ES2693423T3 - Sistema para suministrar gas comprimido a varios dispositivos alimentados con gas - Google Patents

Sistema para suministrar gas comprimido a varios dispositivos alimentados con gas Download PDF

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Abstract

Sistema para suministrar gas comprimido a varios dispositivos alimentados con gas, que comprende: - una entrada (10) de gas para la conexión a una fuente (101) de gas; - una salida (30) de gas final para la conexión a un primer dispositivo (102) alimentado con gas; - un compresor (100) de gas multietapas de pistón para líquidos que comprende al menos dos etapas (1-4) de compresión conectadas en serie en una cadena ordenada entre la entrada (10) de gas y la salida (30) de gas final, comprendiendo cada etapa de compresión al menos un cilindro con líquido impulsor suministrado y comprendiendo también un dispositivo de suministro de líquido a alta presión dispuesto para aumentar y disminuir de manera alterna una cantidad de líquido impulsor contenida en el cilindro, para que se cargue, se comprima y se descargue gas en la etapa de compresión, cada etapa de compresión distinta de la primera en la cadena y denominada etapa de compresión superior, conectándose para tratar gas que se genera por una etapa anterior de compresión situada en la cadena justo antes de dicha etapa de compresión superior, por un conducto de gas intermedio que conecta dicha etapa de compresión anterior con dicha etapa de compresión superior, para que el gas que fluye desde la entrada de gas aumente de presión cada vez que se trate en una de las etapas de compresión y se ha tratado sucesivamente el gas generado en la salida de gas final en todas las etapas de compresión de la cadena; caracterizado por que comprende además: - una salida (20) de gas intermedia dispuesta en uno de los conductos intermedios de gas que conecta dos etapas (2, 3) de compresión que son sucesivas en la cadena, destinándose dicha salida intermedia de gas a la conexión con un segundo dispositivo (103) alimentado con gas por una válvula (24) de extracción ajustable y - un primer detector (11) de presión dispuesto para detectar la presión de gas en la entrada (10) de gas, un segundo detector (21) de presión dispuesto para detectar la presión de gas en la salida (20) intermedia de gas aguas arriba de la válvula (24) de extracción con respecto a la dirección del flujo de gas en dicha salida intermedia de gas y un tercer detector (31) de la presión dispuesto para detectar la presión de gas en la salida (30) de gas final; y por que el dispositivo de suministro de líquido a alta presión de una primera etapa (1) de compresión de la cadena comprende los primeros medios (13) de regulación dispuestos para variar una capacidad de gas de dicha primera etapa de compresión basándose en los primeros resultados de la medición emitidos por el primer detector (11) de presión, el sistema comprende, además, unos segundos medios de regulación dispuestos para ajustar la válvula (24) de extracción basándose en los segundos resultados de la medición emitidos por el segundo detector (20) de presión y el sistema de suministro de líquido a alta presión de una última etapa (4) de compresión en la cadena comprende los terceros medios (43) de regulación dispuestos para variar otra capacidad de gas de dicha última etapa de compresión basándose en los terceros resultados de la medición emitidos por el tercer detector (31) de presión.

Description

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DESCRIPCION
Sistema para suministrar gas comprimido a varios dispositivos alimentados con gas
La invencion se refiere a un sistema para suministrar gas comprimido a varios dispositivos alimentados con gas. Tambien se refiere a un buque de gas que esta equipado con dicho sistema.
Antecedentes de la invencion
Los sistemas para suministrar gas comprimido, tambien denominados compresores de gas, que estan basados en pistones para liquidos, son conocidos, por ejemplo, a partir de la patente de EE. UU. 2013/0323087 A1. Dicho sistema puede comprender:
- una entrada de gas para la conexion a una fuente de gas;
- una salida de gas final para la conexion a un dispositivo alimentado con gas;
- un compresor de gas multietapas de piston para liquidos que comprende al menos dos etapas de compresion conectadas en serie en una cadena ordenada entre la entrada de gas y la salida de gas final.
Cada etapa de compresion comprende al menos un cilindro con suministro de liquido impulsor y comprende tambien un dispositivo de suministro de liquido a alta presion que se dispone para aumentar y disminuir de manera alterna una cantidad de liquido impulsor contenida en el cilindro, para que se cargue, se comprima y se descargue gas en la etapa de compresion. Cada etapa de compresion distinta de la primera en la cadena, y denominada etapa de compresion superior, se conecta a un gas de proceso que es generado por una etapa de compresion anterior situada en la cadena justo antes de la etapa de compresion superior, por un conducto de gas intermedio que conecta la etapa de compresion anterior con la etapa de compresion superior. De esta manera, el gas que fluye desde la entrada de gas aumenta de presion cada vez que se trata en una de las etapas de compresion y el gas que se genera a la salida de gas final se ha tratado sucesivamente en todas las etapas de compresion de la cadena. Las ventajas de dichos compresores de gas se explican en el libro titulado Hydraulically Driven Pumps de Donald H. Newhall, Harwood Engineering Co., Inc., Walpole, Mass., reimpreso de Industrial and Engineering Chemistry, vol. 49, n. o 12, diciembre de 1957, pp. 1949-54.
