[發明專利]可變速度驅動系統、用于操作可變速度驅動系統的方法和用于冷凍碳氫化合物流的方法

有效

• 申請號: 201380055370.9
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN104737438B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: M·P·A·威爾霍斯特
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: H02P23/04
• 分類號: H02P23/04;H02P29/00;F25J1/00;F25J1/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 馬景輝

技術領域

本發明涉及一種操作包括電動機的可變速度驅動系統的方法。在另一方面，本發明涉及一種包括電動機的可變速度驅動系統。在其它方面，本發明涉及一種用于使用可變速度驅動系統或操作可變速度驅動系統的方法來冷凍碳氫化合物流的方法。

背景技術

工業中經常需要冷凍的碳氫化合物供給流的例子是例如天然氣，以便產生液化天然氣(LNG)。天然氣是有用的燃料源以及各種碳氫化合物的來源。經常希望在天然氣流的源或在天然氣流的源附近的LNG工廠中將天然氣液化。能夠合適地批量存儲和運輸LNG。

大量LNG工廠在冷凍循環中包括一個或多個壓縮機，其中當制冷劑流體在制冷劑回路中循環時制冷劑流體被壓縮。這些壓縮機是傳統上直接由原動機(諸如，蒸汽輪機和/或燃氣輪機)驅動的負載，在一些情況下，由作為輔助驅動的電動機輔助以輔助渦輪機并且啟動該循環。然而，對于全電(僅以電氣方式驅動)機械冷凍循環存在越來越多的興趣，其中壓縮機僅由電動機形式的原動機進行軸驅動。這種馬達可形成可變速度驅動系統的一部分。

原動機和負載構成的串中的軸組件可表現出弱阻尼機械諧振是已知現象。這些機械諧振經常被稱為“扭轉模式”或“扭轉諧振”。這種扭轉諧振的頻率可下降至低于網絡同步頻率。與扭轉諧振振動關聯的轉矩能夠足夠大以引起機械損害。作為在用于為電動機供電的功率電子設備中產生的間諧波電流分量的結果能夠激發這種扭轉諧振振動也是已知現象。

過去已提出各種解決方案以解決扭轉諧振振動的風險。其中，美國專利7,173,399公開一種集成扭轉模式阻尼系統，該系統包括：負載換向逆變器系統，包括整流器、DC鏈路和負載逆變器；傳感器，被構造用于感測代表負載側軸上的轉矩的信號；和逆變器控制器，被構造為使用感測的信號來檢測負載側軸上的扭轉振動的存在并且通過經負載逆變器調制有功功率來產生用于減小扭轉振動的逆變器控制信號。

這個美國專利中公開的系統的缺點在于：它需要用于感測負載側軸上的轉矩的傳感器。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供一種操作可變速度驅動系統的方法，該可變速度驅動系統包括電動機以及布置在AC電源和電動機之間的頻率轉換器，所述方法包括下述步驟：

-將從AC電源獲得的源頻率的AC功率轉換成不等于源頻率的可變驅動頻率的轉換功率，其中所述轉換功率包括具有不等于源頻率的整數倍的間諧波頻率的另外的頻率分量的間諧波電流；

-利用轉換功率為電動機供電；

-利用電動機驅動至少包括驅動軸和機械負載的機械組件；以及

-與機械組件和AC電源中的任何扭轉激發無關地引起間諧波頻率的波動。

在另一方面，本發明提供一種可變速度驅動系統，包括：

-電動機；

-頻率轉換器，被布置在AC電源和電動機之間，用于將從AC電源獲得的源頻率的AC功率轉換成不等于源頻率的可變驅動頻率的轉換功率；

-耦合到電動機的機械組件，至少包括驅動軸和機械負載；和

-電調制電路，與頻率轉換器相互作用并且被布置為獨立于機械組件和AC電源中的任何扭轉激發引起在頻率轉換器中產生的間諧波 電流的間諧波頻率的波動。

在另一方面，本發明提供一種冷凍碳氫化合物流的方法，包括下述步驟：

-根據如以上所定義的方法操作可變速度驅動系統，其中所述機械負載包括壓縮機；以及

-使制冷劑流體在利用壓縮機壓縮制冷劑流體和通過對碳氫化合物流和制冷劑流體進行熱交換來冷卻碳氫化合物流之間循環。

附圖說明

以下，將使用例子并且參照附圖進一步示出本發明，其中：

圖1是耦合到AC電源和機械負載的可變速度驅動系統的示意圖；

圖2是能夠在圖1中使用的頻率轉換器的示意圖；

圖3是能夠形成圖2的頻率轉換器的一部分的負載換向逆變器的示意圖；

圖4是能夠形成圖2的頻率轉換器的一部分的具有變壓器的負載換向逆變器的示意圖；

圖5是能夠形成圖2的頻率轉換器的一部分的具有變壓器的負載換向逆變器的示意圖；

圖6是能夠形成圖2的頻率轉換器的一部分的具有變壓器的負載換向逆變器的示意圖；

圖7顯示時間無關頻率的作為時間的函數的激發信號的頻率的圖表，其中在水平軸線上在0和60s之間的線性標度上標繪時間并且在垂直軸線上在10和20Hz之間的線性標度上標繪頻率；