EP3686430B1 - System und verfahren zum evakuieren eines prozessraums - Google Patents

System und verfahren zum evakuieren eines prozessraums Download PDF

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EP3686430B1
EP3686430B1 EP19217906.7A EP19217906A EP3686430B1 EP 3686430 B1 EP3686430 B1 EP 3686430B1 EP 19217906 A EP19217906 A EP 19217906A EP 3686430 B1 EP3686430 B1 EP 3686430B1
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EP
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line valve
compressor
line
valve
external air
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MAN Energy Solutions SE
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Publication date
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    • F04B2205/01—Pressure before the pump inlet
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    • F04B2205/00—Fluid parameters
    • F04B2205/16—Opening or closing of a valve in a circuit

Definitions

  • the invention relates to a system for evacuating a process space.
  • the invention also relates to a method for evacuating a process space.
  • An example of a system for evacuating a process room is the document JP 2015 102036 , after which two vacuum pumps are used, which can be operated in series or in parallel.
  • the present invention is based on the object of creating a novel system and method for evacuating a process space.
  • the system according to the invention for evacuating a process space has a first compressor which can be coupled to the process space via a first supply line and from which medium removed from the process space can be discharged into the environment via a first drainage line.
  • the system according to the invention for evacuating a process space also has a second compressor which can be coupled to the process space via a second inlet line and from which medium removed from the process space can be discharged into the environment via a second drain line.
  • the system according to the invention for evacuating a process space also has a connecting line connected between the first drain line and the second feed line.
  • a first inlet line valve is integrated into the first inlet line.
  • a second inlet line valve is integrated into the second inlet line.
  • a drain line valve is integrated into the first drain line.
  • a connection line valve is integrated in the connection line.
  • the first compressor and the second compressor can be operated in parallel.
  • the first compressor and the second compressor can be operated in series.
  • the system according to the invention for evacuating a process space does not use vacuum pumps, but rather compressors.
  • the first compressor and the second compressor form a compressor group, and the two compressors can be operated in parallel as well as in series.
  • the compressors are operated in parallel above a pressure limit. When the pressure limit value is reached or not reached, the compressors are operated in series. This allows a relatively large process space to be evacuated to a high negative pressure within a short time.
  • a first external air line valve is integrated into a first external air line leading to the first compressor, a second external air line valve being integrated into a second external air line leading to the second compressor, and the first external air line valve and the second external air line valve depending on the operating conditions of the first compressor and the second compressor are controllable.
  • the external air line valves can be activated depending on the operating conditions of the compressors in order to ensure safe operation of the compressors.
  • the first feed line valve and the second feed line valve can be controlled as a function of the operating conditions of the first compressor and the second compressor.
  • the activation of the two inlet line valves depending on the operating conditions of the two compressors serves to protect electrical machines that are used to drive the compressors.
  • a first pressure sensor is assigned to the first inlet line
  • a second pressure sensor being assigned to the second inlet line
  • the second inlet line valve, the first outlet line valve and the connecting line valve all being controllable as a function of measured values from the two pressure sensors.
  • the pressure sensors can be used to easily and reliably monitor the negative pressure up to which the process space to be evacuated was evacuated. Depending on the measured values of the pressure sensors, it is then possible to switch from parallel operation of the compressors to serial operation of the compressors, for which purpose the valves are then controlled accordingly.
  • the invention relates to a system and a method for evacuating a process space, in particular a process space with a large volume.
  • a large-volume process space should be understood to mean a process space whose volume to be evacuated is in the order of magnitude of more than 10,000 m 3 , in particular more than 20,000 m 3 .
  • Figs. 1 and 2 each show a schematic block diagram of a system 10 for evacuating a process room 11 in two different operating states.
  • the system 10 for evacuating the process space 11 has a first compressor 12 and a second compressor 13.
  • the first compressor 12 is driven by an electric machine 14, which transmits drive power to the first compressor 12 via a transmission 15.
  • the second compressor 13 is also driven by an electric machine 16, which transmits drive power to the second compressor 13 via a transmission 17.
  • the first compressor 12 can be coupled to the process space 11 via a first feed line 18.
  • the second compressor 13 can be coupled to the process space 11 via a second feed line 19.
  • Medium removed from the process space 11 can be discharged from the first compressor 12 via a first discharge line 20 into the environment.
  • the medium removed from the process space 11 can be discharged into the environment via a second discharge line 21.
