用于有效地管理氣體條件中的改變的氣體處理系統(tǒng)與方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種用于根據(jù)壓縮系統(tǒng)的操作條件與操作模式有效地管理氣體的壓縮的系統(tǒng)與方法，其中此系統(tǒng)包括：增壓壓縮機(jī)；增壓壓縮機(jī)旁路；連接到增壓壓縮機(jī)和增壓壓縮機(jī)旁路的管道；用于根據(jù)當(dāng)前操作條件將氣體流選擇性地引導(dǎo)到增壓壓縮機(jī)旁路或增壓壓縮機(jī)的裝置；以及連接到增壓壓縮機(jī)與增壓壓縮機(jī)旁路管道的基準(zhǔn)壓縮機(jī)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于有效地管理氣體條件中的改變的氣體處理系統(tǒng)與方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2015年4月30日提交的標(biāo)題為"A GAS HANDLING SYSTEM AM) METHOD FOR EFFICIENTLY MANAGING CHANGES IN GASEOUS CONDITIONS" 的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) No. 62/155129的優(yōu)先權(quán)與權(quán)益，其內(nèi)容通過(guò)引用的方式包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 下面涉及用于氣體處理系統(tǒng)的系統(tǒng)與方法，并且更具體地說(shuō)涉及具有操作效率增 加的氣體壓縮系統(tǒng)的液化天然氣(LNG)或液化石油氣（LPG)氣體處理系統(tǒng)與用于管理氣體 處理系統(tǒng)的環(huán)境條件中的變化的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 可以利用低溫冷卻技術(shù)通過(guò)將天然氣或石油氣冷卻成液態(tài)來(lái)制造液化天然氣 (LNG)與液化石油氣(LPG)。通過(guò)在低溫溫度下將氣體冷凝成液體，LNG或LPG可以存儲(chǔ)在箱 或儲(chǔ)存器中，作為液體保持并且輸送長(zhǎng)距離到期望的最終目的地，在那里該LNG或LPG可以 通過(guò)消耗氣體的設(shè)備或車(chē)輛再汽化、加壓和使用。
[0005] 為了管理、使用或輸送存儲(chǔ)在存儲(chǔ)箱與儲(chǔ)存器中的液化氣體，LNG或LPG可能需要 經(jīng)歷一個(gè)或多個(gè)壓縮步驟努力使LPG或LNG增加到使用LNG或LPG的系統(tǒng)的操作壓力。當(dāng)前的 壓縮方法與系統(tǒng)被認(rèn)為是效率低的。低效率系統(tǒng)與方法依賴(lài)單個(gè)壓縮機(jī)來(lái)處理全部壓縮工 作載荷以將LNG或LPG壓縮到期望的壓力。已知利用LNG或LPG系統(tǒng)的系統(tǒng)的操作條件在任意 特定瞬間都根據(jù)由這些復(fù)雜LNG或LPG系統(tǒng)使用的操作模式顯著地改變。在利用單個(gè)壓縮機(jī) 來(lái)處理氣體的管理的系統(tǒng)下，必須安裝能夠處理LNG或LPG到壓縮系統(tǒng)的期望最大輸入并且 將其壓縮到最大要求壓力的壓縮機(jī)。如果利用不能處理操作條件可能發(fā)生的全部可變改變 的壓縮機(jī)，該單個(gè)壓縮機(jī)可能被壓倒并且不能處理操作條件中的最極端變化，并且由此不 能在全部條件下充分地操作。
[0006] 在依靠單個(gè)壓縮機(jī)來(lái)處理較大體積的LNG或LPG的系統(tǒng)中，壓縮機(jī)的尺寸可能非常 大并且與較小壓縮機(jī)相比使用更多能量來(lái)操作。此外，當(dāng)對(duì)于系統(tǒng)的每個(gè)操作模式來(lái)說(shuō)單 個(gè)壓縮機(jī)是僅有的可用選擇時(shí)，壓縮機(jī)必須在連續(xù)工作而不能夠進(jìn)入低功率或節(jié)能狀態(tài)。 由于尺寸過(guò)大、功率過(guò)大的壓縮機(jī)一直在操作，即使在較小、更加節(jié)能的壓縮機(jī)將會(huì)滿足的 正常操作條件期間，氣體壓縮系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行可能也是尤其低能效的。
[0007] 由此，需要能夠根據(jù)當(dāng)前的操作條件動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)使用的壓縮機(jī)、降低系統(tǒng)中的壓 縮機(jī)的總操作能量要求以及增加 LNG或LPG壓縮的效率的氣體處理系統(tǒng)與方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本公開(kāi)的第一方面涉及氣體壓縮系統(tǒng)，其包括增壓壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)旁路管道、 連接到增壓壓縮機(jī)與增壓壓縮機(jī)旁路管道的管道，其中管道根據(jù)當(dāng)前操作條件將氣體流選 擇性地引導(dǎo)到增壓壓縮機(jī)旁路或增壓壓縮機(jī)，以及連接到增壓壓縮機(jī)與增壓壓縮機(jī)旁路管 道的基準(zhǔn)壓縮機(jī)。
[0009] 本公開(kāi)的第二方面涉及用于壓縮氣體的方法，包括步驟:提供增壓壓縮機(jī);提供增 壓壓縮機(jī)旁路;從第一操作模式或第二操作模式中選擇操作模式，其中第一操作模式將氣 體引導(dǎo)通過(guò)增壓壓縮機(jī)旁路并且第二操作模式將氣體引導(dǎo)到增壓壓縮機(jī)，將此氣體壓縮成 壓縮氣體，并且對(duì)于兩種模式來(lái)說(shuō)都提供基準(zhǔn)壓縮機(jī)以接收來(lái)自增壓壓縮機(jī)旁路的氣體或 者來(lái)自增壓壓縮機(jī)的壓縮氣體并且通過(guò)基準(zhǔn)壓縮機(jī)壓縮氣體或壓縮氣體。
[0010] 通過(guò)下面的詳細(xì)公開(kāi)結(jié)合附圖將更加容易理解并且完全了解構(gòu)造與操作的上述 與其它特征。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 將參照下面的附圖詳細(xì)地描述實(shí)施方式中的一些，其中相同的附圖標(biāo)記指示相同 的構(gòu)件，其中：
[0012] 圖la描述了氣體壓縮系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖；
[0013] 圖lb描述了圖la的氣體壓縮系統(tǒng)的另選實(shí)施方式的示意圖；
[0014] 圖2描述了氣體壓縮系統(tǒng)的另一個(gè)另選實(shí)施方式的示意圖；
[0015] 圖3描述了氣體壓縮系統(tǒng)的又一個(gè)另選實(shí)施方式的示意圖；
[0016]圖4描述了氣體壓縮系統(tǒng)的計(jì)算系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式；以及
[0017] 圖5描述了包括多個(gè)增壓壓縮機(jī)的另選氣體壓縮系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下文描述的公開(kāi)的裝置、方法與系統(tǒng)的實(shí)施方式的詳細(xì)描述在這里通過(guò)示例且不 限定的方式參照附圖提出。盡管已經(jīng)詳細(xì)地示出和描述了一些實(shí)施方式，應(yīng)該理解的是在 不偏離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可以作出多種改變與修改。本公開(kāi)的范圍將絕不限制 于組成部件的數(shù)量、其材料、其形狀、其相關(guān)布置等，并且僅作為本公開(kāi)的實(shí)施方式的實(shí)例 公開(kāi)。
[0019] 作為詳細(xì)描述的前序，應(yīng)該指出的是，如在此說(shuō)明書(shū)與所附權(quán)利要求中使用的，除 非內(nèi)容另外地清楚地指出，否則單數(shù)形式"一個(gè)"、"一"和"該"包括復(fù)數(shù)項(xiàng)。
