IT201600070852A1 - COMPRESSOR-FREE PUMPING PROTECTION IN HUMID GAS CONDITIONS - Google Patents

COMPRESSOR-FREE PUMPING PROTECTION IN HUMID GAS CONDITIONS

Info

Publication number
IT201600070852A1
IT201600070852A1 IT102016000070852A IT201600070852A IT201600070852A1 IT 201600070852 A1 IT201600070852 A1 IT 201600070852A1 IT 102016000070852 A IT102016000070852 A IT 102016000070852A IT 201600070852 A IT201600070852 A IT 201600070852A IT 201600070852 A1 IT201600070852 A1 IT 201600070852A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
compressor
gas
pumping
suction side
suction
Prior art date
Application number
IT102016000070852A
Other languages
Italian (it)
Inventor
Daniele Galeotti
Original Assignee
Nuovo Pignone Tecnologie Srl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nuovo Pignone Tecnologie Srl filed Critical Nuovo Pignone Tecnologie Srl
Priority to IT102016000070852A priority Critical patent/IT201600070852A1/en
Priority to US16/315,529 priority patent/US20190301478A1/en
Priority to KR1020197002760A priority patent/KR102371876B1/en
Priority to EP17734763.0A priority patent/EP3482081B1/en
Priority to PCT/EP2017/066909 priority patent/WO2018007509A1/en
Priority to JP2018567687A priority patent/JP6979977B2/en
Priority to DK17734763.0T priority patent/DK3482081T3/en
Publication of IT201600070852A1 publication Critical patent/IT201600070852A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0207Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D31/00Pumping liquids and elastic fluids at the same time
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00Working fluids
    • F05D2210/10Kind or type
    • F05D2210/13Kind or type mixed, e.g. two-phase fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/01Purpose of the control system
    • F05D2270/10Purpose of the control system to cope with, or avoid, compressor flow instabilities
    • F05D2270/101Compressor surge or stall

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

"PROTEZIONE ANTI-POMPAGGIO DI COMPRESSORE IN CONDIZIONI DI GAS UMIDO" "ANTI-PUMPING PROTECTION OF COMPRESSOR IN WET GAS CONDITIONS"

Descrizione Description

Campo tecnico Technical field

La presente descrizione riguarda metodi e sistemi di controllo di compressori. Forme di realizzazione qui descritte specificamente concernono compressori di gas umido, in particolare compressori centrifughi di gas umido, che elaborano un gas che può contenere una fase liquida, ad esempio idrocarburi pesanti, acqua o simili. This description relates to compressor control methods and systems. Embodiments described herein specifically relate to wet gas compressors, in particular centrifugal wet gas compressors, which process a gas which may contain a liquid phase, for example heavy hydrocarbons, water or the like.

Arte anteriore Front art

Sono stati progettati compressori centrifughi per elaborare cosiddetto gas umido, cioè gas che contiene una certa percentuale di una fase liquida. L'elaborazione di gas umido è spesso richiesta nell'industria petrolifera, dove gas estratto da un pozzo, quale un pozzo sottomarino, può contenere una fase liquida di idrocarburi, oppure acqua. Centrifugal compressors have been designed to process so-called wet gas, i.e. gas that contains a certain percentage of a liquid phase. Wet gas processing is often required in the petroleum industry, where gas extracted from a well, such as a subsea well, may contain a liquid phase of hydrocarbons, or water.

La presenza e la quantità percentuale di una fase liquida in un gas può influenzare il funzionamento del compressore in particolare può avere un impatto sul limite di pompaggio, che determina la zona di funzionamento sicura del compressore. Usualmente, la frazione volumetrica di liquido nel flusso di gas sul lato di aspirazione del compressore, tuttavia, non è nota. Flussimetri capaci di determinare la frazione volumetrica di liquido sono ingombranti e costosi e possono non essere idonei in determinate applicazioni in condizioni ambientali estreme. The presence and percentage quantity of a liquid phase in a gas can affect the operation of the compressor in particular it can have an impact on the pumping limit, which determines the safe operating zone of the compressor. Usually, the volume fraction of liquid in the gas stream on the suction side of the compressor, however, is not known. Flowmeters capable of determining the volume fraction of liquid are bulky and expensive and may not be suitable for certain applications in extreme environmental conditions.

Esiste pertanto la necessità di controllare in maniera affidabile ed efficiente il funzionamento di un compressore di gas umido, in particolare per quanto concerne l'anti-pompaggio. There is therefore a need to reliably and efficiently control the operation of a wet gas compressor, in particular as regards anti-pumping.