  • a connecting line 22 is connected between the first discharge line 20, which leads from the first compressor 12 into the environment, and the second inlet line 19, which leads from the process space 11 in the direction of the second compressor 13. Via this connecting line 22, medium can be conducted starting from the first compressor 12 in the direction of the second compressor 13.
  • a first feed line valve 23 is integrated into the first feed line 18.
  • a second feed line valve 24 is integrated into the second feed line 19.
  • a first drain line valve 25 is integrated into the first drain line 20, namely downstream of the branch of the connecting line 22 from the first drain line 20.
  • a connecting line valve 26 is integrated into the connecting line 22.
  • the connecting line 22 branches off from the first drain line 20 upstream of the first drain line valve 25 and opens downstream of the second supply line valve 24 into the second supply line 19 upstream of the second compressor 13.
  • Fig. 1 shows a state of the system 10 in which the two compressors 12, 13 are operated in parallel.
  • the first inlet line valve 23, the second inlet line valve 24 and the first outlet line valve 25 are all open, whereas the connecting line valve 26 is closed.
  • Fig. 2 shows a state of the system 10 in which the two compressors 12 and 13 are operated in series.
  • the first feed line valve 23 and the connecting line valve 26 are both open.
  • the first drain line valve 25 and the second supply line valve 24 are both closed.
  • the system 10 comprises a first external air line 27 leading to the first compressor 12, in which a first external air line valve 28 is integrated.
  • the two external air line valves 28 and 30 can be controlled as a function of the operating conditions of the two compressors 12 and 13.
  • the two inlet line valves 23 and 24 can also be controlled as a function of the operating conditions of the two compressors 12 and 13.
  • the system for evacuating a process room also has pressure sensors.
  • a first pressure sensor 31 is assigned to the first feed line 18 and a second pressure sensor 32 is assigned to the second feed line 19.
  • the pressure that prevails in the first feed line 18 leading to the first compressor 12 can be determined via the first pressure sensor 31.
  • the pressure that prevails in the second feed line 19 leading to the second compressor 13 can be determined via the second pressure sensor 32.
  • the second inlet line valve 24, the first outlet line valve 25 and the connecting line valve 26 can be controlled as a function of the measured values of the two pressure sensors 31 and 32.
  • both compressors 12, 13 are initially operated in parallel up to a pressure limit value. In parallel operation of the two compressors 12, 13 they provide a large suction volume or delivery volume, this parallel operation being maintained during evacuation as long as the pressure in at least one of the two inlet lines 18, 19 is greater than the pressure limit value.
  • the method for evacuating the process space 11 is carried out using the system described above. Then, when both compressors 12, 13 are operated in parallel, the first inlet line valve 23, the second inlet line valve 24 and the first outlet line valve 25 are all opened, whereas the connecting line valve 26 is closed. Then, when the two compressors 12, 13 are operated in series, the first inlet line valve 23 and the connecting line valve 26 are both opened, whereas the second inlet line valve 24 and the first outlet line valve 25 are both closed.
  • the external air line valve 30 integrated in the second external air line 29 is preferably opened in order to mix the medium already passed through the first compressor 12 with external air upstream of the second compressor 13.
  • the second compressor 13 can then be operated at an optimal operating point, on the one hand to lead a sufficiently high flow rate via the second compressor 13 and on the other hand to keep the temperature of the medium carried via the second compressor 13 below a temperature limit value.
  • the following preferably applies: 1.0 V 1.7.
  • V 1.0 applies.
  • the external air line valve 28 is preferably opened to protect the compressor in order to always lead a sufficiently large delivery rate via the compressor 12.
  • the external air line valve 30 is opened in order to always lead a sufficiently large amount of air via the second compressor 13.
  • the feed line valves 23, 24 can be controlled depending on the power consumption of the compressors 12, 13.
  • the first inlet line valve 23 can be closed more strongly in order to provide motor protection for the electrical machine 14.
  • the second feed line valve 24 can be closed more strongly in order to provide motor protection for the electrical machine 16 of the second compressor 13.
  • the compressor protection and the motor protection are advantageous in order to avoid damage to the compressors 12, 13 and the electrical machines 14, 16 during evacuation operation.
  • the process space 11 is initially evacuated up to a pressure limit value in parallel operation of the two compressors 12, 13 (see FIG Fig. 1 ).
  • the parallel operation of the compressors 12, 13 switches to serial operation of the compressors 12, 13 (see Fig. 2 ) changed in order to enable an even greater evacuation of the process space 12.
  • the two compressors 12, 13 can be radial compressors.
  • radial compressors that can provide a flow rate of 1400 m 3 / min.
