CN112983790B - 压缩机组的停止控制方法以及压缩机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压缩机组的停止控制方法以及压缩机组。停止控制方法包括：根据使无给油式的第一压缩部和给油式的第二压缩部停止的停止信号，关闭开闭阀的闭步骤；排出开闭阀的下游侧的对象气体的第一排出步骤；以及在开闭阀与第二压缩部之间的对象气体的压力低于第一压缩部与开闭阀之间的对象气体的压力之后，打开开闭阀以及设置在从需求方供给流路分支的排出流路的排出阀，使开闭阀的上游侧的对象气体通过排出流路排出的第二排出步骤。据此，在压缩机组停止时，防止润滑油流入以无给油式被驱动的第一压缩部。

Description

压缩机组的停止控制方法以及压缩机组

技术领域

本发明涉及一种从船舶的LNG储存槽向需求方供给作为蒸发气体的对象气体的压缩机组和用于使该压缩机组停止的控制方法。

背景技术

已开发有将从LNG（Liquefied Natural Gas：液化天然气）发生的蒸发气体升压，并供给到发动机等需求方的压缩机组（参照日本发明专利公报第6371930号）。日本发明专利公报第6371930号的压缩机组具有以使蒸发气体依次升压的方式被配置的5个压缩段。这些之中的上游侧的3个压缩段被构成为在无润滑油的供给的情况下被驱动（即，无给油式），而剩下的2个压缩段被构成为在供给润滑油的情况下被驱动（即，给油式）。

当停止压缩机组时，如果想要排出残存于压缩机组内的高压的蒸发气体（所谓的减压），则在下游侧的压缩段中使用的润滑油略微逆流而有可能流入以无给油式被驱动的上游侧的压缩段。另外，为了防止润滑油的逆流，可以考虑在上游侧的压缩段与下游侧的压缩段之间配置止回阀的方法，但是，在止回阀发生故障的情况下，润滑油有可能逆流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在压缩机组停止时，防止润滑油流入以无给油式被驱动的压缩部的压缩机组的停止控制方法以及压缩机组。

本发明一个方面所涉及的停止控制方法可以利用于被设置在船舶内，压缩从所述船舶的液化天然气储存槽吸入的蒸发气体亦即对象气体，并且通过需求方供给流路供给到需求方的压缩机组中。所述压缩机组包括：被设置在连接无给油式的第一压缩部和给油式的第二压缩部的流路上的中间止回阀；以及被配置在所述第一压缩部与所述中间止回阀之间的开闭阀，所述第二压缩部将在所述第一压缩部被压缩的对象气体进一步压缩。所述停止控制方法包括以下步骤：闭步骤，根据使所述压缩机组停止的停止信号，关闭所述开闭阀；第一排出步骤，通过打开被设置在从所述需求方供给流路分支的排出流路的排出阀，从而排出所述开闭阀的下游侧的对象气体；以及第二排出步骤，在所述开闭阀与所述第二压缩部之间的对象气体的压力低于所述第一压缩部与所述开闭阀之间的对象气体的压力之后打开所述开闭阀，将所述开闭阀的上游侧的对象气体通过所述排出流路排出。

本发明另一个方面所涉及的压缩机组使用于所述的停止控制方法。压缩机组包括：无给油式的第一压缩部；给油式的第二压缩部，将在所述第一压缩部被压缩的对象气体进一步压缩；开闭阀，被设置在连接所述第一压缩部和所述第二压缩部的流路上；控制部，根据使所述第一压缩部和所述第二压缩部停止的停止信号，关闭所述开闭阀；第一压力检测部，检测所述第一压缩部与所述开闭阀之间的对象气体的压力；第二压力检测部，检测所述开闭阀与所述第二压缩部之间的对象气体的压力；以及中间止回阀，被设置在从所述开闭阀朝向所述第二压缩部的流路上。所述控制部在所述第二压力检测部检测出的压力低于所述第一压力检测部检测出的压力的情况下，打开所述开闭阀。