[0020] 參照附圖，圖la的示意圖描述了壓縮系統(tǒng)100,其可以實(shí)施或者集成在系統(tǒng)中用于 管理、控制、使用、輸送或運(yùn)送諸如來(lái)自LNG或LPG系統(tǒng)的氣體。在下面描述以及在本申請(qǐng)的 附圖中描述的壓縮系統(tǒng)的實(shí)施方式可以應(yīng)用到多種不同類(lèi)型的天然氣、LNG或者LPG系統(tǒng)， 包括但不限于LNG或者LPG載體，包括LNG/LPG載體推進(jìn)系統(tǒng)、再液化系統(tǒng)與LPG或LNG發(fā)送系 統(tǒng)，以及LNG/LPG工廠的液化或凈化設(shè)施。下面描述的壓縮系統(tǒng)的實(shí)施方式還可以集成在用 于其它具有利用天然氣、石油氣驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的LPG或LNG車(chē)輛的系統(tǒng)中，以及加油站或用 于將LNG或LPG輸送到載體、車(chē)輛與消費(fèi)者的設(shè)施。
[0021] 參照?qǐng)Dla，壓縮系統(tǒng)100的實(shí)施方式可以經(jīng)由管道101接收壓縮或未壓縮天然氣流 或石油氣流。管道101可以輸送來(lái)自諸如儲(chǔ)存器或存儲(chǔ)箱的源的天然氣流或石油氣流。在一 些實(shí)施方式中，儲(chǔ)存器或存儲(chǔ)箱可以填充以LNG或LPG。在其它實(shí)施方式中，進(jìn)入壓縮系統(tǒng) 100的氣體源可以在經(jīng)由管道101到達(dá)壓縮系統(tǒng)100以前從可能利用LNG或LPG的上游處理或 系統(tǒng)進(jìn)入壓縮系統(tǒng)100。當(dāng)氣體通過(guò)管道101進(jìn)入壓縮系統(tǒng)100時(shí)，該氣體可以到達(dá)交叉點(diǎn) 102,在那里氣體可以進(jìn)入增壓壓縮機(jī)105或者氣體可以進(jìn)入增壓壓縮機(jī)旁路103。進(jìn)入增壓 壓縮機(jī)旁路103的氣體可以避開(kāi)增壓壓縮機(jī)105。
[0022] 壓縮系統(tǒng)100的實(shí)施方式可以利用增壓壓縮機(jī)103的使用以便在特定操作條件過(guò) 程中避免增壓壓縮機(jī)105的使用。例如，在經(jīng)由管道101進(jìn)入系統(tǒng)100的氣體在沒(méi)有增壓壓縮 機(jī)105協(xié)助的情況下能夠通過(guò)系統(tǒng)100充分地壓縮與管理的操作條件下，可以繞過(guò)增壓壓縮 機(jī)105。能夠在不啟用增壓壓縮機(jī)105或補(bǔ)充默認(rèn)壓縮系統(tǒng)100的壓縮能力的其它輔助裝置 的情況下通過(guò)系統(tǒng)100管理的條件，可以稱(chēng)作為基準(zhǔn)條件。
[0023] 基準(zhǔn)條件的實(shí)施方式可以是關(guān)于壓縮系統(tǒng)100的環(huán)境的用戶定義值或系統(tǒng)定義 值，或值的范圍，其中此系統(tǒng)可以在不利用諸如增壓壓縮機(jī)105的其它輔助設(shè)備的情況下充 分地操作?；鶞?zhǔn)條件可以根據(jù)壓縮系統(tǒng)100實(shí)施方式的設(shè)定以及設(shè)置在壓縮系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備 的整體能力改變。各系統(tǒng)實(shí)施方式的整體能力都可以根據(jù)壓縮系統(tǒng)的構(gòu)造與執(zhí)行壓縮系統(tǒng) 的功能的設(shè)備而改變。
[0024] 使用者可以根據(jù)壓縮系統(tǒng)可以能夠在其下操作的環(huán)境條件不同地構(gòu)造公開(kāi)的壓 縮系統(tǒng)的實(shí)施方式的基準(zhǔn)條件。當(dāng)構(gòu)造基準(zhǔn)條件時(shí)使用者可能考慮的環(huán)境條件可以包括變 量的值或值的范圍，這些變量包括但不限于進(jìn)入系統(tǒng)1〇〇的氣體的體積、系統(tǒng)的溫度、氣體 的溫度、操作時(shí)間、一組時(shí)間間隔、壓縮系統(tǒng)內(nèi)的默認(rèn)設(shè)備的能量消耗以及在基準(zhǔn)條件下的 裝置的最大操作能力。
[0025] 此外，可以利用布置在壓縮系統(tǒng)100內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)傳感器監(jiān)控與測(cè)量壓縮系統(tǒng) 100中的環(huán)境條件。例如，一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器、熱傳感器、或溫度傳感器可以布置在壓縮 系統(tǒng)100的管道內(nèi)，以傳輸與操作環(huán)境的測(cè)量以及流動(dòng)通過(guò)系統(tǒng)的氣體的條件相關(guān)的環(huán)境 條件數(shù)據(jù)。在其它實(shí)施方式中，可以將一個(gè)或多個(gè)傳感器裝配或集成在基準(zhǔn)壓縮機(jī)109、增 壓壓縮機(jī)105、或者換熱器111、112中以便確定系統(tǒng)100在基準(zhǔn)條件內(nèi)操作。在一些實(shí)施方式 中，通過(guò)壓縮系統(tǒng)100內(nèi)的傳感器接收的數(shù)據(jù)可以傳輸?shù)接蓧嚎s系統(tǒng)100的操作者或管理員 使用、維護(hù)或觀察的諸如控制面板或一體機(jī)的計(jì)算系統(tǒng)。
[0026] 圖4示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的用于接收與氣體壓縮系統(tǒng)的環(huán)境條件相關(guān)的 傳輸數(shù)據(jù)與信息以及啟用一個(gè)或多個(gè)操作模式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)490。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)490可以包括 處理器491、聯(lián)接到處理器491的輸入裝置492、聯(lián)接到處理器491的輸出裝置493、以及各自 聯(lián)接到處理器491的存儲(chǔ)裝置494和495。輸入裝置492可以尤其是鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等。輸出裝置 493可以，尤其是打印機(jī)、繪圖機(jī)、電腦屏幕、磁帶、移動(dòng)硬盤(pán)、軟盤(pán)等。存儲(chǔ)裝置494和495可 以尤其是，硬盤(pán)、軟盤(pán)、磁帶、光學(xué)存儲(chǔ)，諸如光盤(pán)(CD)或數(shù)字視頻光盤(pán)(DVD)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取 存儲(chǔ)器(DRAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)等。存儲(chǔ)裝置495可以包括計(jì)算機(jī)代碼497,其可以是包括 計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)程序。計(jì)算機(jī)代碼497包括可以記錄與顯示氣體壓縮系統(tǒng)內(nèi)部 的環(huán)境條件的軟件或程序指令并且可以響應(yīng)于提供給計(jì)算系統(tǒng)的環(huán)境條件數(shù)據(jù)進(jìn)一步選 擇性地啟用在本公開(kāi)中描述的操作模式中的一個(gè)或多個(gè)。處理器491執(zhí)行計(jì)算機(jī)代碼497。 存儲(chǔ)裝置494包括輸入數(shù)據(jù)496。輸入數(shù)據(jù)496包括由計(jì)算機(jī)代碼897需要的輸入。輸出裝置 493顯示從計(jì)算機(jī)代碼497的輸出。存儲(chǔ)裝置494或495(或者在圖4中未示出的一個(gè)或多個(gè)其 它存儲(chǔ)裝置)或者二者都可以用作計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)（或者程序存儲(chǔ)裝置），其具有體現(xiàn) 在其中的計(jì)算機(jī)可讀程序和/或具有存儲(chǔ)在其中的其它數(shù)據(jù)，其中計(jì)算機(jī)可讀取程序包括 計(jì)算機(jī)代碼497。通常來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)490的計(jì)算機(jī)編程產(chǎn)品（或者，另選地，制品）可以包 括所述計(jì)算機(jī)可使用存儲(chǔ)介質(zhì)(或者所述編程存儲(chǔ)裝置）。
