(tǒng)，下面將對其中一些作出說明。
這里所用的術(shù)語“基載LNG設(shè)備”指的是借助由本領(lǐng)域已知的許多冷卻處理循環(huán)中的至少一種提供的制冷從而連續(xù)生產(chǎn)液化天然氣的設(shè)施。該設(shè)施可是陸基現(xiàn)場；浮動式的生產(chǎn)、存儲和卸載(FPSO)設(shè)施以回收來自于海底/洋底的天然氣；或者基于重力的系統(tǒng)(GBS)，F(xiàn)PSO現(xiàn)場在特定位置被錨固在海底。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在基載LNG設(shè)備中從用于驅(qū)動制冷劑壓縮機的燃氣輪機獲得的凈功率是幾個變量的函數(shù)，這些變量包括但不限于環(huán)境溫度(在低溫度下可獲得最大功率)、輸入/輸出管道損失、摩擦損失和隨時間增加而增加的壓縮機積垢。
US-A-4799359(Nicoll)披露了一種低溫制冷壓縮機，該低溫制冷壓縮機包含在壓縮機排出和抽吸管線之間的可外部調(diào)節(jié)的安全閥。當排放壓力超過設(shè)定值時這使得低溫流體從壓縮機排出管線流到抽吸管線。
US-A-4566885(Haak)披露了一種具有兩個閉合回路的制冷循環(huán)的液化工藝。在每一個回路中，壓縮機被燃氣輪機驅(qū)動。在第一回路由壓縮機消耗的低功率時，燃氣輪機功率被轉(zhuǎn)移到發(fā)電機。發(fā)電機補充由第二回路的燃氣輪機產(chǎn)生的功率。
WO-A-88/06674披露了一種可應(yīng)用于FPSO和固定平臺的工藝以放泄排放到海底的高壓氣體。任何低和/或中壓力氣體通過常規(guī)的放空系統(tǒng)被排放。這減少了從平臺延伸的放空系統(tǒng)的所需要的直徑和長度。
WO-A-97/33131披露了一種液化天然氣工藝，其特征在于，冷卻劑回路壓縮機與單軸燃氣輪機互聯(lián)并且被其驅(qū)動。還披露了在每一個壓縮機的輸入管和輸出管之間的旁通閥以在工藝開始階段使用。
US-A-5408840(Talley)披露了一種制冷劑回收工藝。在制冷流路壓力過大的情況下，制冷劑在通過減壓閥后被收集在一個容器中而不是被排放到大氣中。
US-A-5319945(Bartlett)披露了一種工藝，其中在壓力過大的情況下，制冷劑從制冷回路被轉(zhuǎn)移到儲放容器。儲放容器的體積必須足夠大以在達到安全排放設(shè)定壓力之前減小過大的壓力。
US-A-3855810(Simon等)披露了將足夠的緩沖體積引入制冷流路的低壓側(cè)以適應(yīng)當壓縮機停止工作時壓力升高。這省去了通過減壓閥放空制冷劑。
如上所述，用于基載LNG設(shè)備的大多數(shù)制冷劑壓縮機是由燃氣輪機驅(qū)動的。在許多應(yīng)用中，使用單軸燃氣輪機，其中燃氣輪機和一個或者多個壓縮機或者壓縮機級被安裝在單個軸上。如果壓縮機排放由于不期望的工藝情況而阻塞，壓縮的制冷劑通常被排放到管道和放空系統(tǒng)，管道和放空系統(tǒng)的尺寸必須適于在這樣的情況下處理預(yù)期的放泄流。希望使得處理這樣的流所需的管道和放空系統(tǒng)的尺寸達到最小。出于經(jīng)濟和環(huán)境方面的原因，還希望在工藝擾動或者壓縮機排出阻塞情況下使得放空的氣體量達到最小。
本發(fā)明的概述本發(fā)明的實施例滿足這些要求并且包括一種使得用于液化天然氣(LNG)生產(chǎn)的基載設(shè)備中的放泄流達到最小的設(shè)備和方法，特別涉及一種利用用于驅(qū)動制冷劑壓縮機的單軸燃氣輪機的減速(bogdown)特征以在壓縮機排放阻塞的情況下使得放空裝載最小化的設(shè)備和方法。