根据本发明，在压缩机组停止时，能够防止润滑油流入以无给油式被驱动的压缩部的情况。

本发明的目的、特征以及优点通过以下的详细说明和附图将更加明了。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的压缩机组的概略图。

图2是在压缩机组停止时进行的减压控制的概略流程图。

具体实施方式

图1是压缩机组100的概略图。参照图1说明压缩机组100。

压缩机组100被设置在具有储存有LNG（Liquefied Natural Gas：液化天然气）的LNG储存槽101的船舶（未图示）内。压缩机组100吸入作为在LNG储存槽101内发生的蒸发气体（boil off gas）的对象气体，并压缩被吸入的对象气体。详细而言，压缩机组100将对象气体升压至约300barG（30MPaG），并将被升压的对象气体供给到指定的需求方600。另外，在以下的说明中，以对象气体的流动方向为基准使用“上游”以及“下游”的用语。

压缩机组100具备：对象气体朝向需求方600流动的流路110；从流路110分支的再液化管路440；将对象气体依次升压的第一压缩段201~第六压缩段206；以及多个冷却器281~285。而且，压缩机组100具备驱动第一压缩段201~第六压缩段206的驱动部（省略图示）。驱动部具备驱动源（马达及发动机等）和将驱动源的动力传递至第一压缩段201~第六压缩段206的曲轴机构。在压缩机组100中，第一压缩段201~第六压缩段206以及驱动部一体构成。

第一压缩段201~第六压缩段206各自为往复运动型。第一压缩段201在流路110上设有2个，第二压缩段202~第六压缩段206在流路110上各设有1个。第一压缩段201~第六压缩段206各自具备：气缸部；收容在气缸部内的活塞；安装在活塞的活塞环；从活塞延伸设置并连接于曲轴机构的活塞杆。

第一压缩段201~第五压缩段205是不向活塞环以及杆密封环供给润滑油的无给油式的压缩段。另一方面，第六压缩段206是向活塞环以及杆密封环供给润滑油的给油式的压缩段。在以下的说明中，在区分无给油式的压缩段和给油式的压缩段的情况下，将第一压缩段201~第五压缩段205概括称为无给油式的“第一压缩部291”，将第六压缩段206称为给油式的“第二压缩部292”。

曲轴机构具有分别连接于第一压缩段201~第六压缩段206的活塞杆的多个十字头。曲轴机构通过将曲轴的旋转变换为十字头的往复运动，从而使活塞杆以及连接于活塞杆的远端的活塞往复运动。

流路110将LNG储存槽101和需求方600连接，以便能够将在LNG储存槽101内发生的蒸发气体供给到需求方600。流路110包含储存槽连接流路111、多个段连接流路115~119以及需求方供给流路114。

在储存槽连接流路111中，其上游端连接于LNG储存槽101，下游端连接于压缩机组100的第一压缩段201。详细而言，储存槽连接流路111具有从LNG储存槽101的上部延伸设置的主管121和在主管121的下游端分支为两股并连接于2个第一压缩段201的分支管122、123。即，2个第一压缩段201以互相并列的方式连接于2个分支管122、123。

段连接流路115~119以使对象气体从1个压缩段流向下一个压缩段的方式分别被配置。段连接流路115使对象气体从2个第一压缩段201流向第二压缩段202。即，段连接流路115包含从第二压缩段202朝向第一压缩段201延伸设置的主管124和在主管124的上游端分支为两股并连接于2个第一压缩段201的分支管125、126。段连接流路116连接第二压缩段202和第三压缩段203。段连接流路117连接第三压缩段203和第四压缩段204。段连接流路118连接第四压缩段204和第五压缩段205。段连接流路119连接第五压缩段205和第六压缩段206。即，段连接流路119是将无给油式的第一压缩部291和给油式的第二压缩部292相连的流路。

需求方供给流路114是将第六压缩段206连接于需求方600的流路。

再液化管路440在后述的开闭阀425的上游侧从段连接流路119分支。再液化管路440连接于LNG储存槽101。在再液化管路440上配置有用于使从第五压缩段205喷出的对象气体液化的设备（例如，热交换器等）。

