CN101784857B - 气体液化设备的不间断运行方法 - Google Patents

气体液化设备的不间断运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及气体液化设备(1)的一种不间断运行方法，其中，连续监测冷却剂压缩机部分(4)的至少那些占冷却剂压缩机部分(4)全部荷载两位数百分比的消耗器的运行，计算总体上瞬时可提供使用的负的负荷储备量，以及，当可通过一个或多个冷却剂压缩机(7)的频率调节达到的负的负荷储备量小于最大的冷却剂压缩机(7)的能量需求并且要么当一个冷却剂压缩机(7)缺失要么当气体液化设备(1)供电网内的频率改变速度(df/dt)超出(121)预定的极限时，切断至少一个预定的透平(10)。

Description

气体液化设备的不间断运行方法
技术领域
本发明涉及气体液化设备，尤其天然气液化设备的一种不间断运行方法。
背景技术
人们将通过冷却被液化的天然气称为液化天然气(英语liquefied naturalgas，简称LNG)。在大气压下，LNG小于天然气容积的1/600stel，因此特别适用于运输和储存的目的；在这种聚集状态下它不能用作燃料。
连接在用于液化轻质碳氢化合物，例如天然气的设备上游的发电厂，通常使用燃烧天然气的燃气轮机和必要时还有蒸汽轮机，通过接合的发电机制备为电动机工作所需的电能。
传统的天然气液化设备中，使冷却剂循环的透平压缩机通过直接接合的燃气轮机驱动。
此类设备的缺点是，当进行燃气轮机所需的定期维护作业时生产中断，用单轴燃气轮机难以起动或重新起动压缩机，以及冷却剂压缩机尺寸和输出功率与典型试验的燃气轮机本身、其轴功率的直接关系，又取决于日常波动的或季节性变化的环境条件。
为克服这些缺点，在新型设备中冷却剂压缩机由可调转速的免维护电动机驱动。由燃气轮机或蒸汽轮机驱动的发电机为电动机供应电功率；连接在上游的静力变频器允许柔和地起动和可调转速地运行。因此人们也称为eLNG设备(e指electric)。
US7114351B2介绍了这种用于制备驱动LNG过程的冷却剂压缩机用的电功率的设备。在这里的第一个步骤中，用于液化气态轻质碳氢化合物过程的电功率由一个电源提供，以及在第二个步骤中，通过利用在第一个步骤中产生的电功率，冷却剂在由电动机驱动的冷却剂压缩机中被压缩。
电动机在不同的运行条件下提供其额定功率，即使在环境条件变化、气体不同或燃气轮机不同的空气进口温度下，仍能使冷却剂压缩机持续运行。US7114351B2还说明，一个突然发生故障的燃气轮机可以通过一个或多个附加的备用燃气轮机，或一个或多个附加的备用透平机组代替。但是这种方法的缺点是，LNG生产过程此时已经崩溃并持续若干小时，直至涉及的冷却剂压缩机重新起动并热稳定。也就是说，人们不得不忍受尤其中断或停顿时间。
因此，在本申请人的出版物“All Electric Driven RefrigerationCompressors in LNG Plants Offer Advantages”(KLEINER等人，GASTECH，2005年3月14日，XP-001544023)中建议了一种气体液化设备，它包括发电部分、输电部分、冷却剂压缩机部分和调节器，其中，发电部分有一定数量的透平机组，以及冷却剂压缩机部分有至少一个冷却剂压缩机和与冷却剂压缩机接合的驱动电机，驱动电机用于电力驱动冷却剂压缩机，输电部分将在发电部分中产生的功率供冷却剂压缩机部分使用，以及调节器与发电部分和与冷却剂压缩机部分连接，在正常运用时可借助调节器通过所有透平机组的部分负荷运行或全负荷运行，制备满足额定需求所需要的功率，其中，透平机组的数量超过保证冷却剂压缩机部分连续运行必要的最低数量。
在这里重要的思想是，测量eLNG设备总的功率需求，遵循n+1原则，安装一个附加的透平机组。这个透平机组并非备用的透平机组。为运行eLNG设备所需要的，包括第n+1个透平机组在内的全部透平机组，在设备无故障或正常状态下均按部分负荷运行状态工作，也就是说，总是保留如此多的回旋用的储备量，以致能通过调节技术补偿一个透平机组的缺失。在这里，指定一个或多个透平机组承担频率调节任务，以及全部有效的透平机组在正常情况下载荷均匀。当一个透平或一个发电机保护性切断(trip)时，由调节器(动态载荷计算器)判断，是否必须引入独立电网稳定化的措施。
发明内容
因此本发明要解决的技术问题是，提供气体液化设备的一种不间断运行方法。