[0027] 盡管圖4將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)490描述為硬件與軟件的特定構(gòu)造，如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員 將會(huì)了解的，硬件與軟件的任意構(gòu)造都可以出于上述目的結(jié)合圖4的特定計(jì)算系統(tǒng)490使 用。例如，存儲(chǔ)裝置494和495可以是單個(gè)存儲(chǔ)裝置的部分而不是分開(kāi)的存儲(chǔ)裝置。
[0028] 在一些實(shí)施方式中，不是從硬驅(qū)動(dòng)、光盤(pán)或者其它可寫(xiě)入、可重新寫(xiě)入、或者可移 除硬件存儲(chǔ)裝置495存儲(chǔ)與讀取，而是存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序代碼497可以存儲(chǔ)在靜態(tài)、非可移 除、只讀存儲(chǔ)介質(zhì)上諸如只讀存儲(chǔ)(ROM)裝置，或者可以通過(guò)處理器491直接地從這種靜態(tài)、 非可移除、只讀介質(zhì)讀取。類(lèi)似地，在一些實(shí)施方式中，存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)編程代碼497可以作為 計(jì)算機(jī)可讀取固件存儲(chǔ)，或者可以通過(guò)處理器491直接地從此固件讀取，而不是從諸如硬驅(qū) 動(dòng)或光盤(pán)的更加動(dòng)態(tài)或可移除硬件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置595讀取。
[0029] 壓縮系統(tǒng)100的實(shí)施方式可以包括多個(gè)操作模式。此多個(gè)操作模式可以根據(jù)壓縮 系統(tǒng)中的設(shè)備的構(gòu)造改變。在具有更加復(fù)雜構(gòu)造的實(shí)施方式中，操作模式的數(shù)量可能比更 簡(jiǎn)單或者不那么復(fù)雜的系統(tǒng)更大。該多個(gè)操作模式還可以根據(jù)壓縮系統(tǒng)經(jīng)歷的操作條件的 改變或波動(dòng)而改變。例如，當(dāng)在壓縮系統(tǒng)中存在特定的操作條件時(shí)，在壓縮系統(tǒng)1〇〇的操作 過(guò)程中經(jīng)歷廣泛操作條件的系統(tǒng)可以包括可以選擇的更多操作模式。在操作條件中經(jīng)歷較 少變化的壓縮系統(tǒng)100的類(lèi)似實(shí)施方式可以編程為具有更加有限數(shù)量的操作模式。在一些 實(shí)施方式中，接收來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)的計(jì)算系統(tǒng)、控制面板或一體機(jī)可以響應(yīng)于由存在于 氣體壓縮系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)傳感器記錄的環(huán)境條件的改變自動(dòng)地選擇與啟用下面描述 的操作模式中的一個(gè)或多個(gè)。在另選實(shí)施方式中，氣體壓縮系統(tǒng)的使用者或管理人可以響 應(yīng)存在于氣體壓縮系統(tǒng)中的環(huán)境條件中的改變手動(dòng)地選擇這里描述的操作模式并且傳輸 到接收與監(jiān)控由一個(gè)或多個(gè)傳感器記錄的環(huán)境條件的計(jì)算系統(tǒng)。
[0030] 在一些實(shí)施方式中，當(dāng)在系統(tǒng)內(nèi)存在基準(zhǔn)條件時(shí)可以選擇默認(rèn)操作模式。在基準(zhǔn) 條件下操作的系統(tǒng)100的實(shí)施方式可以將此默認(rèn)操作模式認(rèn)為是其第一操作模式。在第一 操作模式中，通過(guò)管道101進(jìn)入系統(tǒng)1〇〇的壓縮或未壓縮氣體流可以選擇性地引導(dǎo)為繼續(xù)通 過(guò)旁路103并且避開(kāi)增壓壓縮機(jī)105。通過(guò)在第一操作模式中避開(kāi)增壓壓縮機(jī)，增壓壓縮機(jī) 105可以保持在低功率狀態(tài)中或者關(guān)閉狀態(tài)中，或者如果先前啟用了，則從第二操作模式改 變返回到第一操作模式可以引起壓縮系統(tǒng)執(zhí)行將增壓壓縮機(jī)從啟用狀態(tài)切換到低功率狀 態(tài)的步驟。在基準(zhǔn)操作條件下避開(kāi)增壓壓縮機(jī)105對(duì)于降低壓縮系統(tǒng)100的能量消耗來(lái)說(shuō)可 能是有用的。在離開(kāi)旁路103以后，氣體可以進(jìn)入管道107。為了討論與識(shí)別的目的，在本申 請(qǐng)中管道被單獨(dú)地標(biāo)記，然而一些實(shí)施方式中，管道101、103和107可以是經(jīng)過(guò)這里描述以 及在圖la至圖3中描述的氣體壓縮的每個(gè)部件的一個(gè)連續(xù)管道。
[0031] 離開(kāi)管道103并且沿著管道107輸送的氣體可以進(jìn)入基準(zhǔn)壓縮機(jī)109的入口。基準(zhǔn) 壓縮機(jī)109可以是壓縮系統(tǒng)100中在基準(zhǔn)條件下可操作的任何壓縮機(jī)?；鶞?zhǔn)壓縮機(jī)109可以 是在基準(zhǔn)條件下在沒(méi)有來(lái)自輔助設(shè)備的進(jìn)一步協(xié)助的情況下操作進(jìn)入與離開(kāi)系統(tǒng)100的氣 體的壓縮與排放的壓縮機(jī)。在一些實(shí)施方式中，基準(zhǔn)壓縮機(jī)可以稱(chēng)作為低功率壓縮機(jī)。低功 率壓縮機(jī)可以是單級(jí)壓縮機(jī)或多級(jí)壓縮機(jī)。存在于壓縮系統(tǒng)中的此類(lèi)小功率壓縮機(jī)可以取 決于壓縮系統(tǒng)100集成在其中的整個(gè)系統(tǒng)。例如，小功率壓縮機(jī)可以具有一到四個(gè)級(jí)或更 多。例如，在使用蒸汽渦輪機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的實(shí)施方式中可以具有1級(jí)小功率壓縮機(jī)，然而雙燃 料柴油電力(DFDE)推進(jìn)系統(tǒng)，諸如用于LNG載體的這些，該小功率壓縮機(jī)可以是2級(jí)或4級(jí)壓 縮機(jī)。
[0032] 返回參見(jiàn)圖la，進(jìn)入基準(zhǔn)壓縮機(jī)109的入口的氣體可以經(jīng)歷預(yù)先選擇或預(yù)定量的 壓縮以到達(dá)LNG、LPG或者壓縮系統(tǒng)100作為其部分的任何其它系統(tǒng)的要求或期望的壓力要 求。一旦基準(zhǔn)壓縮機(jī)內(nèi)部的氣體已經(jīng)到達(dá)了適當(dāng)?shù)膲嚎s等級(jí)，管道110中的壓縮氣體就可以 從壓縮系統(tǒng)100排放并且進(jìn)一步輸送到期望的目的地、機(jī)器、發(fā)動(dòng)機(jī)或者設(shè)備以便在壓縮系 統(tǒng)100的下游進(jìn)一步使用或存儲(chǔ)。此外，管道110中的壓縮氣體可以離開(kāi)出口并且進(jìn)入另一 個(gè)壓縮機(jī)的入口以便在壓縮系統(tǒng)中進(jìn)一步壓縮。
[0033]基準(zhǔn)壓縮機(jī)109的實(shí)施方式可以是在LNG、LPG或者用于壓縮目的的其它氣體使用 系統(tǒng)內(nèi)使用的任意類(lèi)型的壓縮機(jī)。使用的壓縮機(jī)的實(shí)例可以包括諸如離心式壓縮機(jī)或軸流 式壓縮機(jī)的動(dòng)力壓縮機(jī)。可以在壓縮系統(tǒng)100中使用的其它壓縮機(jī)可以包括往復(fù)式壓縮機(jī) 或回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。往復(fù)式壓縮機(jī)的類(lèi)型可以包括但不限于膜片式壓縮機(jī)、雙動(dòng)式壓縮機(jī)或 單動(dòng)式壓縮機(jī)，而回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的類(lèi)型可以包括螺桿式壓縮機(jī)、螺旋式壓縮機(jī)、液環(huán)式壓縮 機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)或滑片式壓縮機(jī)。