Sommario Summary

Secondo un primo aspetto viene qui descritto un metodo per la protezione anti-pompaggio di un compressore in condizioni di gas umido. Il compressore comprende un lato di aspirazione e un lato di mandata. Un sistema di anti-pompaggio è disposto fra il lato di mandata e il lato di aspirazione del compressore. Secondo forme di realizzazione qui descritte il metodo comprende le seguenti fasi: According to a first aspect, a method for the anti-pumping protection of a compressor in wet gas conditions is described here. The compressor comprises a suction side and a discharge side. An anti-pumping system is arranged between the discharge side and the suction side of the compressor. According to embodiments described herein, the method comprises the following steps:

calcolare una curva limite in un diagramma rapporto di compressione contro potenza corretta; calculating a limit curve in a compression ratio versus corrected power diagram;

determinare un punto di funzionamento del compressore in detto diagramma rapporto di compressione contro potenza corretta; determining an operating point of the compressor in said compression ratio versus corrected power diagram;

rilevare una distanza fra il punto di funzionamento e la linea limite di pompaggio; detecting a distance between the operating point and the pumping limit line;

agire sul sistema di anti-pompaggio del compressore se la distanza è inferiore ad una distanza minima di sicurezza. act on the compressor anti-pumping system if the distance is less than a minimum safety distance.

Secondo un ulteriore aspetto, viene qui descritto un sistema di compressore di gas umido comprendente: un compressore avente un lato di aspirazione e un lato di mandata; una disposizione di controllo di anti-pompaggio; una unità di controllo funzionalmente accoppiata alla disposizione di controllo di anti-pompaggio. L'unità di controllo è configurata e disposta per eseguire un metodo come sopra definito. According to a further aspect, a wet gas compressor system is described herein comprising: a compressor having a suction side and a discharge side; an anti-pumping control arrangement; a control unit functionally coupled to the anti-pumping control arrangement. The control unit is configured and arranged to perform a method as defined above.

Il diagramma rapporto di compressione contro potenza corretta è un diagramma in cui le prestazioni del compressore sono rappresentate come una funzione della relazione fra il rapporto di compressione attraverso il compressore e la potenza corretta del compressore. The compression ratio versus corrected power diagram is a diagram in which the compressor performance is represented as a function of the relationship between the compression ratio across the compressor and the corrected compressor power.

Caratteristiche e forme di realizzazione sono descritte qui di seguito e ulteriormente definite nelle rivendicazioni allegate, che formano parte integrale della presente descrizione. La sopra riportata breve descrizione individua caratteristiche delle varie forme di realizzazione della presente invenzione in modo che la seguente descrizione dettagliata possa essere meglio compresa e affinché i contribuiti alla tecnica possano essere meglio apprezzati. Vi sono, ovviamente, altre caratteristiche dell’invenzione che verranno descritte più avanti e che verranno esposte nelle rivendicazioni allegate. Con riferimento a ciò, prima di illustrare diverse forme di realizzazione dell’invenzione in dettaglio, si deve comprendere che le varie forme di realizzazione dell’invenzione non sono limitate nella loro applicazione ai dettagli costruttivi ed alle disposizioni di componenti descritti nella descrizione seguente o illustrati nei disegni. L’invenzione può essere attuata in altre forme di realizzazione e attuata e posta in pratica in vari modi. Inoltre si deve comprendere che la fraseologia e la terminologia qui impiegate sono soltanto ai fini descrittivi e non devono essere considerate limitative. Characteristics and embodiments are described below and further defined in the attached claims, which form an integral part of the present description. The above short description identifies characteristics of the various embodiments of the present invention so that the following detailed description can be better understood and so that the contributions to the art can be better appreciated. There are, of course, other features of the invention which will be described later and which will be set out in the attached claims. With reference thereto, before illustrating various embodiments of the invention in detail, it is to be understood that the various embodiments of the invention are not limited in their application to the construction details and arrangements of components described in the following description or illustrated in the drawings. The invention can be implemented in other embodiments and implemented and put into practice in various ways. Furthermore, it is to be understood that the phraseology and terminology employed herein are for descriptive purposes only and should not be regarded as limiting.

Gli esperti del ramo pertanto comprenderanno che il concetto su cui si basa la descrizione può essere prontamente utilizzato come base per progettare altre strutture, altri metodi e/o altri sistemi per attuare i vari scopi della presente invenzione. E’ importante, quindi, che le rivendicazioni siano considerate come comprensive di quelle costruzioni equivalenti che non escono dallo spirito e dall’ambito della presente invenzione. Those skilled in the art will therefore understand that the concept upon which the disclosure is based can readily be used as a basis for designing other structures, methods and / or other systems for carrying out the various objects of the present invention. It is therefore important that the claims be considered as including those equivalent constructions that do not depart from the spirit and scope of the present invention.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Una comprensione più completa delle forme di realizzazione illustrate dell’invenzione e dei molti vantaggi conseguiti verrà ottenuta quando la suddetta invenzione verrà meglio compresa con riferimento alla descrizione dettagliata che segue in combinazione con i disegni allegati, in cui: la A more complete understanding of the illustrated embodiments of the invention and the many advantages achieved will be obtained when the aforementioned invention will be better understood with reference to the detailed description that follows in combination with the attached drawings, in which: the

Fig.1 illustra un sistema di compressore; la Fig.1 illustrates a compressor system; there

Fig.2 illustra un diagramma di funzionamento di un compressore di gas umido; la Fig.2 illustrates an operation diagram of a wet gas compressor; there

Fig.3 illustra un diagramma di flusso di metodi qui descritti. Fig.3 illustrates a flow chart of the methods described here.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione Detailed description of embodiments

La descrizione dettagliata che segue di forme di realizzazione esemplificative si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in disegni differenti identificano elementi uguali o simili. Inoltre, i disegni non sono necessariamente in scala. Ancora, la descrizione dettagliata che segue non limita l’invenzione. Piuttosto, l’ambito dell’invenzione è definito dalle rivendicazioni accluse. The following detailed description of exemplary embodiments refers to the accompanying drawings. The same reference numerals in different drawings identify the same or similar elements. Also, the drawings are not necessarily to scale. Furthermore, the detailed description that follows does not limit the invention. Rather, the scope of the invention is defined by the attached claims.

