BE1026205B1

BE1026205B1 - Meertrapscompressor en werkwijze voor het instellen van het toerental van de motoren

Info

Publication number: BE1026205B1
Application number: BE2018/5769A
Authority: BE
Inventors: Bontridder Thomas Willem I De
Original assignee: Atlas Copco Airpower Naamloze Vennootschap
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2018-11-02
Publication date: 2019-11-12
Also published as: CN209856028U; JP2021521370A; US20210102554A1; EP3775557B1; KR20200142532A; JP7434170B2; BE1026205A1; BR112020020691A2; EP3775557A1; JP2022130375A; PL3775557T3; ES2910402T3

Abstract

De huidige uitvinding is gericht op een meertrapscompressor (1) omvattende minstens een eerste compressortrap (2) die een eerste compressorelement (5) omvat aangedreven via een eerste tandwieloverbrenging (9) en een tweede compressortrap omvattende een tweede compressorelement (10) aangedreven een aparte tweede tandwieloverbrenging (14), waarbij (3) via de voornoemde eerste en tweede tandwieloverbrengingen (9, 14) een aandrijftandwiel en een aangedreven tandwiel omvatten geconfigureerd als, een multiplicator, waarbij elk van de voornoemde aangedreven tandwielen verbonden is met een as van een rotor van het voornoemde eerste compressorelement (5) respectievelijk tweede compressorelement (10), waarbij de eerste motor (8) en de tweede motor (13) zijn aangepast om de eerste compressortrap (2) en de tweede compressortrap (3) apart aan to drijven waarin de overbrengingsverhouding tussen het aangedreven tandwiel en het aandrijftandwiel van elk van de voornoemde eerste tandwieloverbrenging (9) en tweede tandwieloverbrenging (14) tussen twee en zes ligt.

Description

Meertrapscompressor en werkwijze voor het instellen van het toerental van de motoren.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een meertrapscompressor omvattende een inlaat en een persgasuitlaat, waarbij minstens een eerste compressortrap een eerste compressorelement omvat dat wordt aangedreven door een eerste motor via een eerste tandwieloverbrenging en een tweede compressortrap een tweede compressorelement omvat dat wordt aangedreven door een tweede motor via een aparte tweede tandwieloverbrenging, waarbij elk van de voornoemde eerste en tweede tandwieloverbrengingen een aandrijftandwiel omvat dat verbonden is met de eerste motor respectievelijk de tweede motor, en een aangedreven tandwiel geconfigureerd als multiplicator, waarbij elk van de voornoemde aangedreven tandwielen verbonden zijn met een as van een rotor van het voornoemde eerste compressorelement respectievelijk tweede compressorelement, waarbij de eerste motor en de tweede motor zijn aangepast om het eerste compressorelement en het tweede compressorelement apart aan te drijven.

Het gebruik van meertrapscompressors is wijd verspreid in de industrie, waarbij dergelijke bekende toestellen doorgaans minstens twee compressortrappen hebben met compressorelementen die worden aangedreven ofwel door dezelfde motor ofwel door aparte motoren.

Als de compressorelementen worden aangedreven door dezelfde motor, ook al zijn die misschien betrouwbaar, is de flexibiliteit van deze compressors bij het regelen van het toerental van de twee compressortrappen beperkt.

BE2018/5769

Een voorbeeld van een tweetrapscompressor waarbij elke trap een motor omvat die wordt aangedreven via een omvormer is te vinden in WO 2017/169,595 A.

In nog een ander voorbeeld, WO 01/31202, is een meertrapscompressor voorzien waarbij de compressorelementen van de compressortrappen apart worden aangedreven op basis van de druk gemeten aan de uitlaat van de meertrapscompressor.

Doorgaans is in deze bekende compressors een vrij grote motor geïntegreerd die tegen lage snelheden wordt aangedreven, wat hen inefficiënt maakt op het vlak van productiekosten en bedrijfskosten daar niet het volledige vermogen van de motor wordt gebruikt.

Rekening houdend met de hierboven genoemde nadelen, is het een doel van de huidige uitvinding om een meertrapscompressor te voorzien die een hogere flexibiliteit toelaat in het regelen van de snelheid van de verschillende compressortrappen in functie van hun respectieve parameters.

Een ander doel van de huidige uitvinding is een meertrapscompressor te voorzien die efficiënt is zowel op het vlak van productiekosten als op het vlak van bedrijfskosten.

Nog een ander doel van de huidige uitvinding is een oplossing te bieden om de motoren die de compressorelementen van verschillende compressortrappen aandrijven, te gebruiken bij hoog vermogen.

De huidige uitvinding biedt een oplossing voor minstens één van de hierboven genoemde en/of andere problemen door een

BE2018/5769 meertrapscompressor te voorzien omvattende een inlaat en een persgasuitlaat, waarbij minstens een eerste compressortrap een eerste compressorelement omvat aangedreven door een eerste motor via een eerste tandwieloverbrenging en een tweede compressortrap een tweede compressorelement omvat aangedreven door een tweede motor via een aparte tweede tandwieloverbrenging, waarbij elk van de voornoemde eerste en tweede tandwieloverbrengingen een aandrijftandwiel omvat dat verbonden is met de eerste motor respectievelijk de tweede motor, en een aangedreven tandwiel geconfigureerd als een multiplicator, waarbij elk van de voornoemde aangedreven tandwielen verbonden is met een as van een rotor van het voornoemde eerste compressorelement respectievelijk tweede compressorelement, waarbij de eerste motor en de tweede motor zijn aangepast om het eerste compressorelement en het tweede compressorelement apart aan te drijven waarin de overbrengingsverhouding tussen het aangedreven tandwiel en het aandrijftandwiel van elk van de voornoemde eerste tandwieloverbrenging en tweede tandwieloverbrenging gelegen is tussen twee en zes.

Door een dergelijke overbrengingsverhouding tussen het aangedreven tandwiel en het aandrijftandwiel van elk van voornoemde eerste en tweede tandwieloverbrengingen aan te nemen, kan de meertrapscompressor volgens de huidige uitvinding kleinere motoren integreren die tegen een hogere snelheid worden aangedreven en tegelijkertijd nog steeds voldoen aan de vraag van de gebruiker, waardoor de efficiëntie van de meertrapscompressor verhoogt, in vergelijking met bestaande compressors.

BE2018/5769

Bijgevolg, daar de motoren kleiner zijn, wordt niet alleen de operationele efficiëntie van de meertrapscompressor verhoogd, maar worden ook de productiekosten verlaagd.

Bovendien wordt ook de energievoetafdruk van een meertrapscompressor volgens de huidige uitvinding kleiner.

Verder nemen door kleinere motoren te gebruiken, de afmetingen en het gewicht van de meertrapscompressor af.

Daardoor wordt de meertrapscompressor gemakkelijker te hanteren, niet alleen tijdens de productie maar ook tijdens het transport.

Door een dergelijke indeling te gebruiken, is het toerental van de rotors van de respectievelijke compressorelementen hoger dan het respectievelijke toerental van de motoren, waardoor de efficiëntie van de meertrapscompressor toeneemt.

In feite bereiken, door deze indeling, de rotors van het eerste compressorelement en van het tweede compressorelement dezelfde snelheden met een kleine motor als ze zouden hebben bereikt met een grote motor. Dit vertaalt zich in een verlaging van de algemene productiekosten en van de complexiteit van het systeem, daar voor een kleinere motor conventionele materialen, conventionele verbindingsmiddelen en conventionele sturingen zouden moeten worden gebruikt.

