CN102312726B - 在压缩机入口使用可动入口引导叶片的涡轮膨胀机及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在压缩机入口使用可动入口引导叶片的涡轮膨胀机及方法。一种涡轮膨胀机-压缩机系统包括：膨胀机，其被构造成使进气膨胀；第一组可动入口引导叶片，其被构造成控制进气的压力；压缩机，其被构造成压缩从膨胀机接收的气体；轴，其被构造成支承并旋转膨胀机叶轮和压缩机叶轮；第二组可动入口引导叶片，其附连到压缩机上且被构造成控制输入到该压缩机中的气体的压力；以及控制器，其被构造成获得关于轴的旋转速度、进气的压力和温度、从膨胀机输出的气体的压力和温度的信息，以及控制第二组可动入口引导叶片以在非设计条件下使轴的旋转速度与越过膨胀机的焓降之间的比值最大化。

Description

在压缩机入口使用可动入口引导叶片的涡轮膨胀机及方法
技术领域
本文所公开的主题的实施例大体而言涉及在压缩机入口处使用可动入口引导叶片来实现膨胀机的增强的运行的方法和系统。
背景技术
涡轮膨胀机广泛地用于工业制冷、油和气体处理以及低温过程中。涡轮膨胀机例如用来从天然气提取较重的烃类气体，诸如统称作天然气液体(NGL)的乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、正丁烷(n-C4H10)、异丁烷(i-C4H10)、戊烷以及甚至更高分子量的烃类。由膨胀机中的原料气体膨胀所产生的气-液混合物通常被分成气体流和液体流。大部分天然气液体通过将液体流独立于剩余气体流输出而移除，之后剩余气体流通常被压缩以发送到下游使用者。
图1示出了常规涡轮膨胀机-压缩机系统100，其中涡轮膨胀机10和压缩机20具有布置于同一轴30上的叶轮。涡轮膨胀机10典型地为离心或轴向流动膨胀机，进气40在其中膨胀。气体膨胀产出机械功，引起膨胀机叶轮50旋转。膨胀的气体作为气流60输出。从涡轮膨胀机10输出的气流60可输入到压缩机20(即气流70)中。
在具有压力p1和温度T1的进气40在进入涡轮膨胀机10时膨胀(为了计算的目的可使用等熵膨胀)之后，气流60具有分别低于压力p1和温度T1的压力p2和温度T2。
由于压缩机叶轮80与膨胀机叶轮50安装在相同的轴30上，膨胀机叶轮50的旋转引起压缩机叶轮80旋转。以此方式，在涡轮膨胀机10中产出的机械功转移到压缩机20。膨胀机叶轮50、压缩机叶轮80和轴30以相同速度旋转。压缩机叶轮80的旋转能量在压缩机20中用于压缩该压缩机20中的以压力p3输入的气流70。压缩机20输出具有高于压力p3的压力p4的输出气流90。
进入涡轮膨胀机10的进气40的压力通常受到控制以维持在设计值附近。例如，一组标准的可动输入引导叶片(在图1中未示出)可用于控制进入涡轮膨胀机10的进气40的压力。
理想地，在设计条件下，进气40的压力p1和从涡轮膨胀机10输出的气流60的压力p2具有预定值(即在预定值附近的范围内)。当压力p1和p2具有预定值时，轴速度u接近设计值。但是，涡轮膨胀机-压缩机系统有时在不同于设计条件的条件下运行。
一般而言，涡轮膨胀机效率与(i)轴的速度u和(ii)越过涡轮膨胀机10的等熵焓降的比值有关。但是，发生于涡轮膨胀机10中的为实际转化。当已知气体组成、进气40的压力p1和温度T1，以及从涡轮膨胀机10输出的气流60的压力p2和温度T2时该实际转化确定。已知气体组成、压力p1、温度T1和压力p2，可计算出越过涡轮膨胀机10的等熵焓降。
在压缩机20中的压缩通过改变轴30的速度u而消极地影响涡轮膨胀机效率。因此，在非设计条件下，当调节单个参数(进气40的压力p1)时，涡轮膨胀机效率并未得到优化。只能够调节进气40的压力p1限制了操作者优化涡轮膨胀机效率的能力。
如果不使用额外能源，压缩为膨胀机10中的膨胀的副产物。压缩效率由输入到压缩机20中的气体的压力p3和压缩机叶轮的旋转速度(其与轴30的旋转速度u相同)来确定。
在只能调节进气40的压力p1的常规涡轮膨胀机-压缩机系统中，操作者没有在非设计条件下充分控制轴30的旋转速度u的手段。