Los compresores de gas presentan, en general, numerosas aplicaciones en muchos campos tecnicos, incluyendo motores de gas o motores hibridos y tambien sistemas de licuacion de gases. En particular, estas aplicaciones para motores de gas o hibridos y los sistemas de licuacion de gases pueden implementarse en buques de gas a bordo, por ejemplo, buques de transporte de gas natural licuado, como se explica en particular en las patentes europeas EP 2 913 509 y EP 2 913 510. Pero para dichas aplicaciones hasta ahora, los compresores de gas pertenecen a la tecnologia de las denominadas bombas reciprocantes. Esta ultima tecnologia se basa en pistones para solidos que son impulsados por un motor rotativo por un arbol de levas - o ciguenal -. Pero dichos compresores de gas de piston para solidos presentan desventajas incluyendo las citadas en el libro de la tecnica anterior Hydraulically Driven Pumps citado anteriormente, que conducen a requerimientos de reacondicionamiento que son caros y ocasionan perdidas en el tiempo de operatividad de los compresores.
Partiendo de esta situacion, un objeto de la presente invencion consiste en proporcionar sistemas que puedan suministrar gas comprimido a al menos dos dispositivos alimentados con gas separados, con diferentes valores de la presion para distribuir el gas comprimido a estos dispositivos. Despues, un objeto adicional es proporcionar un sistema tal que pueda adaptarse facilmente en funcion de los requerimientos de presion del gas de los dispositivos, sin que se modifique sustancialmente el diseno del sistema.
Otro objeto de la invencion consiste en proporcionar un control de operacion para dicho sistema que sea facil y fiable y que pueda mantener el consumo de gas por los dispositivos alimentados con gas durante amplios rangos de consumo.
Sumario de la invencion
Para satisfacer al menos uno de estos u otros objetos, un primer aspecto de la presente invencion propone un sistema para suministrar gas comprimido a varios dispositivos alimentados con gas, que comprende una entrada de gas para la conexion a una fuente de gas, una salida de gas final para la conexion a un primer dispositivo alimentado con gas y un compresor de gas multietapas de piston para liquidos, como se describio anteriormente. Segun la invencion, el sistema comprende ademas:
- una salida de gas intermedia dispuesta en uno de los conductos intermedios de gas conectando dos etapas de compresion que son sucesivas en la cadena, destinandose esta salida intermedia de gas a la conexion con un segundo dispositivo alimentado con gas por una valvula de extraccion ajustable y
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- un primer detector de presion que se dispone para detectar la presion del gas en la entrada de gas, un segundo detector de presion que se dispone para detectar la presion del gas en la salida intermedia de gas aguas arriba de la valvula de extraccion con respecto a la direccion de flujo del gas en la salida intermedia de gas y un tercer detector de presion que se dispone para detectar la presion del gas a la salida de gas final.
Segun una caracteristica adicional de la invencion, el dispositivo de suministro de liquido a alta presion de la primera etapa de compresion de la cadena comprende unos primeros medios de regulacion que se disponen para variar la capacidad de gas de la primera etapa de compresion basandose en los primeros resultados de la medicion emitidos por el primer detector de presion.
Segun otra caracteristica de la invencion, se disponen unos segundos medios de regulacion para ajustar la valvula de extraccion basandose en los segundos resultados de la medicion que son emitidos por el segundo detector de presion.
Segun otra caracteristica mas de la invencion, el sistema de suministro de liquido a alta presion de la ultima etapa de compresion en la cadena comprende unos terceros medios de regulacion que se disponen para variar otra capacidad de gas de la ultima etapa de compresion basandose en los terceros resultados de la medicion emitidos por el tercer detector de presion.
Debido a que el sistema de la invencion implementa un compresor de gas que se basa en pistones para liquidos, variar el numero de etapas de compresion en la cadena permite igualar amplios rangos de los requerimientos de presion para las distribuciones de gas a los dispositivos alimentados con gas. En particular, las etapas de compresion pueden compartir una misma fuente del liquido impulsor a alta presion, conectada en paralelo con los sistemas de suministro de liquido a alta presion de varias etapas de compresion o de todas. Modificar el numero de etapas de compresion puede realizarse despues con un coste minimo.
Implementar un compresor de gas que se base en pistones para liquidos tambien permite igualar amplios rangos para los consumos de gas de los dispositivos mediante un ajuste facil de las capacidades de gas de las etapas de compresion.
Las desventajas de las bombas reciprocantes se evitan implementando el compresor de gas de piston para liquidos.
Tambien, la invencion proporciona un control de operacion del sistema que se basa en mediciones de la presion. Dicho control puede realizarse de una manera simple y fiable usando detectores que esten ampliamente disponibles a un coste razonable.
En algunas implementaciones de la invencion, la cadena puede comprender entre dos y seis etapas de compresion, incluyendo dos y seis valores, en el compresor de gas multietapas de piston para liquidos. En dichas configuraciones, al menos dos etapas de compresion del compresor de gas multietapas de piston para liquidos pueden situarse en la cadena entre la entrada de gas y la salida intermedia de gas, denominadas etapas de compresion del primer segmento. El dispositivo de suministro de liquido a alta presion de cada una de estas etapas de compresion del primer segmento puede comprender despues los respectivos medios de regulacion que se disponen para variar las respectivas capacidades de gas de las etapas de compresion del primer segmento, basandose en los resultados de la primera medicion emitidos por el primer detector de presion.
De manera similar, al menos dos etapas de compresion del compresor de gas multietapas de piston para liquidos pueden situarse en la cadena entre la salida intermedia de gas y la salida de gas final, denominadas etapas de compresion del ultimo segmento. Despues, el dispositivo de suministro de liquido a alta presion de cada una de estas etapas de compresion del ultimo segmento puede comprender los respectivos medios de regulacion que se disponen para variar las respectivas capacidades de gas de las etapas de compresion del ultimo segmento, basandose en los terceros resultados de la medicion emitidos por el tercer detector de presion.