De huidige uitvinding is verder gericht op een werkwijze voor het regelen van het toerental van de motoren van een meertrapscompressor, waarin de werkwijze de volgende stappen omvat :

het voorzien van een eerste compressortrap die een eerste compressorelement omvat en dit eerste compressorelement

BE2018/5769 aandrijft door middel van een eerste motor via een eerste tandwieloverbrenging;

het voorzien van een tweede compressortrap die een tweede compressorelement omvat en dit tweede compressorelement los van het eerste compressorelement aandrijft door middel van een tweede motor via een aparte tweede tandwieloverbrenging;

het verbinden van een aandrijftandwiel van elk van de eerste tandwieloverbrenging en tweede tandwieloverbrenging met de eerste motor respectievelijk tweede motor;

het verbinden van een aangedreven tandwiel van elk van de eerste tandwieloverbrenging en tweede tandwieloverbrenging met een as van een rotor van het voornoemde eerste compressorelement respectievelijk tweede compressorelement

Waarin de werkwijze verder de stap omvat van het instellen van de overbrengingsverhouding tussen het aandrijftandwiel en het aangedreven tandwiel van elk van de voornoemde eerste tandwieloverbrenging en tweede tandwieloverbrenging tussen twee en zes.

De huidige uitvinding is verder gericht op een meertrapscompressor omvattende minstens een eerste compressorelement en een tweede compressorelement en minstens een eerste motor en een tweede motor voor het aandrijven van, elk apart, een van het voornoemde eerste compressorelement en tweede compressorelement via een aparte eerste tandwieloverbrenging en tweede tandwieloverbrenging, waarbij elk van de voornoemde eerste tandwieloverbrenging en tweede tandwieloverbrenging een aandrijftandwiel omvat dat verbonden is met een motor van de voornoemde eerste motor respectievelijk tweede motor, en een aangedreven tandwiel dat verbonden is met een as van een rotor van één van het voornoemde eerste

BE2018/5769 compressorelement of tweede compressorelement, waarin de verhouding tussen het aantal tanden van het aandrijftandwiel en het aantal tanden van het aangedreven tandwiel van één van de voornoemde eerste tandwieloverbrenging en tweede 5 tandwieloverbrenging tussen twee en zes ligt.

In het kader van de huidige uitvinding dient er van te worden uitgegaan dat de hierboven uiteengezette voordelen met betrekking tot de meertrapscompressor ook gelden voor de 10 werkwijze voor het regelen van het toerental.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende configuraties volgens de 15 huidige uitvinding beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin:

- figuur 1 schematisch een meertrapscompressor volgens een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding illustreert;

- figuur 2 schematisch een voorbeeld illustreert van de eerste compressortrap volgens een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding;

- figuur 3 schematisch een meertrapscompressor volgens een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding illustreert;

- figuur 4 schematisch een zijaanzicht illustreert van de meertrapscompressor volgens figuur 3;

- figuur 5 schematisch een geroteerd aanzicht illustreert van de meertrapscompressor volgens figuur 3;

- figuur 6 schematisch een meertrapscompressor volgens een andere uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding illustreert; en

BE2018/5769

- figuur 7 schematisch de werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding in een flowchart illustreert.

Figuur 1 illustreert een meertrapscompressor 1, in dit geval in de vorm van een tweetrapscompressor omvattende een eerste compressortrap 2 en een tweede compressortrap 3 die persgas leveren aan een gebruikersnetwerk 4.

Waarbij de eerste compressortrap 2 een eerste compressorelement 5 omvat dat een inlaat 6 en een persgasuitlaat 7 heeft.

Waarbij het eerste compressorelement 5 wordt aangedreven door een eerste motor 8 via een eerste tandwieloverbrenging 9.

Doorgaans wordt een dergelijke tandwieloverbrenging 9 ontvangen binnen een behuizing, waarbij het geheel doorgaans bekend is als een tandwielkast.

Analoog omvat de tweede compressortrap 3 een tweede compressorelement 10 dat een inlaat 11 en een persgasuitlaat 12 heeft. Waarbij het tweede compressorelement 10 wordt aangedreven door een tweede motor 13 via een tweede tandwieloverbrenging 14. Door een dergelijke indeling wordt een onafhankelijke snelheidsregeling verwezenlijkt.

Het mag echter niet worden uitgesloten dat de meertrapscompressor 1 volgens de huidige uitvinding ook meer dan twee compressortrappen kan omvatten, zoals bijvoorbeeld zonder enig beperkend karakter: drie, vier of zelfs meer.

BE2018/5769

In het kader van de huidige uitvinding wordt onder meertrapscompressor 1 de volledige compressorinstallatie verstaan, met inbegrip van de compressorelementen 5 en 10, alle typische verbindingsleidingen en kleppen, de omkasting en eventueel de motoren 8 en 13 die de compressorelementen 5 en 10 aandrijven.

In het kader van de huidige uitvinding dient onder het compressorelement de compressorelementkast te worden verstaan waarin het compressieproces plaatsvindt, doorgaans middels een of meerdere rotors.

Hierbij omvat elk van de voornoemde eerste tandwieloverbrenging 9 en tweede tandwieloverbrenging 14 een aandrijftandwiel en een aangedreven tandwiel die in elkaar passen.

Met betrekking tot de eerste compressortrap 2, wordt het aandrijftandwiel gemonteerd op een motoras van een rotor van de eerste motor 8, en wordt het aangedreven tandwiel gemonteerd op één as van het eerste compressorelement 5.

Analoog wordt het aandrijftandwiel van de tweede tandwieloverbrenging 14 gemonteerd op een motoras van een rotor van de tweede motor 13 en wordt het aangedreven tandwiel gemonteerd op één as van het tweede compressorelement 10.

Tijdens de werking roteert de motoras en bijgevolg het aandrijftandwiel, waardoor het aangedreven tandwiel en, bijgevolg, de rotor in het compressorelement 5 ook roteren. Daar het aangedreven tandwiel is uitgevoerd als een multiplicator, is het toerental van het aangedreven tandwiel,

BE2018/5769 tijdens de werking, hoger dan dat van het aandrijftandwiel. Bijgevolg zullen de rotors in het eerste compressorelement 5 en in het tweede compressorelement 10 hogere toerentallen bereiken dan de rotor van hun respectieve motoren.

Elk van het voornoemde eerste compressorelement 5 en tweede compressorelement 10 omvat hierbij doorgaans twee rotors: een mannelijke rotor en een vrouwelijke rotor (niet weergegeven) die in elkaar grijpen.

Hierbij omvat elke rotor een as, waarbij bij voorkeur, maar zonder enig beperkend karakter, de as van de mannelijke rotor wordt verbonden met het aangedreven tandwiel van de respectieve tandwieloverbrenging.

Het mag niet worden uitgesloten dat de as van de vrouwelijke rotor kan verbonden zijn met het aangedreven tandwiel in plaats van de as van de mannelijke rotor.

Het gebruik van een dergelijke tandwieloverbrenging biedt het voordeel van flexibiliteit op het gebied van snelheidsbereik. Bovendien is het zo dat hoe lager de overbrengingsverhouding is tussen het aangedreven tandwiel en het aandrijftandwiel van de voornoemde tandwieloverbrenging, hoe hoger de snelheid van de eerste motor 8 respectievelijk van de tweede motor 13 is, wat potentiële kostenbesparingen mogelijk maakt. Maar boven een bepaalde snelheid zijn bijkomende maatregelen nodig om met de technische uitdagingen om te gaan.

Bij voorkeur ligt de overbrengingsverhouding tussen het aangedreven tandwiel en het aandrijftandwiel tussen twee en zes, in welk geval de eerste motor 8 en de tweede motor 13

BE2018/5769 geen bijkomende maatregelen vergen. Bijgevolg worden de motoren gebruikt bij hoog vermogen, wat zich vertaalt in lagere bedrij fskosten.