  • a total delivery rate of 2800 m 3 / min can then be evacuated from the process space 11 by them. This is preferably done until a pressure limit value is reached, which is, for example, -63 kPa.
  • the two compressors are switched from parallel operation to serial operation in order, for example, to evacuate the process space 11 to a pressure of -85 kPa.
  • serial operation of course, a smaller delivery rate is available than in parallel operation.
  • the system according to the invention and the method according to the invention are preferably used for evacuating relatively large process spaces 11 with a volume of more than 10,000 m 3 , in particular more than 20,000 m 3 .
  • process spaces can be, for example, transport tubes with a diameter of more than 2 m and a length of more than 1 km.
  • the two compressors 11, 12 form a compressor group. There can be several such compressor groups and each compressor group can be operated in the manner described above.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zum Evakuieren eines Prozessraums. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Evakuieren eines Prozessraums.
  • Aus der Praxis sind eine Vielzahl von Anwendungen bekannt, in welchen ein Prozessraum evakuiert werden muss. Hierzu kommen bislang Vakuumpumpen zum Einsatz. Dann, wenn Vakuumpumpen zur Evakuierung eines Prozessraums genutzt werden, kann dies bei Prozessräumen, die über ein großes zu evakuierendes Volumen verfügen, zu lange dauern. Es besteht daher Bedarf an einem neuartigen System und Verfahren zum Evakuieren eines Prozessraums, mithilfe dessen insbesondere große Prozessräume innerhalb kurzer Zeit zuverlässig evakuiert werden können.
  • Ein Beispiel für ein System zum Evakuieren eines Prozessraums ist das Dokument JP 2015 102036 , wonach zwei Vakuumpumpen verwendet werden, welche seriell oder parallel betrieben werden können.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges System und Verfahren zum Evakuieren eines Prozessraums zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein System zum Evakuieren eines Prozessraums nach Anspruch 1 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße System zum Evakuieren eines Prozessraums weist einen ersten Kompressor auf, der über eine erste Zulaufleitung mit dem Prozessraum koppelbar ist und von dem über eine erste Ablaufleitung aus dem Prozessraum entnommenes Medium in die Umgebung abführbar ist.
  • Das erfindungsgemäße System zum Evakuieren eines Prozessraums weist ferner einen zweiten Kompressor auf, der über eine zweite Zulaufleitung mit dem Prozessraum koppelbar ist und von dem über eine zweite Ablaufleitung aus dem Prozessraum entnommenes Medium in die Umgebung abführbar ist.
  • Das erfindungsgemäße System zum Evakuieren eines Prozessraums weist ferner eine zwischen die erste Ablaufleitung und die zweite Zulaufleitung geschaltete Verbindungsleitung auf.
  • In die erste Zulaufleitung ist ein erstes Zulaufleitungsventil integriert. In die zweite Zulaufleitung ist ein zweites Zulaufleitungsventil integriert. In die erste Ablaufleitung ist ein Ablaufleitungsventil integriert. In die Verbindungsleitung ist ein Verbindungsleitungsventil integriert.
  • Dann, wenn das erste Zulaufleitungsventil, das zweite Zulaufleitungsventil und das erste Ablaufleitungsventil allesamt geöffnet sind und das Verbindungsleitungsventil geschlossen ist, sind der erste Kompressor und der zweite Kompressor parallel betreibbar. Dann, wenn das erste Zulaufleitungsventil und das Verbindungsleitungsventil beide geöffnet und das zweite Zulaufleitungsventil und das erste Ablaufleitungsventil beide geschlossen sind, sind der erste Kompressor und der zweite Kompressor seriell betreibbar.