[0034] 系統(tǒng)100的實(shí)施方式還可以包括第一操作模式之外的復(fù)數(shù)的一個(gè)或多個(gè)其它操作 模式。當(dāng)描述系統(tǒng)1〇〇的基準(zhǔn)條件的環(huán)境條件的一個(gè)或多個(gè)變量在由使用者或系統(tǒng)編程或 設(shè)定的值或值的范圍以上或以下延伸時(shí)，可以單獨(dú)地開(kāi)始各個(gè)不同的操作模式?？梢酝ㄟ^(guò) 名稱(chēng)或數(shù)字稱(chēng)呼不同操作模式中的每個(gè)。例如，每個(gè)隨后的操作模式都可以稱(chēng)作為第二、第 三、第四、第五、第六等，或者通過(guò)描述性名稱(chēng)，諸如增壓操作模式，低功率操作模式、補(bǔ)充操 作模式、液化操作模式、或者可以表示壓縮系統(tǒng)使用的操作模式的目的的任何其它描述性 標(biāo)題。
[0035] 可以響應(yīng)壓縮系統(tǒng)中存在的基準(zhǔn)條件或環(huán)境條件中的不同變化而由壓縮系統(tǒng)100 編程、選擇或啟用的操作模式的數(shù)量沒(méi)有限制。在基準(zhǔn)操作條件中的波動(dòng)可以基于壓縮系 統(tǒng)100連接的LNG、LPG或者其它氣體系統(tǒng)的類(lèi)型頻繁地、不頻繁地或者以設(shè)定間隔發(fā)生。 LNG、LPG的其它系統(tǒng)或者其它氣體系統(tǒng)可以持續(xù)地啟用或停用并且這些其它系統(tǒng)的作用可 以致使存在于壓縮系統(tǒng)100中的環(huán)境條件的改變。響應(yīng)于改變，壓縮系統(tǒng)100可以通過(guò)觸發(fā)、 啟用、啟動(dòng)或執(zhí)行編程為響應(yīng)于壓縮系統(tǒng)的環(huán)境變化而被啟用的一個(gè)或多個(gè)不同操作模式 來(lái)進(jìn)行響應(yīng)。
[0036] 在壓縮系統(tǒng)100內(nèi)部的環(huán)境條件可能致使另一個(gè)操作模式啟用的情況下，可以以 使用者或者系統(tǒng)自身手動(dòng)或自動(dòng)選定、設(shè)計(jì)或編程的方式啟用連接到壓縮系統(tǒng)1〇〇的其它 設(shè)備。例如，在一些實(shí)施方式中，第二或隨后的操作模式可以啟用增壓壓縮機(jī)105以通過(guò)壓 縮引入到系統(tǒng)100中的氣體協(xié)助基準(zhǔn)壓縮機(jī)109。增壓壓縮機(jī)105可以指可以提供氣體壓縮 系統(tǒng)中的壓力臨時(shí)增加以及超過(guò)在基準(zhǔn)條件下操作的壓縮機(jī)的能力的額外壓縮以滿足離 開(kāi)氣體壓縮系統(tǒng)的壓縮氣體的目標(biāo)壓力的任何類(lèi)型的壓縮機(jī)。增壓壓縮機(jī)的實(shí)施方式排放 到另一個(gè)壓縮機(jī)的入口或抽吸線中。系統(tǒng)100中的增壓壓縮機(jī)105的實(shí)施方式可以將由增壓 壓縮機(jī)105壓縮的氣體排放到基準(zhǔn)壓縮機(jī)109的入口中以便經(jīng)由中間管道107進(jìn)一步壓縮。
[0037] 在系統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，其中操作模式已啟用，例如響應(yīng)于氣體壓縮 系統(tǒng)100中存在的環(huán)境條件在預(yù)編程或預(yù)定值或值的范圍以外，經(jīng)由管道101到達(dá)系統(tǒng)100 的氣體可以選擇性地引導(dǎo)到前進(jìn)到增壓壓縮機(jī)105,而不是在第一操作模式中使用的增壓 壓縮機(jī)旁路103。當(dāng)氣體進(jìn)入增壓壓縮機(jī)105,它們可以被壓縮到可以通過(guò)基準(zhǔn)壓縮機(jī)109管 理的中間壓力。這一初級(jí)壓縮步驟可以同時(shí)通過(guò)減少去往基準(zhǔn)壓縮機(jī)109的氣體的體積以 及通過(guò)減小即將由基準(zhǔn)壓縮機(jī)執(zhí)行壓縮的總量來(lái)協(xié)助基準(zhǔn)壓縮機(jī)，以便滿足排放到管道 110中的壓縮氣體的壓力要求。隨后，接收來(lái)自增壓壓縮機(jī)105排出口的中間壓縮氣體的基 準(zhǔn)壓縮機(jī)109可以進(jìn)一步壓縮氣體以實(shí)現(xiàn)壓縮系統(tǒng)100在管道110中的目標(biāo)等級(jí)的壓縮。
[0038] 例如，在基準(zhǔn)條件下，當(dāng)系統(tǒng)在特定溫度或溫度范圍下操作時(shí)，系統(tǒng)100的第一操 作模式可以保持啟用。當(dāng)系統(tǒng)100的溫度在編程用于基準(zhǔn)條件的溫度范圍設(shè)定以上或以下 波動(dòng)時(shí)，可以由氣體壓縮系統(tǒng)啟動(dòng)或啟用第二操作模式。在此實(shí)例中，當(dāng)溫度升高超過(guò)基準(zhǔn) 條件時(shí)，進(jìn)入壓縮系統(tǒng)100的氣體的體積可能增加到超過(guò)基準(zhǔn)壓縮機(jī)109獨(dú)自適當(dāng)壓縮以滿 足LNG、LPG或其它氣體系統(tǒng)的管道110中的要求排放壓力的能力的等級(jí)。在一些實(shí)施方式 中，第二操作模式可以啟動(dòng)第二壓縮機(jī)，諸如增壓壓縮機(jī)105,以補(bǔ)償由于溫度波動(dòng)超過(guò)基 準(zhǔn)條件導(dǎo)致的氣體體積的升高。在此實(shí)施方式中，一旦啟用增壓壓縮機(jī)105,增壓壓縮機(jī)105 就可以開(kāi)始將進(jìn)入壓縮系統(tǒng)的氣體壓縮到由基準(zhǔn)壓縮機(jī)管控的中間壓力。在一些實(shí)施方式 中，從增壓壓縮機(jī)105排放的壓縮氣體可以具有大于經(jīng)由管道101進(jìn)入壓縮系統(tǒng)100的氣體 的壓力，但是小于最終排放壓力110。接收從從增壓壓縮機(jī)105排放的壓縮氣體的基準(zhǔn)壓縮 機(jī)可以進(jìn)一步壓縮來(lái)自增壓壓縮機(jī)的排放氣體以將壓力進(jìn)一步升高到氣體處理系統(tǒng)的管 道110中的排放氣體要求的壓力。
[0039] 壓縮系統(tǒng)100的實(shí)施方式可以動(dòng)態(tài)地響應(yīng)在其操作過(guò)程中的任意點(diǎn)處壓縮系統(tǒng) 100內(nèi)存在的環(huán)境條件的改變。如上所述，當(dāng)限定環(huán)境條件的變量變化到設(shè)定為基準(zhǔn)條件的 值或值的范圍外部時(shí)，壓縮系統(tǒng)1〇〇的實(shí)施方式可以進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)不同的操作模式?？梢?通過(guò)選擇性地啟用第二或隨后的操作模式以及隨后在再次滿足基準(zhǔn)條件時(shí)返回到第一操 作模式發(fā)生對(duì)壓縮系統(tǒng)100的環(huán)境條件中的變化的此動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
[0040] 利用上面的溫度實(shí)例，LNG或LPG系統(tǒng)的實(shí)施方式可以包括當(dāng)需要時(shí)可以啟用與停 用的再液化系統(tǒng)。在LNG或LPG系統(tǒng)的一個(gè)部分處的再液化系統(tǒng)的啟用與停用可以實(shí)際上致 使通過(guò)管道101進(jìn)入壓縮系統(tǒng)100的氣體的環(huán)境溫度的升高與降低。在LNG或LPG系統(tǒng)的一些 實(shí)施方式中，再液化系統(tǒng)的啟用可以導(dǎo)致進(jìn)入壓縮系統(tǒng)100的氣體溫度的升高并且此溫度 的升高可以超過(guò)第一操作模式的基準(zhǔn)條件。響應(yīng)于包括可接受基準(zhǔn)溫度范圍以上的溫度的 環(huán)境條件，系統(tǒng)100的實(shí)施方式可以動(dòng)態(tài)地啟用第二操作模式以協(xié)助壓縮系統(tǒng)。第二操作模 式可以串聯(lián)地一起利用增壓壓縮機(jī)105與基準(zhǔn)壓縮機(jī)109以實(shí)現(xiàn)包含壓縮系統(tǒng)100的氣體處 理系統(tǒng)的管道110中的要求的排放壓力。