本发明的气体液化设备包括发电部分、输电部分、冷却剂压缩机部分和调节器，其中，发电部分有一定数量的透平机组，以及冷却剂压缩机部分有至少一个冷却剂压缩机和与冷却剂压缩机接合的驱动电机，驱动电机用于电力驱动有额定电力需求的冷却剂压缩机，输电部分将发电部分中产生的功率供给冷却剂压缩机部分使用，以及调节器与发电部分和与冷却剂压缩机部分连接，在正常运行时通过所有透平机组的部分负荷运行或全负荷运行，提供满足额定需求所需要的功率，其中，透平机组的数量超过保证冷却剂压缩机部分连续运行必要的最低数量，按照本发明的气体液化设备不间断运行方法，连续监测冷却剂压缩机部分至少那些占冷却剂压缩机部分全部荷载两位数百分比的消耗器的运行，计算总体上瞬时可提供使用的负的负荷储备量，当可通过一个或多个冷却剂压缩机的频率调节达到的负的负荷储备量小于最大的冷却剂压缩机的能量需求并且要么当一个冷却剂压缩机缺失要么当气体液化设备供电网内的频率改变速度(df/dt)超出预定的极限时，切断至少一个预定的透平。
在这里应着重指出，与传统电网不同，在独立电网中，亦即例如在eLNG设备的发电部分中，存在负载与发电机功率的一个比率，当此比率超过电流负载80％时，仅分配给少量单个负载。在传统的电网中则不是这种情况，它存在许多占全部荷载小百分比份额的单个负载，因此人们并不观察或监测消耗器的运行。
气体液化设备的不间断运行最快可以这样达到：使透平机组这样运行，即，保留的正或负的功率储备量抵偿最大透平机械的缺失，其中正的功率储备抵偿发电机的缺失，而负的功率储备量抵偿冷却剂压缩机部分的电动机-压缩机系列的缺失。
当缺失一个透平机组时，在事先规定的正的总负荷储备量小于此透平机组缺失前产生的功率时，优选地降低压缩机驱动转速。(遵循透平压气机二次幂的负荷特征曲线，以转速的三次幂减小被电动机吸纳的功率)。
若通过降低压缩机驱动转速仍不能满足冷却剂压缩机部分当前的能量需求，则恰当的是切断气体液化设备的至少一个预定的电消耗器(英语loadshedding)。
在非自愿地切断在液化过程中的部分设备时，或在气体液化设备供电网中电网频率及其随时间的改变、电压以及相位角达到预定的阈值时，可以通过切断预定的透平，保证气体液化设备基本上不间断运行。
对于运行eLNG设备最难预料到的故障是，在发电部分内透平机组的计划外缺失，亦即在独立电厂中保护性切断压缩机驱动装置其效果是从属的，而当在过程设备中紧急关闭时，在有些情况下不能维持运行。但原则上也可以将过程设备中的部分紧急关闭(ESD，emergency shut down)包含在动态载荷计算器的算法内。
气体液化设备由此原则上可能的不间断运行的持续时间，通过取消对发电部分中燃气轮机必要的维护作业，从迄今的一至两年，增加到超过五年。因此，与增加可预见的生产日从每年约340(迄今直接运行气体液化设备的经验值)到365天相反，只还存在计划外(故障)关闭。
当采用可调转速(变流器供电)的电动机以及从现代燃气轮机和蒸汽轮机(GuD)电厂向其供电时，提高了设备的热效率和减少温室气体排放。
通过恰当设计驱动设备，冷却剂压缩机在过程引起的切断后，可以在10至30分钟时间内，而不是在备用透平或转速固定式电动机情况下的8至12小时，借助起动变流器重新起动，压缩机无需卸载以及不必放掉冷却剂。
相应地设计供电的独立电厂和集成那些参与的自动化系统(例如电厂、变流驱动装置、压缩机)，也可以在电厂中一个发电机故障切断期间，不间断地维持eLNG的生产。
通过将维护作业从有爆炸危险的过程区域转移到电厂区域内，降低危及人员的可能性。
压缩机选择准则限于燃气轮机转速和功率，在使用专为应用设计的可调转速的电动机时，取消根据过程具体情况的优化。
附图说明
下面借助附图举例详细说明本发明。附图示意性和未按尺寸比例地表示出：
图1表示eLNG设备示意图；
图2表示为了实现按照本发明的方法调节器正的负荷储备量载荷计算器-算法；
图3表示为了实现一种优选的实施形式调节器降低压缩单元转速的载荷计算器-算法；
图4表示为了实现另一种实施形式调节器切断预选的透平的载荷计算器-算法；
图5表示气体液化设备传统的发电部分中透平工作负荷；
图6表示具有备用透平的气体液化设备的发电部分中透平工作负荷；
图7表示具有n+1个透平的气体液化设备的发电部分中部分负荷运行时透平工作负荷；以及
图8表示具有n+1个透平的气体液化设备的发电部分中另一种透平工作负荷。