因此，提供避免上述问题和缺陷的系统和方法将会是合乎需要的。
发明内容
根据一示范性实施例，一种涡轮膨胀机-压缩机系统包括：膨胀机、第一组可动入口引导叶片、压缩机、轴、第二组可动入口引导叶片，以及控制器。该膨胀机被构造成使进气膨胀且具有膨胀机叶轮。第一组可动入口引导叶片附连到膨胀机上且被构造成控制进气的压力。压缩机被构造成压缩从膨胀机接收的气体且具有压缩机叶轮。轴被构造成支承并旋转膨胀机叶轮和压缩机叶轮。第二组可动入口引导叶片附连到压缩机上且被构造成控制输入到压缩机内的气体的压力。连接到第二组可动入口引导叶片的控制器被构造成获得关于轴的旋转速度、进气的压力和温度以及由膨胀机输出的气体的压力和温度的信息。该控制器还被构造成控制第二组可动入口引导叶片以调节输入到压缩机内的气体的压力，以在非设计条件下使得轴的旋转速度与越过膨胀机的焓降之间的比值最大化。
根据另一示范性实施例，提供了一种控制涡轮膨胀机-压缩机系统的方法，该涡轮膨胀机-压缩机系统具有带膨胀机叶轮的膨胀机，膨胀机叶轮经由轴连接到压缩机的压缩机叶轮，压缩机压缩由膨胀机输出的气流。该方法包括：接收关于进入膨胀机的进气的压力和温度的第一信息，接收关于由膨胀机输出的气体的压力的第二信息，以及接收关于附连到压缩机叶轮和膨胀机叶轮的轴的旋转速度的第三信息。该方法还包括基于所接收的第一信息、第二信息和第三信息来判断涡轮膨胀机-压缩机系统何时以非设计条件运行。该方法还包括当判断出涡轮膨胀机-压缩机系统以非设计条件运行时，将轴的旋转速度与越过膨胀机的焓降之间的比值与预定值进行比较。该方法还包括：控制连接到压缩机入口的压缩机可动入口引导叶片组以调节输入到压缩机中的气体的压力，使得在非设计条件下的轴的旋转速度与越过膨胀机的焓降之间的比值更接近预定值。
根据另一实施例，被构造成控制涡轮膨胀机-压缩机系统的控制器具有接口和控制单元。涡轮膨胀机-压缩机系统具有带膨胀机叶轮的膨胀机和带压缩机叶轮的压缩机，该膨胀机叶轮和该压缩机叶轮由同一轴旋转，且该压缩机压缩由膨胀机输出的气体。该接口被构造成接收关于进入膨胀机的进气的压力和温度、由该膨胀机输出的气体的压力和温度以及轴的旋转速度的信息，且向构造成控制输入到压缩机中的气体的压力的压缩机入口叶片组输出命令。该控制单元连接到接口且被构造成从该接口接收信息，判断涡轮膨胀机-压缩机系统何时以非设计条件运行，以及产生用于压缩机可动入口引导叶片组的命令，以便在非设计条件下将轴的旋转速度与越过膨胀机的焓降之间的比值维持在预定范围内。
附图说明
结合于本申请文件中并构成其一部分的附图示出了一个或多个实施例且与本描述一起解释了这些实施例。在附图中：
图1是常规涡轮膨胀机-压缩机系统的示意图；
图2是根据一示范性实施例的涡轮膨胀机-压缩机系统的示意图；
图3是根据另一示范性实施例的涡轮膨胀机-压缩机系统；
图4是根据另一示范性实施例的控制涡轮膨胀机-压缩机系统的方法的流程图；
图5是根据另一示范性实施例的控制涡轮膨胀机-压缩机系统的方法的流程图；以及
图6是根据另一示范性实施例的控制器。
具体实施方式
下文的示范性实施例的描述参考了附图。在不同附图中的相同的参考标号表示相同或相似的元件。下文的详细描述并不限制本发明。而是本发明的范围由所附的权利要求限定。为了简单起见，关于涡轮膨胀机-压缩机系统的术语和结构来讨论下面的实施例。但是，紧接着讨论的实施例并不限于这些系统，而是可应用于将膨胀机所产生的功转移到压缩由膨胀机输出的气体的压缩机的其它系统中。
贯穿了申请文件的对“一个实施例”或“一实施例”的参照表示结合了一个实施例而描述的具体特征、结构或特性包括在所公开的本主题的至少一个实施例中。因此，在贯穿申请文件的多个位置中，措词“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必指向相同的实施例。另外，具体的特征、结构或特性可在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