El sistema de la invencion puede adaptarse para que este a bordo en un buque de gas. Despues, puede dedicarse la salida intermedia de gas o la salida de gas final a la conexion con una entrada de gas de combustion de un motor de propulsion del buque. La otra salida de gas puede dedicarse a la conexion con un quemador de gas o un sistema de licuacion de gases.
Para dichas aplicaciones a bordo del buque, la entrada de gas del sistema puede dedicarse a estar conectada para recibir el gas de evaporacion que se origina a partir del gas licuado que esta contenido en al menos un tanque dispuesto a bordo del buque. Este tanque forma asi al menos parte de la fuente de gas.
Un segundo aspecto de la invencion propone un buque de transporte de gas que comprende un motor de propulsion y al menos un sistema para suministrar gas comprimido a varios dispositivos alimentados con gas, siendo dicho sistema segun el primer aspecto de la invencion. Puede conectarse la salida intermedia de gas o la salida de gas final del sistema a una entrada de gas de combustion del motor de propulsion del buque.
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En general, el gas tratado por un sistema segun la invencion puede ser metano, etano, propano, butano y sus mezclas, incluyendo gas de petroleo. Tambien puede ser metanol, etanol o dimetil eter. Todos estos gases pueden usarse como combustible para motores, por ejemplo, motores de propulsion de buques. El buque de gas puede ser un buque de transporte de gas licuado, en particular, un buque de transporte de gas natural licuado.
Sin embargo, el gas tratado por un sistema segun la invencion tambien puede ser hidrogeno, en particular, para alimentar un dispositivo de pila de combustible con un flujo de hidrogeno adecuado.
Estas y otras caracteristicas de la invencion se describiran ahora con referencia a las figuras adjuntas, que se refieren a realizaciones preferidas, pero no limitantes, de la invencion.
Breve descripcion de los dibujos
Las figuras 1 a 4 ilustran cuatro posibles implementaciones de la invencion.
Algunos numeros de referencia que se indican en estas diferentes figuras indican elementos identicos de elementos con identica funcion.
Descripcion detallada de la invencion
La invencion se describe ahora con detalle para varios ejemplos de realizaciones, pero sin inducir ninguna limitacion con respecto al alcance de las reivindicaciones. En particular, se describiran el tratamiento y la aplicacion del gas natural a buques de transporte de gas natural licuado, pero se incluyen tambien otros gases y otras aplicaciones por las reivindicaciones, con identicas caracteristicas de implementacion o caracteristicas de implementacion adaptadas al gas.
Con referencia a la figura 1, los siguientes numeros de referencia presentan los significados enumerados ahora:
101 fuente de gas
102 primer dispositivo alimentado con gas
103 segundo dispositivo alimentado con gas
100 compresor de gas multietapas de piston para liquidos
1-4 cuatro etapas de compresion del compresor de gas multietapas de piston para liquidos, siendo el numero cuatro solo para fines de ilustracion
10 entrada de gas del sistema
20 salida intermedia de gas del sistema
30 salida de gas final del sistema
11,21,31 detectores de la presion del gas
12, 22, 32 controladores
13, 23, 33, 43 medios de regulacion dedicados a cada etapa de compresion 24 valvula de extraccion
40 sistema de control integrado de manipulacion de los gases 53 fuente de liquido impulsor a alta presion
60 precompresor opcional
61 refrigerador de gas opcional 62-65 interrefrigeradores
La fuente 101 de gas puede comprender uno o varios tanques (solo se representa un tanque en las figuras) que contiene(n) gas natural licuado, del que se origina gas de evaporacion. Dicho(s) tanque(s) de gas puede(n) disponerse a bordo de un buque de transporte de gas natural licuado, por ejemplo. En tal caso, el gas que se trata por un sistema segun la invencion puede ser el gas de evaporacion, pero tambien puede ser liquido vaporizado de gas natural o una combinacion de gas de evaporacion y liquido vaporizado de gas natural. Este gas tratado por el sistema de la invencion puede estar constituido por mas de un 80 % en peso de metano.
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La entrada 10 de gas puede conectarse para recibir el gas de evaporacion que se origina del gas natural licuado o el liquido vaporizado de gas natural.
El compresor 100 de gas multietapas de piston para liquidos comprende las cuatro etapas 1-4 de compresion que se conectan en serie en una cadena, a fin de que cada etapa de compresion trate el gas generado por la etapa de compresion justo antes en la cadena, excepto la etapa 1 de compresion que trata el gas que se origina a partir de la entrada 10 de gas. En el ejemplo representado, la etapa 1 de compresion es la primera en la cadena y la etapa 4 de compresion es la ultima en la cadena. La etapa 4 de compresion genera gas comprimido por la salida 30 de gas final. Cada una de las etapas 1-4 de compresion comprende un respectivo cilindro sellado que se conecta para que admita una cantidad variable de liquido impulsor y tambien comprende un dispositivo de suministro de liquido a alta presion que varia la cantidad de liquido impulsor contenida en el cilindro. Se conoce la estructura de dicha etapa de compresion de piston para liquidos, asi que no es necesario repetirla aqui. Solo se indica que el nivel variado repetidamente del liquido impulsor en cada cilindro, de manera creciente y decreciente, produce un flujo de gas comprimido fuera del cilindro de la etapa de compresion considerada. Este flujo de gas comprimido depende, en particular, de la magnitud de la variacion de nivel del liquido impulsor en el cilindro y tambien la frecuencia de esta variacion de nivel del liquido impulsor en el cilindro. En el cuerpo de esta descripcion, la expresion «capacidad de una de las etapas de compresion» indica la cantidad promedio, por ejemplo, el peso promedio, de gas comprimido que se genera por unidad de tiempo por la etapa de compresion. Esta capacidad resulta, en particular, de la magnitud y la frecuencia de las variaciones de nivel del liquido impulsor en el cilindro. El dispositivo de suministro de liquido a alta presion de cada una de las etapas de compresion comprende unos respectivos medios de regulacion y una fuente de liquido impulsor a alta presion. La fuente de liquido impulsor a alta presion puede ser compartida ventajosamente entre las etapas 1-4 de compresion, segun el numero 53 de referencia y los medios de regulacion estan etiquetados con 13 para la etapa 1 de compresion, 23 para la etapa 2 de compresion, 33 para la etapa 3 de compresion y 43 para la etapa 4 de compresion. Estos medios de regulacion se representan como valvulas en la figura 1 solo con el fin de ilustracion, pero tienen una estructura compleja como conoce el experto en la materia. La relacion entre presion del gas de salida y presion del gas de entrada individualmente para cada etapa de compresion puede ser entre dos y quince.