冷却器281~285使对象气体与比对象气体低温的冷却水进行热交换。冷却器281以冷却从第二压缩段202喷出的对象气体的方式被设置在段连接流路116上。冷却器282以冷却从第三压缩段203喷出的对象气体的方式被设置在段连接流路117上。冷却器283以冷却从第四压缩段204喷出的对象气体的方式被设置在段连接流路118上。冷却器284以冷却从第五压缩段205喷出的对象气体的方式被设置在段连接流路119上。冷却器285以冷却从第六压缩段206喷出的对象气体的方式被设置在需求方供给流路114上。

压缩机组100具有4个旁通流路411~414、5个压力传感器431~435、开闭阀425、排出阀426、止回阀427、排出流路415、中间止回阀428以及控制部420。旁通流路411~413为了将从无给油式的第一压缩部291的第二压缩段202、第三压缩段203以及第五压缩段205喷出的对象气体返送至上游侧而分别被设置。以下，将旁通流路411~413称为“第一旁通流路411~413”。旁通流路414与给油式的第二压缩部292相对应而被设置。以下，将旁通流路414称为“第二旁通流路414”。

第一旁通流路411旁通第一压缩段201和第二压缩段202。第一旁通流路412旁通第三压缩段203。第一旁通流路413旁通第四压缩段204和第五压缩段205。

第二旁通流路414旁通第六压缩段206。第二旁通流路414向段连接流路119的连接部417相对于第一旁通流路413向段连接流路119的连接部416位于下游侧。

第一旁通阀421~423分别被安装在第一旁通流路411~413。第一旁通阀421~423与控制部420电气连接，在控制部420的控制下能够调整开度。第二旁通阀424被安装在第二旁通流路414。第二旁通阀424也与控制部420电气连接，在控制部420的控制下能够调整开度。

压力传感器431被安装在段连接流路116。压力传感器432被安装在段连接流路117。压力传感器433（第一压力检测部）在段连接流路119安装在第五压缩段205与开闭阀425之间。压力传感器435（第二压力检测部）在段连接流路119安装在第六压缩段206与开闭阀425之间。压力传感器434被安装在需求方供给流路114。

压力传感器431~435输出表示压力检测值的信号。从压力传感器431~435输出的信号被输入到控制部420。

中间止回阀428被安装在段连接流路119上。通过中间止回阀428被设置在段连接流路119，从而防止对象气体从第二压缩部292向第一压缩部291逆流，而容许对象气体从第一压缩部291流向第二压缩部292。

开闭阀425在中间止回阀428的上游侧安装在段连接流路119上。此外，第一旁通流路413向段连接流路119的连接部416位于开闭阀425和中间止回阀428的上游侧。第二旁通流路414向段连接流路119的连接部417位于开闭阀425和中间止回阀428的下游侧。

排出流路415在第二旁通流路414的连接部418的下游侧从需求方供给流路114分支，并连接于燃烧设备500。排出阀426被安装在排出流路415上。排出阀426以及开闭阀425以在控制部420的控制下打开或关闭的方式与控制部420电气连接。

止回阀427在需求方供给流路114被配置在连接部419的下游侧。通过止回阀427被设置在需求方供给流路114，从而防止对象气体从需求方600向上游逆流，而容许对象气体流向需求方600。通过止回阀427，在压缩机组100停止时（包含减压处理时）等，防止从需求方600逆流。

控制部420在压缩机组100驱动时，基于压力传感器431~434的压力检测值，调整第一旁通阀421~423以及第二旁通阀424的开度。

接着，说明压缩机组100的动作。在压缩机组100驱动时，开闭阀425打开而排出阀426关闭。在该状态下，第一压缩段201~第六压缩段206被驱动。对象气体通过第一压缩段201~第六压缩段206依次被压缩。从第二压缩段202~第六压缩段206喷出的对象气体通过冷却器281~285从而被冷却。经过第一压缩段201~第六压缩段206的压缩处理以及冷却器281~285的冷却处理之后，对象气体通过需求方供给流路114被供给到需求方600。