Door een snelheidsverhouding tussen twee en zes te kiezen, worden de maximum- en minimumsnelheid van de rotors van de eerste compressortrap 2 respectievelijk van de tweede compressortrap 3 in feite binnen een nominaal bereik gehouden. Daardoor kan de temperatuur binnen de behuizing van het compressorelement van de eerste compressortrap 2 en van de tweede compressortrap 3 ook binnen gewenste grenswaarden worden gehouden, wat de componenten beschermt en potentieel de levensduur van de meertrapscompressor 1 verlengt.

Door een snelheidsverhouding aan te nemen tussen twee en zes voor de eerste motor 8 en voor de tweede motor 13, mag de snelheid van de respectieve motor hoger zijn dan in conventionele toestellen, zonder dat daardoor extra verstevigingen nodig zijn en zonder extra middelen om de motor of de lagers te koelen. Bijgevolg worden de bedrijfs- en productiekosten laag gehouden.

In conventionele systemen wordt de overbrengingsverhouding tussen de rotor van de motor en de rotor van het compressorelement doorgaans hoger dan 6 gekozen, waarbij in dergelijke systemen een grotere motor is geïntegreerd die tegen een lage snelheid werkt. Daar de motor niet wordt aangedreven op zijn volle vermogen, is de efficiëntie van het systeem niet optimaal en zijn de bedrijfskosten hoger.

Nieuwere systemen zouden een overbrengingsverhouding van lager dan 2 kiezen om de efficiëntie te verhogen, maar door naar

BE2018/5769 dergelijke hoge snelheden te gaan, zouden extra verstevigingen van de rotor van de eerste motor 8 en van de tweede motor 13 nodig zijn.

Bovendien zouden bij een grotere motor speciale verbindingselementen en materialen nodig zijn die bestand zouden moeten zijn tegen hoge trillingen en hoge temperaturen die optreden wanneer de motor op vol vermogen wordt aangedreven.

Bovendien vergen hoge toerentallen van de eerste motor 8 en/of van de tweede motor 13 hoge schakelfrequenties van de frequentieomvormer, wat grotere uitdagingen met zich meebrengt op het vlak van sturingen.

Bovendien zouden bij dergelijke hoge toerentallen speciale materialen voor de productie van de motor, speciale middelen om de magneten erin te beheersen en speciale middelen om te koelen, moeten worden gebruikt.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding, maar zonder enig beperkend karakter, kan het voornoemde eerste en tweede compressorelement 5 en 10 worden geselecteerd als een schroef- of tandcompressorelement, hetzij olievrij hetzij oliegeïnjecteerd.

In een andere voorkeurdragende uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding, omvat elk van de voornoemde eerste motor 8 en tweede motor 13 een frequentieomvormer (niet weergegeven) om het toerental van de motor 8 respectievelijk 13 te wij zigen.

BE2018/5769

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding kan voor de eerste motor 8 en de tweede motor 13 de snelheid worden gewijzigd via elk van de frequentieomvormers los van elkaar.

Door dusdanige indeling van de meertrapscompressor 1 te kiezen, wordt niet alleen de flexibiliteit van het systeem verhoogd maar kan ook de meertrapscompressor 1 worden aangepast volgens de specifieke systeemomstandigheden.

Bijgevolg laat de onafhankelijke snelheidsregeling toe de performantie van de meertrapscompressor 1 te verbeteren op basis van omgevings- en bedrijfsomstandigheden.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding, maar zonder enig beperkend karakter, zijn de eerste compressortrap 2 en de tweede compressortrap 3 serieel verbonden. Zo staat de persgasuitlaat 7 van de eerste compressortrap 2 in vloeistofverbinding met de inlaat 11 van het tweede compressorelement 10, en staat de persgasuitlaat 12 van de tweede compressortrap 3 in vloeistofverbinding met het gebruikersnetwerk 4 (Figuur 1).

Het mag echter niet worden uitgesloten dat de eerste compressortrap 2 parallel is verbonden met de tweede compressortrap 3. In een dergelijk geval zou de inlaat van de twee compressortrappen aftakken van een gemeenschappelijke inlaat en zouden de twee persgasuitlaten verbonden zijn met een gemeenschappelijke uitlaat die het gebruikersnetwerk bereikt.

BE2018/5769

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding omvat de meertrapscompressor 1 een koeleenheid 15 voor het koelen van een persgas dat uit het eerste compressorelement 5 of het tweede compressorelement 10 stroomt.

Een dergelijke koeleenheid 15 is hierbij gepositioneerd hetzij tussen de eerste compressortrap 2 en de tweede compressortrap 10 hetzij tussen de tweede compressortrap 10 en het gebruikersnetwerk 4.

Bij voorkeur is de koeleenheid 15 gepositioneerd aan de fluïdumleiding tussen de eerste compressortrap 2 en de tweede compressortrap 10.

Doorgaans omvat de koeleenheid 15 twee gedeelten: een eerste gedeelte van kanalen langswaar het persgas stroomt en een tweede gedeelte langswaar een koelmiddel stroomt, waarbij de temperatuur van het koelmiddel doorgaans veel lager is dan die van het persgas. Bijgevolg wordt het persgas dat uit de eerste compressortrap 3 stroomt gekoeld doordat het door de koeleenheid 15 passeert, voordat het via de inlaat van het tweede compressorelement 10 wordt geleid waar het verder wordt gecomprimeerd.

Het koelmiddel in de koeleenheid 15 wordt hierbij geselecteerd uit de groep omvattende: lucht, water, olie of enig ander koelmiddel.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding, maar zonder enig beperkend karakter, kan het koelmiddel verder een additief omvatten zoals, bijvoorbeeld glycol.

BE2018/5769

In een uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding omvat de meertrapscompressor 1 verder een regelaar 16 verbonden met de eerste motor 8 via een eerste communicatielink 17 en met de tweede motor 13 via een tweede communicatielink 18.

Bij voorkeur, maar zonder enig beperkend karakter, is de regelaar 16 via de eerste communicatielink 17 verbonden met een frequentieomvormer aangepast om de snelheid van de eerste motor 8 te verhogen of verlagen.

Op een vergelijkbare manier is de regelaar 16 via de tweede communicatielink 18 verbonden met een frequentieomvormer aangepast om de snelheid van de tweede motor 13 te verhogen of verlagen.

De regelaar 16 bepaalt hierbij de snelheid van de eerste motor 8 en van de tweede motor 13 en genereert een elektrisch signaal naar elk van de frequentieomvormers.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding omvat de meertrapscompressor 1 hierbij doorgaans een reeks sensoren zoals bijvoorbeeld: een eerste druksensor 23 en/of een eerste temperatuursensor 25 gepositioneerd aan de persgasuitlaat 7 van het eerste compressorelement 5 en een tweede druksensor 24 en/of een tweede temperatuursensor 26 gepositioneerd aan de persgasuitlaat 12 van het tweede compressorelement 10.

Door de druk en/of temperatuur aan de persgasuitlaat 7 van de eerste compressortrap 2 en aan de persgasuitlaat 12 van de tweede compressortrap 3 te meten en door rekening te houden

BE2018/5769 met de vereisten van het persgas ter hoogte van het gebruikersnetwerk 4, kan het toerental van de eerste motor 8 en van de tweede motor 13 worden bepaald zodat een optimale werkingstoestand van de meertrapscompressor 1 in stand wordt 5 gehouden.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding is de regelaar 16 aangepast om meetgegevens te ontvangen van de druksensor(en) 23 en/of 24, en/of temperatuursensor(en) 25 10 en/of 26, via een derde communicatielink 19 respectievelijk een vierde communicatielink 27.

Bij het ontwerp van de meertrapscompressor 1 wordt het werkingspatroon van de compressor 1 bepaald, door rekening te 15 houden met de parameters van de verschillende compressorelementen, hun geometrische afmetingen en het ideale gedrag tijdens het gascompressieproces. Zo wordt een grafische weergave of een matrix gerealiseerd waardoor de relatie tussen de snelheid van de motor en de druk aan de persgasuitlaat kan 20 worden gevonden.