Ventajosamente en dicho compresor basado en pistones para liquido, no hay contacto directo entre el liquido impulsor y el gas para comprimir en cada cilindro, para evitar que se contamine el gas comprimido con vapor del liquido impulsor o vapores producidos por este mas tarde. En particular, el documento de patente de EE. UU. 2012/0134851 propone disponer un piston compensador de solidos entre el liquido impulsor y el gas que se comprime. Durante un ciclo de operacion de la etapa de compresion, el piston compensador queda en la parte superior del liquido impulsor en el cilindro y se mueve arriba y abajo debido a la variacion alterna en el nivel del liquido impulsor. Los pistones compensadores en cilindros separados son independientes entre si, sin interconexiones de base solida. Se proporciona ademas una cantidad fijada de un liquido adicional para producir el sellado periferico entre el piston compensador y la superficie interna del cilindro. Esta cantidad de liquido adicional queda comprendida entre la superficie periferica del piston compensador y la superficie interna del cilindro independientemente del nivel inmediato del liquido impulsor por movimiento junto con el piston compensador. Este liquido adicional se selecciona para no producir vapores contaminantes y para que el gas que se tiene que comprimir no se disuelva en el y no produzca ninguna reaccion quimica con el. Se ha implementado para este fin liquido de tipo ionico o cualquier otro liquido capaz de producir las funciones de sellado contra gases y lubricacion.
Se conduce el gas desde la fuente 101 de gas a la entrada 10 de gas por una ruta dedicada que puede comprender el precompresor 60 y tambien opcionalmente refrigerador el 61 de gas. El precompresor 60 puede ser de tipo rotatorio y adaptado para aumentar la presion del gas de evaporacion o gas vaporizado hasta una presion entre 0,4 MPa y 0,7 MPa [4 y 7 bara (bara para presion absoluta expresada en bar)].
Tambien, puede proporcionarse cada uno de los interrefrigeradores 62-65 en un conducto de gas intermedio entre dos etapas de compresion que sean sucesivas en la cadena y esten entre la ultima etapa 4 de compresion y la salida 30 de gas final. Cada interrefrigerador enfria el gas que fluye en el conducto de gas intermedio considerado o en la salida 30 de gas final.
El primer dispositivo 102 alimentado con gas se conecta a la salida 30 de gas final, para que se alimente con gas comprimido generado a partir de la ultima etapa 4 de compresion. Cuando se implementa la invencion a bordo en un buque de transporte de gas natural licuado, el primer dispositivo 102 alimentado con gas puede comprender un motor propulsor del buque para su suministro con gas natural solo o un motor hibrido para su suministro tanto con combustible liquido como con gas natural. En este ultimo caso, solo se ve afectado el suministro de gas natural del motor de propulsion del buque con la presente descripcion. Asi, la salida 30 de gas final puede dedicarse a la conexion con la entrada de gas de combustion del motor de propulsion del buque. Para algunos tipos de este motor, la presion del gas que se refiere en la salida 30 de gas final puede estar en el rango de 10 MPa y 45 MPa (100 bara y 450 bara), en particular entre 30 MPa y 40 MPa (300 bara y 400 bara). Para dicho rango de presiones en la salida 30 de gas final, puede preferirse o puede ser necesario implementar el precompresor 60.
El segundo dispositivo 103 alimentado con gas se conecta a la salida 20 intermedia de gas para recibir gas
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comprimido de ahi. La salida 20 intermedia de gas esta situada en el conducto de gas entre las etapas 2 y 3 de compresion en el ejemplo representado, pero puede estar intermedia entre dos etapas cualesquiera sucesivas de las etapas 1-4 de compresion dependiendo del valor que se requiera de la presion del gas en la entrada del segundo dispositivo 103 alimentado con gas. En la primera implementacion de la invencion de la figura 1, el segundo dispositivo 103 alimentado con gas puede comprender un quemador, por ejemplo, para eliminar el exceso de gas de evaporacion.
La figura 2 ilustra una segunda implementacion de la invencion adaptada tambien para estar a bordo en un buque de transporte de gas natural licuado, pero alternativa a la de la figura 1. En esta segunda implementacion, el segundo dispositivo 103 alimentado con gas puede ser un sistema de licuacion de gases que se adapta para convertir parte del gas natural comprimido que se origina de la salida 20 intermedia de gas en gas natural licuado. El gas natural licuado asi producido puede devolverse nuevamente al tanque, o a los tanques, de la fuente 101 de gas.
Mas en general, el segundo dispositivo 103 alimentado con gas puede ser cualquier otro dispositivo al que se tenga que suministrar gas comprimido, incluyendo un motor auxiliar, un generador electrico, etc.