在第一方面，本發(fā)明提供一種氣體壓縮設(shè)備，該氣體壓縮設(shè)備包括具有進氣口和排氣口的氣體壓縮機；驅(qū)動氣體壓縮機的驅(qū)動設(shè)備，當氣體壓縮機的功率要求超過驅(qū)動設(shè)備的最大功率時所述驅(qū)動設(shè)備減慢并且具有低速脫開機構(gòu)(trip)；再循環(huán)減壓裝置，所述再循環(huán)減壓裝置與排氣口流體連通以接收壓縮氣體流并且當來自于排氣口的排放壓力達到指定壓力時打開；以及在進氣口和再循環(huán)減壓裝置之間流體連通的管道裝置，當排放壓力達到指定壓力時所述管道裝置將來自于再循環(huán)減壓裝置的壓縮氣體提供給進氣口，從而增大經(jīng)過壓縮機的質(zhì)量流率以及調(diào)節(jié)驅(qū)動設(shè)備。
在另一方面，本發(fā)明提供一種用于調(diào)節(jié)驅(qū)動氣體壓縮機的驅(qū)動設(shè)備的方法，所述氣體壓縮機具有進氣口和排氣口，當氣體壓縮機的功率要求超過驅(qū)動設(shè)備的最大功率時所述驅(qū)動設(shè)備減慢并且具有低速脫開機構(gòu)，其特征在于，當來自于排氣口的壓縮氣體的排放壓力達到指定壓力時，壓縮氣體的至少一部分被再循環(huán)到進氣口，從而增大通過壓縮機的質(zhì)量流率。
在另一方面，本發(fā)明提供一種在基載LNG設(shè)備中在阻塞的壓縮機排放情況下限制放空裝載的方法，所述基載LNG設(shè)備包括氣體壓縮機和驅(qū)動氣體壓縮機的驅(qū)動設(shè)備，所述氣體壓縮機具有進氣口和排氣口，當氣體壓縮機的功率要求超過驅(qū)動設(shè)備的最大功率時所述驅(qū)動設(shè)備減慢并且具有低速脫開機構(gòu)，其特征在于，當來自于排氣口的壓縮氣體的排放壓力達到低于放空停止時的壓力的指定壓力時，壓縮氣體的至少一部分被再循環(huán)到進氣口，從而增大通過壓縮機的質(zhì)量流率和減慢驅(qū)動設(shè)備。
在第一實施例中，用于調(diào)節(jié)驅(qū)動氣體壓縮機的驅(qū)動設(shè)備的設(shè)備包括兩個元件，所述氣體壓縮機具有進氣口和排氣口，驅(qū)動設(shè)備具有最大功率。第一元件是與排氣口流體連通的再循環(huán)減壓裝置，所述再循環(huán)減壓裝置適于接收來自于排氣口的具有排放壓力的壓縮氣體流。第二元件是與進氣口流體連通的管道，當排放壓力達到指定壓力時進氣口利用該管道接收從再循環(huán)減壓裝置輸送到該管道的至少一部分壓縮氣體流。
驅(qū)動設(shè)備可以是燃氣輪機，并且和壓縮氣體的至少一部分是制冷劑。最好，驅(qū)動設(shè)備是單軸燃氣輪機，壓縮機是制冷劑壓縮機。最好，再循環(huán)減壓裝置是閥。
該設(shè)備的第二實施例與第一實施例類似，但包括與管道和進氣口流體連通的容器。設(shè)備的第三實施例與第一實施例類似，但包括與排氣口流體連通的至少一個附加的再循環(huán)減壓裝置，該附加的再循環(huán)減壓裝置適于接收來自于排氣口的附加壓縮氣體流。當驅(qū)動設(shè)備達到最大功率的第一指定百分比時，至少一部分的壓縮氣體流可從再循環(huán)減壓裝置輸送到該管道，當驅(qū)動設(shè)備達到最大功率的第二指定百分比時，至少一部分的附加壓縮氣體流可從附加再循環(huán)減壓裝置輸送到該管道。