具体实施方式
图1表示气体液化设备1的一种集成的方案，包括作为发电部分2的独立电厂23、分配电能的输电部分3、以及冷却剂压缩机部分4。调节器5与发电部分2、输电部分3及冷却剂压缩机部分4连接。
发电部分2包括三个透平机组6，各有一个透平10和一个发电机12，它们通过轴11连接。但发电部分2也可以包括少于三个或多于三个的透平机组6。
透平机组6分别通过电力变压器13与输电部分3的电厂汇流排15连接，输电部分3将电能供给在冷却剂压缩机部分4和/或其他消耗器26中的电动机使用。
在冷却剂压缩机部分4中，通过变压器14和变流器16驱动冷却剂压缩机7的转速可变式电动机8。驱动电机8与冷却剂压缩机7通过轴17连接，并构成电动机-压缩机系列9，它最终促成冷却剂循环，并在冷却剂循环18内促使天然气21冷却。
图1示意性表示出闭式冷却剂循环18。经压缩的冷却剂从冷却剂压缩机7经导管19输送到液化单元25。使用后的气态冷却剂经管道20返回冷却剂压缩机7。
此外，图1表示出在液化单元25旁轻质气态碳氢化合物，例如天然气21的一个进口。在液化单元25(和另一些图中没有表示的类似的级)内，天然气21通过在换热器中冷却，由气态转变为液相(LNG)22。
在图2中为了实施按照本发明的方法，亦即控制气体液化设备1的不间断运行，而示出了调节器5的载荷计算器按照本发明的算法。为了评价负载状况，动态载荷计算器不断从电厂控制台获得信息101。这些信息包括每个燃气轮机或蒸汽轮机的瞬时输出功率、每个燃气轮机或蒸汽轮机组瞬时可能的最大功率、以及每个燃气轮机或蒸汽轮机瞬时可能的最小荷载，它们分别表达在发电机电功率内。借助输出功率和瞬时可能的最大功率，或借助输出功率和瞬时可能的最小荷载，可以确定正的或负的负荷储备量。
在第一个步骤102，在不同参数包含在内的情况下，动态载荷计算器计算瞬时可提供的正的负荷储备量，所述参数例如是已经考虑在来自电厂控制台的值101内的瞬时环境温度、空气湿度和燃气的热值。
在第二个步骤103，动态载荷计算器将正的负荷储备量与最大透平机组6的功率作比较。若全部正的负荷储备量即使在切断一个透平机组6时也足以维持eLNG设备的运行，则动态载荷计算器向电厂和eLNG设备的调度室通告状态“n+1有效”，这是步骤104。若在此状态下确实在电厂内实施保护性切断，则动态载荷计算器保持钝态，以及电厂控制台通过剩余发电机12的负载变换，在可使用的与所要求的负载之间重新建立平衡关系。
若动态载荷计算器确定，瞬时可使用的正的负荷储备量不足以补偿一个透平机组6可能的缺失，则它预防性地向调度室通告报警状态“n+1无效”，这是步骤105。
这可以使操作人员动用可能被关闭的功率储备(例如通过维护作业)，或例如通过切断其他消耗器26减小电网负载，并因而必要时可在缺失一个透平机组6时预防生产间断。此外也适用的是，在有效的透平机组6与过程蒸汽消耗方面的变化之间实施人工的负载变换。
若eLNG设备的操作人员没有起动预防性的荷载减小，例如通过切断不重要的消耗器26或暂时减产，则动态载荷计算器可以介入，它将全部有效的压缩机驱动装置的转速，暂时下降到一个仍能保证压缩机稳定并因而确保不间断生产的值。此外，连续处理从压缩机控制台得到的信息，106，通过降低压缩机转速导致瞬时0可能的荷载减小，不危及压缩机运行的稳定性，以及将各压缩机单元可能的荷载减小相加所得的和数，作为正的负荷储备量，这是步骤107。此时，由此获得的总的功率储备抵偿可能的一个透平机组6的缺失。
因此在“n+1无效”的报警状态，可以通过降低压缩机驱动装置转速，重新建立起正的和负的负荷储备量之间的平衡。因为这一过程可以非常迅速地完成，所以在报警状态若在电厂内确实发生了保护性切断，这一过程只能由动态载荷计算器触发。
图3表示相关的算法。如已说明的那样，107表示透平机组6正的负荷储备量与基于降低压缩机单元转速可能的负荷减小之和。在下一个步骤108中，将此正的负荷储备量和可能的负荷减小，与最大的透平机组6瞬时可供使用的功率作比较。与比较的结果无关，在一个透平10缺失时，109，逻辑积为真110，以及压缩机单元转速减小，111。若正的负荷储备量和可能的负荷减小之和，小于最大或至少所涉及的那个透平机组6的功率，则附加实施甩负荷，112。
除了计算获知正与负的负荷储备量之间的差值外，独立确定的电网频率改变速度(df/dt)，可以用于识别荷载状况的突变，不考虑其原因。频率改变速度正比于当时的荷载跃变，并因而可用于决定必要的保护性切断。