Een dergelijke grafiek of matrix kan worden gebruikt om de snelheid te bepalen van de eerste motor 8 en van de tweede motor 13 op basis van de respectieve druk- en/of 25 temperatuurmetingen en de vereisten aan het gebruikersnetwerk.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding kan de regelaar 16 verder een grafiek gebruiken van de massastroom over druk van het eerste compressorelement 5 en 30 van het tweede compressorelement 10 om de evenwichtstoestand van de meertrapscompressor 1 te bepalen en de snelheid van de

BE2018/5769 eerste motor 8 en van de tweede motor 13 te wijzigen zodat de evenwichtstoestand behouden blijft.

In een dergelijke toestand is de efficiëntie van de koeleenheid 15 optimaal. Bovendien wordt de drukverhouding tussen het tweede compressorelement 10 en het eerste compressorelement 5 binnen nominale parameters gehouden wat betekent dat de situatie waarin het drukverschil tussen de trappen erg hoog zou zijn, wordt vermeden. Bijgevolg mag de temperatuur van elk van de compressorelementen 5 en 10 niet naar erg hoge niveaus stijgen, wat potentieel een invloed zou hebben op de werking van de respectieve compressortrappen 2 en 3.

Bijgevolg worden niet alleen de bedrijfskosten verlaagd, maar wordt ook vermeden dat de compressorelementen 5 en 10 erg hoge temperaturen, erg lage of erg hoge drukniveaus bereiken en wordt voorkomen dat de eerste en tweede motor 8 en 13 draaien aan snelheden buiten het nominale bereik.

In een ideale situatie blijft de evenwichtstoestand ook behouden zelfs wanneer de snelheid van de eerste motor 8 en/of van de tweede motor 13 verlaagd wordt.

Maar in de praktijk hebben tests aangetoond dat de parameters waarvoor de evenwichtstoestand wordt bereikt, verschuiven op de grafiek van de massastroom over druk, eens de motoren een variatie van de snelheid ervaren, wat kan leiden tot een situatie waarin de druk aan de persgasuitlaat 7 erg hoog wordt doordat de eerste motor tegen een erg lage snelheid wordt aangedreven.

Deze situatie is ongewenst en de regelaar 16 helpt om de hoge drukwaarden aan de persgasuitlaat 7 van het eerste

BE2018/5769 compressorelement 5 en aan de persgasuitlaat 12 van het tweede compressorelement 10 te voorkomen door de snelheid van de eerste motor 8 en van de tweede motor 13 individueel in te stellen.

Doorgaans bepaalt het eerste compressorelement 5 het persgasvolume dat wordt geleverd ter hoogte van het gebruikersnetwerk 4, terwijl het tweede compressorelement 10 de druk bepaalt van het persgas dat wordt geleverd aan het gebruikersnetwerk 4.

Als het systeem een situatie bereikt waarin de snelheid van de rotors van het eerste compressorelement 5 aanzienlijk verlaagt door een wijziging van de vraag ter hoogte van het gebruikersnetwerk en de rotors van het tweede compressorelement 10 op dezelfde snelheid worden gehouden, kan de drukwaarde aan de persgasuitlaat 7 van het eerste compressorelement 5 en bijgevolg de temperatuur stijgen naar erg hoge niveaus.

De regelaar 16 voorkomt deze situatie door de snelheid van de tweede motor 13 individueel in te stellen en door rekening te houden met de metingen van de druk en/of temperatuur aan de persgasuitlaat 7 van de eerste compressortrap 2.

Door een dergelijke regeling van de snelheid, wordt het snelheidsbereik van de eerste compressortrap 2 en van de tweede compressortrap 3 in feite uitgebreid.

Bijgevolg worden, wanneer de eerste motor 8 tegen erg lage snelheden draait, de aan de persgasuitlaat 7 van het eerste compressorelement 5 gemeten druk en temperatuur erg hoog,

BE2018/5769 waarbij de werkingslimiet wordt bereikt of bijna wordt bereikt. Wanneer zich een dergelijke situatie voordoet, wordt in plaats van de meertrapscompressor 1 te stoppen, bij voorkeur de snelheid aangepast ter hoogte van de tweede compressortrap 3. Bijgevolg wordt, door de snelheid van de tweede motor 13 te verhogen, de druk ter hoogte van de persgasuitlaat 7 van het eerste compressorelement 5 verlaagd en blijft daardoor de meertrapscompressor 1 binnen nominale parameters.

Op die manier mag de eerste motor tegen snelheden draaien die zelfs lager zijn dan de minimuminstelling, waardoor de bedrijfszekerheid van de meertrapscompressor 1 toeneemt.

Hetzelfde geldt als, aan de persgasuitlaat 12 van het tweede compressorelement 10, extreme druk- of temperatuurwaarden worden bereikt, dan worden die waarden aangepast via een aanpassing van het toerental van de eerste motor 8.

In bekende compressors is het zo dat, wanneer de eerste compressortrap tegen lage toerentallen draait, de ter hoogte van het eerste compressorelement gemeten druk toeneemt en de lekkage die wordt vastgesteld ter hoogte van het tweede compressorelement eveneens toeneemt, wat nadelig is voor de werking van de compressor.

Maar, door een meertrapscompressor 1 volgens de huidige uitvinding te gebruiken, wordt een dergelijke situatie vermeden.

Bijgevolg worden het eerste compressorelement 5 en tweede compressorelement 10 apart aangedreven via aparte tandwieloverbrengingen, zodat een evenwichtstoestand tussen de

BE2018/5769 druk en de massastroom tussen de twee trappen kan worden in stand gehouden door de druk van het persgas aan de persgasuitlaat 7 van het eerste compressorelement 5 te regelen.

Door de evenwichtstoestand in stand te houden, zal de meertrapscompressor 1 efficiënter zijn op het gebied van stroomverbruik en zullen de compressortrappen 2 en 3 binnen nominale werkingsparameters worden gehouden.

Omdat het eerste compressorelement 5 en het tweede compressorelement 10 apart worden aangedreven door de eerste motor 8 en de tweede motor 13 en omdat de overbrengingsverhouding tussen twee en zes ligt, maakt de meertrapscompressor 1 gebruik van motoren die gemakkelijker worden gestuurd, waarbij dergelijke motoren een betere dynamische sturing hebben. Daardoor worden de eerste motor 8 en de tweede motor 13 gemakkelijk in een stabiele bedrijfstoestand gehouden en worden ze preciezer gestuurd.

Daar de dynamische sturing van de motoren de dynamiek van de meertrapscompressor 1 in zijn geheel bepaalt, kan de voornoemde meertrapscompressor 1 een eenvoudigere software gebruiken.

In het kader van de huidige uitvinding kunnen de eerste communicatielink 17, de tweede communicatielink 18, de derde communicatielink 19 en de vierde communicatielink 27 elk worden geselecteerd als een draadgebonden of een draadloze communicatielink.

In het geval van een draadgebonden verbinding, wordt een elektrische draad voorzien waardoor een elektrisch signaal kan worden gestuurd met aan beide uiteinden van de draad

BE2018/5769 connectorelementen om de regelaar 16 en de respectieve component(en) te verbinden.

In het geval van een draadloze verbinding, omvat een verbinding tussen twee componenten een zender en een ontvanger die in communicatie staan met elkaar en waardoor een elektrisch signaal kan worden gestuurd, of elk kan een zendontvanger omvatten wat een communicatie in beide richtingen toelaat.

In een uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding is minstens één van de eerste motor 8 of tweede motor 13 een elektrische motor.