在第四實施例中，一種用于調(diào)節(jié)驅(qū)動至少一個多級氣體壓縮機的至少一個驅(qū)動設(shè)備的設(shè)備包括兩個元件，所述多級氣體壓縮機具有多級、用于每一級的進氣口和用于每一級的排氣口。第一元件是與每一個排氣口流體連通的至少一個再循環(huán)減壓裝置，所述再循環(huán)減壓裝置適于接收來自于排氣口的具有排放壓力的至少一個壓縮氣體流。第二元件是與至少一個進氣口流體連通的至少一個管道，當排放壓力達到指定壓力時所述至少一個進氣口利用至少一個管道接收從再循環(huán)減壓裝置輸送到至少一個管道的至少一個壓縮氣體流的至少一部分。和其它實施例一樣，驅(qū)動設(shè)備最好是單軸燃氣輪機，壓縮機是制冷劑壓縮機。
該設(shè)備的第五實施例與第四實施例類似，但包括與至少一個管道和至少一個進氣口流體連通的至少一個容器。
在第六實施例中，一種用于調(diào)節(jié)驅(qū)動制冷劑壓縮機的單軸燃氣輪機的設(shè)備包括兩個元件，所述制冷劑壓縮機具有進氣口和排氣口，進氣口還可與至少一個容器流體連通。第一元件是與制冷劑壓縮機的排氣口流體連通的至少一個再循環(huán)減壓閥，每一個再循環(huán)減壓閥適于接收來自于制冷劑壓縮機的排氣口的具有排放壓力的壓縮氣體的一個分離流。第二元件是與進氣口流體連通并且還可選地與至少一個容器流體連通的至少一個管道，當排放壓力達到指定壓力時所述進氣口和可選的每一個容器利用至少一個管道接收從再循環(huán)減壓閥輸送到該至少一個管道的壓縮氣體流的至少一部分。
本發(fā)明的另一個方面是一種使用任何一個實施例中的設(shè)備或者這里所述的設(shè)備的變型的基載LNG設(shè)備。
一種用于調(diào)節(jié)驅(qū)動具有進氣口和排氣口的氣體壓縮機并且具有最大功率的驅(qū)動設(shè)備的方法的第一實施例包括提供與排氣口流體連通的再循環(huán)減壓裝置，所述再循環(huán)減壓裝置適于接收來自于排氣口的具有排放壓力的壓縮氣體流。對于排放壓力建立指定壓力，提供與進氣口流體連通的管道，并且當排放壓力達到指定壓力時，壓縮氣體的至少一部分從再循環(huán)減壓裝置被輸送到所述管道。
第一方法實施例具有幾種變型。在一個變型中，驅(qū)動設(shè)備是燃氣輪機，并且壓縮氣體的至少一部分是制冷劑。在另一個變型中，驅(qū)動設(shè)備是單軸燃氣輪機，壓縮機是制冷劑壓縮機。在另一個變型中，再循環(huán)減壓裝置是閥。
第二方法實施例與第一方法實施例類似，并且還包括提供與管道和進氣口流體連通的容器，并且將至少一部分的壓縮氣體流的至少一部分從管道輸送到所述容器。
第三方法實施例與第一方法實施例類似，還包括提供與排氣口流體連通的至少一個附加的再循環(huán)減壓裝置，該附加的再循環(huán)減壓裝置適于接收來自于排氣口的附加壓縮氣體流。當排放壓力達到指定壓力時另外的壓縮氣體流的至少一部分被輸送到管道。在第三實施例的一個變型中，當驅(qū)動設(shè)備達到最大功率的第一指定百分比時，至少一部分的壓縮氣體流可從再循環(huán)減壓裝置輸送到該管道，當驅(qū)動設(shè)備達到最大功率的第二指定百分比時，另一壓縮氣體流的至少一部分可從附加再循環(huán)減壓裝置輸送到該管道。
用于調(diào)節(jié)驅(qū)動至少一個多級氣體壓縮機的至少一個驅(qū)動設(shè)備的第四方法實施例，所述多級氣體壓縮機具有多級、用于每一級的進氣口和用于每一級的排氣口。該方法包括提供與每一個排氣口流體連通的至少一個再循環(huán)減壓裝置，所述再循環(huán)減壓裝置適于接收來自于排氣口的具有排放壓力的至少一個壓縮氣體流。對于排放壓力建立指定壓力，提供與至少一個進氣口流體連通的至少一個管道，并且當排放壓力達到指定壓力時至少一個壓縮氣體流的至少一部分從再循環(huán)減壓裝置輸送到至少一個管道，由此至少一個進氣口至少接收至少一個壓縮氣體流的至少一部分中的一部分。和其它實施例一樣，驅(qū)動設(shè)備最好是單軸燃氣輪機，壓縮機是制冷劑壓縮機。