因为频率改变是触发事件的直接后果，以及确定改变速度比借助直接的切断信号实施保护性触发需要更长的时间，所以根据算得的频率改变再采取行动可能太晚。因此这一功能可看作是所说明的直接切断的后备。此外必须保证，那些根据计算获知的低频率造成的行动不会引起误触发。
若所述措施不足以补偿正与负的负荷储备量之间的差值，则在达到预定的低频率阈值时，动态载荷计算器起动一系列预编程的甩负荷，预防电网频率的进一步下降并因而造成整个电厂保护性断路。存放在载荷计算器中，必要时可以暂时切断不致生产中断的消耗器，迅速和以必要的如维持电网频率所需要的那样的程度与电网分离。
原则上，用于计划外切断透平机组6的算法，也可以使用在计划外切断大的消耗器，尤其大的压缩机驱动装置。电厂和机器控制台设计为，使它可以在无需动态载荷计算器合作的情况下，调整甩负荷的数量级。图4示出了这种原理。若通过频率调整可达到的负的负荷储备量之和，大于通过切断压缩机驱动装置采取的最大减荷，则动态载荷计算器不介入。否则，切断预选的透平机组6，由此而产生的正的负荷储备量填补留下的空缺。
113在这里表示计算负的负荷储备量以及确定有最大荷载的那个压缩机驱动装置。在步骤114中比较这两个值。若负的负荷储备量大于此压缩机驱动装置较大的荷载，则计算器通告“n+1有效”，步骤115。在另一种情况下它通告“n+1无效”，步骤116。
借助来自电厂控制台的数据101以及压缩机控制台的数据106，实施透平机组6与压缩机单元的匹配117。借助这一匹配，当负的负荷储备量小于最大压缩机单元的能量需求116并且124要么当一个压缩机单元缺失122要么123当气体液化设备1的供电网中频率改变速度120超过121预定极限时，切断预选的透平机组6。
在更多地甩负荷时126，例如在过程中部分紧急切断的情况下，必要时必须从电网摘出更多个透平机组6，128。若这种紧急切断的过程和大小118已知，原则上也可以由载荷计算器控制这种过程，例如通过采取预选119要切断的透平10的措施，以便必要时能继续运行部分过程。大的甩负荷126以及超过121频率改变速度120的一个极限值，在不排斥“或”操作127的意义上共同逻辑运算。
图5示意表示额定运行时气体液化设备1传统的发电部分中透平工作负荷。发电部分的所有透平10在名义上的全负荷27状态运行。如此运行的发电部分没有在缺失一个透平机组6时能保证整个气体液化设备不间断运行的正的负荷储备。
图6示意性表示出额定运行时在US7114351B2中介绍的气体液化设备的发电部分中透平工作负荷。当缺失另一个在气体液化设备额定运行时处于全负荷运行的透平10时，起动附加的准备好备用的透平24。在缺失一个透平10时，可导致LNG生产过程中断和停用时间，这可能持续若干小时，直至涉及的冷却剂压缩机7重新起动以及液化过程热稳定。
图7举例示意性表示出冷却剂压缩机部分4额定运行时按本申请人的出版物“All Electric Driven Refrigeration Compressors in LNG Plants OfferAdvantages”(KLEINER等人，GASTECH，2005年3月14日，XP-001544023)的气体液化设备的发电部分2中透平工作负荷。全部透平10在部分负荷28的状态下运行。没有备用透平24。在缺失一个透平10时，通过增大剩余的透平10的荷载，正的负荷储备量足以保证气体液化设备1不间断运行。
图8举例示意性表示出冷却剂压缩机部分4额定运行时按本申请人的出版物“All Electric Driven Refrigeration Compressors in LNG Plants OfferAdvantages”(KLEINER等人，GASTECH，2005年3月14日，XP-001544023)的气体液化设备的发电部分2中另一种透平工作负荷。全部透平10在部分负荷或全负荷状态28、27下运行。在这里也没有备用透平24。然而透平10的工作负荷不一定相同。例如，在确定工作负荷时，除了其他参数外特别考虑透平10的机器寿命。

Claims (4)

