EP4476450B1 - Mehrstufiges turbomaschinensystem und verfahren zum betreiben - Google Patents

Mehrstufiges turbomaschinensystem und verfahren zum betreiben

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EP4476450B1
EP4476450B1 EP23704052.2A EP23704052A EP4476450B1 EP 4476450 B1 EP4476450 B1 EP 4476450B1 EP 23704052 A EP23704052 A EP 23704052A EP 4476450 B1 EP4476450 B1 EP 4476450B1
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EP
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turbo machine
cooling
fluid
supply
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EP23704052.2A
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Nicolas BRUNNER
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Cryostar SAS
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Cryostar SAS
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling

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Claims (14)

  1. Mehrstufiges Turbomaschinensystem (100, 200), umfassend: eine erste Turbomaschine (110) mit einer Antriebseinheit (112), eine zweite Turbomaschine (120) mit einer Antriebseinheit (122), eine erste Versorgungsleitung (S1), die konfiguriert ist, um Betriebsfluid (a) einem Einlass der ersten Turbomaschine (110) zuzuführen, eine zweite Versorgungsleitung (S2), die konfiguriert ist, um Betriebsfluid (b), das an einem Auslass der ersten Turbomaschine (110) bereitgestellt wird, einem Einlass der zweiten Turbomaschine (120) zuzuführen, und eine dritte Versorgungsleitung (S3) für Betriebsfluid (c), das an einem Auslass der zweiten Turbomaschine (120) bereitgestellt wird,
    wobei das System (100) ferner umfasst: eine erste Kühlleitung (L1), die konfiguriert ist, um einen Teil des Betriebsfluids (b) in der zweiten Versorgungsleitung (S2) umzuleiten und als Kühlfluid (g) der Antriebseinheit (112) der ersten Turbomaschine (110) zuzuführen, und eine zweite Kühlleitung (L2), die konfiguriert ist, um Kühlfluid (h) aus der Antriebseinheit (112) der ersten Turbomaschine (110) zu der ersten Versorgungsleitung (S1) zu leiten,
    dadurch gekennzeichnet, dass das System (100) ferner umfasst: eine dritte Kühlleitung (L3), die konfiguriert ist, um einen Teil des Betriebsfluids (c) in der dritten Versorgungsleitung (S3) umzuleiten und als Kühlfluid (k) der Antriebseinheit (122) der zweiten Turbomaschine (120) zuzuführen, und eine vierte Kühlleitung (L4), die konfiguriert ist, um Kühlfluid (I) aus der Antriebseinheit (122) der zweiten Turbomaschine (120) zu der zweiten Versorgungsleitung (S2) zu leiten.
  2. System (100, 200) nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Kühlfluidwärmetauscher (150) in der zweiten Kühlleitung (L2).
  3. System (100, 200) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen ersten Betriebsfluidwärmetauscher (115) in der zweiten Versorgungsleitung (S2),
    wobei die erste Kühlleitung (L1) mit der zweiten Versorgungsleitung (S2) zwischen dem ersten Betriebsfluidwärmetauscher (115) und dem Einlass der zweiten Turbomaschine (120) verbunden ist.
  4. System (100, 200) nach Anspruch 3, wobei die vierte Kühlleitung (L4) mit der zweiten Versorgungsleitung (S2) zwischen dem Auslass der ersten Turbomaschine (110) und dem ersten Betriebsfluidwärmetauscher (115) verbunden ist.
  5. System (100, 200) nach Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend einen zweiten Betriebsfluidwärmetauscher (125) in der dritten Versorgungsleitung (S3),
    wobei die dritte Kühlleitung (L3) nach dem zweiten Betriebsfluidwärmetauscher (125) mit der dritten Versorgungsleitung (S3) verbunden ist.
  6. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine erste Dichtungsleitung (G1), die konfiguriert ist, um einen Teil des Betriebsfluids in der dritten Versorgungsleitung (S3) umzuleiten und als Dichtungsfluid (t) der Antriebseinheit (112) der ersten Turbomaschine (110) zuzuführen.
