CN111502955A - 用于抽空过程空间的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于抽空过程空间(11)的系统和方法，其中，使用并行运行的两个压缩机(12,13)将过程空间(11)初始抽空至压力极限值，并且其中，在达到或低于压力极限值时，随后使用现在串联运行的两个压缩机(12,13)来抽空过程空间(11)。

Description

用于抽空过程空间的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于抽空过程空间(process space)的系统。此外，本发明涉及一种用于抽空过程空间的方法。
背景技术
从实践中，已知多种应用，在其中必须抽空过程空间。为了该目的，迄今采用真空泵。尤其当真空泵被用于抽空过程空间时，在要抽空具有较大体积的过程空间的情况中，这可能花费太长时间。因此，需要一种用于抽空过程空间的新型系统和方法，借助于其尤其可在短时间内可靠地抽空较大的过程空间。
发明内容
从这一点出发，本发明目的在于形成一种用于抽空过程空间的新型系统和方法。
该目的通过一种根据权利要求1的用于抽空过程空间的系统来实现。
根据本发明的用于抽空过程空间的系统包括第一压缩机，其可经由第一流入管线(inflow line)被联接至过程空间，并且从过程空间提取的介质可从其经由第一流出管线流出到周围环境中。
根据本发明的用于抽空过程空间的系统此外包括第二压缩机，其可经由第二流入管线被联接至过程空间，并且从过程空间提取的介质可从其经由第二流出管线流出到周围环境中。
根据本发明的用于抽空过程空间的系统此外包括连接在第一流出管线与第二流入管线之间的连接管线。
第一流入管线阀集成在第一流入管线中。第二流入管线阀集成在第二流入管线中。流出管线阀集成在第一流出管线中。连接管线阀集成在连接管线中。
尤其当第一流入管线阀、第二流入管线阀和第一流出管线阀都打开而连接管线阀关闭时，第一压缩机和第二压缩机可并行运行。尤其当第一流入管线阀和连接管线阀都打开而第二流入管线阀和第一流出管线阀都关闭时，第一压缩机和第二压缩机可串联运行。
根据本发明的用于抽空过程空间的系统不使用任何真空泵，而是使用压缩机。这里，第一压缩机和第二压缩机形成压缩机组，其中，这两个压缩机既可并行运行并且也可串联运行。高于压力极限时，压缩机并行运行。相反，当达到或低于(undershooting)压力极限值时，压缩机串联运行。通过这样，可在短时间内将相对大的过程空间抽空至高负压。
根据有利的进一步发展，第一外部空气管线阀集成在通向第一压缩机的第一外部空气管线中，其中，第二外部空气管线阀集成在通向第二压缩机的第二外部空气管线中，并且其中，第一外部空气管线阀和第二空气管线阀可根据第一压缩机和第二压缩机的运行条件促发。外部空气管线阀能够根据压缩机的运行条件来促发，以便确保压缩机的安全运行。
根据有利的进一步发展，第一流入管线阀和第二流入管线阀可根据第一压缩机和第二压缩机的运行条件促发。根据这两个压缩机的运行条件促发(activation)这两个流入管线阀用于保护用于驱动压缩机的电机。
根据有利的进一步发展，第一流入管线分配有第一压力传感器，其中，第二流入管线分配有第二压力传感器，并且其中，第二流入管线阀、第一流出管线阀和连接管线阀都可根据这两个压力传感器的测量值促发。通过压力传感器，待抽空的过程空间所已被抽空至的负压能够经由压力传感器容易地且可靠地来监控。根据压力传感器的测量值，然后可能从压缩机的并行运行切换至压缩机的串联运行，为了该目的那么适当地促发阀。
根据本发明的用于抽空过程空间的方法在权利要求5中限定。
附图说明
本发明的优选的进一步发展从从属权利要求和接下来的说明中获得。本发明的示例性实施例通过附图更详细地来解释，而不限制于此。
其中：
图1示出在第一运行状态中用于抽空过程空间的根据本发明的系统的框图；
图2示出在第二运行状态中的图1的系统。
附图标记清单
10 系统
11 过程空间
12 压缩机
13 压缩机
14 电机
15 传动装置
16 电机
17 传动装置
18 流入管线
19 流入管线
20 流出管线
21 流出管线
22 连接管线
23 流入管线阀
24 流入管线阀
25 流出管线阀
26 连接管线阀
27 外部空气管线