图2是根据一示范性实施例的涡轮膨胀机-压缩机系统200的示意图。膨胀机210具有膨胀机叶轮212。膨胀机210接收进气流214。在膨胀机210内，气体可膨胀且因此引起膨胀机叶轮212旋转。膨胀的气体作为气流216从膨胀机210输出。
当涡轮膨胀机-压缩机系统200以设计条件运行时，进气流214的压力p1和温度T1，以及气流216的压力p2和温度T2具有接近预定值的值。但是，涡轮膨胀机-压缩机系统有时以非设计条件运行。当出现非设计条件时，可使用例如第一组可动输入引导叶片(IGV1)218将进气流214的压力p1调节为再次变得接近相应的预定值。IGV1 218附连到膨胀机210的入口。
如果进气流214为包括较重烃类气体的气体混合物，则大部分较重烃类气体在由于膨胀而实现的较低温度处液化。在一种应用中，液化的较重烃类气体可作为独立的液体流由分离器(Sep)220从膨胀机210中移除。
在图2所示的涡轮膨胀机-压缩机系统200中，压缩机224具有压缩机叶轮226。压缩机224从膨胀机210接收气流216且输出压缩的气流228。但是，在膨胀机210与压缩机224之间，气流216的压力可由于其它过程构件(例如分离器、冷却器、阀)和压力损失而改变，气流216在输入到压缩机224中时具有压力p3。
由于气体膨胀所产生的机械功使得膨胀机叶轮212旋转。膨胀机叶轮212与压缩机叶轮226安装在相同的轴230上。由于这种布置，压缩机叶轮226也由于在膨胀机210中的气体膨胀期间所产生的机械功而旋转。压缩机叶轮226的旋转提供用于在压缩机224中压缩气体的能量。因此，如果不使用额外能源，压缩为膨胀机210中的膨胀的副产物。
相反，旋转压缩机叶轮226所必须的机械功(也被称作负荷)影响轴230的旋转速度u且由此间接地影响膨胀机210内的气体的膨胀过程。
膨胀机效率和轴230的旋转速度u与越过膨胀机210的焓降ΔH的比值相关。在膨胀机210中的气体膨胀可近似为等熵过程。越过膨胀机的等熵焓降ΔH可作为(i)进入膨胀机210的进气流214的压力p1和温度T1，(ii)从膨胀机210输出的气流216的压力p2，以及(iii)气体组成的函数来估计。气体组成可为恒定的、手动输入的或作为气体组成分析仪的输出而提供的。
实际上，在膨胀机210中的气体膨胀并非理想的等熵过程。越过膨胀机210的焓降ΔH可使用(i)进入膨胀机210的进气214的压力p1和温度T1，(ii)从膨胀机210输出的气流216的压力p2和温度T2，以及(iii)气体组成来计算。
在膨胀机210中的气体膨胀的特性参数(即p1、T1、p2和T2)和轴230的旋转速度u可能并不独立地变化。因此，在非设计条件下，为了使膨胀机效率最大化，可例如通过在压缩机入口处提供的第二组可动入口引导叶片(IGV2)232来控制输入到压缩机224中的气流216的压力p3。通过修改输入到压缩机224中的气流216的压力p3，修改了轴230的旋转速度u且因此可使得膨胀机210中的膨胀机效率最大化。
轴230的旋转速度u可例如由速度传感器(Su)234在膨胀机210与压缩机224之间紧邻轴230的位置处测量。进入膨胀机210的进气流214的压力p1和温度T1可例如分别由传感器(Sp1)235和传感器(ST1)236来测量。
气流216的压力p2和温度T2可在膨胀机210的输出处例如分别由传感器(Sp2)237和传感器(ST2)238来测量。在压缩机224的输入处的气流216的压力p3可例如由传感器(Sp3)239来测量。
控制器240分别从传感器234、235、236和237获得关于进入膨胀机210的进气流214的压力p1和温度T1、进入压缩机224的气流216的压力p2，以及轴230的旋转速度u的信息。
在一实施例中，控制器240可发送命令C1到IGV1 218以便将进气流214的压力p1调节为在预定范围内。
基于监视所获得的信息，控制器240判断涡轮膨胀机-压缩机系统200何时在非设计条件下运行。当控制器240判断出涡轮膨胀机-压缩机系统200在非设计条件下运行时，控制器240发送命令C2到第二组IGV2232以调节输入到压缩机内的气体的压力p3，以便使得在轴230的旋转速度u与越过膨胀机210的焓降ΔH之间的比值R最大。