  • Das erfindungsgemäße System zum Evakuieren eines Prozessraums nutzt keine Vakuumpumpen, sondern vielmehr Kompressoren. Der erste Kompressor und der zweite Kompressor bilden dabei eine Kompressor-Gruppe, wobei die beiden Kompressoren sowohl parallel als auch seriell betrieben werden können. Oberhalb einer Druckgrenze werden die Kompressoren parallel betrieben. Mit Erreichen oder Unterschreiten des Druckgrenzwerts werden hingegen die Kompressoren seriell betrieben. Hiermit kann innerhalb kurzer Zeit ein relativ großer Prozessraum auf einen hohen Unterdruck evakuiert werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist in eine zum ersten Kompressor führende erste Fremdluftleitung ein erstes Fremdluftleitungsventil integriert, wobei in eine zum zweiten Kompressor führenden zweite Fremdluftleitung ein zweites Fremdluftleitungsventil integriert ist, und wobei das erste Fremdluftleitungsventil und das zweite Fremdluftleitungsventil abhängig von Betriebsbedingungen des ersten Kompressors und des zweiten Kompressors ansteuerbar sind. Die Fremdluftleitungsventile können abhängig von Betriebsbedingungen der Kompressoren angesteuert werden, um einen sicheren Betrieb der Kompressoren zu gewährleisten.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind das erste Zulaufleitungsventil und das zweite Zulaufleitungsventil abhängig von Betriebsbedingungen des ersten Kompressors und des zweiten Kompressors ansteuerbar. Die Ansteuerung der beiden Zulaufleitungsventile abhängig von Betriebsbedingungen der beiden Kompressoren dient dem Schutz von elektrischen Maschinen, die dem Antreiben der Kompressoren dienen.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist der ersten Zulaufleitung ein erster Drucksensor zugeordnet, wobei der zweiten Zulaufleitung ein zweiter Drucksensor zugeordnet ist, und wobei das zweite Zulaufleitungsventil, das erste Ablaufleitungsventil und das Verbindungsleitungsventil allesamt abhängig von Messwerten der beiden Drucksensoren ansteuerbar sind. Über die Drucksensoren kann einfach und zuverlässig überwacht werden, bis zu welchem Unterdruck der zu evakuierende Prozessraum evakuiert wurde. Abhängig von den Messwerten der Drucksensoren kann dann von dem parallelen Betrieb der Kompressoren auf den seriellen Betrieb der Kompressoren umgeschaltet werden, wozu dann die Ventile entsprechend angesteuert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Evakuieren eines Prozessraums ist in Anspruch 5 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1:
    ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems zum Evakuieren eines Prozessraums in einem ersten Betriebszustand,
    Fig. 2
    das System der Fig. 1 in einem zweiten Betriebszustand.
  • Die Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zum Evakuieren eines Prozessraums, insbesondere eines Prozessraums mit einem großen Volumen.
  • Unter einem großvolumigen Prozessraum soll ein Prozessraum verstanden werden, dessen zu evakuierendes Volumen in der Größenordnung von mehr als 10000 m3, insbesondere von mehr als 20000 m3, beträgt.
  • Fig. 1 und 2 zeigen jeweils ein schematisiertes Blockschaltbild eines Systems 10 zur Evakuierung eines Prozessraums 11 in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen.
  • Das System 10 zur Evakuierung des Prozessraums 11 verfügt über einen ersten Kompressor 12 sowie über einen zweiten Kompressor 13.
  • Der erste Kompressor 12 wird von einer elektrischen Maschine 14 angetrieben, die über ein Getriebe 15 Antriebsleistung auf den ersten Kompressor 12 überträgt. Der zweite Kompressor 13 wird ebenfalls von einer elektrischen Maschine 16 angetrieben, die über ein Getriebe 17 Antriebsleistung auf den zweiten Kompressor 13 überträgt.
  • Der erste Kompressor 12 ist über eine erste Zulaufleitung 18 an den Prozessraum 11 koppelbar. Der zweite Kompressor 13 ist über eine zweite Zulaufleitung 19 an den Prozessraum 11 koppelbar. Vom ersten Kompressor 12 aus ist aus dem Prozessraum 11 entnommenes Medium über eine erste Ablaufleitung 20 in die Umgebung abführbar. Ausgehend vom zweiten Kompressor 13 ist aus dem Prozessraum 11 entnommenes Medium über eine zweite Ablaufleitung 21 in die Umgebung abführbar.
  • Zwischen die erste Ablaufleitung 20, die vom ersten Kompressor 12 in die Umgebung führt, und die zweite Zulaufleitung 19, die vom Prozessraum 11 in Richtung auf den zweiten Kompressor 13 führt, ist eine Verbindungsleitung 22 geschaltet. Über diese Verbindungsleitung 22 kann Medium ausgehend vom ersten Kompressor 12 in Richtung auf den zweiten Kompressor 13 geführt werden.
  • In die erste Zulaufleitung 18 ist ein erstes Zulaufleitungsventil 23 integriert. In die zweite Zulaufleitung 19 ist ein zweites Zulaufleitungsventil 24 integriert.
  • In die erste Ablaufleitung 20 ist ein erstes Ablaufleitungsventil 25 integriert, nämlich stromabwärts der Abzweigung der Verbindungsleitung 22 von der ersten Ablaufleitung 20. In die Verbindungsleitung 22 ist ein Verbindungsleitungsventil 26 integriert. Obwohl in Fig. 1 und 2 nicht gezeigt, kann vorgesehen sein, auch in die zweite Ablaufleitung 21 ein Ablaufleitungsventil zu integrieren, welches dann als zweites Ablaufleitungsventil bezeichnet würde.