28 外部空气管线阀
29 外部空气管线
30 外部空气管线阀
31 压力传感器
32 压力传感器。
具体实施方式
本发明涉及一种用于抽空过程空间、尤其具有大体积的过程空间的系统和方法。
大体积的过程空间是指其待被抽空的体积是多于10,000 m3、尤其多于20,000 m3的数量级的过程空间。
图1和图2各示出了在两个不同运行状态中用于抽空过程空间11的系统10的示意框图。
用于抽空过程空间11的系统10具有第一压缩机12和第二压缩机13。
第一压缩机12由电机14驱动，电机14经由传动装置15将驱动功率传输至第一压缩机12。第二压缩机13类似地由电机16驱动，电机16经由传动装置17将驱动功率传输至第二压缩机13。
第一压缩机12可经由第一流入管线18被联接至过程空间11。第二压缩机13可经由第二流入管线19被联接至过程空间11。从第一压缩机12，从过程空间11提取的介质可经由第一流出管线20流出到周围环境中。从第二压缩机13发出，从过程空间11提取的介质可经由第二流出管线21流出到周围环境中。
连接管线22连接在第一流出管线20(其从第一压缩机12导引到周围环境中)与第二流入管线19(其从过程空间11向第二压缩机13的方向导引)之间。通过该连接管线22，从第一压缩机12发出的介质可向第二压缩机13的方向被传导。
第一流入管线阀23集成在第一流入管线18中。第二流入管线阀24集成在第二流入管线19中。
第一流出管线阀25集成在第一流出管线20中，即在连接管线22从第一流出管线20分叉的下游。连接管线阀26集成在连接管线22中。尽管在图1和图2中未示出，但是也可设置成将流出管线阀集成在第二流出管线21中，其那么将被称为第二流出管线阀。
如已解释的那样，连接管线22在第一流出管线阀25上游从第一流出管线20分支，并且在第二流入管线阀24下游，导引到在第二压缩机13上游的第二流入管线19中。
图1示出了系统10的一状态，在其中这两个压缩机12、13并行运行。在该情况中，第一流入管线阀23、第二流入管线阀24和第一流出管线阀25都打开，而连接管线阀26关闭。
图2示出了系统10的一状态，在其中这两个压缩机12和13串联运行。在该状态中，第一流入管线阀23和连接管线阀26那么都打开。第一流出管线阀25和第二流入管线阀24都关闭。
根据图1和2，系统10包括通向第一压缩机12的第一外部空气管线22，在其中集成有第一外部空气管线阀28。第二外部空气管线29(在其中集成有第二外部空气管线阀30)通向第二压缩机13。这两个外部空气管线阀28和30根据这两个压缩机12和13的运行条件可促发。类似地，这两个流入管线阀23和24根据这两个压缩机12和13的运行条件可促发。
用于抽空过程空间的系统此外包括压力传感器。第一流入管线18分配有第一压力传感器31并且第二流入管线19分配有第二压力传感器32。通过第一压力传感器31，可确定在通向第一压缩机12的第一流入管线18中存在的压力。通过第二压力传感器32，可确定在通向第二压缩机13的第二流入管线19中存在的压力。根据这两个压力传感器31和32的测量值，第二流入管线阀24、第一流出管线阀25和连接管线阀26可促发。
为了抽空过程空间11，两个压缩机12、13初始并行运行直到压力极限值。在这两个压缩机12、13的并行运行模式中，其提供较大的抽吸体积或输送体积，其中，只要在这两个入口管线18、19中的至少一个中的压力高于压力极限值，在抽空期间维持该并行运行模式。
尤其当已达到或低于压力极限值时，类似地使用两个压缩机12、13进行过程空间11的抽空，但是它们那么不再并行、而是串联运行，也就是说在串联运行模式中。然而，尽管在该情况下输送体积较低，过程空间11可能甚至更大地抽空至低于压力极限值的压力。
用于抽空过程空间11的方法使用上述系统进行。尤其当两个压缩机12、13并行运行时，第一流入管线阀23、第二流入管线阀24和第一流出管线阀25都打开，而连接管线阀26关闭。尤其当这两个压缩机12、13串联运行时，第一流入管线阀23和连接管线阀26都打开，而第二流入管线阀25和第一流出管线阀25都关闭。
优选地，尤其当第一压力传感器31和第二压力传感器32各提供各小于或等于压力极限值的压力测量值时，该运行从根据图1的这两个压缩机12、13的并行运行被改变或切换至根据图2的这两个压缩机12、13的串联运行。
