本文所公開(kāi)的主題涉及一種壓縮系統(tǒng)和用于控制壓縮系統(tǒng)的方法，特別是在啟動(dòng)和緊急關(guān)閉(esd)期間。
背景技術(shù)：
1、一般來(lái)講，壓縮系統(tǒng)包括至少一個(gè)壓縮機(jī)，例如離心式壓縮機(jī)，該至少一個(gè)壓縮機(jī)通過(guò)入口管道接收待壓縮的流體并通過(guò)出口管道遞送壓縮流體。通常，出口管道設(shè)置有出口閥，該出口閥被配置為將壓縮系統(tǒng)與工廠系統(tǒng)(例如，流水線(xiàn)系統(tǒng))以流體方式聯(lián)接/分離。壓縮機(jī)也以機(jī)械方式聯(lián)接到驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的氣體渦輪或蒸汽渦輪或電動(dòng)馬達(dá)。
2、通常，現(xiàn)代壓縮系統(tǒng)還包括防喘振再循環(huán)回路，該防喘振再循環(huán)回路以流體方式聯(lián)接出口管道和入口管道，以便避免壓縮機(jī)喘振，該壓縮機(jī)喘振是壓縮機(jī)的不穩(wěn)定操作狀態(tài)。一般來(lái)講，防喘振再循環(huán)回路具有位于出口閥上游的分支連接件和位于壓縮機(jī)入口管道上游的分支連接件。
3、不同壓縮機(jī)速度下的預(yù)期喘振點(diǎn)的集合作為喘振極限線(xiàn)(sll)擬合在壓縮機(jī)圖(即，壓縮機(jī)性能曲線(xiàn)的圖表)中。喘振發(fā)生在壓縮機(jī)圖的對(duì)應(yīng)于喘振極限線(xiàn)(sll)的左側(cè)的區(qū)域中。在正常操作條件下，壓縮機(jī)在喘振極限線(xiàn)(sll)的右側(cè)操作。然而，在啟動(dòng)/緊急關(guān)閉期間，操作點(diǎn)可能會(huì)朝向喘振線(xiàn)移動(dòng)，即移動(dòng)到喘振極限線(xiàn)(sll)的左側(cè)，因?yàn)樵趬嚎s機(jī)斜升(啟動(dòng))期間，工廠系統(tǒng)阻力特性越過(guò)喘振極限線(xiàn)(sll)，或者壓縮機(jī)壓頭由于速度降低(緊急關(guān)閉)而相對(duì)于過(guò)程所需壓頭減小。
4、因此，防喘振再循環(huán)回路包括防喘振閥，該防喘振閥可以至少在壓縮機(jī)啟動(dòng)期間(完全或部分地)打開(kāi)，以在再循環(huán)回路中建立再循環(huán)流并且將從壓縮機(jī)排放的氣體(完全或部分地)返回到壓縮機(jī)的入口，以便降低壓縮機(jī)的壓力比(并且因此將壓縮機(jī)圖中的壓縮機(jī)的操作點(diǎn)向右移動(dòng))。然而，壓縮機(jī)仍然僅在喘振極限線(xiàn)(sll)的右側(cè)具有穩(wěn)定的操作狀態(tài)，并且因此喘振極限線(xiàn)的左側(cè)的區(qū)域無(wú)法被利用。
5、此外，為了在緊急關(guān)閉(esd)期間保護(hù)壓縮機(jī)免受喘振風(fēng)險(xiǎn)，壓縮系統(tǒng)通常設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)帶有附加再循環(huán)閥的附加再循環(huán)回路。事實(shí)上，在esd期間，壓縮機(jī)必須盡可能快地關(guān)斷：到壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)器的功率源被切斷，并且防喘振閥被設(shè)置為完全打開(kāi)配置。然而，隨著壓縮機(jī)快速減速，其可能最終處于喘振狀況。因此，附加再循環(huán)回路和閥平行于防喘振再循環(huán)回路布置，從而允許更快地均衡壓縮機(jī)上游和下游的壓力，并且因此避免喘振風(fēng)險(xiǎn)。
6、要強(qiáng)調(diào)的另一個(gè)重要方面是壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)器被設(shè)計(jì)并設(shè)定尺寸成向壓縮機(jī)遞送所需的扭矩，該扭矩與壓縮機(jī)的吸入流量、吸入密度和壓頭成比例。因此，期望在啟動(dòng)期間減小壓縮機(jī)上的負(fù)載，以便減小壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)器的尺寸并避免尺寸過(guò)大，尤其是在加壓?jiǎn)?dòng)期間。這在壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)器是異步馬達(dá)的情況下特別重要，該異步馬達(dá)在啟動(dòng)期間具有有限的扭矩(實(shí)際上由于電壓降，啟動(dòng)時(shí)的馬達(dá)可用扭矩在額定扭矩的60％至70％之間)。