  • Wie bereits ausgeführt, zweigt die Verbindungsleitung 22 stromaufwärts des ersten Ablaufleitungsventils 25 von der ersten Ablaufleitung 20 ab und mündet stromabwärts des zweiten Zulaufleitungsventils 24 in die zweite Zulaufleitung 19 stromaufwärts des zweiten Kompressors 13.
  • Fig. 1 zeigt einen Zustand des Systems 10, in welchem die beiden Kompressoren 12, 13 parallel betrieben werden. In diesem Fall sind das erste Zulaufleitungsventil 23, das zweite Zulaufleitungsventil 24 und das erste Ablaufleitungsventil 25 allesamt geöffnet, wohingegen das Verbindungsleitungsventil 26 geschlossen ist.
  • Fig. 2 zeigt einen Zustand des Systems 10, in welchem die beiden Kompressoren 12 und 13 seriell betrieben werden. In diesem Zustand sind dann das erste Zulaufleitungsventil 23 und das Verbindungsleitungsventil 26 beide geöffnet. Das erste Ablaufleitungsventil 25 und das zweite Zulaufleitungsventil 24 sind beide geschlossen.
  • Gemäß Fig. 1 und 2 umfasst das System 10 eine zu dem ersten Kompressor 12 führende erste Fremdluftleitung 27, in die ein erstes Fremdluftleitungsventil 28 integriert ist. Zum zweiten Kompressor 13 führt eine zweite Fremdluftleitung 29, in die ein zweites Fremdluftleitungsventil 30 integriert ist. Die beiden Fremdluftleitungsventile 28 und 30 sind abhängig von Betriebsbedingungen der beiden Kompressoren 12 und 13 ansteuerbar. Ebenso sind die beiden Zulaufleitungsventile 23 und 24 abhängig von Betriebsbedingungen der beiden Kompressoren 12 und 13 ansteuerbar.
  • Das System zum Evakuieren eines Prozessraums verfügt weiterhin über Drucksensoren. Der ersten Zulaufleitung 18 ist ein erster Drucksensor 31 und der zweiten Zulaufleitung 19 ein zweiter Drucksensor 32 zugeordnet. Über den ersten Drucksensor 31 kann der Druck ermittelt werden, der in der zum ersten Kompressor 12 führenden ersten Zulaufleitung 18 herrscht. Über den zweiten Drucksensor 32 kann der Druck ermittelt werden, der in der zum zweiten Kompressor 13 führenden zweiten Zulaufleitung 19 herrscht. Abhängig von den Messwerten der beiden Drucksensoren 31 und 32 sind das zweite Zulaufleitungsventil 24, das erste Ablaufleitungsventil 25 sowie das Verbindungsleitungsventil 26 ansteuerbar.
  • Zum Evakuieren des Prozessraums 11 werden zunächst bis zu einem Druckgrenzwert beide Kompressoren 12, 13 parallel betrieben. Im Parallel-Betrieb der beiden Kompressoren 12, 13 stellen dieselben ein großes Saugvolumen bzw. Fördervolumen bereit, wobei dieser Parallel-Betrieb solange beim Evakuieren aufrechterhalten wird, solange der Druck in mindestens einer der beiden Zulaufleitungen 18, 19 größer als der Druckgrenzwert ist.
  • Dann, wenn der Druckgrenzwert erreicht oder unterschritten wird, erfolgt das Evakuieren des Prozessraums 11 ebenfalls unter Verwendung beider Kompressoren 12, 13, die dann jedoch nicht mehr parallel sondern seriell, also in einem Serie-Betrieb, betrieben werden. In diesem Fall ist zwar das Fördervolumen geringer, es ist jedoch eine noch stärkere Evakuierung des Prozessraums 11 bis auf einen Druck möglich, der unterhalb des Druckgrenzwerts liegt.
  • Das Verfahren zum Evakuieren des Prozessraums 11 erfolgt unter Verwendung des oben beschriebenen Systems. Dann, wenn beide Kompressoren 12, 13 parallel betrieben werden, werden das erste Zulaufleitungsventil 23, das zweite Zulaufleitungsventil 24 und das erste Ablaufleitungsventil 25 allesamt geöffnet, wohingegen das Verbindungsleitungsventil 26 geschlossen wird. Dann, wenn die beiden Kompressoren 12, 13 seriell betrieben werden, werden das erste Zulaufleitungsventil 23 und das Verbindungsleitungsventil 26 beide geöffnet, wohingegen das zweite Zulaufleitungsventil 24 und das erste Ablaufleitungsventil 25 beide geschlossen werden.