尤其当如在图2中所示两个压缩机12、13串联运行时，集成在第二外部空气管线29中的外部空气管线阀30优选地打开以便将经由第一压缩机12已传导的介质与在第二压缩机13上游的外部空气混合。通过这样，第二压缩机13可在最佳运行点来运行以便一方面经由第二压缩机13传导足够高的输送量并且另一方面保持经由第二压缩机13所传导的介质的温度低于温度极限值。
在这两个压缩机12、13的串联运行模式中，第二外部空气管线阀30优选地打开成使得在压缩机12下游的连接管线22中的输送率F22与经由在外部空气管线阀30下游的外部空气管线29传导的输送率F29之间的比V = F22/F29适用如下：0.9 ≤ V ≤ 2.0。优选地如下适用：1.0 ≤ V ≤ 1.7。特别优选地，V = 1.0适用。
为了对压缩机12、13提供压缩机保护，可能根据驱动相应的压缩机12、13的电机14、16的功率消耗来促发外部空气管线阀28和30。
例如当驱动第一压缩机12的电机14的电功率消耗太低且小于对应的极限值时，优选地外部空气管线阀28被打开用于压缩机保护，以便经由压缩机12总是传导足够大的输送体积。类似地，尤其当驱动第二压缩机13的第二电机16的功率消耗小于对应的极限值时，外部空气管线阀30被打开以便经由第二压缩机13总是传导足够大的空气量。
此外，为了驱动相应的压缩机12、13的电机13、14的马达保护，可根据这两个压缩机12、13的功率消耗进行流入管线阀23、24的促发。
例如当驱动第一压缩机12的电机14的功率消耗太高、即高于对应的极限值时，第一流入管线阀23可被更多地关闭以便为电机14提供马达保护。类似地，当驱动第二压缩机13的第二电机16的功率消耗太高时，第二流入管线阀24可被更多地关闭以便为第二压缩机13的电机16提供马达保护。
压缩机保护和马达保护是有利的，以便避免在抽空运行模式中损坏压缩机12、13和电机14、16。
如已解释的那样，在这两个压缩机12、13的并行运行模式中(见图1)进行过程空间11的初始抽空直到压力极限值。在达到或低于压力极限值时，运行被从压缩机12、13的并行运行改变成压缩机12、13的串联运行(见图2)以便使过程空间12的甚至更大的抽空成为可能。
这两个压缩机12、13可以是径向压缩机。
为了该目的，例如可使用可提供1400 m3/min的输送率的径向压缩机。
在这两个压缩机12、13的并行运行模式中，那么可通过它们一起从过程空间11抽空2800 m3/min的输送率。这优选地进行直至达到例如为-63千帕的压力极限值。
在低于-63千帕的该压力极限值时，运行那么被从这两个压缩机的并行运行模式切换到它们的串联运行模式以便将过程空间11例如抽空到-85千帕的压力。显然，那么在串联运行模式中比在并行运行模式中能够利用更小的输送率。
要指出的是，上述数字示例仅用于说明并且本质上纯粹是示例性的。
根据本发明的系统和根据本发明的方法优选地被用于抽空带有大于10,000 m3、尤其大于20,000 m3的体积的相对大的过程空间11。这样的过程空间例如可以是直径大于2m且长度大于1km的运输管道(transport pipeline)。
如已解释的那样，这两个压缩机12、13形成压缩机组。可存在多个这样的压缩机组并且各压缩机组以上述方式运行。

Claims (10)

1.一种用于抽空过程空间(11)的系统(10)，其
具有第一压缩机(12)，其能够经由第一流入管线(18)被联接至所述过程空间(11)，并且从其经由第一流出管线(20)能够将从所述过程空间(11)提取的介质排出到周围环境中，
具有第二压缩机(13)，其能够经由第二流入管线(19)被联接至所述过程空间(11)，并且从其经由第二流出管线(21)从所述过程空间(11)提取的介质能够流出到周围环境中，
具有连接管线(22)，其连接在所述第一流出管线(20)与所述第二流入管线(10)之间，
具有集成在所述第一流入管线(18)中的第一流入管线阀(23)，
具有集成在所述第二流入管线(19)中的第二流入管线阀(24)，
具有集成在所述第一流出管线(20)中的第一流出管线阀(25)，
具有集成在所述连接管线(22)中的连接管线阀(26)，