In nog een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding zonder enig beperkend karakter, is minstens één elektrische motor een VSD-motor (motor met variabel toerental).

De uitdagingen en de bijbehorende snelheidsbereiken hangen af van de grootte van de elektrische motor (2). Om die afhankelijkheid te verhelpen is, volgens een voorkeurdragend kenmerk van de uitvinding, minstens één van de eerste motor 8 en/of tweede motor 13 dusdanig geconfigureerd dat het product van het nominale vermogen, in kW, en het kwadraat van de nominale snelheid, in rpm, in een bereik tussen 0,0006xl0E12 en 0,025xl0E12 ligt.

Doorgaans nemen de motorgerelateerde kosten af naarmate de waarde van het product tussen het nominale vermogen en het kwadraat van de nominale snelheid toeneemt. Een dergelijke situatie doet zich voor tot, wegens technische beperkingen, een limiet is bereikt. Als een dergelijke limiet moet worden

BE2018/5769 overschreden, moeten duurdere motoren en sturingssystemen worden gekozen.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding kan minstens één van de eerste motor 8 en/of tweede motor 13 dusdanig worden geconfigureerd dat het product van het maximumvermogen, in kW, en het kwadraat van de maximumsnelheid, in rpm, in een bereik tussen 0,0006xl0E12 en 0,025xl0E12 ligt.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding worden de eerste compressortrap 2 en de tweede compressortrap 3 ontvangen binnen een behuizing (niet weergegeven).

Om de voetafdruk van de meertrapscompressor 1 te beperken en 15 de gasstroom te verbeteren, is het voorkeurdragend om minstens één van het eerste compressorelement 5 of tweede compressorelement 10 en de eerste motor 8 of tweede motor 13 die dit minstens één eerste compressorelement 5 of tweede compressorelement 10 aandrijft, te richten dwars op de richting 20 van de langste zijde van de meertrapscompressor 1, en bijgevolg, de langste zijde van de behuizing (figuur 3).

Doorgaans wordt de motor die een compressorelement aandrijft gemonteerd naast het voornoemde compressorelement en in het 25 verlengde ervan, daar de motor een rotor van het compressorelement rechtstreeks zal aandrijven. Door de tandwieloverbrenging wordt de rotatieas van de rotor van het compressorelement verschoven van de rotatieas van de rotor van de respectieve motoren maar wordt er parallel mee gehouden.

De rotatieas van het compressorelement bepaalt hierbij een as A-A' zoals geïllustreerd in figuur 3.

BE2018/5769

Bij voorkeur wordt minstens één van de voornoemde eerste compressortrap 2 en tweede compressortrap 3 dusdanig gemonteerd dat de as A-A' die ze definiëren, dwars op de richting van de langste zijde van de meertrapscompressor 1 wordt gepositioneerd.

Bij voorkeur, maar zonder enig beperkend karakter, zijn zowel het eerste compressorelement 5 en de eerste motor 8 als het tweede compressorelement 10 en de tweede motor 13 dwars op de richting van de langste zijde van de meertrapscompressor 1 en bijgevolg, de langste zijde van de behuizing gericht.

Om redenen van standaardisering worden bij voorkeur identieke elektrische motoren gebruikt voor verschillende compressorelementen. Meer bepaald zijn de afmetingen van de motoren bij voorkeur identiek.

Om redenen van elektromagnetische compatibiliteit kunnen de frequentieomvormers gepositioneerd zijn in een eerste hokje 20 en de regelaar 16 en respectieve sturingselektronica in een tweede hokje 21. Het eerste en tweede hokje 20 en 21 zijn bij voorkeur naast elkaar gepositioneerd, aan een kopse zijde van de meertrapscompressor 1.

Met andere woorden, na montage, definiëren het eerste hokje 20 en het tweede hokje 21 een as B-B' , die overeenstemt met de langste zijde van de behuizing. Bij voorkeur is de as A-A' parallel of ongeveer parallel aan de as B-B' .

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding, zonder enig beperkend karakter, kan de tweede compressortrap 3 worden gemonteerd parallel aan de eerste compressortrap 2.

BE2018/5769

In nog een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding, voor een verbeterde gasstroom door de meertrapscompressor 1, kan de tweede compressortrap 3 180° gedraaid worden ten opzichte van de eerste compressortrap 2, zoals geïllustreerd in figuur 6. Bijgevolg zal de eerste motor 8 gemonteerd worden parallel met het tweede compressorelement 10 en zal de tweede motor 13 gemonteerd worden parallel met het eerste compressorelement 5.

Door een dergelijke indeling wordt het traject van het gas dat door de meertrapscompressor 1 passeert korter.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding kunnen de eerste motor 8 en de tweede motor 13 lucht- of vloeistofgekoeld zijn.

Bij voorkeur, omwille van de robuustheid, is minstens één van de eerste motor 8 en tweede motor 13 vloeistofgekoeld.

Bij voorkeur, maar zonder enig beperkend karakter, zijn zowel de eerste motor 8 als de tweede motor 13 vloeistofgekoeld.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding, maar zonder enig beperkend karakter, wordt minstens één van de eerste motor 8 en tweede motor 13 gekoeld met dezelfde vloeistof als het eerste compressorelement 5 of tweede compressorelement 10 dat wordt aangedreven door die eerste motor 8 respectievelijk tweede motor 13.

Om een efficiënte koeling en een compacte meertrapscompressor 1 waarvoor een minimumaantal componenten en verbindingsmiddelen nodig is, te realiseren, omvat minstens

BE2018/5769 één motor 8 en/of 13, en het compressorelement 5 en/of 10, die worden gekoeld met dezelfde vloeistof, een koelcircuit omvattende de voornoemde vloeistof, welk koelcircuit dusdanig is geconfigureerd dat die motor 8 en/of 13, en het bijbehorende compressorelement 5 en/of 10, serieel worden gekoeld.

Bij voorkeur, maar zonder enig beperkend karakter, omvat elk van de eerste motor 8 en tweede motor 13 koelingskanalen doorheen hun motorbehuizing, langs de omtrek van de voornoemde motorbehuizing, waardoor de koelingsefficiëntie wordt verhoogd.

Analoog kan de compressorbehuizing van elk van voornoemd eerste compressorelement 5 en tweede compressorelement 10 koelingskanalen omvatten langs de omtrek van de respectievelij ke compressorbehuizing.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding, om tot een nog compactere meertrapscompressor 1 te komen, is een persgasuitlaat van minstens één van het voornoemde eerste compressorelement 5 of tweede compressorelement 10 aangesloten op de koeleenheid 15, en gepositioneerd boven op die koeleenheid 15.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding omvat de meertrapscompressor 1 verder een tweede koeleenheid 22 gepositioneerd aan de fluïdumleiding tussen de tweede compressortrap 3 en het gebruikersnetwerk 4.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm maar zonder enig beperkend karakter is het eerste compressorelement 5 gepositioneerd boven op de koeleenheid 15 en is het tweede

BE2018/5769

compressorelement

10 gepositioneerd boven op de tweede

koeleenheid 22.

Bij voorkeur, maar zonder enig beperkend karakter, is/zijn de verbinding tussen het eerste compressorelement 5 en de koeleenheid 15 en/of de verbinding tussen het tweede compressorelement 10 en de tweede koeleenheid 22 bij voorkeur geconfigureerd als steun voor het voornoemde eerste compressorelement 5 en/of voornoemde tweede compressorelement 10.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding is de eerste motor 8 die het eerste compressorelement 5 aandrijft, gepositioneerd samen met het eerste compressorelement 5 boven op de koeleenheid 15.

Verder bij voorkeur maar zonder enig beperkend karakter, zijn de tweede motor 13 die het tweede compressorelement 10 aandrijft, en het tweede compressorelement 10 gepositioneerd boven op de tweede koeleenheid 22.