第五方法實施例與第四方法實施例類似，并且包括與至少一個管道和進氣口流體連通的至少一個容器并且將該至少一部分的壓縮氣體流的至少一部分從至少一個管道輸送到所述容器。
第六方法實施例是一種用于調(diào)節(jié)驅(qū)動制冷劑壓縮機的單軸燃氣輪機的方法，所述制冷劑壓縮機具有進氣口和排氣口，進氣口還可選地與至少一個容器流體連通。該方法包括提供與制冷劑壓縮機的排氣口流體連通的至少一個再循環(huán)減壓閥，每一個再循環(huán)減壓閥適于接收來自于制冷劑壓縮機的排氣口的具有排放壓力的壓縮氣體的一個分離流。對于排放壓力建立指定壓力并且提供與進氣口流體連通并且還可選地與至少一個容器流體連通的至少一個管道。當排放壓力達到指定壓力時，壓縮氣體流的至少一部分從再循環(huán)減壓閥輸送到該管道，當排放壓力達到指定壓力時所述進氣口和可選的每一個容器利用該管道接收從再循環(huán)減壓閥輸送到至少一個管道的壓縮氣體流的至少一部分。
附圖的簡要說明下面參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的附圖對本發(fā)明進行舉例說明。在附圖中

圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的示意性流程圖；圖2是表示本發(fā)明的另一個實施例的示意性流程圖；圖3是表示單級燃氣輪機的減速的模擬結(jié)果的圖表；以及圖4是表示在利用本發(fā)明的系統(tǒng)中在阻塞的排放情況下來自于壓縮機的排放壓力的圖表。
本發(fā)明的詳細描述本發(fā)明的實施例涉及主要使得用于LNG(液化天然氣)生產(chǎn)中的制冷劑壓縮機在排放阻塞過程中消耗驅(qū)動制冷劑壓縮機的單軸燃氣輪機(SSGT)的所有可用功率的設(shè)備和方法。目標是在達到機械設(shè)計壓力(放空泄放設(shè)定)之前使得SSGT減速并且基于低速警告而脫開(tripoff)。
本發(fā)明的主要優(yōu)點是減小LNG設(shè)備的投資成本。例如，在用于LNG設(shè)備的放空系統(tǒng)中的低溫管道的直徑和長度可被減小，并且可縮短放空管的高度。另外，可減小放空的氣體量，從而實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境方面的優(yōu)點。
單軸燃氣輪機(SSGT)(例如，GE Frame 7EA)用于驅(qū)動現(xiàn)有的基載LNG設(shè)備中的制冷劑壓縮機并且可考慮用于未來的設(shè)備中。SSGT的一個特征是它可響應(yīng)于單位可用功率和工藝所需的功率之間的功率不均衡而減慢或者減速。SSGT的減速的獨特之處在于，這是正反饋情況。當機器開始減速時，用于將燃燒用空氣輸送到燃氣輪機的空氣壓縮機也減速，這是由于它在同一軸上。這樣，很少的燃燒用空氣用于燃氣輪機，從而導(dǎo)致減少輸送功率，并且這種情況延續(xù)直至燃氣輪機基于低速而脫開。
由于該停機特征，本發(fā)明的再循環(huán)泄放系統(tǒng)可消除作為控制要件的壓縮機排放阻塞的情況，傳統(tǒng)上這需要設(shè)定用于天然氣液化設(shè)備的放空集管的尺寸。通常它被評估為系統(tǒng)中的最大制冷劑流速或者壓縮機的最大輸出量(石壁點)。氣體旁通/再循環(huán)流將壓縮機的操作點向右移動，從而降低壓縮比。抽吸壓力和質(zhì)量流速可增大直至壓縮機在石壁點附近操作。