La figura 3 ilustra una posible variacion de la implementacion de la invencion de la figura 2, donde el precompresor 60 es un precompresor de gas rotatorio multietapas, por ejemplo, un precompresor de gas de cuatro etapas con las etapas de precompresion etiquetadas como 60-1 a 60-4, respectivamente. Puede implementarse un intercambiador 62 de calor para enfriar el gas comprimido que se origina de la salida 20 intermedia de gas antes de que se transfiera al sistema 103 de licuacion de gas. Por lo tanto, el calor del gas comprimido que se origina de la salida 20 intermedia de gas es absorbido por el gas entrante entre las etapas 60-1 y 60-2 de precompresion. Puede aumentarse el rendimiento de licuacion del sistema de licuacion de gas de esta manera. En la figura 3, el compresor 100 de gas multietapas de piston para liquidos puede presentar una estructura interna similar a la descrita con referencia a la figura 1 aunque no estan representados o etiquetados en la figura 3 todos los componentes internos del compresor de gas multietapas de piston para liquidos.
Segun la invencion, la entrada 10 de gas esta provista del detector 11 de presion (figura 1 o 2). El detector 11 de presion genera los primeros resultados de la medicion de la presion relacionados con el gas que fluye por la entrada 10 de gas. Despues, la capacidad de la etapa 1 de compresion se varia basandose en estos primeros resultados de la medicion de la presion usando los medios 13 de regulacion. Posiblemente, los medios 13 de regulacion pueden controlarse de esta manera para mantener la presion del gas en la entrada 10 de gas proxima al primer valor deseado. Preferiblemente, y para una consistencia mejorada de la operacion de las etapas 1 y 2 de compresion, la capacidad de la etapa 2 de compresion tambien puede variarse basandose en los primeros resultados de la medicion de la presion usando los medios 23 de regulacion.
Segun la invencion de nuevo, la salida 20 intermedia de gas esta provista de la valvula 24 de extraccion ajustable y se suministra gas al segundo dispositivo 103 alimentado con gas por la valvula 24 de extraccion. La salida 20 intermedia de gas tambien esta provista del detector 21 de presion que se conecta entre la valvula 24 de extraccion y la salida de gas de la etapa 2 de compresion. El detector 21 de presion genera unos segundos resultados de la medicion de la presion relacionados con el gas que fluye por la salida 20 intermedia de gas. Despues, se varia la valvula 24 de extraccion usando medios de regulacion apropiados (no representado) basandose en estos segundos resultados de la medicion de la presion. Posiblemente, la valvula 24 de extraccion puede controlarse de esta manera manteniendo la presion de gas en la salida 20 intermedia de gas proxima a un segundo valor deseado.
Todavia segun la invencion, la salida 30 de gas final esta provista del detector 31 de presion. El detector 31 de presion genera unos terceros resultados de la medicion de la presion relativos al gas que fluye por la salida 30 de gas final. Despues, se varia la capacidad de la etapa 4 de compresion basandose en estos terceros resultados de la medicion de la presion usando los medios 43 de regulacion. Posiblemente, pueden controlarse los medios 43 de regulacion de esta manera para mantener la presion de gas en la salida 30 de gas final proxima a un tercer valor deseado. Preferiblemente, y para una consistencia mejorada de la operacion de las etapas 3 y 4 de compresion, tambien puede variarse la capacidad de la etapa 3 de compresion basandose en los terceros resultados de la medicion de la presion usando los medios 33 de regulacion.
Segun un posible diseno del tratamiento de la senal, puede conectarse un primer controlador, etiquetado como 12, para recibir un primer punto de ajuste de la presion y tambien para recibir los primeros resultados de la medicion de la presion del detector 11 de presion. Puede conectarse el primer controlador 12, ademas, para transmitir al menos un primer valor del parametro de operacion a los medios 13 de regulacion. El primer parametro de operacion puede ser la frecuencia de variacion del nivel de liquido impulsor en el cilindro de la etapa 1 de compresion, de su magnitud de variacion, o una combinacion de esta frecuencia y esta magnitud. Este primer parametro de operacion controla, asi, la capacidad de gas de la etapa 1 de compresion. Se deduce por el primer controlador 12 al menos una diferencia entre uno de los primeros resultados de la medicion de la presion y el primer punto de ajuste de la presion. Por ejemplo, cuando la presion de gas existente ahora en la entrada 10 de gas esta por debajo del primer punto de ajuste de la presion, puede reducirse la capacidad de la etapa 1 de compresion. En cambio, la capacidad de la etapa 1 de compresion puede aumentarse cuando la presion de gas en la entrada 10 de gas esta por encima del primer punto de ajuste de la presion. Posiblemente, el primer controlador 12 tambien puede transmitir al menos un valor
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adicional del parametro de operacion a los medios 23 de regulacion, para controlar simultaneamente la capacidad de gas de la etapa 2 de compresion, de una manera consistente con la capacidad de gas de la etapa 1 de compresion.