图3示出了涡轮膨胀机-压缩机系统201的一示范性实施例，其具有安装于同一轴230上的带膨胀机叶轮212的膨胀机210和带压缩机叶轮226的压缩机224。进入膨胀机210的进气流214的压力p1由可动入口引导叶片218组来调节。输入到压缩机224中的气流的压力p3由可动入口引导叶片232组来控制。膨胀机210、轴230和压缩机224装入壳体250中。该壳体250将膨胀机210、轴230和压缩机224相对于彼此保持在预定位置处。
根据一示范性实施例，图4示出了由涡轮膨胀机-压缩机系统执行的方法400，该涡轮膨胀机-压缩机系统具有带膨胀机叶轮的膨胀机，该膨胀机叶轮经由轴连接到压缩机的压缩机叶轮，压缩机压缩由膨胀机输出的气流。可由类似于图2中的控制器240的控制器来执行的该方法包括：在S410处接收关于进入膨胀机的进气的压力p1和温度T1的第一信息，在S420处接收关于由膨胀机输出的气体的压力p2和温度T2的第二信息，以及在S430处接收关于附连到压缩机叶轮和膨胀机叶轮的轴的旋转速度u的第三信息。
关于进入膨胀机的进气的压力p1和温度T1的第一信息可基于在S405处例如由诸如图2中的Sp1 235和ST1 236的传感器测量压力p1和温度T1。关于由膨胀机输出的气体的压力p2和温度T2的第二信息可基于在S415处测量压力p2。压力p2和温度T2可在膨胀机210的出口处例如由诸如图2中的Sp2 237和ST2 238的传感器来测量。关于轴的旋转速度u的第三信息可基于在S425处测量旋转速度u。旋转速度u可在其中于膨胀机210与压缩机224之间的、紧邻轴230的位置处例如由诸如图2中的Su 234的传感器来测量。
图4所示的方法还包括在S440处判断涡轮膨胀机-压缩机系统何时在非设计条件下运行。如果判断出涡轮膨胀机-压缩机系统不在非设计条件下运行，该方法循环返回接收关于p1和T1(S410)、p2(S420)和u(S430)的信息，并判断涡轮膨胀机-压缩机系统是否在非设计条件下运行(S440)。
如果判断出涡轮膨胀机-压缩机系统在非设计条件下运行，该方法还包括在S450处计算轴的旋转速度u与越过膨胀机的焓降ΔH之间的比值R并且将其与预定值V进行比较。焓降可在S445处作为p1、T1、p2、T2和气体组成的函数来计算。
该方法还包括在S460处控制压缩机可动入口引导叶片组以调节输入到压缩机内的气体的压力p3，这样来致使比值R更接近预定值V，该压缩机可动入口引导叶片组连接到压缩机入口，由膨胀机输出的气体通过该压缩机入口进入到该压缩机内。
该方法还可包括调节膨胀机可动入口引导叶片组-诸如图2中位于膨胀机的输入处的IGV1，以将进入膨胀机的进气的压力p1维持在预定范围内。
当进气是包括较重组分的混合物时，该方法还可包括例如由诸如图2中的Sep 220的分离器从自膨胀机输出且输入到压缩机内的气体中分离出在膨胀机中液化的较重组分。
假定在膨胀机中的气体膨胀为等熵过程，该方法可使用(i)进气的压力p1和温度T1，(ii)从膨胀机输出的气体的压力p2以及(iii)气体组成的函数来计算越过膨胀机的焓降。
根据另一示范性实施例，图5示出了控制涡轮膨胀机-压缩机系统的方法500，该涡轮膨胀机-压缩机系统具有带膨胀机叶轮的膨胀机，该膨胀机叶轮经由轴连接到压缩机的压缩机叶轮，该压缩机压缩由膨胀机输出的气流。
该方法包括在S510处接收关于进入到膨胀机的进气的压力和温度的第一信息，在S520处接收关于由膨胀机输出的气体的压力的第二信息，以及在S530处接收关于附连到压缩机叶轮和膨胀机叶轮的轴的旋转速度的第三信息。
该方法还包括在S540处基于所接收的第一信息、第二信息和第三信息来判断涡轮膨胀机-压缩机系统何时以非设计条件运行。
该方法还包括在S550处当判断出涡轮膨胀机-压缩机系统以非设计条件运行时，比较轴的旋转速度和越过膨胀机的焓降之间的比值与预定值。
该方法还包括在S560处控制压缩机可动入口引导叶片组以调节输入到压缩机中的气体的压力，这样来致使该比值更接近预定值，压缩机可动入口引导叶片组连接到压缩机入口，由膨胀机输出的气体通过其而进入到压缩机中。