  • Es wird vorzugsweise dann vom parallelen Betrieb der beiden Kompressoren 12, 13 gemäß Fig. 1 auf den seriellen Betrieb der beiden Kompressoren 12, 13 gemäß Fig. 3 gewechselt bzw. umgeschaltet, wenn der erste Drucksensor 31 und der zweite Drucksensor 32 jeweils einen Druckmesswert liefern, der jeweils kleiner oder gleich dem Druckgrenzwert ist.
  • Dann, wenn, wie in Fig. 2 gezeigt, beide Kompressoren 12, 13 seriell betrieben werden, wird das in die zweite Fremdluftleitung 29 integrierte Fremdluftleitungsventil 30 vorzugsweise geöffnet, um das bereits über den ersten Kompressor 12 geführte Medium stromaufwärts des zweiten Kompressors 13 mit Fremdluft zu mischen. Hierdurch kann dann der zweite Kompressor 13 in einem optimalen Betriebspunkt betrieben werden, um einerseits eine ausreichend hohe Fördermenge über den zweiten Kompressor 13 zu führen und andererseits die Temperatur des über den zweiten Kompressor 13 geführten Mediums unterhalb eines Temperaturgrenzwerts zu halten.
  • Vorzugsweise wird im seriellen Betrieb der beiden Kompressoren 12, 13 das zweite Fremdluftleitungsventil 30 soweit geöffnet, dass ein Verhältnis V=F22/F29 zwischen dem Förderstrom F22 in der Verbindungsleitung 22 stromabwärts des Kompressors 12 und dem über die Fremdluftleitung 29 stromabwärts des Fremdluftleitungsventils 30 geführten Förderstrom F29 gilt: 0,9≤V≤2,0. Vorzugsweise gilt: 1,0≤V ≤1,7. Besonders bevorzugt gilt V=1,0.
  • Zur Bereitstellung eines Kompressor-Schutzes für die Kompressoren 12, 13 ist es möglich, dass die Fremdluftleitungsventile 28 und 30 abhängig von der Leistungsaufnahme der den jeweiligen Kompressor 12, 13 antreibenden elektrischen Maschine 14, 16 angesteuert werden.
  • Ist zum Beispiel die elektrische Leistungsaufnahme der den ersten Kompressor 12 antreibenden elektrischen Maschine 14 zu gering und kleiner als entsprechender Grenzwert, so wird zum Kompressor-Schutz vorzugsweise das Fremdluftleitungsventil 28 geöffnet, um über den Kompressor 12 stets eine ausreichend große Fördermenge zu führen. Analog wird dann, wenn die Leistungsaufnahme der den zweiten Kompressor 13 antreibenden zweiten elektrischen Maschine 16 kleiner als ein entsprechender Grenzwert ist, das Fremdluftleitungsventil 30 geöffnet, um über den zweiten Kompressor 13 stets eine ausreichend große Luftmenge zu führen.
  • Ferner kann zum Motor-Schutz der den jeweiligen Kompressor 12, 13 antreibenden elektrischen Maschine 13, 14 eine Ansteuerung der Zulaufleitungsventile 23, 24 abhängig von der Leistungsaufnahme der Kompressoren 12, 13 erfolgen.
  • Ist zum Beispiel die Leistungsaufnahme vom ersten Kompressor 12 antreibenden elektrischen Maschine 14 zu groß, also größer als ein entsprechender Grenzwert, so kann das erste Zulaufleitungsventil 23 stärker geschlossen werden, um einen Motor-Schutz für die elektrische Maschine 14 bereitzustellen. Auf analoge Weise kann dann, wenn die Leistungsaufnahme der den zweiten Kompressor 13 antreibenden zweiten elektrischen Maschine 16 zu groß ist, das zweite Zulaufleitungsventil 24 stärker geschlossen werden, um einen Motor-Schutz für die elektrische Maschine 16 des zweiten Kompressors 13 bereitzustellen.
  • Der Kompressor-Schutz sowie der Motor-Schutz sind von Vorteil, um eine Beschädigung der Kompressoren 12, 13 sowie der elektrischen Maschinen 14, 16 im Evakuierungsbetrieb zu vermeiden.