在此，流路110内的对象气体的压力利用压力传感器431~434来获取。在压力传感器431~434的压力检测值处于预先被设定的指定的正常范围内的情况下，第一旁通阀421~423以及第二旁通阀424被关闭。

在压力传感器431的压力检测值超过正常范围的情况下，第一旁通阀421被打开，对象气体从第二压缩段202的下游侧被返送到第一压缩段201的上游侧。据此，第二压缩段202的喷出侧（即，下游侧）的压力下降。同样，在压力传感器432的压力检测值超过正常范围的情况下，第一旁通阀422被打开，对象气体从第三压缩段203的下游侧被返送到上游侧。

在压力传感器433的压力检测值超过正常范围的情况下，第一旁通阀423被打开，对象气体从第五压缩段205的下游侧被返送到第四压缩段204的上游侧。另外，也可以代替压力传感器433而基于压力传感器435控制第一旁通阀423的开度。

此外，在压力传感器434的压力检测值超过正常范围的情况下，第二旁通阀424被打开，对象气体被返送至第六压缩段206的上游侧且开闭阀425的下游侧。

在压缩机组100中，如果从要求停止的设备输出停止信号，控制部420使曲轴机构的驱动源停止来使第一压缩段201~第六压缩段206停止。此时，进行用于使流路110的对象气体减压的减压控制。图2是概略地表示减压控制的流程图。

如果控制部420接收指示减压控制的信号（步骤S110），则执行关闭开闭阀425的闭步骤（步骤S120）。通过开闭阀425被关闭，对象气体在第一压缩部291（即，第一压缩段201~第五压缩段205）与第二压缩部292（即，第六压缩段206）之间的移动被限制。此外，第一旁通阀421~423被打开，第一压缩段201~第五压缩段205被均压化。另一方面，第二旁通阀424被关闭。据此，防止油通过第二旁通流路414返回到第二压缩部292的吸入侧。

闭步骤之后，控制部420打开排出阀426，执行第一排出步骤（步骤S130）。开闭阀425的下游侧的对象气体依次通过第六压缩段206、需求方供给流路114以及排出流路415而朝向燃烧设备500。其结果，开闭阀425的下游侧的对象气体的压力下降。另外，由于开闭阀425被关闭，因此，开闭阀425的上游侧的对象气体的压力不变。

控制部420比较检测第五压缩段205的喷出侧的压力的第一压力检测部亦即压力传感器433的压力检测值和检测第六压缩段206的吸入侧的压力的第二压力检测部亦即压力传感器435的压力检测值（步骤S140）。如果确认到第六压缩段206的吸入侧的压力（即，开闭阀425的下游侧的压力）与第五压缩段205的喷出侧的压力（即，开闭阀425的上游侧的压力）相同程度或其以下，则第一排出步骤结束（步骤S140：是）。据此，第二压缩部292的减压结束。

接着，控制部420打开开闭阀425，执行第二排出步骤（步骤S150）。开闭阀425的上游侧的对象气体依次通过第六压缩段206、需求方供给流路114以及排出流路415而朝向燃烧设备500。据此，第一压缩部291的减压也结束。另外，此时，也可以打开第二旁通流路414，使对象气体通过第二旁通流路414。

以上，说明了本发明所涉及的实施方式，在开闭阀425被关闭的状态下，首先进行第二压缩部292的减压，然后进行第一压缩部291的减压。据此，防止在第一压缩部291的减压时存在于第二压缩部292及其周围的润滑油逆流到第一压缩部291的情况。其结果，还抑制润滑油流入再液化管路440。

在第二排出步骤，由于第一旁通阀421~423被打开，因此，能够短时间内排出第一压缩段201~第五压缩段205内的高压气体。

在压缩机组100中，除了开闭阀425以外还有中间止回阀428安装在连接第一压缩部291和第二压缩部292的段连接流路119上。据此，更可靠地防止对象气体从第二压缩部292向第一压缩部291逆流，能够提高压缩机组100的可靠性。