7、因此，期望具有一種壓縮系統(tǒng)，該壓縮系統(tǒng)具有由于喘振而導(dǎo)致的壓縮機(jī)的不穩(wěn)定操作狀態(tài)的較低(有可能為零)風(fēng)險(xiǎn)，特別是在啟動(dòng)和緊急關(guān)閉期間。此外，期望具有一種壓縮系統(tǒng)，該壓縮系統(tǒng)沒(méi)有馬達(dá)尺寸過(guò)大或附加再循環(huán)回路和/或閥。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、根據(jù)一方面，本文所公開(kāi)的主題涉及一種壓縮系統(tǒng)，該壓縮系統(tǒng)具有包括入口閥的系統(tǒng)入口和包括出口閥的系統(tǒng)出口，該壓縮系統(tǒng)包括：
2、-壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有壓縮機(jī)入口凸緣和壓縮機(jī)出口凸緣；
3、-入口管道，該入口管道具有與該系統(tǒng)入口以流體方式聯(lián)接的第一端和以流體方式聯(lián)接到該壓縮機(jī)入口凸緣的第二端；
4、-出口管道，該出口管道具有與該壓縮機(jī)出口凸緣以流體方式聯(lián)接的第一端和以流體方式聯(lián)接到該系統(tǒng)出口的第二端；
5、-防喘振再循環(huán)回路，該防喘振再循環(huán)回路包括防喘振閥，該防喘振閥被配置為控制該防喘振再循環(huán)回路中的流量，其中該防喘振再循環(huán)回路的第一端通過(guò)第一分支連接件以流體方式聯(lián)接到該出口管道，并且該防喘振再循環(huán)回路的第二端以流體方式聯(lián)接到該入口管道；
6、-排放節(jié)流閥，該排放節(jié)流閥位于該壓縮機(jī)出口凸緣的下游和該第一分支連接件的上游；以及
7、-控制單元，該控制單元被配置為控制該防喘振閥和該排放節(jié)流閥的打開(kāi)和關(guān)閉。
8、根據(jù)另一方面，本文所公開(kāi)的主題涉及一種用于在啟動(dòng)期間控制壓縮系統(tǒng)的方法，該壓縮系統(tǒng)具有系統(tǒng)入口和系統(tǒng)出口并且包括：壓縮機(jī)；防喘振再循環(huán)回路，該防喘振再循環(huán)回路包括以流體方式聯(lián)接壓縮機(jī)系統(tǒng)出口和壓縮機(jī)系統(tǒng)入口的防喘振閥；排放節(jié)流閥，該排放節(jié)流閥位于該壓縮機(jī)的下游，特別是該壓縮機(jī)與該防喘振再循環(huán)回路之間；入口閥和出口閥，該入口閥和出口閥分別位于該系統(tǒng)入口處和該系統(tǒng)出口處，該方法包括以下步驟：
9、a)將防喘振閥初始設(shè)置為完全關(guān)閉配置與完全打開(kāi)配置之間的特定配置；
10、b)將排放節(jié)流閥初始設(shè)置為完全關(guān)閉配置與完全打開(kāi)配置之間的特定配置，使得壓縮機(jī)喘振極限基本上對(duì)應(yīng)于零流量；以及
11、c)啟動(dòng)壓縮機(jī)。
12、根據(jù)又一方面，本文所公開(kāi)的主題涉及一種用于在緊急關(guān)閉期間控制壓縮系統(tǒng)的方法，該壓縮系統(tǒng)具有系統(tǒng)入口和系統(tǒng)出口并且包括：壓縮機(jī)；防喘振再循環(huán)回路，該防喘振再循環(huán)回路包括以流體方式聯(lián)接壓縮機(jī)系統(tǒng)出口和壓縮機(jī)系統(tǒng)入口的防喘振閥；排放節(jié)流閥，該排放節(jié)流閥位于該壓縮機(jī)的下游，特別是該壓縮機(jī)與該防喘振再循環(huán)回路之間；入口閥和出口閥，該入口閥和出口閥分別位于該系統(tǒng)入口處和該系統(tǒng)出口處，該方法包括以下步驟：
13、l)將防喘振閥設(shè)置為完全打開(kāi)配置；
14、m)將入口閥和出口閥設(shè)置為完全關(guān)閉配置；
15、n)以完全關(guān)閉配置與完全打開(kāi)配置之間的特定配置調(diào)節(jié)排放節(jié)流閥，使得壓縮機(jī)喘振極限基本上對(duì)應(yīng)于零流量；以及
16、o)關(guān)閉壓縮機(jī)。
