[发明专利]用于控制压缩机的出口压力的方法

说明书

一种用于控制压缩机的方法，所述压缩机包括末级(40)和压缩机负载控制器(90)，在所述负载控制器(90)中给定对应于消耗装置所需压力的设定点出口压力，所述方法包括以下步骤：a‑测量所述末级(40)的进口处的温度；b‑测量所述末级(40)的出口压力与进口压力之间的比率；c‑基于进口温度(Tin)的值并基于所述压力比率(Pout/Pin)计算系数(Ψ)；d‑如果所述系数(Ψ)在预先确定的范围内，则将所述设定点出口压力改变为新的更大的设定点出口压力，直到利用所述新的设定点出口压力计算的所述系数(Ψ)超出所述预先确定的范围；以及e‑在压力调节器(100)中将从所述压缩机流出的流体的压力调整到所述消耗装置所需压力。

本发明涉及一种用于控制压缩机的出口压力的方法和一种用于实现此类方法的控制系统。更具体地，本发明涉及控制多级离心式压缩机以便避免该压缩机进入石墙效应区。

特别地，本发明涉及向发动机或其他做功机器供应天然气。该发动机或机器(以及该压缩机)可以在运载工具(轮船、火车等)上或在陆上。压缩机的进口处的气体例如来自LNG(液化天然气)的储存装置。因此，其可能处于低温状态(低于-100℃)。其可以是蒸发气体或汽化液体。

如压缩机领域的普通技术人员所公知的，压缩机以及多级压缩机仅在取决于该压缩机的特征的给定状态下工作。离心式压缩机的使用一方面受到石墙效应状态的限制，并且另一方面受到喘振状态的限制。

当流量相对于扬程过高时即发生石墙效应。例如，在具有恒定速度的压缩机中，扬程必须大于给定值。

当压缩机中的气体流量减小使得压缩机不能保持足够的排放压力时，发生喘振。压缩机的出口处的压力然后可变得低于进口处的压力。这可以损坏压缩机(叶轮和/或轴)。

在现有技术中众所周知的是通过“防喘振”管线保护压缩机免受喘振状态的影响，该“防喘振”管线将压缩机的出口与其进口连接并且装配有旁通阀。

美国专利4,526,513号公开了一种用于控制管道压缩机的方法和设备。更具体地，该文件涉及压缩机的喘振状态。然而，这表明如果存在石墙效应，则必须将附加的压缩机单元置于运行。这种解决方案从未被应用过，如果可以，那它将是一种昂贵的解决方案。

存在多种依靠天然气(LNG)运行的发动机。一种发动机称为XDF发动机。XDF发动机需要具有可变排放压力的压缩机。这种压缩机例如是多级离心式压缩机。在过低的排放设定点的情况下，压缩机或压缩机的末级可进入石墙效应区。

本发明的目的是提供一种用于压缩机即多级压缩机的控制系统，以避免石墙效应状态。

为了满足这个目的或其他目的，本发明的第一方面提出了一种用于控制压缩机的方法，该压缩机至少包括末级和压缩机负载控制器，在该负载控制器中给定对应于消耗装置所需压力的第一设定点出口压力。

根据本发明，该方法包括以下步骤：

a-测量末级的进口处的温度；

b-测量压缩机的末级的出口压力与进口压力之间的比率；

c-至少基于进口温度的值并基于所测量的压力比率计算系数；

d-如果计算的系数在预先确定的范围内，则将第一设定点出口压力改变为大于第一设定点出口压力的第二设定点出口压力，直到利用第二设定点出口压力计算的系数超出预先确定的范围；以及

e-在压力调节器中将从压缩机流出的流体的压力调整到对应于消耗装置所需压力的第一设定点出口压力。

在原始方式中，该方法基于计算取决于温度和压力的系数，并且还最初提出在压缩机的末级的出口处将压力增大到所需压力之上。

在该方法的第一实施方案中，在步骤c中所计算的系数可以是通过将压缩机的进口温度乘以出口压力与进口压力的比率的对数而计算的系数。