  • Wie bereits ausgeführt, erfolgt eine anfängliche Evakuierung des Prozessraums 11 bis zu einem Druckgrenzwert im Parallel-Betrieb der beiden Kompressoren 12, 13 (siehe Fig. 1). Mit Erreichen oder Unterschreiten des Druckgrenzwerts wird vom Parallel-Betrieb der Kompressoren 12, 13 auf den Seriell-Betrieb der Kompressoren 12, 13 (siehe Fig. 2) gewechselt, um eine noch stärkere Evakuierung des Prozessraums 12 zu ermöglichen.
  • Bei den beiden Kompressoren 12, 13 kann es sich um Radialkompressoren handeln.
  • Dazu ist es zum Beispiel möglich, Radialkompressoren zu nutzen, die eine Fördermenge von 1400 m3/min bereitstellen können.
  • Beim Parallel-Betrieb der beiden Kompressoren 12, 13 kann dann von denslebne zusammen eine Fördermenge von 2800 m3/min aus dem Prozessraum 11 evakuiert werden. Dies erfolgt vorzugsweise bis zum Erreichen eines Druckgrenzwerts, der zum Beispiel bei -63 kPa liegt.
  • Mit Unterschreiten dieses Druckgrenzwerts von -63 kPa wird dann vom Parallelbetrieb auf den Seriell-Betrieb der beiden Kompressoren umgeschaltet, um zum Beispiel den Prozessraum 11 bis zu einem Druck von -85 kPa zu evakuieren. Im Seriell-Betrieb steht dann selbstverständlich eine kleinere Fördermenge als im Parallel-Betrieb zur Verfügung.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die obigen Zahlenbeispiele lediglich der Illustration dienen und rein exemplarischer Natur sind.
  • Das erfindungsgemäße System sowie das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zur Evakuierung relativ großer Prozessräume 11 mit einem Volumen mehr als 10000 m3, insbesondere von mehr als 20000 m3, genutzt. Bei derartigen Prozessräumen kann es sich zum Beispiel um Transportröhren mit einem Durchmesser von mehr als 2 m und einer Länge von mehr als 1 km handeln.
  • Wie bereits ausgeführt, bilden die beiden Kompressoren 11, 12 eine Kompressor-Gruppe. Es können mehrere solche Kompressor-Gruppen vorhanden sein und jede Kompressor-Gruppen auf die oben beschriebene Art und Weise betrieben werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    System
    11
    Prozessraums
    12
    Kompressor
    13
    Kompressor
    14
    elektrische Maschine
    15
    Getriebe
    16
    elektrische Maschine
    17
    Getriebe
    18
    Zulaufleitung
    19
    Zulaufleitung
    20
    Ablaufleitung
    21
    Ablaufleitung
    22
    Verbindungsleitung
    23
    Zulaufleitungsventil
    24
    Zulaufleitungsventil
    25
    Ablaufleitungsventil
    26
    Verbindungsleitungsventil
    27
    Fremdluftleitung
    28
    Fremdluftleitungsventil
    29
    Fremdluftleitung
    30
    Fremdluftleitungsventil
    31
    Drucksensor
    32
    Drucksensor

Claims (7)

  1. System (10) zum Evakuieren eines Prozessraums (11),
    mit einem ersten Kompressor (12), der über eine erste Zulaufleitung (18) mit dem Prozessraum (11) koppelbar ist und von dem über eine erste Ablaufleitung (20) aus dem Prozessraum (11) entnommenes Medium in die Umgebung abführbar ist,
    mit einem zweiten Kompressor (13), der über eine zweite Zulaufleitung (19) mit dem Prozessraum (11) koppelbar ist und von dem über eine zweite Ablaufleitung (21) aus dem Prozessraum (11) entnommenes Medium in die Umgebung abführbar ist,
    mit einer zwischen den die erste Ablaufleitung (20) und die zweite Zulaufleitung (10) geschalteten Verbindungsleitung (22),
    mit einem in die erste Zulaufleitung (18) integrierten ersten Zulaufleitungsventil (23),
    mit einem in die zweite Zulaufleitung (19) integrierten zweiten Zulaufleitungsventil (24),
    mit einem in die erste Ablaufleitung (20) integrierten ersten Ablaufleitungsventil (25),
    mit einem in die Verbindungsleitung (22) integrierten Verbindungsleitungsventil (26),
    wobei dann, wenn das erste Zulaufleitungsventil (23), das zweite Zulaufleitungsventil (24) und das erste Ablaufleitungsventil (25) allesamt geöffnet sind und das Verbindungsleitungsventil (26) geschlossen ist, der erste Kompressor (12) und der zweite Kompressor (13) parallel betreibbar sind,
    wobei dann, wenn das erste Zulaufleitungsventil (23) und das Verbindungsleitungsventil (26) beide geöffnet sind und das zweite Zulaufleitungsventil (24) und das erste Ablaufleitungsventil (25) beide geschlossen sind, der erste Kompressor (12) und der zweite Kompressor (13) seriell betreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass
    der ersten Zulaufleitung (18) ein erster Drucksensor (31) und der zweiten Zulaufleitung (19) ein zweiter Drucksensor (32) zugeordnet ist,
    wobei das zweite Zulaufleitungsventil (24), das erste Ablaufleitungsventil (25) und das Verbindungsleitungsventil (26) allesamt abhängig von Messwerten der beiden Drucksensoren (31, 32) ansteuerbar sind.