其中，尤其当所述第一流入管线阀(23)、所述第二流入管线阀(24)和所述第一流出管线阀(25)都打开并且所述连接管线阀(26)关闭时，所述第一压缩机(12)和所述第二压缩机(13)能够并行运行，
其中，尤其当所述第一流入管线阀(23)和所述连接管线阀(26)都打开并且所述第二流入管线阀(24)和所述第一流出管线阀(25)都关闭时，所述第一压缩机(12)和第二压缩机(13)能够串联运行。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于通向所述第一压缩机(12)的第一外部空气管线(27)，在其中集成有第一外部空气管线阀(28)，
通向所述第二压缩机(13)的第二外部空气管线(29)，在其中集成有第二外部空气管线阀(30)，
其中，所述第一外部空气管线阀(28)和所述第二外部空气管线阀(30)能够根据所述第一压缩机(12)和所述第二压缩机(13)的运行条件促发。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第一流入管线阀(23)和所述第二流入管线阀(24)能够根据所述第一压缩机(12)和所述第二压缩机(13)的运行条件促发。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一流入管线(18)分配有第一压力传感器(31)并且所述第二流入管线(19)分配有第二压力传感器(32)，其中，所述第二流入管线阀(24)、所述第一流出管线阀(25)和所述连接管线阀(26)都能够根据这两个压力传感器(31，32)的测量值促发。
5.一种用于抽空过程空间(11)的方法，
其中，使用并行运行的两个压缩机(12, 13)将所述过程空间(11)初始抽空至压力极限值，
其中，当已达到或低于所述压力极限值时，随后使用现在串联运行的这两个压缩机(12, 13)来抽空所述过程空间(11)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使用根据权利要求1至4中任一项所述的系统来执行所述方法，
其中，尤其当这两个压缩机(12, 13)并行运行时，所述第一流入管线阀(23)、所述第二流入管线阀(24)和所述第一流出管线阀(25)都打开并且所述连接管线阀(26)关闭，
其中，尤其当这两个压缩机(12, 13)串联运行时，所述第一流入管线阀(23)和所述连接管线阀(26)都打开并且所述第二流入管线阀(24)和所述第一流出管线阀(25)都关闭。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，尤其当所述第一压力传感器(31)和所述第二压力传感器(32)在各情况中都提供小于或等于所述压力极限值的压力测量值时，将运行从这两个压缩机(12, 13)的并行运行改变成这两个压缩机(12, 13)的串联运行。
8. 根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，尤其当这两个压缩机(12, 13)串联运行时，所述第二外部空气管线阀(30)被打开以便将经由所述第一压缩机(12)已传导的介质与在所述第二压缩机(13)上游的外部空气混合。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二外部空气管线阀(30)被打开到如此程度使得在所述第一压缩机(12)下游的所述连接管线(22)中的输送率与在所述外部空气管线阀(30)下游的所述外部空气管线(29)中的输送率之间的比在0.9与2.0之间。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，
为了所述压缩机(12, 13)的压缩机保护，根据驱动相应的所述压缩机(12, 13)的电机(14, 16)的功率消耗，与相应的所述压缩机(12, 13)互相作用的外部空气管线阀(28, 30)被促发，
并且/或者
为了驱动相应的所述压缩机(12, 13)的电机(14, 16)的马达保护，根据驱动相应的所述压缩机(12, 13)的所述电机(14, 16)的功率消耗，与相应的所述压缩机(12, 13)互相作用的流入管线阀(23, 24)被促发。
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