图6示出了根据另一示范性实施例的控制器。该控制器600被构造成控制诸如图2中的200的涡轮膨胀机-压缩机系统。该控制器可包括接口610、控制单元620和存储器630。
接口610例如从诸如图2中的Sp1 235、ST1 236、Sp2 237和Su 234的传感器接收关于进入膨胀机的进气的压力p1和温度T1，由膨胀机输出的气体的压力p2，以及轴的旋转速度u的信息。接口610还可从诸如图2中的ST2 238和Sp3 239的传感器接收关于从膨胀机输出的气体的温度T2和输入到压缩机中的气体的压力p3的信息。接口610还被构造成输出命令C2到诸如图2中的IGV2 232的压缩机入口叶片组。接口610还可被构造成输出命令C1到诸如图2中的IGV1的膨胀机可动入口引导叶片组。
控制单元620连接到接口610且监视通过接口接收的信息，以例如判断涡轮膨胀机-压缩机系统何时以非设计条件运行。例如，控制器可通过比较压力p1、温度T1、压力p2和轴的旋转速度u的值或函数与存储于存储器630中的预定值来判断涡轮膨胀机-压缩机系统是否以非设计条件运行。用于计算焓降的气体组成也可存储于存储器630中。
如果控制单元620判断出涡轮膨胀机-压缩机系统在非设计条件下运行，则控制单元620产生将传输到压缩机可动入口引导叶片组的命令，以调节输入到压缩机中的气体的压力p3，以便将轴的旋转速度u与越过膨胀机的焓降ΔH之间的比值R维持在预定范围内。
控制单元620可被构造成使用关于压力p1、温度T1、压力p2和气体组成的信息来估计焓降ΔH。控制单元620还可产生将传输到膨胀机入口引导叶片组的命令以便将压力p1维持在预定范围内。之后接口610可将这些命令输出到膨胀机入口引导叶片组。控制单元620可以硬件、固件、软件或其组合来实施。
所公开的示范性实施例提供了这样的系统、方法和控制器，其使用在压缩机的入口处的一组可动入口引导叶片使得涡轮膨胀机-压缩机系统的效率在非设计条件下最大化。应了解此描述不意图限制本发明。相反，示范性实施例意图涵盖包括于所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的备选方案、修改和等效物。另外，在示范性实施例的详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对要求保护的本发明的全面理解。但是，本领域技术人员将了解，可在没有这些具体细节的情况下实践各种实施例。
尽管以具体组合在实施例中描述了目前的示范性实施例的特征和元件，各个特征或元件可在没有实施例的其它特征和元件的情况下单独使用，或者在有或没有本文公开的其它特征和元件的情况下以各种组合使用。
本书面描述使用所公开的主题的实例来使得任何本领域技术人员能实践该主题，包括做出和使用任何装置或系统和执行任何结合的方法。本主题的可授予专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员想到的其它实例。这些其它的实例意图处于权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种涡轮膨胀机-压缩机系统，所述系统包括：
膨胀机，其被构造成使进气膨胀且具有膨胀机叶轮；
第一组可动入口引导叶片，其附连到所述膨胀机上且被构造成控制进气的压力；
压缩机，其被构造成压缩从所述膨胀机接收的气体且具有压缩机叶轮；
轴，其被构造成支承并旋转所述膨胀机叶轮和所述压缩机叶轮；
压缩机可动入口引导叶片组，其连接至压缩机入口，并且由所述膨胀机输出的所述气体通过所述压缩机可动入口引导叶片组进入到所述压缩机中；以及
控制器，其连接到所述可动入口引导叶片且被构造成：
    获得关于所述轴的旋转速度、进气的压力和温度以及由所述膨胀机输出的气体的压力和温度的信息；
    当判断出所述涡轮膨胀机-压缩机系统以非设计条件运行时，比较所述轴的所述旋转速度与越过所述膨胀机的焓降之间的比值与预定值；以及