Puede conectarse un segundo controlador, etiquetado como 22, para recibir un segundo punto de ajuste de la presion y tambien para recibir los segundos resultados de la medicion de la presion del detector 21 de presion. Este segundo controlador 22 puede conectarse ademas para transmitir un segundo valor del parametro de operacion a los medios de regulacion de la valvula 24 de extraccion. El segundo parametro de operacion puede ser un valor de apertura variable que tiene que producirse por la valvula 24 de extraccion. Este segundo parametro de operacion controla, asi, un flujo de gas por la salida 20 intermedia de gas usando la valvula 24 de extraccion. Se deduce por el segundo controlador 22 al menos una diferencia entre uno de los segundos resultados de la medicion de la presion y el segundo punto de ajuste de la presion. Por ejemplo, cuando la presion de gas que existe ahora en la salida 20 de gas intermedia esta por debajo del segundo punto de ajuste de la presion, puede reducirse la apertura de la valvula 24 de extraccion. En cambio, puede aumentarse la apertura de la valvula 24 de extraccion cuando la presion de gas en la salida 20 de gas intermedia este por encima del segundo punto de ajuste de la presion.
Puede conectarse un tercer controlador, etiquetado como 32, para que reciba un tercer punto de ajuste de la presion y tambien para que reciba los terceros resultados de la medicion de la presion del detector 31 de presion. El tercer controlador 32 puede conectarse ademas para transmitir al menos un tercer valor del parametro de operacion a los medios 43 de regulacion. El tercer parametro de operacion puede ser la frecuencia de la variacion del nivel del liquido impulsor en el cilindro de la etapa 4 de compresion, de la magnitud de su variacion, o una combinacion de esta frecuencia y esta magnitud. Este tercer parametro de operacion controla, asi, la capacidad de gas de la etapa 4 de compresion. Se deduce por el tercer controlador 32 al menos una diferencia entre uno de los terceros resultados de la medicion de la presion y el tercer punto de ajuste de la presion. Por ejemplo, cuando la presion de gas que existe ahora en la salida 30 de gas final esta por debajo del tercer punto de ajuste de la presion, puede aumentar la capacidad de la etapa 4 de compresion. En cambio, la capacidad de la etapa 4 de compresion puede reducirse cuando la presion de gas en la salida 30 de gas final este por encima del tercer punto de ajuste de la presion. Posiblemente, el tercer controlador 32 tambien puede transmitir al menos un valor adicional del parametro de operacion a los medios 33 de regulacion, para controlar simultaneamente la capacidad de gas de la etapa 3 de compresion, de una manera consistente con la capacidad de gas de la etapa 4 de compresion.
El primer, segundo y tercer controladores, 12, 22, 32, pueden comprender cada uno un controlador proporcional, integral, derivativo.
El primer, segundo y tercer puntos de ajuste de la presion pueden emitirse mediante el sistema 40 de control integrado de manipulacion de gas y enviarse mediante este ultimo al primero, segundo y tercer controladores 12, 22, 32, respectivamente, posiblemente por lineas de transmision dedicadas.
Algunas aplicaciones de compresores de gas pueden requerir redundancia para sistemas que sean criticos para asegurar una funcion identificada, operacion continua o por razones de seguridad. Esto puede ser asi para suministro de gas natural a bordo de un buque, en particular, para suministrar gas de combustion al motor de propulsion del buque. Asi, un buque de transporte de gas natural licuado puede comprender dos sistema separados para suministrar gas comprimido a varios dispositivos alimentados con gas, implementando cada sistema la invencion. En particular, puede conectarse la salida de gas intermedia o la salida de gas final de cada sistema a la entrada de gas de combustion del motor de propulsion del buque, para proporcionar redundancia para el suministro de gas de combustion al motor de propulsion. La figura 4 ilustra dicho equipo redundante para un buque. Tanto los compresores 100' como 100" de gas multietapas de piston para liquidos estan conectados al conducto en paralelo desde la fuente 101 de gas. Pueden ser identicos o no, pero cada uno puede estar constituido por los componentes y la disposicion descrita previamente para el compresor 100 de gas multietapas de piston para liquidos con referencia a las figuras 1 y 2, aunque todos estos componentes no esten representados o etiquetados de nuevo en la figura 4. Las salidas 30 de gas final de los sistemas tanto 100' como 100" se conectan a la entrada de gas de combustion del motor 102 de propulsion y las salidas 20 intermedias de gas de los sistemas tanto 100' como 100" pueden conectarse a la entrada de gas del sistema 103 de licuacion de gas por sus respectivas valvulas 24 de extraccion. Para una redundancia completa, los precompresores 60', 60" separados y los refrigeradores 61', 61" de gas separados pueden estar provistos de las rutas entre la fuente 101 de gas y las respectivas entradas 10 de gas de los sistemas 100' y 100".
Para las implementaciones de la invencion a bordo de un buque de transporte de gas natural licuado, no es obligado que la entrada de gas de combustion del motor de propulsion del buque este conectada a la salida 30 de gas final del compresor 100 de gas multietapas de piston para liquidos. Alternativamente, pero dependiendo de la presion de gas que se requiera en la entrada del motor, la salida 20 intermedia de gas del compresor 100 de gas multietapas de piston para liquidos puede dedicarse a conexion con la entrada de gas de combustion del motor de propulsion del buque. Por supuesto, puede ajustarse que exista un valor de la presion de gas en el rango de 6 bara (0,6 MPa) ± 1,5 bara (0,15 MPa) o 16 bara (0,16 MPa) ± 4 bara (0,4 MPa) en la salida 20 intermedia de gas del compresor 100 de gas multietapas de piston para liquidos para suministrar el gas de combustion al motor de propulsion del buque. En tal caso, el motor de propulsion del buque forma al menos parte del segundo dispositivo 103 alimentado con gas
(figura 1). Despues, la salida 30 de gas final del compresor 100 de gas multietapas de piston para liquidos puede dedicarse a suministrar gas a una presion superior a cualquier otro dispositivo alimentado con gas, actuando como el primer dispositivo 102 alimentado con gas. Por ejemplo, puede suministrarse gas comprimido a aproximadamente 40 bara (0,4 MPa) a un sistema de licuacion de gas de la salida 30 de gas final del compresor 100 de gas 5 multietapas de piston para liquidos.