本發(fā)明的第一實施例如圖1中所示。在每一級中，位于壓縮機的排出口(104、204、304)或者后冷卻器(106、206、306)的下游的固定的再循環(huán)壓力安全閥(PSV)(102、202、302)將壓縮氣體送回到可選擇的抽吸筒(108、208、308)。在圖1中，在每一級中，再循環(huán)PSV位于后冷卻器的下游，并且壓縮制冷劑被輸送到可選擇的抽吸筒。每一個再循環(huán)PSV具有比在排放阻塞情況下打開的泄放PSV(110、210、310)低的設(shè)定點。
本發(fā)明的實施例可利用一個或者多個級，盡管在圖1和圖2中示出的實施例具有三個級。另外，在圖1和圖2中所示的實施例中的一些元件是可選擇的，包括圖1中的后冷卻器(106、206、306)、抽吸筒(108、208、308)、泄放PSV(110、210、310)和圖2中的第二或者后續(xù)的再循環(huán)減壓閥(122、222、322)。例如，在沒有抽吸筒的變型中，再循環(huán)PSV(102、202、302)將物質(zhì)流輸送回壓縮機的進口(104、204、304)。
在排放阻塞的情況下，流經(jīng)壓縮機(104、204、304)的制冷劑的質(zhì)量流率增大，從而消耗更多的功率。當制冷劑壓縮機所需的功率超過燃氣輪機或者可選擇的輔助電機/蒸汽輪機(未示出)的可用功率時，燃氣輪機開始減速。在每一級中的再循環(huán)PSV(102、202、302)的尺寸設(shè)定成在達到放空系統(tǒng)(112、212、312)的設(shè)定壓力之前，使得燃氣輪機減速并且低速脫開機構(gòu)。這無需響應(yīng)于制冷劑壓縮機阻塞的情況設(shè)定放空系統(tǒng)的尺寸。在每一級中的再循環(huán)PSV也可用作防喘振閥(114、214、314)的備用。
有幾種方式使得當再循環(huán)PSV(102、202、302)打開并且壓縮氣體被輸送到壓縮機(104、204、304)的進氣口時的排放壓力達到指定壓力。例如，在排放阻塞的情況下，可就在壓縮機進入喘振時打開再循環(huán)PSV。在喘振點，該系統(tǒng)將具有作為幾個變量的函數(shù)的特定壓力，這些變量在每一個LNG設(shè)備中是不同的。關(guān)鍵變量是壓縮機性能曲線、系統(tǒng)容積和安全限制?；蛘?，再循環(huán)閥可在與壓縮機的喘振點不相關(guān)的壓力下打開。這是確保在達到所選擇的安裝限制之前燃氣輪機基于低速而脫開。這樣的一個安裝限制例如可以是在不超過放空泄放機械設(shè)計壓力的92％的情況下達到的最大壓力。所選擇的安全限制基于各種情況是各不相同的。例如，在下面描述的示例中，具有最終流路壓力必須小于放空泄放壓力的95％的安全限制，如圖4中所示。
現(xiàn)有的防喘振閥可能不適于泄放再循環(huán)應(yīng)用，這是由于防喘振閥的尺寸特別地設(shè)定成適于處理使得壓縮機遠離喘振極限(低流)所需的流速。類似地，防喘振控制器通常被調(diào)諧成便于使得壓縮機不發(fā)生喘振，并且不一定使得機器減速。
在第一實施例的一個變型中，可用尺寸設(shè)定成使得功能與第一實施例中所示的每一個再循環(huán)PSV相同的自動或者手動控制閥(CV)代替每一個再循環(huán)PSV(102、202、302)。
圖2中示出了本發(fā)明的另一個實施例。如圖中所示，可使用一系列并聯(lián)的再循環(huán)減壓閥(122、222、322)(PSV、CV或者其組合)代替單個閥。該系列閥可被級聯(lián)以在最大燃氣輪機可用功率的設(shè)定百分比(例如，設(shè)計值)下和/或在放空泄放壓力的設(shè)定百分比下打開。例如，第一再循環(huán)減壓閥可在燃氣輪機達到最大功率的75％時打開；第二再循環(huán)減壓閥可在燃氣輪機達到最大功率的85％時打開，并且第三再循環(huán)減壓閥可在燃氣輪機達到最大功率的95％時打開。多級再循環(huán)減壓閥實現(xiàn)了額外程度的靈活性和安全性，以確保在壓縮機排放阻塞情況下在放空泄放閥打開之前燃氣輪機真正減速并且基于低速而脫開。