    控制压缩机可动入口引导叶片组，以调节输入到所述压缩机中的所述气体的压力，这样来致使所述比值更接近所述预定值，所述压缩机可动入口引导叶片组连接到压缩机入口，由所述膨胀机输出的所述气体通过所述压缩机入口进入到所述压缩机中。
2.根据权利要求1所述的涡轮膨胀机-压缩机系统，其特征在于，膨胀机效率与所述轴的所述旋转速度和越过所述膨胀机的所述焓降的比值相关。
3.根据权利要求1所述的涡轮膨胀机-压缩机系统，其特征在于，还包括：
第一传感器，其被构造成测量所述轴的所述旋转速度；
第二传感器，其被构造成测量所述进气的所述压力；
第三传感器，其被构造成测量所述进气的所述温度；
第四传感器，其被构造成测量由所述膨胀机输出的气体的压力；以及
第五传感器，其被构造成测量由所述膨胀机输出的所述气体的温度，
其中，所述焓降使用从所述第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器和第五传感器取得的信息来估计。
4.根据权利要求1所述的涡轮膨胀机-压缩机系统，其特征在于，还包括：位于所述压缩机的入口处的传感器，其连接到所述控制器且被构造成测量输入到所述压缩机中的所述气体的压力。
5.根据权利要求1所述的涡轮膨胀机-压缩机系统，其特征在于，所述控制器被构造成判断所述涡轮膨胀机-压缩机系统何时以非设计条件运行。
6.根据权利要求1所述的涡轮膨胀机-压缩机系统，其特征在于，所述控制器被构造成控制所述第一组可动入口引导叶片以将所述进气的压力维持在预定范围中。
7.根据权利要求1所述的涡轮膨胀机-压缩机系统，其特征在于，所述控制器被构造成使用所述进气的所述压力，所述进气的所述温度，所述进气的组成以及由所述膨胀机输出的所述气体的所述压力的函数来估计越过所述膨胀机的所述焓降。
8.根据权利要求1所述的涡轮膨胀机-压缩机系统，其特征在于，还包括：
壳体，其被构造成将所述膨胀机、所述轴和所述压缩机保持在预定位置处。
9.一种控制涡轮膨胀机-压缩机系统的方法，所述涡轮膨胀机-压缩机系统具有带膨胀机叶轮的膨胀机，所述膨胀机叶轮经由轴连接到压缩机的压缩机叶轮，所述压缩机压缩由所述膨胀机输出的气流，所述方法包括:
接收关于进入所述膨胀机的进气的压力和温度的第一信息；
接收关于由所述膨胀机输出的气体的压力的第二信息；
接收关于附连到所述压缩机叶轮和所述膨胀机叶轮的所述轴的旋转速度的第三信息；
基于接收的所述第一信息、第二信息和第三信息来判断所述涡轮膨胀机-压缩机系统何时以非设计条件运行；
当判断出所述涡轮膨胀机-压缩机系统以非设计条件运行时，比较所述轴的所述旋转速度与越过所述膨胀机的焓降之间的比值与预定值；以及
控制压缩机可动入口引导叶片组，以调节输入到所述压缩机中的所述气体的压力，这样来致使所述比值更接近所述预定值，所述压缩机可动入口引导叶片组连接到压缩机入口，由所述膨胀机输出的所述气体通过所述压缩机入口进入到所述压缩机中。
10.一种构造成控制涡轮膨胀机-压缩机系统的控制器，所述涡轮膨胀机-压缩机系统具有带膨胀机叶轮的膨胀机和带压缩机叶轮的压缩机，所述膨胀机叶轮和所述压缩机叶轮由同一轴旋转，且所述压缩机压缩由所述膨胀机输出的气体，所述控制器包括：
接口，其被构造成，
    接收关于进入所述膨胀机的进气的压力和温度的第一信息、关于由所述膨胀机输出的气体的压力和温度的第二信息以及关于所述轴的旋转速度的第三信息，以及
    向压缩机可动入口引导叶片组输出命令，所述压缩机可动入口引导叶片组被构造成控制输入到所述压缩机中的气体的压力；以及
控制单元，其连接到所述接口且被构造成，
    从所述接口接收第一信息、第二信息和第三信息，
    判断所述涡轮膨胀机-压缩机系统何时以非设计条件运行，
    产生用于所述压缩机可动入口引导叶片组的命令，以在非设计条件下将所述轴的所述旋转速度与越过所述膨胀机的焓降之间的比值维持在预定范围中，以及
    控制所述压缩机可动入口引导叶片组，以调节输入到所述压缩机中的所述气体的压力，这样来致使所述比值更接近所述预定范围。
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