1.一种气体液化设备(1)的不间断运行方法，所述气体液化设备(1)包括发电部分(2)、输电部分(3)、冷却剂压缩机部分(4)和调节器(5)，其中，所述发电部分(2)具有一定数量的透平机组(6)，以及冷却剂压缩机部分(4)具有至少一个冷却剂压缩机(7)和与冷却剂压缩机(7)接合的驱动电机(8)，所述驱动电机(8)用于电力驱动具有额定电力需求的冷却剂压缩机(7)，所述输电部分(3)将发电部分(2)中产生的功率供给所述冷却剂压缩机部分(4)使用，以及所述调节器(5)与发电部分(2)和与冷却剂压缩机部分(4)连接，在正常运行时通过所有透平机组(6)部分负荷运行或全负荷运行，提供满足额定需求所需要的功率，其中，透平机组(6)的数量超过保证冷却剂压缩机部分(4)连续运行必要的最低数量，其特征在于下列步骤：
-连续监测所述冷却剂压缩机部分(4)的至少那些占冷却剂压缩机部分(4)全部荷载两位数百分比的消耗器的运行，
-计算总体上瞬时可提供使用的负的负荷储备量，
-当可通过所述冷却剂压缩机(7)的频率调节达到的负的负荷储备量小于所述冷却剂压缩机(7)的最大的能量需求并且要么当一个冷却剂压缩机(7)缺失要么当气体液化设备(1)的供电网内的频率改变速度(df/dt)超出(121)预定的极限时，切断至少一个预定的透平(10)。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，计算总体上瞬时可提供使用的正的负荷储备量，以及在一个透平机组(6)缺失的情况下，当正的负荷储备量小于由此透平机组(6)在缺失前产生的功率时，降低压缩机驱动转速。
3.按照权利要求2所述的方法，其中，当所述透平机组(6)缺失后即使通过降低压缩机驱动转速，当前运行的透平机组(6)的功率仍不能满足冷却剂压缩机部分(4)当前的能量需求时，切断气体液化设备(1)的至少一个预定的消耗器。
4.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其中，当达到预定的电网频率下阈值时，在气体液化设备(1)的供电网内甩去预定的负载。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009017613A1 (de) * 2009-04-16 2010-10-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb mehrerer Maschinen
US8108081B2 (en) 2009-08-12 2012-01-31 Sunpower Corporation System and method for associating a load demand with a variable power generation
FR2977015B1 (fr) * 2011-06-24 2015-07-03 Saipem Sa Procede de liquefaction de gaz naturel a triple circuit ferme de gaz refrigerant
EP2604960A1 (en) * 2011-12-15 2013-06-19 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method of operating a compressor and system and method for producing a liquefied hydrocarbon stream
EP2660547A1 (de) 2012-05-03 2013-11-06 Siemens Aktiengesellschaft Metallurgische Anlage
US9939194B2 (en) * 2014-10-21 2018-04-10 Kellogg Brown & Root Llc Isolated power networks within an all-electric LNG plant and methods for operating same
JP6415989B2 (ja) * 2015-01-05 2018-10-31 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 液化ガス用冷却装置
EP3339653B1 (en) 2016-12-21 2021-07-07 ABB Schweiz AG Compressor control during power supply system disturbances