1.一種壓縮系統(tǒng)(100)，所述壓縮系統(tǒng)具有包括入口閥(102)的系統(tǒng)入口(101)和包括出口閥(104)的系統(tǒng)出口(103)，所述壓縮系統(tǒng)(100)包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮系統(tǒng)(100)，其中所述壓縮機(jī)(150)是離心式壓縮機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮系統(tǒng)(100)，其中所述出口管道(120)具有內(nèi)徑，其中所述所述排放節(jié)流閥(155)位于距所述壓縮機(jī)出口凸緣(112)的距離小于所述出口管道(120)的所述內(nèi)徑的三倍的位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮系統(tǒng)(100)，還包括位于所述排放節(jié)流閥(155)與所述第一分支連接件(125)之間的第一壓力計(jì)(156)，所述第一壓力計(jì)(156)被配置為測(cè)量第一流體壓力并向所述控制單元(160)提供第一流體壓力值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓縮系統(tǒng)(100)，還包括位于所述壓縮機(jī)出口凸緣(112)與所述排放節(jié)流閥(155)之間的第二壓力計(jì)(157)，所述第二壓力計(jì)(157)被配置為測(cè)量第二流體壓力并向所述控制單元(160)提供第二流體壓力值，
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的壓縮系統(tǒng)(100)，其中所述控制單元(160)被配置為至少根據(jù)所接收的所述第一流體壓力值和/或所述第一流體壓力值與所述第二流體壓力值之間的所述比較來(lái)調(diào)節(jié)所述防喘振閥(145)的打開(kāi)和關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮系統(tǒng)(100)，還包括吸入流量控制裝置(151)，其中所述吸入流量控制裝置(151)是入口節(jié)流閥和/或入口導(dǎo)向葉片，其中所述吸入流量控制裝置(151)位于所述壓縮機(jī)入口凸緣(111)的上游。
8.用于在啟動(dòng)期間控制壓縮系統(tǒng)的方法，所述壓縮系統(tǒng)具有系統(tǒng)入口和系統(tǒng)出口并且包括：壓縮機(jī)；防喘振再循環(huán)回路，所述防喘振再循環(huán)回路包括以流體方式聯(lián)接所述壓縮機(jī)系統(tǒng)出口和所述壓縮機(jī)系統(tǒng)入口的防喘振閥；排放節(jié)流閥，所述排放節(jié)流閥位于所述壓縮機(jī)的下游，特別是在所述壓縮機(jī)與所述防喘振再循環(huán)回路之間；入口閥和出口閥，所述入口閥和所述出口閥分別位于所述系統(tǒng)入口處和所述系統(tǒng)出口處，所述方法包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中當(dāng)所述壓縮機(jī)已經(jīng)達(dá)到最小操作速度時(shí)，所述方法還包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在步驟d期間，所述排放節(jié)流閥(155)的打開(kāi)也在完全關(guān)閉配置與完全打開(kāi)配置之間調(diào)節(jié)，直到所述防喘振閥(145)上游的背壓基本上等于所述出口閥(104)下游的壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中當(dāng)所述背壓已經(jīng)基本上達(dá)到所述出口閥(104)下游的所述壓力時(shí)，所述方法還包括以下步驟：
12.用于在緊急關(guān)閉期間控制壓縮系統(tǒng)的方法，所述壓縮系統(tǒng)具有系統(tǒng)入口和系統(tǒng)出口并且包括：壓縮機(jī)；防喘振再循環(huán)回路，所述防喘振再循環(huán)回路包括以流體方式聯(lián)接所述壓縮機(jī)系統(tǒng)出口和所述壓縮機(jī)系統(tǒng)入口的防喘振閥；排放節(jié)流閥，所述排放節(jié)流閥位于所述壓縮機(jī)的下游，特別是在所述壓縮機(jī)與所述防喘振再循環(huán)回路之間；入口閥和出口閥，所述入口閥和所述出口閥分別位于所述系統(tǒng)入口處和所述系統(tǒng)出口處，所述方法包括以下步驟：