Bij voorkeur, maar niet noodzakelijk, is de koelinguitlaat van elk van de voornoemde eerste motor 8 en tweede motor 13 verbonden met een koelinginlaat van de voornoemde koeleenheid 15 respectievelijk tweede koeleenheid 22, of is een koelinginlaat van elk van de voornoemde eerste motor 8 en tweede motor 13 verbonden met een koelinguitlaat van de voornoemde koeleenheid 15 respectievelijk tweede koeleenheid 22 .

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding wordt de verbinding tussen één van het voornoemde eerste

BE2018/5769 compressorelement 5 en/of voornoemde tweede compressorelement 10 en de koeleenheid 15 uitgevoerd met behulp van een verbindingsdeel 28, waarbij het voornoemde verbindingsdeel 28 geconfigureerd is als steun van dit eerste compressorelement 5 of tweede compressorelement 10.

In een andere voorkeurdragende uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding zonder enig beperkend karakter, is het voornoemde minstens één van het voornoemde eerste compressorelement 5 of tweede compressorelement 10 verbonden met de eerste motor 8 respectievelijk tweede motor 13 met behulp van een tweede verbindingsdeel, waarbij dit tweede verbindingsdeel geconfigureerd is als steun van dit eerste compressorelement 5 of tweede compressorelement 10. Door een dergelijke indeling aan te nemen, is de meertrapscompressor 1 volgens de huidige uitvinding erg compact. Bovendien kan een gemakkelijke onderhoudsprocedure worden bereikt met een gemakkelijke, gestandaardiseerde toegang tot de verschillende componenten.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding, zonder enig beperkend karakter, kan de meertrapscompressor 1 twee of meer compressorelementen aangedreven door de eerste motor 8 en/of door het tweede motor 13 (niet weergegeven) omvatten.

Bij wijze van voorbeeld kan de eerste compressortrap 2 het voornoemde eerste compressorelement 5 en minstens één extra compressorelement (niet weergegeven) omvatten dat serieel of parallel is verbonden met het eerste compressorelement 5.

BE2018/5769

Analoog kan de tweede compressortrap 3 het voornoemde tweede compressorelement 10 omvatten dat serieel of parallel is verbonden met minstens één extra compressorelement (niet weergegeven).

Een andere mogelijkheid is dat de meertrapscompressor 1 een verbinding omvat met een eerste gebruikersnetwerk, welk eerste gebruikersnetwerk persgas ontvangt van een aftakverbinding van de persgasuitlaat 7 van de eerste compressortrap 2, bijvoorbeeld.

Terwijl een ander gebruikersnetwerk persgas zou ontvangen van een aftakverbinding van de persgasuitlaat 12 van de tweede compressortrap 3.

De werking van de meertrapscompressor 1 is erg eenvoudig en als volgt.

De meertrapscompressor 1 wordt ingeschakeld en de eerste motor 8 en de tweede motor 13 roteren de rotors van het eerste compressorelement 5 via de eerste tandwieloverbrenging 9 en de rotors van het tweede compressorelement 10 via de tweede tandwieloverbrenging 14 tegen een respectieve snelheid geselecteerd door de regelaar 16 zodat aan de vraag aan het gebruikersnetwerk 4 wordt voldaan.

Bij voorkeur is de persgasuitlaat 7 van de eerste compressortrap 2 verbonden met een inlaat van een koeleenheid 15 en is een gasuitlaat van de koeleenheid 15 verbonden met een inlaat 11 van het tweede compressorelement 10.

BE2018/5769

De druk aan de persgasuitlaat 7 van de eerste compressortrap 2 en aan de persgasuitlaat 12 van de tweede compressortrap 3 wordt gemeten met behulp van een eerste druksensor 23 en een tweede druksensor 24 respectievelijk, in stap 100 van figuur

7, en via de derde communicatielink 19 naar de regelaar 16 gestuurd.

In een uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding is de regelaar 16 bij voorkeur in staat om het toerental van de eerste motor 8 te regelen op basis van de druk gemeten aan de persgasuitlaat 12 van de tweede compressortrap 3 en het toerental van de tweede motor 13 op basis van de druk gemeten aan de persgasuitlaat 7 van de eerste compressortrap 2.

De regelaar 16 zal, in stap 101 het, de druk gemeten aan de persgasuitlaat 12 van de tweede compressortrap 3, uit stap 124, vergelijken met een eerste referentiedruk, uit stap 102, die overeenstemt met de vereiste druk aan de persgasuitlaat 12 van het tweede compressorelement 10 en bijgevolg, de gewenste druk aan het gebruikersnetwerk 4.

Als uit de vergelijking blijkt dat de twee waarden verschillend zijn, bepaalt de regelaar 16 het toerental van de eerste motor

8, in stap 103 en genereert een elektrisch signaal via de eerste communicatielink 17 naar de frequentieomvormer van de eerste compressortrap 2, en regelt het toerental van de eerste motor 8 in stap 104.

Op basis van de eerste referentiedruk 102 identificeert de regelaar 16 in stap 105 een tweede referentiedruk, 104, ter hoogte van de koeleenheid 15, aan de hand van het

BE2018/5769 werkingspatroon van de meertrapscompressor 1, bepaald tijdens het ontwerp.

Het spreekt voor zich dat de regelaar 16 een processor (niet weergegeven) omvat die in staat is om berekeningen uit te voeren en een geheugeneenheid (niet weergegeven) waarop verschillende gegevens en berekeningen kunnen worden opgeslagen.

Bij voorkeur kan het werkingspatroon van de meertrapscompressor 1 worden opgeslagen op de geheugeneenheid voordat de compressor 1 de fabriek verlaat, of kan erop worden opgeslagen op om het even welk moment nadat de compressor 1 de fabriek verlaten heeft.

De geïdentificeerde tweede referentiedruk, stap 104, wordt vervolgens vergeleken met de druk gemeten aan de persgasuitlaat 7 van de eerste compressortrap 2, in stap 123. Als uit het resultaat van de vergelijking blijkt dat de twee waarden verschillend zijn, bepaalt de regelaar 16 bij voorkeur het toerental van de tweede motor 13, in stap 106 en genereert een elektrisch signaal via de tweede communicatielink 18 naar de frequentieomvormer van de tweede compressortrap 3, en regelt het toerental van de eerste motor 13 in stap 107.

Onder het toerental regelen dient te worden verstaan dat het elektrische signaal gegenereerd door de regelaar 16 de respectieve frequentieomvormer bepaalt om het toerental van de eerste motor 8 respectievelijk tweede motor 13 te verhogen of verlagen zodat de eerste referentiedruk en/of de tweede referentiedruk worden bereikt.

BE2018/5769

De tweede referentiedruk wordt bij voorkeur door de regelaar 16 dusdanig geselecteerd dat een evenwichtstoestand tussen de eerste compressortrap 2 en de tweede compressortrap 3 in stand wordt gehouden.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding zonder enig beperkend karakter, omvat de regelaar 16 een Proportioneel Integrerende (PI)-regelaar voor het bepalen van het vereiste toerental van de eerste motor 8 en/of van de tweede motor 13.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding kan de regelaar 16 twee PI-regelaars omvatten die elk worden gebruikt voor het bepalen van de snelheid van de eerste motor 8 respectievelijk van de tweede motor 13.

Waarbij deze regelaars de berekeningen uitvoeren in stappen 103 en 106.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding, zonder enig beperkend karakter, omvat de werkwijze verder de stap van het regelen van het toerental van de tweede motor 13 door het toerental van de eerste motor 8 te vermenigvuldigen met een vooraf bepaalde versterkingsfactor, in stap 108.

De vooraf bepaalde versterkingsfactor wordt hierbij bepaald in functie van het werkingspatroon van de meertrapscompressor 1.