Debe entenderse que la invencion puede reproducirse sin dejar de adaptarse algunos detalles de implementacion con respecto a la descripcion anterior proporcionada con referencia a las figuras. En particular, la invencion puede incrementarse independientemente del numero de etapas de compresion mayor que la unidad en el compresor de gas multietapas de piston para liquidos e independientemente de la posicion de la salida intermedia de gas a lo largo 10 de la cadena de las etapas de compresion. Tambien, los valores numericos que se han citado para las presiones de gas solo se han proporcionado para un fin ilustrativo.
Tambien posiblemente, pueden proporcionarse varias salidas de gas intermedias en diferentes conductos intermedios de gas a lo largo de la cadena de las etapas de compresion en el compresor de gas multietapas de piston para liquidos, para suministrar gas a mas de dos dispositivos alimentados con gas con los respectivos 15 requerimientos de presion de gas que sean todos diferentes. Cada salida intermedia de gas puede proporcionarse despues con una respectiva valvula de extraccion y detector de presion para ajuste de esta valvula de extraccion como se describio anteriormente en el presente texto, de forma separada de las otras valvulas de extraccion.

Claims (17)

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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema para suministrar gas comprimido a varios dispositivos alimentados con gas, que comprende:
    - una entrada (10) de gas para la conexion a una fuente (101) de gas;
    - una salida (30) de gas final para la conexion a un primer dispositivo (102) alimentado con gas;
    - un compresor (100) de gas multietapas de piston para liquidos que comprende al menos dos etapas (1-4) de compresion conectadas en serie en una cadena ordenada entre la entrada (10) de gas y la salida (30) de gas final, comprendiendo cada etapa de compresion al menos un cilindro con liquido impulsor suministrado y comprendiendo tambien un dispositivo de suministro de liquido a alta presion dispuesto para aumentar y disminuir de manera alterna una cantidad de liquido impulsor contenida en el cilindro, para que se cargue, se comprima y se descargue gas en la etapa de compresion, cada etapa de compresion distinta de la primera en la cadena y denominada etapa de compresion superior, conectandose para tratar gas que se genera por una etapa anterior de compresion situada en la cadena justo antes de dicha etapa de compresion superior, por un conducto de gas intermedio que conecta dicha etapa de compresion anterior con dicha etapa de compresion superior, para que el gas que fluye desde la entrada de gas aumente de presion cada vez que se trate en una de las etapas de compresion y se ha tratado sucesivamente el gas generado en la salida de gas final en todas las etapas de compresion de la cadena;
    caracterizado por que comprende ademas:
    - una salida (20) de gas intermedia dispuesta en uno de los conductos intermedios de gas que conecta dos etapas (2, 3) de compresion que son sucesivas en la cadena, destinandose dicha salida intermedia de gas a la conexion con un segundo dispositivo (103) alimentado con gas por una valvula (24) de extraccion ajustable y
    - un primer detector (11) de presion dispuesto para detectar la presion de gas en la entrada (10) de gas, un segundo detector (21) de presion dispuesto para detectar la presion de gas en la salida (20) intermedia de gas aguas arriba de la valvula (24) de extraccion con respecto a la direccion del flujo de gas en dicha salida intermedia de gas y un tercer detector (31) de la presion dispuesto para detectar la presion de gas en la salida (30) de gas final;
    y por que el dispositivo de suministro de liquido a alta presion de una primera etapa (1) de compresion de la cadena comprende los primeros medios (13) de regulacion dispuestos para variar una capacidad de gas de dicha primera etapa de compresion basandose en los primeros resultados de la medicion emitidos por el primer detector (11) de presion,
    el sistema comprende, ademas, unos segundos medios de regulacion dispuestos para ajustar la valvula (24) de extraccion basandose en los segundos resultados de la medicion emitidos por el segundo detector (20) de presion y
    el sistema de suministro de liquido a alta presion de una ultima etapa (4) de compresion en la cadena comprende los terceros medios (43) de regulacion dispuestos para variar otra capacidad de gas de dicha ultima etapa de compresion basandose en los terceros resultados de la medicion emitidos por el tercer detector (31) de presion.
  2. 2. Sistema segun la reivindicacion 1, que comprende ademas:
    - un primer controlador (12) conectado para recibir un primer punto de ajuste de la presion y tambien para recibir los primeros resultados de la medicion de la presion del primer detector (11) de presion y conectado para transmitir al menos un primer valor del parametro de operacion a los primeros medios (13) de regulacion, controlando al menos un primer parametro de operacion la capacidad de gas de la primera etapa (1) de compresion en la cadena y deduciendose por el primer controlador al menos una diferencia entre uno de los primeros resultados de la medicion de la presion y el primer punto de ajuste de la presion;
    - un segundo controlador (22) conectado para recibir un segundo punto de ajuste de la presion y tambien para recibir los segundos resultados de la medicion de la presion del segundo detector (21) de presion y conectado para transmitir un segundo valor del parametro de operacion a los segundos medios de regulacion, controlando dicho segundo parametro de operacion un flujo de gas por la salida (20) intermedia de gas usando la valvula (24) de extraccion y deduciendose por el segundo controlador al menos una diferencia entre uno de los segundos resultados de la medicion de la presion y el segundo punto de ajuste de la presion y
    - un tercer controlador (32) conectado para recibir un tercer punto de ajuste de la presion y tambien para recibir los terceros resultados de la medicion de la presion del tercer detector (31) de presion y conectado para transmitir al menos un tercer valor del parametro de operacion a los terceros medios (43) de regulacion, controlando al menos un tercer parametro de operacion la capacidad de gas de la ultima etapa
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    (4) de compresion en la cadena y deduciendose por el tercer controlador al menos una diferencia entre uno de los terceros resultados de la medicion de la presion y el tercer punto de ajuste de la presion.