在本發(fā)明的另一個實施例中，冷卻元件被安裝在每一個再循環(huán)管線中以增大流體密度。這增加了通過壓縮機的質(zhì)量流率，從而更快地消耗可用功率。
在LNG設(shè)備減速運轉(zhuǎn)時，本發(fā)明也是有益的。如果在較低的生產(chǎn)水平下發(fā)生壓縮機排放阻塞情況，本發(fā)明將觸發(fā)程度不大的泄放情況，例如，當主LNG換熱器的出口堵塞時發(fā)生的殼泄壓過程。
本發(fā)明還可與多級壓縮機結(jié)合使用。對于裝在一個殼體內(nèi)的n級壓縮機(例如，在C3MR液化循環(huán)中的丙烷壓縮機)，壓縮機下游的再循環(huán)壓力減壓閥將排放氣體送回到任何(單個或者組合的)抽吸筒。最好，使得排放氣體再循環(huán)到第一級抽吸筒以使氣體必須流經(jīng)整個n級壓縮機，從而消耗更多的功率。
當冷卻水由在C3MR液化循環(huán)中的丙烷降低過熱裝置消耗時本發(fā)明還減小了泄壓過程的強烈程度。
示例根據(jù)圖1運行的本發(fā)明的一個實施例在其中防喘振閥114不工作的情況下被描述。下列工藝步驟發(fā)生(1)在時間為0.0005小時時，壓縮機104的排放的阻塞被模擬。
(2)在時間為0.0041小時時，壓縮機104將進入喘振，再循環(huán)PSV102打開并且壓縮氣體流回到抽吸筒108。
(3)在時間為0.0061小時時，流回抽吸筒并且增大壓縮機104的輸出量的再循環(huán)制冷劑物質(zhì)流消耗燃氣輪機所有的可用功率。燃氣輪機開始減慢(減速)。
(4)在時間為0.0083小時時，燃氣輪機達到其特定的低速脫開警告并且模擬停止。在達到放空泄放壓力之前燃氣輪機基于低速而脫開，這樣泄放PSV110不打開。
作為SSGT的減速的模擬結(jié)果的圖3示出了在模擬過程中的由壓縮機104和204消耗的功率、燃氣輪機的功率和燃氣輪機的速度。如圖3中所示，當燃氣輪機的所有可用功率被消耗時速度下降很快。數(shù)據(jù)在燃氣輪機達到其低速脫開時終止，促使燃氣輪機的停機開始。為了達到該結(jié)果，特定的再循環(huán)PSV必須具有適合的尺寸。
圖4示出了在排放阻塞情況下的壓縮機104的排放壓力。不利用本發(fā)明的情況下，壓力將在0.0045小時時持續(xù)朝向泄放壓力增加以在由圖4的虛線所示的壓力下設(shè)定放空，從而需要PSV110打開。在這種情況下，放空系統(tǒng)的尺寸必須設(shè)定成便于處理總壓縮機排放流。但是，在利用本發(fā)明的情況下，能夠在達到放空的泄放壓力并且PSV110打開之前迫使燃氣輪機停機。圖4示出了壓力初始增大接著當再循環(huán)PSV102打開時下降，并且隨著時間的推移壓力再次增大。但是，當壓力重新在流路中建立時，在泄放PSV110不通向放空系統(tǒng)112的情況下，發(fā)生減速并且燃氣輪機達到其低速設(shè)定值。
盡管已經(jīng)參照特定實施例對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明不限于上述細節(jié)。相反，可在不脫離本發(fā)明的保護范圍以及權(quán)利要求的等同的限定范圍的情況下進行各種變型。
權(quán)利要求