In nog een andere uitvoeringsvorm zonder enig beperkend karakter omvat de werkwijze verder de stap van het regelen van het toerental van de tweede motor 13 door het toerental van de eerste motor 8 te vermenigvuldigen met een berekende versterkingsfactor, berekend door de vooraf bepaalde

BE2018/5769 versterkingsfactor die overeenkomt met een ideale situatie op te tellen bij een bepaalde versterkingsfactor berekend door een PI-regelaar aan de hand van de metingen van de meertrapscompressor 1.

De vooraf bepaalde versterkingsfactor wordt hierbij berekend in functie van het toerental van de eerste motor 8 en de gewenste druk aan het gebruikersnetwerk 4 rekening houdend met een gedrag van de meertrapscompressor 1 volgens een ideale situatie en op basis van een theoretisch berekeningsmodel van de meertrapscompressor 1.

Overwegende dat de bepaalde versterkingsfactor wordt berekend in functie van het toerental van de eerste motor 8 en de gewenste druk aan het gebruikersnetwerk 4 rekening houdend met het reële gedrag van de meertrapscompressor 1.

Door een dergelijke werkwijze te implementeren wordt het toerental van de tweede motor 13 nauwkeuriger bepaald. Bijgevolg wordt een evenwichtstoestand van de meertrapscompressor 1 in stand gehouden tijdens de werking ervan.

Afhankelijk van het ontwerp van de meertrapscompressor 1 kan de meertrapscompressor 1 enkele of zelfs alle hierin beschreven technische kenmerken omvatten, in om het even welke combinatie zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Onder technische kenmerken wordt minimaal verstaan: de seriële verbinding tussen de compressortrappen, het aantal compressors opgenomen in elke compressortrap en de verbinding ervan, het eerste en tweede compressorelement 5 en 10 kunnen worden geselecteerd als schroef- of tandcompressorelement, ofwel

BE2018/5769 olievrij ofwel oliegeïnjecteerd, elk van de eerste motor 8 en tweede motor 13 omvat een frequentieomvormer, het gebruik van het werkingspatroon, het gebruik van een grafiek van de massastroom over druk, minstens één van de eerste motor 8 of tweede motor 13 is een elektrische motor, minstens één van de elektrische motors is een motor met variabel toerental (VSD), de positionering van het compressorelement en de motor boven op de respectieve koeleenheid 15 en/of 22, de meertrapscompressor 1 omvat: de koeleenheid 15, de tweede koeleenheid 22, de regelaar 16, de eerste communicatielink 17, de tweede communicatielink 18, de eerste druksensor 23, de eerste temperatuursensor 25, de tweede druksensor 24, de tweede temperatuursensor 26, de derde communicatielink 19, de vierde communicatielink 27, het verbindingsdeel 28, enz.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, maar een meertrapscompressor volgens de huidige uitvinding kan worden verwezenlijkt in allerlei vormen en afmetingen zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies

1. - Een meertrapscompressor (1) omvattende een inlaat (6) en een persgasuitlaat (12), minstens een eerste compressortrap (2) die een eerste compressorelement (5) omvat aangedreven door een eerste motor (8) via een eerste tandwieloverbrenging (9) en een tweede compressortrap (3) die een tweede compressorelement (10) omvat aangedreven door een tweede motor (13) via een aparte tweede tandwieloverbrenging (14), waarbij elk van de voornoemde eerste en tweede tandwieloverbrengingen (9, 14) een aandrijftandwiel omvat dat verbonden is met de eerste motor (8) respectievelijk de tweede motor (13), en een aangedreven tandwiel geconfigureerd als een multiplicator, waarbij elk van de voornoemde aangedreven tandwielen verbonden is met een as van een rotor van het voornoemde eerste compressorelement (5) respectievelijk tweede compressorelement (10) , waarbij de eerste motor (8) en de tweede motor (13) zijn aangepast om de eerste compressortrap (2) en de tweede compressortrap (3) apart aan te drijven, daardoor gekenmerkt dat de overbrengingsverhouding tussen het aangedreven tandwiel en het aandrijftandwiel van elk van de voornoemde eerste tandwieloverbrenging (9) en tweede tandwieloverbrenging (14) tussen twee en zes ligt.
2. - Meertrapscompressor volgens conclusie 1, verder omvattende een koeleenheid (15) voor het koelen van een persgas dat het eerste compressorelement (5) of het tweede compressorelement (10) verlaat.
3. - Meertrapscompressor volgens conclusie 2, verder omvattende een regelaar (16) verbonden met de eerste motor (8) via een

BE2018/5769 eerste communicatielink (17) en met de tweede motor (13) via een tweede communicatielink (18).
4. - Meertrapscompressor volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat de meertrapscompressor (1) een eerste druksensor en/of een eerste temperatuursensor omvat gepositioneerd aan de persgasuitlaat (7) van het eerste compressorelement (5) en een tweede druksensor en/of een tweede temperatuursensor gepositioneerd aan de persgasuitlaat (12) van het tweede compressorelement (10) en de regelaar (16) is aangepast om meetgegevens te ontvangen van de voornoemde druksensor(en) en/of temperatuursensor(en) via een derde communicatielink (19).
5. - Meertrapscompressor volgens één van de conclusies 1 tot 4, daardoor gekenmerkt dat minstens één van de voornoemde eerste motor (8) of tweede motor (13) een elektrische motor is.
6. - Meertrapscompressor volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde minstens één elektrische motor een VSD-motor is.
7. - Meertrapscompressor volgens één van de conclusies 1 tot 6, daardoor gekenmerkt dat minstens één van de voornoemde eerste motor (8) en/of tweede motor (13) dusdanig geconfigureerd is dat het product van het nominale vermogen, in kW, en het kwadraat van de nominale snelheid, in rpm, in een bereik tussen 0,0006xl0E12 en 0,025xl0E12 ligt.
8. - Meertrapscompressor volgens één van de conclusies 1 tot 6, waarin minstens één van de voornoemde motors dusdanig geconfigureerd is dat het product van het maximumvermogen, in

BE2018/5769 kW, en het kwadraat van de maximumsnelheid, in rpm, in een bereik tussen 0,0006xl0E12 en 0,025xl0E12 ligt.
9. - Meertrapscompressor volgens één van de conclusies 1 tot 8, daardoor gekenmerkt dat minstens één van de voornoemde compressorelementen (5, 10) en de motor (8, 13) die dit minstens één compressorelement (5, 10) aandrijft, dwars op de richting van de langste zijde van de meertrapscompressor (1) gericht zijn.
10. - Meertrapscompressor volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde minstens twee elektrische motoren identiek of zo goed als identiek zijn op het gebied van afmetingen.
11. - Meertrapscompressor volgens één van de conclusies 1 tot 10, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde meertrapscompressor (1) verder een eerste hokje (20) omvat dat één of meer frequentieomvormers omvat, en een tweede hokje (21) omvattende regelelektronica, waarbij het voornoemde eerste en tweede hokje (20, 21) van elkaar gescheiden zijn.
12. - Meertrapscompressor volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde eerste en tweede hokje (20, 21) naast elkaar zijn gepositioneerd aan een kopse zijde van de meertrapscompressor (1).
13. - Meertrapscompressor volgens één van de conclusies 1 tot 12, daardoor gekenmerkt dat minstens één van de voornoemde eerste motor (8) en/of tweede motor (13) vloeistofgekoeld is.