由于中间止回阀428被设置在开闭阀425的下游侧，因此，抑制润滑油附着于开闭阀425。据此，进一步降低润滑油混入于第一压缩部291的可能性。

本次公开的实施方式在所有的点上为例示，不应解释为用于限制。本发明的范围不是通过所述的说明来表示，而是通过权利要求书来表示，并包含与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。

在所述的实施方式中，第一压缩部291由第一压缩段201~第五压缩段205构成。取而代之，第一压缩部291可以由少于5个的压缩段构成，也可以由超过5个的压缩段构成。第二压缩部292由1个压缩段（第六压缩段206）构成。取而代之，第二压缩部292也可以由多个压缩段构成。

在所述的实施方式中，压缩机组100具有2个第一压缩段201。取而代之，压缩机组100也可以具有1个第一压缩段201。所述的实施方式的压缩机组100具有用共同的驱动部驱动多个压缩段201~206的构造，但是也可以采用第一压缩部291（压缩段201~205）和第二压缩部292（压缩段206）由独立的驱动部驱动的结构。

与所述的各种实施方式相关联地说明的压缩机组主要具备以下的特征。

所述的实施方式的一个方面所涉及的停止方法可以利用于被设置在船舶内，压缩从所述船舶的液化天然气储存槽吸入的蒸发气体亦即对象气体，并且通过需求方供给流路供给到需求方的压缩机组中。所述压缩机组包括：被设置在连接无给油式的第一压缩部和给油式的第二压缩部的流路上的中间止回阀；以及被配置在所述第一压缩部与所述中间止回阀之间的开闭阀，所述第二压缩部将在所述第一压缩部被压缩的对象气体进一步压缩。所述停止控制方法包括以下步骤：闭步骤，根据使所述压缩机组停止的停止信号，关闭所述开闭阀；第一排出步骤，通过打开被设置在从所述需求方供给流路分支的排出流路的排出阀，从而排出所述开闭阀的下游侧的对象气体；以及第二排出步骤，在所述开闭阀与所述第二压缩部之间的对象气体的压力低于所述第一压缩部与所述开闭阀之间的对象气体的压力之后打开所述开闭阀，将所述开闭阀的上游侧的对象气体通过所述排出流路排出。

根据所述的构成，当使压缩机组停止时，第一压缩部与第二压缩部之间的开闭阀被关闭（闭步骤），因此，防止对象气体逆流到第一压缩部。在该状态下，开闭阀的下游侧的对象气体被排出（第一排出步骤）。在开闭阀与所述第二压缩部之间的对象气体的压力低于所述第一压缩部与所述开闭阀之间的对象气体的压力之后，开闭阀被打开（第二排出步骤）。据此，开闭阀的上游侧的对象气体通过排出流路被排出。通过以上的步骤，既能防止油从第二压缩部流入第一压缩部，又能对压缩机组进行减压。此外，由于设置有中间止回阀，因此，更可靠地防止油流入第一压缩部。

在所述的构成中，在所述需求方供给流路中，也可以在相对于所述排出流路位于下游侧的位置设有止回阀。

根据所述的构成，在压缩机组的停止控制时，既能防止对象气体从需求方逆流，又能排出对象气体。

在所述的构成中，所述压缩机组也可以包括：使从所述第二压缩部喷出的对象气体返回到所述第二压缩部的上游侧且所述开闭阀的下游侧的第二旁通流路；以及设置在所述第二旁通流路的第二旁通阀。在所述第一排出步骤中，所述第二旁通阀也可以被关闭。

根据所述的构成，由于在第一排出步骤关闭第二旁通阀，因此，防止油通过第二旁通流路返回到第二压缩部的吸入侧。

在所述的构成中，所述第一压缩部也可以包含将对象气体依次压缩的多个压缩段。所述压缩机组也可以包括：使从所述多个压缩段喷出的对象气体返回到上游侧的1个或2个以上的第一旁通流路；以及设置在所述第一旁通流路的第一旁通阀。在所述第二排出步骤中，所述第一旁通阀也可以被打开。