1.一種氣體壓縮設(shè)備，包括具有進氣口和排氣口的氣體壓縮機(104、204、304)；以及驅(qū)動氣體壓縮機的驅(qū)動設(shè)備，當氣體壓縮機的功率要求超過驅(qū)動設(shè)備的最大功率時所述驅(qū)動設(shè)備減慢并且具有低速脫開機構(gòu)；其特征在于，所述設(shè)備包括再循環(huán)減壓裝置(102、202、302、122、222、322)，所述再循環(huán)減壓裝置與排氣口流體連通以接收壓縮氣體流并且當來自于排氣口的排放壓力達到指定壓力時打開；以及在進氣口和再循環(huán)減壓裝置之間流體連通的管道裝置，當排放壓力達到指定壓力時所述管道裝置將來自于再循環(huán)減壓裝置的壓縮氣體提供給進氣口，從而增大經(jīng)過壓縮機的質(zhì)量流率以及調(diào)節(jié)驅(qū)動設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動設(shè)備是氣輪機，壓縮機是制冷劑壓縮機。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動設(shè)備是單軸氣輪機。
4.如上述任何一個權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，再循環(huán)減壓裝置是閥。
5.如上述任何一個權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述管道裝置包括與進氣口流體連通的容器。
6.如上述任何一個權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，還包括與排氣口流體連通的至少一個附加的再循環(huán)減壓裝置(122、222、322)，該附加的再循環(huán)減壓裝置適于接收來自于排氣口的附加壓縮氣體流并且當來自于排氣口的排放壓力達到相應(yīng)指定壓力時打開；并且該管道裝置在進氣口和所述附加再循環(huán)減壓裝置之間流體連通，當排放壓力達到該相應(yīng)的指定壓力時所述管道裝置將來自于所述附加再循環(huán)減壓裝置的壓縮氣體提供給進氣口，從而增大經(jīng)過壓縮機的質(zhì)量流率。
7.如上述任何一個權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，當驅(qū)動設(shè)備達到其的最大功率的相應(yīng)指定百分比時，再循環(huán)減壓裝置打開。
8.如上述任何一個權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，壓縮機是多級氣體壓縮機，所述多級氣體壓縮機具有用于每一級的進氣口和用于每一級的排氣口；具有與每一個出氣口流體連通的相應(yīng)的所述再循環(huán)減壓裝置；以及所述管道裝置在至少一個進氣口和相應(yīng)的再循環(huán)減壓裝置之間流體連通。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述管道裝置在每一個進氣口和從同一級接收壓縮氣體的相應(yīng)的再循環(huán)減壓裝置之間提供流體連通。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述管道裝置在中間級的進氣口和從后面的級接收壓縮氣體的相應(yīng)的再循環(huán)減壓裝置的至少一些再循環(huán)減壓裝置之間提供流體連通。
11.如上述任何一個權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，還包括至少一個減壓安全閥，所述減壓安全閥與出氣口流體連通，以接收附加的壓縮氣體流并且當排氣口的排放壓力達到從所述出氣口接收壓縮氣體的高于所有再循環(huán)減壓裝置打開時壓力的一個指定壓力時打開以排出壓縮氣體。