BE2018/5769
14.- Meertrapscompressor volgens één van de conclusies 1 tot 13, daardoor gekenmerkt dat minstens één van de voornoemde eerste motor (8) of tweede motor (13) gekoeld wordt met dezelfde vloeistof as het eerste compressorelement (5) of tweede compressorelement (10) dat wordt aangedreven door die eerste motor (8) of tweede motor (13).
15. - Meertrapscompressor volgens conclusie 14, daardoor gekenmerkt dat de minstens één motor (8, 13) en het compressorelement (5, 10) die worden gekoeld met dezelfde vloeistof een koelcircuit omvatten omvattende de voornoemde vloeistof, welk koelcircuit dusdanig is geconfigureerd dat die motor (8, 13) en het bijbehorende compressorelement (5, 10) serieel worden gekoeld.
16. - Meertrapscompressor volgens één van de conclusies 1 tot 15, daardoor gekenmerkt dat een persgasuitlaat (7, 12) van minstens één van het voornoemde eerste compressorelement (5) of tweede compressorelement (10) is verbonden met een koeleenheid (15), en gepositioneerd boven op die koeleenheid (15) .
17.- Meertrapscompressor volgens conclusie 16 daardoor gekenmerkt dat de verbinding tussen één van het voornoemde eerste compressorelement (5) en/of voornoemde tweede compressorelement (10) en de koeleenheid (15) wordt verwezenlijkt met behulp van een verbindingsdeel (28), waarbij voornoemd verbindingsdeel (28) geconfigureerd is als steun van dit eerste compressorelement (5) of tweede compressorelement (10) .

BE2018/5769
18. - Meertrapscompressor volgens conclusie 16 of 17, daardoor gekenmerkt dat de eerste motor (8) die het eerste compressorelement (5) aandrijft gepositioneerd is samen met het eerste compressorelement (5) boven op de koeleenheid (15)

5 en/of dat de tweede motor (13) die het tweede compressorelement (10) aandrijft, en het tweede compressorelement (10) gepositioneerd zijn boven op de tweede koeleenheid (22).
19. - Meertrapscompressor volgens conclusie 18, daardoor

10 gekenmerkt dat het voornoemde minstens één van het voornoemde eerste compressorelement (5) of tweede compressorelement (10) verbonden is met de respectieve eerste motor (8) of tweede motor (13) met behulp van een tweede verbindingsdeel, welk tweede verbindingsdeel geconfigureerd is als steun van dit

15 eerste compressorelement (5) of tweede compressorelement (10).
20. - Meertrapscompressor volgens conclusie 15, daardoor gekenmerkt dat een koelingsuitlaat van minstens één van de voornoemde eerste motor (5) of tweede motor (13) die serieel

20 met minstens één van het voornoemde eerste compressorelement (5) of tweede compressorelement (10) wordt gekoeld, verbonden is met een koelingsinlaat van een koeleenheid (15, 22).
21. - Meertrapscompressor volgens conclusie 15, daardoor

25 gekenmerkt dat een koelingsinlaat van de minstens één van de voornoemde eerste motor (8) of tweede motor (13) die serieel met minstens één van het voornoemde eerste compressorelement (5) of tweede compressorelement (10) wordt gekoeld, verbonden is met een koelingsuitlaat van een koeleenheid (15, 22).

BE2018/5769
22.- Meertrapscompressor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de meertrapscompressor (1) een olievrije schroefcompressor is.
23.- Een meertrapscompressor omvattende minstens een eerste compressorelement (5) en een tweede compressorelement (10) en minstens een eerste motor (8) en een tweede motor (13) voor het aandrijven, elk apart, een ander van het voornoemde eerste compressorelement (5) en tweede compressorelement (10) via een aparte eerste tandwieloverbrenging (9) en tweede tandwieloverbrenging (14), waarbij elk van de voornoemde eerste tandwieloverbrenging en tweede tandwieloverbrenging (14) een aandrijftandwiel omvat dat verbonden is met een van de voornoemde eerste motor (8) respectievelijk tweede motor (13), en een aangedreven tandwiel dat verbonden is met een as van een rotor van één van het voornoemde eerste compressorelement (5) of tweede compressorelement (10), waarin de verhouding tussen het aantal tanden van het aandrijftandwiel en het aantal tanden van het aangedreven tandwiel van één van de voornoemde eerste tandwieloverbrenging (9) en tweede tandwieloverbrenging (14) tussen twee en zes ligt.
24.- Een werkwijze voor het regelen van het toerental van de motoren van een meertrapscompressor (1), waarin de werkwijze de volgende stappen omvat:

- het voorzien van een eerste compressortrap (2) die een eerste compressorelement (5) omvat en het voornoemde eerste compressorelement (5) aandrijft door middel van een eerste motor (8) via een eerste tandwieloverbrenging (9);

- het voorzien van een tweede compressortrap (3) die een tweede compressorelement (10) omvat en het voornoemde tweede compressorelement (10) los van het eerste compressorelement

BE2018/5769 (5) aandrijft door middel van een tweede motor (13) via een aparte tweede tandwieloverbrenging (14);

- het verbinden van een aandrijftandwiel van elk van de eerste tandwieloverbrenging (9) en tweede tandwieloverbrenging (14) met de eerste motor (8) respectievelijk tweede motor (13);

- het verbinden van een aangedreven tandwiel van elk van de eerste tandwieloverbrenging (9) en tweede tandwieloverbrenging (14) met een as van een rotor van het voornoemde eerste compressorelement (5) respectievelijk tweede compressorelement (10) ;

daardoor gekenmerkt dat de werkwijze verder de stap omvat van het instellen van de overbrengingsverhouding tussen het aandrijftandwiel en het aangedreven tandwiel van elk van de voornoemde eerste tandwieloverbrenging (9) en tweede tandwieloverbrenging (14) tussen twee en zes.
25. - Werkwijze volgens conclusie 24, verder omvattende de stap van het verbinden van een persgasuitlaat (7) van de eerste compressortrap (2) met een inlaat van een koeleenheid (15) en een gasuitlaat van de koeleenheid (15) met een inlaat (11) van de tweede compressortrap (3) en het meten van de druk aan de persgasuitlaat (7) van de eerste compressortrap (2) en aan de persgasuitlaat (12) van de tweede compressortrap (3).
26. - Werkwijze volgens conclusie 25, verder omvattende de stap van het regelen van het toerental van de eerste motor (8) op basis van de druk gemeten aan de persgasuitlaat (12) van de tweede compressortrap (3) en het toerental van de tweede motor (13) op basis van de druk gemeten aan de persgasuitlaat (7) van de eerste compressortrap (2).

BE2018/5769
27.- Werkwijze volgens conclusie 26, verder omvattende de stappen van:

- het vergelijken van de gemeten druk aan de persgasuitlaat (12) van de tweede compressortrap (3) met een eerste referentiedruk die overeenkomt met de vereiste druk aan de persgasuitlaat van de meertrapscompressor (1) en als uit het resultaat van de vergelijking blijkt dat de twee waarden verschillend zijn, het regelen van het toerental van de eerste motor (8); en/of

- het vergelijken van de gemeten druk aan de persgasuitlaat (7) van de eerste compressortrap (2) met een tweede referentiedruk die overeenkomt met een gewenste drukwaarde ter hoogte van de koeleenheid (15) en als uit het resultaat van de vergelijking blijkt dat de twee waarden verschillend zijn, het regelen van het toerental van de tweede motor (13).
28.- Werkwijze volgens een van de conclusies 25 tot 27, verder omvattende de stap van het regelen van het toerental van de tweede motor (13) door het toerental van de eerste motor (8) te vermenigvuldigen met een vooraf bepaalde versterkingsfactor.
29.- Werkwijze volgens conclusie 28, verder omvattende de stap van het regelen van het toerental van de tweede motor (13) door het toerental van de eerste motor (8) te vermenigvuldigen met een berekende versterkingsfactor, berekend door de vooraf bepaalde versterkingsfactor die overeenkomt met een ideale situatie op te tellen bij een bepaalde versterkingsfactor berekend door een PI-regelaar aan de hand van de metingen van de meertrapscompressor (1).