[0041 ]隨后，LNG、LPG或者其它氣體處理系統(tǒng)可以使其連接到下游壓縮系統(tǒng)的再液化系 統(tǒng)停用。再液化系統(tǒng)的停用可以致使到達(dá)位于再液化系統(tǒng)下游的壓縮系統(tǒng)100的氣體的溫 度向回減小到基準(zhǔn)條件內(nèi)。響應(yīng)于氣體溫度返回到預(yù)設(shè)或預(yù)先編程的基準(zhǔn)條件的可接受范 圍內(nèi)，壓縮系統(tǒng)100可以使停止在第二操作模式中操作并且返回到第一操作模式，這可以利 用增壓壓縮機(jī)旁路103繞過(guò)不需要的增壓壓縮機(jī)105。
[0042]壓縮系統(tǒng)100的實(shí)施方式可以根據(jù)用作壓縮系統(tǒng)的一部分的設(shè)備改變。例如，系統(tǒng) 100可以包括不同數(shù)量的閥124、125、126、128、開(kāi)關(guān)或門(mén)121、123以及換熱器或中冷器111、 112。集成在壓縮系統(tǒng)100中的閥、開(kāi)關(guān)、門(mén)、換熱器或中冷器的類(lèi)型、構(gòu)造、位置、和/或數(shù)量 可以取決于與壓縮系統(tǒng)100的實(shí)施方式連接的LNG、LPG或其它氣體操作系統(tǒng)的目的。此外， 增壓壓縮機(jī)105或基準(zhǔn)壓縮機(jī)109的尺寸、級(jí)與能量消耗可以改變，并且由此需要的壓縮機(jī) 的數(shù)量，以及通過(guò)多個(gè)換熱器或中冷器提供到這些壓縮機(jī)105、109的冷卻的量也可以根據(jù) 需要改變以保持適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件或選擇的操作模式。
[0043]在其它實(shí)施方式中，操作模式可以包括單獨(dú)操作增壓壓縮機(jī)105,同時(shí)可以關(guān)閉基 準(zhǔn)壓縮機(jī)。例如，在壓縮系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)境條件可能造成此操作模式啟用的條件下，經(jīng)由管道 101到達(dá)系統(tǒng)100的氣體可以前進(jìn)到增壓壓縮機(jī)105,而不是利用在第一操作模式或其它操 作模式中使用的增壓壓縮機(jī)旁路103。當(dāng)氣體進(jìn)入增壓壓縮機(jī)105時(shí)，此氣體可以壓縮到適 于以目標(biāo)等級(jí)的壓縮排放的壓力，以在管道110中產(chǎn)生壓縮氣體。在氣體繞過(guò)低功率基準(zhǔn)壓 縮機(jī)109的此實(shí)施方式中，氣體可以經(jīng)由管道107離開(kāi)增壓壓縮機(jī)105,并且經(jīng)由基準(zhǔn)壓縮機(jī) 旁路繞過(guò)基準(zhǔn)壓縮機(jī)，基準(zhǔn)壓縮機(jī)旁路構(gòu)造為繞過(guò)基準(zhǔn)壓縮機(jī)1〇9(可以將其關(guān)閉）并且到 達(dá)排放壓縮氣體110的壓縮系統(tǒng)的出口。
[0044]在如圖lb中所示的壓縮系統(tǒng)200的另選實(shí)施方式中，壓縮系統(tǒng)200還可以包括可以 連接到增壓壓縮機(jī)105的入口與排出口的循環(huán)環(huán)路201。在壓縮系統(tǒng)200的一些實(shí)施方式中， 經(jīng)由管道101進(jìn)入壓縮系統(tǒng)200的氣體的一部分可以在第一交叉點(diǎn)102處進(jìn)入增壓壓縮機(jī) 105而不是旁路103。當(dāng)?shù)谝徊僮髂Ｊ絾⒂脮r(shí)，為了限制增壓壓縮環(huán)路的作用，離開(kāi)增壓壓縮 機(jī)105的排出口的壓縮氣體可以轉(zhuǎn)移到循環(huán)環(huán)路201中而不是繼續(xù)向前到管道107。當(dāng)氣體， 諸如中間壓縮氣體，離開(kāi)增壓壓縮機(jī)的排出口時(shí)，循環(huán)環(huán)路201可以將離開(kāi)增壓壓縮機(jī)的排 出口的氣體向回輸送到增壓壓縮機(jī)的入口。
[0045] 如在圖lb的示例性實(shí)施方式中所示，經(jīng)由管道101進(jìn)入的氣體可以被引導(dǎo)為進(jìn)入 增壓壓縮機(jī)105或者增壓壓縮機(jī)旁路103。當(dāng)氣體的一部分進(jìn)入增壓壓縮機(jī)105時(shí)，可以通過(guò) 控制閥，諸如在附圖中描述的過(guò)程控制閥124,防止排放氣體進(jìn)入管道107。由于壓縮氣體不 能通過(guò)控制閥124,因此可以迫使氣體進(jìn)入使中間壓縮氣體向回循環(huán)到增壓壓縮機(jī)105的循 環(huán)環(huán)路201中。當(dāng)將氣體輸送通過(guò)增壓壓縮機(jī)的管道變得加壓時(shí)，其它氣體可能不能進(jìn)入增 壓壓縮機(jī)105或循環(huán)環(huán)路201并且由此當(dāng)系統(tǒng)200在第一操作模式中起作用時(shí)，經(jīng)由管道101 進(jìn)入壓縮系統(tǒng)200的氣體可能被迫通過(guò)旁路103。
[0046] 在一些實(shí)施方式中，旁路103還可以包括控制閥125。當(dāng)在基準(zhǔn)條件下的第一操作 模式中操作時(shí)，此控制閥125可以保持打開(kāi)，以允許氣體穿過(guò)旁路103進(jìn)入第二管道107中并 且進(jìn)一步進(jìn)入基準(zhǔn)壓縮機(jī)109的入口中。然而，在壓縮系統(tǒng)200的實(shí)施方式中，其中操作模式 可能已經(jīng)從第一操作模式切換到第二操作模式，存在于旁路103中的控制閥125可以閉合。 同樣地，由于當(dāng)改變到第二操作模式時(shí)控制閥125閉合，存在于增壓壓縮機(jī)105環(huán)路中的控 制閥126和124可以打開(kāi)。在此實(shí)施方式中，當(dāng)開(kāi)始第二操作模式時(shí)，控制閥126將打開(kāi)，控制 閥124將打開(kāi)，然后控制閥125將閉合并且將氣體引導(dǎo)到增壓壓縮機(jī)105。控制閥125可以部 分地或者完全地閉合以限制或者防止離開(kāi)增壓壓縮機(jī)105的氣體返回到增壓壓縮機(jī)105的 入口。由此，進(jìn)入壓縮系統(tǒng)200的氣體可以被引導(dǎo)通過(guò)包括增壓壓縮機(jī)105的另選路徑以經(jīng) 由管道107排放到基準(zhǔn)壓縮機(jī)109的入口或抽吸線中。
[0047] 由于先前束縛在循環(huán)環(huán)路201中的氣體從增壓壓縮機(jī)105排放，此氣體現(xiàn)在可以通 過(guò)當(dāng)啟用第二操作模式時(shí)打開(kāi)的控制閥124離開(kāi)。不是束縛在循環(huán)環(huán)路201中，氣體現(xiàn)在可 以在由增壓壓縮機(jī)105提供的期望中間壓力下進(jìn)入管道107并且可以通過(guò)基準(zhǔn)壓縮機(jī)適當(dāng) 地加壓到管道110中的壓縮排放壓力。此外，壓縮系統(tǒng)200的實(shí)施方式還可以包括一個(gè)或多 個(gè)閥或門(mén)，諸如止回閥121和123,以防止或阻止管道107中的氣體在系統(tǒng)中向回流動(dòng)?？刂?閥，諸如過(guò)程控制閥124,可以接近、靠近或者以其他方式布置在止回閥123附近以允許增壓 壓縮機(jī)105被隔離并且在不影響系統(tǒng)200的情況下啟動(dòng)。如圖la和圖lb中所示，單向止回閥 121可以防止從旁通管道103行進(jìn)到管道107的氣體向后行進(jìn)到旁通管道中。同樣，止回閥 123可以防止離開(kāi)增壓壓縮機(jī)進(jìn)入管道107中的氣體流回到增壓壓縮機(jī)環(huán)路或循環(huán)環(huán)路201 中。
[0048] 在這里描述并且在圖la、圖lb、圖2和圖3中圖示的壓縮系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式中， 增壓壓縮機(jī)105與基準(zhǔn)壓縮機(jī)109可以描述為兩個(gè)或多個(gè)物理分離的壓縮機(jī)單元。然而，在 另選實(shí)施方式中，增壓壓縮機(jī)105與基準(zhǔn)壓縮機(jī)109可以是具有多個(gè)壓縮級(jí)的單個(gè)壓縮機(jī)單 元，其包括增壓壓縮機(jī)部分與基準(zhǔn)壓縮機(jī)部分。與上述系統(tǒng)類(lèi)似，單個(gè)、集成壓縮機(jī)單元可 以根據(jù)壓縮系統(tǒng)的環(huán)境條件在多個(gè)級(jí)操作并且進(jìn)一步編程為具有與前面說(shuō)明的系統(tǒng)類(lèi)似 的多個(gè)可選擇操作模式。同樣地，集成的壓縮機(jī)單元的實(shí)施方式還可以包括在第一操作模 式操作時(shí)打開(kāi)的旁路，其可以防止氣體進(jìn)入集成壓縮機(jī)的增壓級(jí)；以及在一些實(shí)施方式中 用于增壓級(jí)的循環(huán)環(huán)路。此外，與上述實(shí)施方式非常類(lèi)似，集成的壓縮機(jī)單元可以動(dòng)態(tài)地切 換、使用或啟用編程的操作模式以根據(jù)環(huán)境條件與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)條件或者條件的范圍使用或不 使用集成壓縮機(jī)的增壓壓縮級(jí)。