  3. 3. Sistema segun la reivindicacion 2, en donde cada uno de los controladores primero (12), segundo (22) y tercero (32) comprende un controlador proporcional, integral, derivativo.
  4. 4. Sistema segun la reivindicacion 2 o 3, que comprende ademas un sistema (40) de control integrado de manipulacion de gas adaptado para emitir el primer, segundo y tercer puntos de ajuste de la presion y transmitir dicho primer, segundo y tercer puntos de ajuste de la presion al primer (12), segundo (22) y tercer (32) controladores, respectivamente.
  5. 5. Sistema segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cadena comprende entre dos y seis etapas (1-4) de compresion, incluyendo dos y seis valores, en el compresor (100) de gas multietapas de piston para liquidos.
  6. 6. Sistema segun la reivindicacion 5, en donde al menos dos etapas (1, 2) de compresion del compresor (100) de gas multietapas de piston para liquidos se situan en la cadena entre la entrada (10) de gas y la salida (20) intermedia de gas, denominadas etapas de compresion del primer segmento y en donde el dispositivo de suministro de liquido a alta presion de cada una de las etapas de compresion del primer segmento comprende los respectivos medios (12, 23) de regulacion dispuestos para variar las respectivas capacidades de gas de las etapas de compresion del primer segmento, basandose en los primeros resultados de la medicion emitidos por el primer detector (11) de presion.
  7. 7. Sistema segun la reivindicacion 5 o 6, en donde al menos dos etapas (3, 4) de compresion del compresor (100) de gas multietapas de piston para liquidos se situan en la cadena entre la salida (20) intermedia de gas y la salida (30) de gas final, denominadas etapas de compresion del ultimo segmento y en donde el dispositivo de suministro de liquido a alta presion de cada una de las etapas de compresion del ultimo segmento comprende los respectivos medios (33, 43) de regulacion dispuestos para variar las respectivas capacidades de gas de las etapas de compresion del ultimo segmento, basandose en los terceros resultados de la medicion emitidos por el tercer detector (31) de presion.
  8. 8. Sistema segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas los dispositivos (62-65) interrefrigeradores dispuestos cada uno en un conducto de gas intermedio entre dos etapas (1, 4) de compresion que son sucesivas en la cadena y entre la ultima etapa (4) de compresion de la cadena y la salida (30) de gas final, para enfriar el gas que fluye en dicho conducto de gas intermedio o en dicha salida de gas final.
  9. 9. Sistema segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, adaptado para estar a bordo de un buque de gas y en donde se dedica la salida (20) intermedia de gas o la salida (30) de gas final a la conexion con una entrada de gas de combustion de un motor de propulsion del buque.
  10. 10. Sistema segun la reivindicacion 9, en donde la salida (20) intermedia de gas o la salida (30) de gas final distinta de la que se dedica a la conexion con la entrada de gas de combustion del motor de propulsion del buque se dedica a la conexion con un quemador de gas o un sistema de licuacion de gases.
  11. 11. Sistema segun la reivindicacion 9 o 10, en donde la salida (30) de gas final se dedica a la conexion con la entrada de gas de combustion del motor de propulsion del buque, formando asi dicho motor de propulsion del buque al menos parte del primer dispositivo (102) alimentado con gas y la presion de gas en la salida de gas final esta en el rango de 10 MPa a 45 MPa (100 bara a 450 bara).
  12. 12. Sistema segun la reivindicacion 11, que comprende ademas un precompresor (60) dispuesto en una ruta del gas entre la entrada (10) de gas y la conexion con la fuente (101) de gas.
  13. 13. Sistema segun la reivindicacion 9 o 10, en donde la salida (20) intermedia de gas se dedica a la conexion con la entrada de gas de combustion del motor de propulsion del buque, formando asi dicho motor de propulsion del buque al menos parte del segundo dispositivo (103) alimentado con gas y la presion de gas en la salida de gas intermedia esta en el rango de 0,6 MPa ± 0,15 MPa o 1,6 MPa ± 0,4 MPa (6 bara ± 1,5 bara o 16 bara ± 4 bara).
  14. 14. Sistema segun una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde la entrada (10) de gas del sistema se dedica a estar conectada para recibir el gas de evaporacion que se origina del gas licuado contenido en al menos un tanque dispuesto a bordo del buque, formando dicho tanque al menos parte de la fuente (101) de gas.
  15. 15. Sistema segun una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, adaptado para tratar gas constituido por mas de un 80 % en peso de metano.
  16. 16. Buque de gas, que comprende un motor de propulsion y al menos un sistema para suministrar gas comprimido a varios dispositivos alimentados con gas, siendo dicho sistema segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde la salida (20) intermedia de gas o la salida (30) de gas final del sistema se conecta con una entrada de gas
    de combustion del motor de propulsion del buque.
  17. 17. Buque de gas segun la reivindicacion 16, que comprende dos sistemas separados para suministrar gas comprimido a varios dispositivos alimentados con gas, siendo cada sistema segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde la salida (20) intermedia de gas o la salida (30) de gas final de cada sistema se 5 conecta con la entrada de gas de combustion del motor de propulsion del buque, para proporcionar redundancia para el suministro de gas de combustion al motor de propulsion.
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