  7. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Turbomaschine (110) und/oder die zweite Turbomaschine (120) als Turboverdichter konfiguriert ist/sind oder einen solchen umfasst/umfassen.
  8. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine dritte Turbomaschine (130) mit einer Antriebseinheit (132), wobei die dritte Versorgungsleitung (S3) konfiguriert ist, um Betriebsfluid (c), das an dem Auslass der zweiten Turbomaschine (120) bereitgestellt wird, einem Einlass der dritten Turbomaschine (130) zuzuführen, und eine vierte Versorgungsleitung (S4) für Betriebsfluid (d), das an einem Auslass der dritten Turbomaschine (130) bereitgestellt wird,
    wobei das System (100) ferner umfasst: eine fünfte Kühlleitung (L5), die konfiguriert ist, um einen Teil des Betriebsfluids (d) in der vierten Versorgungsleitung (S4) umzuleiten und als Dichtungs- und/oder Kühlfluid (m) der Antriebseinheit (132) der dritten Turbomaschine (130) zuzuführen, und eine sechste Kühlleitung (L6), die konfiguriert ist, um Dichtungs- und/oder Kühlfluid (n) aus der Antriebseinheit (132) der dritten Turbomaschine (130) zu der zweiten Kühlleitung (L2) zu leiten.
  9. System (100, 200) nach Anspruch 8, ferner umfassend einen dritten Betriebsfluidwärmetauscher (135) in der vierten Versorgungsleitung (S4),
    wobei die fünfte Kühlleitung (L5) nach dem dritten Betriebsfluidwärmetauscher (135) mit der vierten Versorgungsleitung (S4) verbunden ist.
  10. System (100, 200) nach Anspruch 8 oder 9, ferner umfassend: eine zweite Dichtungsleitung (G2), die konfiguriert ist, um einen Teil des Betriebsfluids (d) in der vierten Versorgungsleitung (S4) oder des Kühl- und/oder Dichtungsfluids (m) in der fünften Kühlleitung (L5) umzuleiten und als Dichtungsfluid (s) der Antriebseinheit (122) der zweiten Turbomaschine (120) zuzuführen.
  11. System (100, 200) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die dritte Turbomaschine (130) einen Turboverdichter (130) und vorzugsweise einen Turboexpander (138) umfasst.
  12. System (100, 200) nach Anspruch 11, ferner umfassend: eine dritte Dichtungsleitung, die konfiguriert ist, um Dichtungsfluid aus der Antriebseinheit (132) des dritten Turboverdichters (130) zu der zweiten Versorgungsleitung (S2) zu leiten.
  13. Verfahren zum Betreiben eines mehrstufigen Turbomaschinensystems (100, 200), wobei das System (100, 20) eine erste Turbomaschine (110) mit einer Antriebseinheit (112), eine zweite Turbomaschine (120) mit einer Antriebseinheit (122) umfasst, wobei das Verfahren umfasst:
    Zuführen von Betriebsfluid (a) zu einem Einlass der ersten Turbomaschine (110),
    Zuführen von Betriebsfluid (b), das an einem Auslass der ersten Turbomaschine (110) bereitgestellt wird, zu einem Einlass der zweiten Turbomaschine (120),
    Bereitstellen von Betriebsfluid (c) an einem Auslass der zweiten Turbomaschine (120),
    Umleiten eines Teils des am Auslass der ersten Turbomaschine (110) bereitgestellten Betriebsfluids (b) und Zuführen desselben als Kühlfluid (g) zu der Antriebseinheit (112) der ersten Turbomaschine (110),
    Zuführen von Kühlfluid (h) aus der Antriebseinheit (112) der ersten Turbomaschine (110) zu dem Betriebsfluid (a), das dem Einlass der ersten Turbomaschine (110) zugeführt wird,
    Umleiten eines Teils des am Auslass der zweiten Turbomaschine (120) bereitgestellten Betriebsfluids (c) und Zuführen desselben als Kühlfluid (k) zu der Antriebseinheit (122) der zweiten Turbomaschine (120), und
    Zuführen von Kühlfluid (I) aus der Antriebseinheit (122) der zweiten Turbomaschine (120) zu dem am Auslass der ersten Turbomaschine (110) bereitgestellten Betriebsfluid (b).
  14. Verfahren nach Anspruch 13 unter Verwendung des mehrstufigen Turbomaschinensystems (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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