[0049] 壓縮系統(tǒng)100、200的實(shí)施方式不限于僅具有單個(gè)增壓壓縮機(jī)105與單個(gè)基準(zhǔn)壓縮 機(jī)109的系統(tǒng)。在壓縮系統(tǒng)的一些實(shí)施方式中，可能具有在系統(tǒng)中使用的多個(gè)基準(zhǔn)或增壓壓 縮機(jī)或者具有多個(gè)級(jí)的集成的基準(zhǔn)或增壓壓縮機(jī)。如在壓縮系統(tǒng)300的實(shí)施方式中所描述 的，基準(zhǔn)壓縮機(jī)可以包括壓縮的一個(gè)或幾個(gè)級(jí)。如通過(guò)圖2的示例性實(shí)施方式所示，基準(zhǔn)壓 縮機(jī)可以構(gòu)造為具有以期望壓力到達(dá)管道110中的排出口所需的預(yù)設(shè)數(shù)量的級(jí)。
[0050] 在一些實(shí)施方式中，為了減小壓縮機(jī)的尺寸或者相比于使用較少數(shù)量、更大或更 強(qiáng)壓縮機(jī)的系統(tǒng)增加能效，可以使用多個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)109、309、311、313。在另選實(shí)施方式 中，此系統(tǒng)可以利用多個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)，其中較少壓縮機(jī)可能是不可行或不實(shí)際的。系統(tǒng)300 中基準(zhǔn)壓縮機(jī)的數(shù)量或基準(zhǔn)壓縮機(jī)的級(jí)的數(shù)量可以根據(jù)LNG、LPG或集成了壓縮系統(tǒng)300的 其它氣體系統(tǒng)的要求與使用而改變。
[0051]在壓縮系統(tǒng)的另選實(shí)施方式中，多個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)109、309、311、313不限于僅彼此 串聯(lián)布置以增加壓縮系統(tǒng)的整體加壓能力或效率。在一些另選實(shí)施方式中，復(fù)數(shù)的一個(gè)或 多個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)109、309、311、313可以與多個(gè)第二基準(zhǔn)壓縮機(jī)408、409、411、413并聯(lián)布置。 [0052]如在圖3中描述的，經(jīng)由管道107進(jìn)入的氣體可以進(jìn)入多個(gè)第一基準(zhǔn)壓縮機(jī)109、 309、311、313和/或經(jīng)由管道407進(jìn)入多個(gè)第二并聯(lián)的基準(zhǔn)壓縮機(jī)408、409、411、413。進(jìn)入多 個(gè)第一基準(zhǔn)壓縮機(jī)109、309、311、313與多個(gè)第二基準(zhǔn)壓縮機(jī)408、409、411、413的氣體可以 被一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)壓縮直到進(jìn)入多個(gè)第二基準(zhǔn)壓縮機(jī)的氣體的壓力在管道110中的第一 排出口或者管道410中的第二排出口以期望的目標(biāo)壓力排放。如在示例性實(shí)施方式中所描 述的，管道110和管道410中的壓縮氣體可以結(jié)合以在管道420中形成單個(gè)氣體流，其具有處 于使用者期望的要求壓力的壓力并且此氣體系統(tǒng)集成或使用此壓縮系統(tǒng)400。流入到管道 420中的管道110、410中的這些結(jié)合的氣體然后可以輸送到LPG、LNG或者其它氣體系統(tǒng)的下 一個(gè)下游步驟。
[0053]隨著集成在LNG、LPG或其它氣體系統(tǒng)中的壓縮系統(tǒng)變得更加復(fù)雜或者包括其它設(shè) 備與布置，因此可以利用其它操作模式。例如，在一些實(shí)施方式中，在壓縮系統(tǒng)400中的基準(zhǔn) 條件下的第一操作模式不能同時(shí)利用多個(gè)第一基準(zhǔn)壓縮機(jī)1〇9、309、311、313與多個(gè)第二基 準(zhǔn)壓縮機(jī)408、409、411、413。替代地，操作模式可以選擇其中一組多個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)而不選另 一組，或者根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地增加各系列的壓縮機(jī)的組中的啟用壓縮機(jī)的數(shù)量以補(bǔ)償環(huán)境條 件與壓縮工作載荷中的變化。
[0054]在壓縮系統(tǒng)400的另選實(shí)施方式中，不是全部壓縮機(jī)都可以一直使用。在一個(gè)例子 中，第一操作模式可能僅使用多個(gè)第一基準(zhǔn)壓縮機(jī)109、309、311、313。在第二操作模式中， 當(dāng)系統(tǒng)400的環(huán)境條件到達(dá)預(yù)設(shè)或預(yù)編程值或者在限定一個(gè)或多個(gè)環(huán)境條件的值或參數(shù)范 圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)400可以啟動(dòng)多個(gè)第二基準(zhǔn)壓縮機(jī)。隨后，在一些實(shí)施方式中，當(dāng)滿足預(yù)定組的 環(huán)境條件或可變值時(shí)，可以利用第三操作模式，其中增壓壓縮機(jī)、多個(gè)第一壓縮機(jī)109、309、 311、313與多個(gè)第二增壓壓縮機(jī)408、409、411、413可以單獨(dú)地或者彼此結(jié)合地啟用。
[0055] 在又一個(gè)實(shí)施方式中，在不會(huì)產(chǎn)生以啟用第一、第二或第三操作模式的不同組條 件下可以啟用第四操作模式。例如，在此另選實(shí)施方式中，當(dāng)啟用第四操作模式時(shí)，可以連 同多個(gè)第一基準(zhǔn)壓縮機(jī)啟用增壓壓縮機(jī)。另選地，在其它實(shí)施方式中，此操作模式可以啟用 基準(zhǔn)壓縮機(jī)與多個(gè)第二基準(zhǔn)壓縮機(jī)。此外，在上述壓縮系統(tǒng)的其它實(shí)施方式中，壓縮機(jī)系統(tǒng) 500可以包括如圖5中所示的復(fù)數(shù)的一個(gè)或多個(gè)增壓壓縮機(jī)105、505?？梢愿鶕?jù)啟用的操作 模式同時(shí)地使用增壓壓縮機(jī)，或者使用的增壓壓縮機(jī)的數(shù)量可以根據(jù)使用者選擇的操作模 式或者由于環(huán)境條件而增加或減少。
[0056] 除了使用處于不同操作模式中的壓縮機(jī)以外，當(dāng)存在諸如圖5中示出的并聯(lián)布置 的壓縮機(jī)時(shí)，在一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)故障、維護(hù)失效或者不可用時(shí)，可以使用復(fù)數(shù)的一個(gè)或多 個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)或多個(gè)增壓壓縮機(jī)105、505以提供備用。在一些實(shí)施方式中，還可以交替地使 用增壓壓縮機(jī)或基準(zhǔn)壓縮機(jī)以平衡在特定操作模式中用于各壓縮機(jī)的操作小時(shí)數(shù)。
