[發(fā)明專利]用于自動控制膨脹機(jī)速度的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110238853.5
• 申請日: 2011-08-11
• 公開（公告）號: CN102373968A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D.羅西
• 申請（專利權(quán)）人: 諾沃皮尼奧內(nèi)有限公司
• 主分類號: F01D17/00
• 分類號: F01D17/00;F01D13/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;朱海煜

技術(shù)領(lǐng)域

本文所公開的主題的實(shí)施例一般涉及將接收從另一個膨脹機(jī)(expander)輸出的流體流(fluid?flow)的膨脹機(jī)的速度自動設(shè)置成正偏移(bias)或負(fù)偏移以便降低通過對膨脹機(jī)中之一的完整性(integrity)不安全的速度范圍的過渡(transition)時間的方法和裝置。

背景技術(shù)

在油氣制冷系統(tǒng)中，兩個膨脹機(jī)通常串聯(lián)布置并且用于冷卻制冷劑氣體。這種制冷劑氣體是用于液化天然氣的冷卻劑。圖1是常規(guī)的二膨脹機(jī)裝配1的示意圖。從第一膨脹機(jī)10輸出的氣體流進(jìn)入第二膨脹機(jī)20，“第一”與“第二”標(biāo)注與膨脹機(jī)在流動方向30的位置有關(guān)。

第一膨脹機(jī)10通常接收具有在室溫的高壓的氣體，并且輸出具有低壓和低溫的氣體。第二膨脹機(jī)20接收從第一膨脹機(jī)10輸出的氣體，并且繼續(xù)冷卻氣體。使氣體膨脹的第一膨脹機(jī)10和第二膨脹機(jī)20分別具有轉(zhuǎn)動葉輪22和24。在正常工作期間，在不存在與避免膨脹機(jī)中之一的速度范圍有關(guān)的關(guān)注時，調(diào)節(jié)器40將第二膨脹機(jī)20的葉輪24的轉(zhuǎn)動速度設(shè)置為與第一膨脹機(jī)10的葉輪22的當(dāng)前轉(zhuǎn)動速度相同。調(diào)節(jié)器40可從速度感測器(Sv1)50接收關(guān)于第一膨脹機(jī)10的當(dāng)前速度的信息。

在以下描述中，術(shù)語“速度”包括“轉(zhuǎn)動速度”，并且代替重復(fù)規(guī)定“膨脹機(jī)葉輪速度”使用術(shù)語“膨脹機(jī)速度”。膨脹機(jī)10與20的速度與從其經(jīng)過的氣體流量(flow)有關(guān)，速度在氣體流量增加時增加。

本領(lǐng)域中已知，對于膨脹機(jī)，通常存在至少一個不合需要(undesirable)工作速度。在膨脹機(jī)以不合需要工作速度運(yùn)行延長時間時，與工作在其他工作速度時相比，更有可能出現(xiàn)損壞，例如因?yàn)橛捎诠舱瘳F(xiàn)象而在不合需要速度出現(xiàn)過度震動。因此，通過將膨脹機(jī)控制成例如盡可能短時間地工作在不合需要速度周圍的不合需要范圍，操作人員盡力避免使膨脹機(jī)工作在不合需要速度。

按照常規(guī)，為了避免使第一膨脹機(jī)10或第二膨脹機(jī)20中之一工作在其各自的不合需要范圍，將第二膨脹機(jī)20的速度手動設(shè)置成偏離第一膨脹機(jī)10的速度。將第二膨脹機(jī)20的速度設(shè)置成與第一膨脹機(jī)10的速度不同具有改變膨脹機(jī)上壓力降(pressure?drop)的分布的作用。因此，第一膨脹機(jī)10的速度受到設(shè)置第二膨脹機(jī)20的速度采用的方式影響。通過控制第二膨脹機(jī)20的設(shè)置速度，操作人員還可間接控制第一膨脹機(jī)10的速度。

系統(tǒng)的手動操作具有以下優(yōu)點(diǎn)。將第二膨脹機(jī)20的設(shè)置速度手動偏移與偶爾不當(dāng)?shù)夭僮髋蛎洐C(jī)中之一的高風(fēng)險相關(guān)聯(lián)。除了將第二膨脹機(jī)的速度偏移外，操作人員還應(yīng)該將系統(tǒng)控制成服從與不合需要速度范圍內(nèi)的最大允許運(yùn)行時間、設(shè)置速度的最大允許變化率(rate)以及膨脹機(jī)間最大允許速度差有關(guān)的約束。

另一優(yōu)點(diǎn)是，在手動操作的情況下，不合需要范圍通常定義成比必要最小值寬，因此降低膨脹機(jī)的正常工作范圍。

將第二膨脹機(jī)20的速度手動偏移還可引起使整個系統(tǒng)工作在受控方式的困難。例如，設(shè)置速度的變化率應(yīng)該維持為小于閾值，以便允許二膨脹機(jī)系統(tǒng)獲得平衡工作狀態(tài)，而不是工作在潛在有害和難以控制的過渡狀態(tài)。在手動設(shè)置速度時，這個速度變化率可偶爾變得太大。

此外，旨在降低使膨脹機(jī)工作在不合需要速度范圍的時間的手動操作可使操作人員從系統(tǒng)的整體監(jiān)控中分心，這可引起對可隨手動操作同時出現(xiàn)的無關(guān)異常的延遲響應(yīng)。

因此，提供避免前述問題和缺點(diǎn)的系統(tǒng)和方法將是合乎需要(desirable)的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一個示范實(shí)施例，提供一種通過將第二膨脹機(jī)的速度自動偏移來控制通過對第二膨脹機(jī)的完整性不安全的速度范圍的過渡時間的方法，第二膨脹機(jī)從第一膨脹機(jī)接收流體流。該方法包括：在第一膨脹機(jī)的當(dāng)前速度在偏移應(yīng)用范圍內(nèi)并且第二膨脹機(jī)的當(dāng)前速度增加且小于第一速度值或者降低且小于第二速度值時，將第二膨脹機(jī)的速度設(shè)置成小于第一膨脹機(jī)的當(dāng)前速度。該方法還包括：在第一膨脹機(jī)的當(dāng)前速度在偏移應(yīng)用范圍內(nèi)并且第二膨脹機(jī)的當(dāng)前速度增加且大于第一速度值或者降低且大于第二速度值時，將第二膨脹機(jī)的速度設(shè)置成大于第一膨脹機(jī)的當(dāng)前速度。