  2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
    eine zum ersten Kompressor (12) führenden ersten Fremdluftleitung (27), in die ein erstes Fremdluftleitungsventil (28) integriert ist,
    eine zum zweiten Kompressor (13) führenden zweite Fremdluftleitung (29), in die ein zweites Fremdluftleitungsventil (30) integriert ist,
    wobei das erste Fremdluftleitungsventil (28) und das zweite Fremdluftleitungsventil (30) abhängig von Betriebsbedingungen des ersten Kompressors (12) und des zweiten Kompressors (13) ansteuerbar sind.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zulaufleitungsventil (23) und das zweite Zulaufleitungsventil (24) abhängig von Betriebsbedingungen des ersten Kompressors (12) und des zweiten Kompressors (13) ansteuerbar sind.
  4. Verfahren zum Evakuieren eines Prozessraums (11),
    wobei der Prozessraum (11) zunächst bis zu einem Druckgrenzwert unter Verwendung von zwei parallel betriebenen Kompressoren (12, 13) evakuiert wird,
    wobei der Prozessraum (11) anschließend nach Erreichen oder Unterschreiten des Druckgrenzwerts unter Verwendung der beiden nunmehr seriell betriebenen Kompressoren (12, 13) evakuiert wird, wobei dasselbe unter Verwendung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 3 durchgeführt wird,
    wobei dann, die beiden Kompressoren (12, 13) parallel betrieben werden, das erste Zulaufleitungsventil (23), das zweite Zulaufleitungsventil (24) und das erste Ablaufleitungsventil (25) allesamt geöffnet werden und das Verbindungsleitungsventil (26) geschlossen wird,
    wobei dann, wenn die beiden Kompressoren (12, 13) seriell betrieben werden, das erste Zulaufleitungsventil (23) und das Verbindungsleitungsventil (26) beide geöffnet und das zweite Zulaufleitungsventil (24) und das erste Ablaufleitungsventil (25) beide geschlossen werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass dann vom parallelen Betrieb der beiden Kompressoren (12, 13) auf den seriellen Betrieb der beiden Kompressoren (12, 13) gewechselt wird, wenn der erste Drucksensor (31) und der zweite Drucksensor (32) beide jeweils einen druckmesswert liefern, der kleiner oder gleich dem Druckgrenzwert ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die beiden Kompressoren (12, 13) seriell betrieben werden, das zweite Fremdluftleitungsventil (30) geöffnet wird, um das bereits über den ersten Kompressor (12) geführte Medium stromaufwärts des zweiten Kompressors (13) mit Fremdluft zu mischen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fremdluftleitungsventil (30) so weit geöffnet wird, das ein Verhältnis zwischen dem Förderstrom in der Verbindungsleitung (22) stromabwärts des ersten Kompressors (12) und dem Förderstrom in der Fremdluftleitung (29) stromabwärts des Fremdluftleitungsventils (30) zwischen 0,9 und 2,0 beträgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    zum Kompressor-Schutz der Kompressoren (12, 13) abhängig von der Leistungsaufnahme einer den jeweiligen Kompressor (12, 13) antreibenden elektrischen Maschine (14, 16) ein mit dem jeweiligen Kompressor (12, 13) zusammenwirkendes Fremdluftleitungsventil (28, 30) angesteuert wird, und/oder
    zum Motor-Schutz der den jeweiligen Kompressor (12, 13) antreibenden elektrischen Maschine (14, 16) abhängig von der Leistungsaufnahme der den jeweiligen Kompressor(12, 13) antreibenden elektrischen Maschine (14, 16) ein mit dem jeweiligen Kompressor (12, 13) zusammenwirkendes Zulaufleitungsventil (23, 24) angesteuert wird.
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