[0057]如圖5中所示，系統(tǒng)500的一些實(shí)施方式可以包括換熱器511、循環(huán)環(huán)路501與經(jīng)由 管道連接到基準(zhǔn)壓縮機(jī)501的閥或門(mén)523。并聯(lián)增壓壓縮機(jī)501路徑的部件可以以與增壓壓 縮機(jī)105、換熱器111、閥或門(mén)123以及循環(huán)環(huán)路201相同或類(lèi)似方式操作。例如，鑒于換熱器 11接收來(lái)自增壓壓縮機(jī)105的壓縮氣體，除非門(mén)123打開(kāi)否則其進(jìn)入循環(huán)環(huán)路201，除非閥或 門(mén)523處于打開(kāi)狀態(tài)中，否則進(jìn)入增壓壓縮機(jī)505的氣體可以經(jīng)過(guò)換熱器511并且經(jīng)由循環(huán) 環(huán)路501返回到增壓壓縮機(jī)505。
[0058] 現(xiàn)在參照?qǐng)Dla-圖5,用于利用上述系統(tǒng)的實(shí)施方式壓縮氣體的方法的實(shí)施方式可 以包括提供一個(gè)或多個(gè)增壓壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)旁路與一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)的步驟。方 法的實(shí)施方式可以包括通過(guò)管道將氣流，諸如未壓縮氣體或者壓縮氣體接收到氣體壓縮系 統(tǒng)中的步驟。在一些方法中，可以例如通過(guò)使用布置在管道內(nèi)的傳感器執(zhí)行測(cè)量在管道內(nèi) 的環(huán)境條件的步驟。如先前上面描述的，氣體壓縮系統(tǒng)可以具有預(yù)先編程的值或值的范圍。 當(dāng)測(cè)量管道中存在的環(huán)境條件時(shí)，傳感器可以將環(huán)境條件數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算系統(tǒng)，以將收集 到的環(huán)境條件與預(yù)先編程或預(yù)設(shè)環(huán)境條件進(jìn)行比較。
[0059] 在方法的一些實(shí)施方式中，在收集與比較描述氣體壓縮系統(tǒng)的環(huán)境條件的數(shù)據(jù)以 后，在一些方法中連接到那里的氣體壓縮系統(tǒng)或計(jì)算系統(tǒng)可以進(jìn)一步執(zhí)行選擇預(yù)設(shè)或可編 程操作模式的步驟。
[0060] 選擇操作模式的步驟可以包括從多個(gè)操作模式中選擇操作模式。在一些實(shí)施方式 中，可以基于限定壓縮系統(tǒng)自身內(nèi)的操作條件與環(huán)境條件的值或值的范圍自動(dòng)地執(zhí)行選擇 操作模式的步驟。在另選實(shí)施方式中，可以通過(guò)壓縮系統(tǒng)的使用者手動(dòng)地執(zhí)行選擇操作模 式的步驟。例如，使用者可以在電子地或遠(yuǎn)程地連接到壓縮系統(tǒng)的遠(yuǎn)程或網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)入計(jì)算 系統(tǒng)處選擇操作模式。
[0061] 在示例性實(shí)施方式的實(shí)例中，可以通過(guò)選擇第一操作模式或第二操作實(shí)現(xiàn)選擇操 作模式的步驟。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)選擇第一操作模式時(shí)，可以通過(guò)將進(jìn)入系統(tǒng)的氣體流 引導(dǎo)通過(guò)增壓壓縮機(jī)旁路繼續(xù)進(jìn)行壓縮系統(tǒng)。可以通過(guò)由壓縮系統(tǒng)提供并且布置在增壓壓 縮機(jī)旁路管道和/或增壓壓縮機(jī)環(huán)路內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)閥執(zhí)行氣體的引導(dǎo)。另選地，可以通過(guò) 將進(jìn)入壓縮系統(tǒng)的氣體流引導(dǎo)到增壓壓縮機(jī)的入口繼續(xù)選擇第二操作模式的步驟，其中增 壓壓縮機(jī)是啟用并且可操作的，將進(jìn)入的氣體壓縮成中間壓縮氣體，以中間壓力排放氣體 以及將中間壓縮氣體輸送到增壓壓縮機(jī)下游的基準(zhǔn)壓縮機(jī)以便進(jìn)一步壓縮。
[0062] 用于將氣體進(jìn)一步壓縮到期望最終壓力的方法的實(shí)施方式包括將從增壓壓縮機(jī) 或增壓壓縮機(jī)旁路排放的氣體輸送到一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)以通過(guò)基準(zhǔn)壓縮機(jī)入口接收 氣體。在一些實(shí)施方式中，可以通過(guò)壓縮接收的氣體、將氣體加壓到預(yù)定或預(yù)先要求壓力以 及在由系統(tǒng)的使用者期望的壓力從系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)排放氣體使基準(zhǔn)壓縮 機(jī)繼續(xù)進(jìn)行。
[0063] 在另選實(shí)施方式中，包括并聯(lián)運(yùn)行、接收來(lái)自增壓壓縮機(jī)或增壓壓縮機(jī)旁路的氣 體的一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)，此方法還可以包括在以預(yù)設(shè)或預(yù)先要求壓力排放來(lái)自基準(zhǔn)壓 縮機(jī)的氣體的步驟以后，結(jié)合來(lái)自每個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)的加壓氣體的步驟。
[0064]出于描述性目的提供了以下軟件仿真實(shí)例。此仿真旨在是非限定的并且用于進(jìn)一 步解釋并且協(xié)助闡明益處并且當(dāng)利用上述實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)元件時(shí)實(shí)現(xiàn)了能量節(jié)約： [0065]表1-單個(gè)壓縮系統(tǒng)
[0068] 表2-增壓壓縮機(jī)系統(tǒng)
[0070]如通過(guò)上面表1和表2中呈現(xiàn)的仿真數(shù)據(jù)顯示的，增壓壓縮機(jī)系統(tǒng)提供了超過(guò)在表 1中仿真的單個(gè)壓縮系統(tǒng)的顯著的能量節(jié)約。通過(guò)引入僅可以需要在更加有壓力條件下操 作的動(dòng)態(tài)啟用與停用的增壓壓縮機(jī)，表2中仿真的增壓壓縮機(jī)系統(tǒng)的基準(zhǔn)壓縮機(jī)可以更小、 更加節(jié)能并且包括在表1的仿真中設(shè)置的單個(gè)壓縮系統(tǒng)需要的壓縮機(jī)的較低數(shù)量的級(jí)。在 單級(jí)壓縮系統(tǒng)中的壓縮機(jī)可以更大、更復(fù)雜，具有增加數(shù)量的壓縮級(jí)并且由此需要更多能 量操作，因?yàn)樵诒?的仿真中描述的單個(gè)壓縮系統(tǒng)應(yīng)該以允許單個(gè)壓縮機(jī)不僅處理在較低 溫度(諸如_90°C與-110°C)下的較冷壓縮氣體，而且還處理如實(shí)例中所示的具有20°C的入 口溫度的較溫暖氣體的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)較寬的操作范圍，單個(gè)壓縮機(jī)系統(tǒng)可能要求更 高的總耦合功率，然而具有表2的結(jié)果的增壓壓縮系統(tǒng)可以倚靠增壓壓縮機(jī)以將較溫暖氣 體(諸如例如20°C)壓縮到中間壓力隨后利用基準(zhǔn)壓縮機(jī)的最終壓縮。
[0071]盡管選擇性地實(shí)施使用增壓壓縮機(jī)與基準(zhǔn)的操作模式的溫度條件可以看見(jiàn)耦合 功率的增加，以在一些實(shí)施方式中提供足夠量的總壓縮，但是如表2中所示，在不需要實(shí)施 增壓壓縮機(jī)的操作模式下，可以實(shí)現(xiàn)使用的耦合功率的量的顯著節(jié)約。如在上面的表2中所 示，通過(guò)能夠使用更加能量有效的基準(zhǔn)壓縮機(jī)，表2的增壓壓縮機(jī)系統(tǒng)能夠在-90°C與-110 °C的溫度下相應(yīng)地將用于操作非增壓操作模式的耦合功率降低285kW和464kW?；鶞?zhǔn)壓縮機(jī) 的耦合功率的減小在18%到35%之間。然而，根據(jù)如上所述的特定實(shí)施方式的構(gòu)造，預(yù)期壓 縮機(jī)的耦合功率的節(jié)約可以是降低35-50%、50-65%、65-85%、或者85-100%。