12.如上述任何一個權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述管道裝置包括冷卻裝置以增大再循環(huán)的壓縮氣體的流體密度。
13.一種包括如上述任何一個權(quán)利要求所述的設(shè)備的基載液化天然氣LNG設(shè)備。
14.一種用于調(diào)節(jié)驅(qū)動氣體壓縮機(104、204、304)的驅(qū)動設(shè)備的方法，所述氣體壓縮機具有進氣口和排氣口，當氣體壓縮機的功率要求超過驅(qū)動設(shè)備的最大功率時所述驅(qū)動設(shè)備減慢并且具有低速脫開機構(gòu)，其特征在于，當來自于排氣口的壓縮氣體的排放壓力達到指定壓力時，壓縮氣體的至少一部分被再循環(huán)到進氣口，從而增大經(jīng)過壓縮機的質(zhì)量流率。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，當排放壓力達到一個或者多個相應(yīng)的較高指定壓力時壓縮氣體的另外的部分被再循環(huán)到所述進氣口。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，根據(jù)驅(qū)動設(shè)備的最大功率的指定百分比確定所述相應(yīng)的指定壓力。
17.一種在基載液化天然氣LNG設(shè)備中在壓縮機排放阻塞的情況下限制放空裝載的方法，所述基載LNG設(shè)備包括氣體壓縮機(104、204、304)和驅(qū)動氣體壓縮機的驅(qū)動設(shè)備，所述氣體壓縮機具有進氣口和排氣口，當氣體壓縮機的功率要求超過驅(qū)動設(shè)備的最大功率時所述驅(qū)動設(shè)備減慢并且具有低速脫開機構(gòu)，其特征在于，當來自于排氣口的壓縮氣體的排放壓力達到低于放空停止時的壓力的指定壓力時，壓縮氣體的至少一部分被再循環(huán)到進氣口，從而增大經(jīng)過壓縮機的質(zhì)量流速和減慢驅(qū)動設(shè)備。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，當排放壓力達到低于放空停止時的壓力的一個或者多個相應(yīng)的較高指定壓力時壓縮氣體的另外的部分被再循環(huán)到進氣口。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，根據(jù)驅(qū)動設(shè)備的最大功率的指定百分比確定所述相應(yīng)的指定壓力。
全文摘要
一種用于驅(qū)動氣體壓縮機(104、204、304)的驅(qū)動設(shè)備，其在功率要求超過最大驅(qū)動功率時減慢，通過當排放壓力達到指定壓力時利用減壓裝置(102、202、302)將壓縮氣體再循環(huán)到壓縮機進氣口以增大通過壓縮機的質(zhì)量流率來調(diào)節(jié)該驅(qū)動器。該方法特別適用于減小基載LNG設(shè)備中的放空裝載。
文檔編號F25J1/02GK1860302SQ200480028404
公開日2006年11月8日 申請日期2004年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月30日
發(fā)明者C·E·盧卡斯, P·A·布羅丘, W·C·魯奈 申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司