根据所述的构成，由于第一旁通阀被打开，因此能够迅速地排出第一压缩部内的对象气体。

所述的实施方式的另一个方面所涉及的压缩机组使用于所述的停止控制方法。压缩机组包括：无给油式的第一压缩部；给油式的第二压缩部，将在所述第一压缩部被压缩的对象气体进一步压缩；开闭阀，被设置在连接所述第一压缩部和所述第二压缩部的流路上；控制部，根据使所述第一压缩部和所述第二压缩部停止的停止信号，关闭所述开闭阀；第一压力检测部，检测所述第一压缩部与所述开闭阀之间的对象气体的压力；第二压力检测部，检测所述开闭阀与所述第二压缩部之间的对象气体的压力；以及中间止回阀，被设置在从所述开闭阀朝向所述第二压缩部的流路上。所述控制部在所述第二压力检测部检测出的压力低于所述第一压力检测部检测出的压力的情况下，打开所述开闭阀。

产业上的可利用性

所述的实施方式的技术适合利用于搭载到船舶上的压缩机组。

Claims (5)

1.一种压缩机组的停止控制方法，其中，所述压缩机组被设置在船舶内，压缩从所述船舶的液化天然气储存槽吸入的蒸发气体亦即对象气体，并且通过需求方供给流路供给到需求方，所述停止控制方法的特征在于，

所述压缩机组包括：被设置在连接无给油式的第一压缩部和给油式的第二压缩部的流路上的中间止回阀；被配置在所述第一压缩部与所述中间止回阀之间的开闭阀；从所述需求方供给流路分支的排出流路；以及被设置在所述排出流路上的排出阀，其中，所述第二压缩部将在所述第一压缩部被压缩的对象气体进一步压缩，

所述停止控制方法包括以下步骤：

闭步骤，根据使所述压缩机组停止的停止信号，关闭所述开闭阀；

第一排出步骤，通过打开所述排出阀，从而从所述排出流路排出所述开闭阀的下游侧的对象气体；以及

第二排出步骤，在所述开闭阀与所述第二压缩部之间的对象气体的压力低于所述第一压缩部与所述开闭阀之间的对象气体的压力之后打开所述开闭阀，将所述开闭阀的上游侧的对象气体通过所述排出流路排出。

2.根据权利要求1所述的压缩机组的停止控制方法，其特征在于，

在所述需求方供给流路中，在相对于所述排出流路位于下游侧的位置设有止回阀。

3.根据权利要求1或2所述的压缩机组的停止控制方法，其特征在于，

所述压缩机组包括：使从所述第二压缩部喷出的对象气体返回到所述第二压缩部的上游侧且所述开闭阀的下游侧的第二旁通流路；以及设置在所述第二旁通流路的第二旁通阀，

在所述第一排出步骤中，所述第二旁通阀被关闭。

4.根据权利要求1或2所述的压缩机组的停止控制方法，其特征在于，

所述第一压缩部包含将对象气体依次压缩的多个压缩段，

所述压缩机组包括：使从所述多个压缩段喷出的对象气体返回到上游侧的1个或2个以上的第一旁通流路；以及设置在所述第一旁通流路的第一旁通阀，

在所述第二排出步骤中，所述第一旁通阀被打开。

5.一种压缩机组，其特征在于，使用于权利要求1至4中任一项所述的停止控制方法，所述压缩机组包括：

无给油式的第一压缩部；

给油式的第二压缩部，将在所述第一压缩部被压缩的对象气体进一步压缩；

开闭阀，被设置在连接所述第一压缩部和所述第二压缩部的流路上；

控制部，根据使所述第一压缩部和所述第二压缩部停止的停止信号，关闭所述开闭阀；

第一压力检测部，检测所述第一压缩部与所述开闭阀之间的对象气体的压力；

第二压力检测部，检测所述开闭阀与所述第二压缩部之间的对象气体的压力；以及

中间止回阀，被设置在从所述开闭阀朝向所述第二压缩部的流路上，其中，

所述控制部在所述第二压力检测部检测出的压力低于所述第一压力检测部检测出的压力的情况下，打开所述开闭阀。

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