[0072]盡管已經(jīng)結(jié)合上面概括的特定實(shí)施方式描述了本公開(kāi)，對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)明顯的是，多個(gè)另選、修改和變形是顯而易見(jiàn)。因此，如上面闡述的本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施 方式旨在是描述性而不是限制性的。在不偏離如通過(guò)下面權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的精神 與范圍的情況下可以進(jìn)行多種改變。此權(quán)利要求提供了本發(fā)明的覆蓋范圍并且不應(yīng)限于這 里提供的特定實(shí)例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氣體壓縮系統(tǒng)，其包括： 增壓壓縮機(jī)； 增壓壓縮機(jī)旁路； 連接到所述增壓壓縮機(jī)與所述增壓壓縮機(jī)旁路的管道，其中，基于所述氣體壓縮系統(tǒng) 中存在的環(huán)境條件的測(cè)量值，氣體流被選擇性地引導(dǎo)通過(guò)所述增壓壓縮機(jī)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體壓縮系統(tǒng)，還包括： 連接到所述管道的基準(zhǔn)壓縮機(jī)，如果環(huán)境條件的測(cè)量值在一值或值的范圍以外，那么 所述基準(zhǔn)壓縮機(jī)接收來(lái)自所述增壓壓縮機(jī)的壓縮氣體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體壓縮系統(tǒng)，其中，所述管道還包括傳感器，其中所述傳感 器測(cè)量所述管道內(nèi)的環(huán)境條件并且將環(huán)境條件的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算系統(tǒng)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體壓縮系統(tǒng)，其中，所述傳感器測(cè)量的環(huán)境條件選自由氣體 的體積、氣體的溫度與氣體壓縮系統(tǒng)的溫度組成的組。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體壓縮系統(tǒng)，還包括連接到所述增壓壓縮機(jī)的入口與排出 口的循環(huán)環(huán)路。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體壓縮系統(tǒng)，其中，所述循環(huán)環(huán)路使離開(kāi)所述排出口的中間 壓縮氣體返回到所述增壓壓縮機(jī)的入口。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述氣體壓縮系統(tǒng)中存在的環(huán)境條件的測(cè)量值 在一值或值的范圍以外時(shí)，所述氣體壓縮系統(tǒng)將氣體流選擇性地引導(dǎo)到所述增壓壓縮機(jī)旁 路。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體壓縮系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述氣體壓縮系統(tǒng)將氣體流選擇性地 引導(dǎo)到所述增壓壓縮機(jī)旁路時(shí)，所述增壓壓縮機(jī)進(jìn)入低功率狀態(tài)。9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，包括將所述增壓壓縮機(jī)、所述基準(zhǔn)壓縮機(jī)與所述增壓壓 縮機(jī)旁路并入到具有多個(gè)級(jí)的單個(gè)壓縮機(jī)單元中的集成的壓縮機(jī)單元，其中所述增壓壓縮 機(jī)是集成的壓縮機(jī)單元的增壓級(jí)，并且所述增壓壓縮機(jī)旁路是防止氣體進(jìn)入所述增壓級(jí)的 芳路。10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述基準(zhǔn)壓縮機(jī)是以串聯(lián)構(gòu)造彼此連接的多個(gè) 基準(zhǔn)壓縮機(jī)。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，以串聯(lián)構(gòu)造連接的多個(gè)第二基準(zhǔn)壓縮機(jī)連接到 所述管道并且與所述多個(gè)基準(zhǔn)壓縮機(jī)并聯(lián)。12. -種用于壓縮氣體的方法，該方法包括以下步驟： 通過(guò)管道接收氣體流； 測(cè)量所述管道內(nèi)存在的環(huán)境條件； 根據(jù)測(cè)量步驟從第一操作模式與第二操作模式選擇操作模式，其中當(dāng)環(huán)境條件的測(cè)量 值在一值或值的范圍內(nèi)時(shí)選擇第一操作模式，并且當(dāng)環(huán)境條件的測(cè)量值在所述值或值的范 圍以外時(shí)選擇所述第二操作模式； 啟用所述第二操作模式使得來(lái)自所述管道的氣體流被引導(dǎo)到連接至所述管道的增壓 壓縮機(jī)。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括步驟： 通過(guò)所述增壓壓縮機(jī)將氣體壓縮為中間壓縮氣體； 將所述中間壓縮氣體輸送到基準(zhǔn)壓縮機(jī)；以及 通過(guò)所述基準(zhǔn)壓縮機(jī)將所述中間壓縮氣體進(jìn)一步壓縮為壓縮氣體。14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過(guò)設(shè)置在所述管道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)傳感器執(zhí) 行測(cè)量環(huán)境條件的步驟。15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述環(huán)境條件是氣體的體積、氣體的溫度或所 述管道內(nèi)的溫度、或者所述管道內(nèi)的氣體的組分。16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括步驟： 啟用所述第一操作模式； 將所述氣體流從所述管道引導(dǎo)到連接至所述基準(zhǔn)壓縮機(jī)的增壓壓縮機(jī)旁路；以及 通過(guò)所述基準(zhǔn)壓縮機(jī)將氣體壓縮成壓縮氣體。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括步驟： 當(dāng)啟用所述第一操作模式時(shí)，將離開(kāi)所述增壓壓縮機(jī)的排出口的中間壓縮氣體輸送到 將增壓壓縮機(jī)的排出口與增壓壓縮機(jī)的入口連接在一起的循環(huán)環(huán)路中； 將所述中間壓縮氣體從所述循環(huán)環(huán)路輸送到所述增壓壓縮機(jī)的入口。18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括步驟： 將所述增壓壓縮機(jī)切換到低功率狀態(tài)。19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述增壓壓縮機(jī)與基準(zhǔn)壓縮機(jī)是集成的壓縮機(jī) 單元，其中所述增壓壓縮機(jī)是所述集成的壓縮機(jī)單元的增壓級(jí)。20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，通過(guò)以串聯(lián)構(gòu)造連接到所述管道的多個(gè)基準(zhǔn)壓 縮機(jī)執(zhí)行所述進(jìn)一步壓縮的步驟。21. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，通過(guò)以第一串聯(lián)構(gòu)造連接的多個(gè)第一基準(zhǔn)壓縮 機(jī)以及以第二串聯(lián)構(gòu)造連接的多個(gè)第二基準(zhǔn)壓縮機(jī)執(zhí)行所述進(jìn)一步壓縮的步驟，并且所述 多個(gè)第一基準(zhǔn)壓縮機(jī)在構(gòu)造上與多個(gè)所述第二基準(zhǔn)壓縮機(jī)并聯(lián)。
【文檔編號(hào)】F04B41/06GK106089637SQ201610283735
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】托德·史蒂文·阿博特·吉布斯
【申請(qǐng)人】阿特拉斯科普柯康珀泰克有限責(zé)任公司