RU2020122328A (ru) * 2017-12-07 2022-01-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ работы объекта по производству сжиженного природного газа
JP6556891B2 (ja) * 2018-03-09 2019-08-07 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 液化ガス用冷却装置およびそのメンテナンス方法
CN108561194B (zh) * 2018-04-27 2020-07-14 中国神华能源股份有限公司 发电机组一次调频控制装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1824933A (zh) * 2005-02-23 2006-08-30 株式会社东芝 液化天然气发电站及其运行方法
US7114351B2 (en) * 2002-09-30 2006-10-03 Bp Corporation North America Inc. All electric LNG system and process
CN1864042A (zh) * 2003-11-06 2006-11-15 埃克森美孚上游研究公司 高效非同步的液化天然气生产方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1359603A1 (ru) * 1985-12-25 1987-12-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники Способ управлени режимами работы криогенной установки
DE19537637A1 (de) * 1995-10-10 1997-04-17 Asea Brown Boveri Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage
US7069733B2 (en) * 2003-07-30 2006-07-04 Air Products And Chemicals, Inc. Utilization of bogdown of single-shaft gas turbines to minimize relief flows in baseload LNG plants

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7114351B2 (en) * 2002-09-30 2006-10-03 Bp Corporation North America Inc. All electric LNG system and process
CN1864042A (zh) * 2003-11-06 2006-11-15 埃克森美孚上游研究公司 高效非同步的液化天然气生产方法
CN1824933A (zh) * 2005-02-23 2006-08-30 株式会社东芝 液化天然气发电站及其运行方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J C W CORCORAN.Studies of Machine Dynamic Behaviour and System Recovery in a Natural Gas Liquefaction Plant.《IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCES IN POWER SYSTEM CONTROL》.1991, *
R.C. Wilson.Electrical Network Design Studies for Natural Gas Liquefaction Plants.《The 2006 IEEE INDUSTRY APPLICATIONS CONFERENCE FORTY-FIRST IAS ANNUAL MEETING》.2006, *

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