Il riferimento in tutta la descrizione a “una forma di realizzazione” o “la forma di realizzazione” o “alcune forme di realizzazione” significa che una particolare caratteristica, struttura o elemento descritto in relazione ad una forma di realizzazione è compresa in almeno una forma di realizzazione dell’oggetto descritto. Pertanto la frase “in una forma di realizzazione” o “nella forma di realizzazione” o “in alcune forme di realizzazione” in vari punti lungo la descrizione non si riferisce necessariamente alla stessa o alle stesse forme di realizzazione. Inoltre le particolari caratteristiche, strutture od elementi possono essere combinati in qualunque modo idoneo in una o più forme di realizzazione. Reference throughout the description to "an embodiment" or "the embodiment" or "some embodiment" means that a particular feature, structure or element described in connection with an embodiment is included in at least one embodiment of realization of the described object. Therefore the phrase "in an embodiment" or "in the embodiment" or "in some embodiment" at various points along the description does not necessarily refer to the same or the same embodiments. Furthermore, the particular features, structures or elements can be combined in any suitable way in one or more embodiments.

La Fig.1 illustra schematicamente un sistema 1 comprendente un azionatore 3 e un carico 5. Il carico 5 comprende un compressore 7, per esempio un compressore centrifugo. Un albero 9 collega meccanicamente l'azionatore 3 al carico 5. L'aziona tore 3 può essere un motore elettrico, un motore a turbina a gas, una turbina a vapore, o un qualunque altro azionatore idoneo. Fig.1 schematically illustrates a system 1 comprising an actuator 3 and a load 5. The load 5 comprises a compressor 7, for example a centrifugal compressor. A shaft 9 mechanically connects the actuator 3 to the load 5. The actuator 3 can be an electric motor, a gas turbine engine, a steam turbine, or any other suitable actuator.

Il compressore 7 comprende un lato di aspirazione 7S del compressore e un lato di mandata 7D del compressore. Il compressore 7 è inoltre provvisto di un sistema di anti-pompaggio. Nello schema della Fig.1 il sistema di anti-pompaggio è comprensivo di una linea o condotto 11 che è in accoppiamento di fluido con il lato di mandata 7D e con il lato di aspirazione 7S. Inoltre il sistema di anti-pompaggio comprende una valvola di anti-pompaggio 13 disposta sulla linea di anti-pompaggio 11. La valvola di anti-pompaggio 13 può essere aperta in maniera controllata per ricircolare gas dal lato di mandata 7D al lato di aspirazione 7S del compressore 7, per prevenire fenomeni di pompaggio nel compressore, se il punto operativo del compressore si avvicina ad una linea limite di pompaggio. The compressor 7 comprises a suction side 7S of the compressor and a discharge side 7D of the compressor. The compressor 7 is also provided with an anti-pumping system. In the diagram of Fig.1, the anti-pumping system is comprised of a line or duct 11 which is in fluid coupling with the delivery side 7D and with the suction side 7S. Furthermore, the anti-pumping system includes an anti-pumping valve 13 disposed on the anti-pumping line 11. The anti-pumping valve 13 can be opened in a controlled manner to recirculate gas from the discharge side 7D to the suction side 7S of compressor 7, to prevent pumping phenomena in the compressor, if the operating point of the compressor approaches a pumping limit line.

In alcune forme di realizzazione al lato di aspirazione 7S del compressore 7 sono disposti un trasduttore di pressione 17 e un trasduttore di temperatura 19, per misurare la pressione di aspirazione del gas Ps e la temperatura di aspirazione del gas Ts sul lato di aspirazione 7S. Inoltre un ulteriore trasduttore di pressione 19 e un ulteriore trasduttore di temperatura 21 sono disposti sul lato di mandata 7D del compressore 7, per misurare la pressione di mandata del gas Pd e la temperatura di mandata del gas Td. In some embodiments, a pressure transducer 17 and a temperature transducer 19 are arranged on the suction side 7S of the compressor 7, for measuring the suction pressure of the gas Ps and the suction temperature of the gas Ts on the suction side 7S. Furthermore, a further pressure transducer 19 and a further temperature transducer 21 are arranged on the delivery side 7D of the compressor 7, to measure the gas delivery pressure Pd and the gas delivery temperature Td.

Il sistema 1 comprende inoltre una unità di controllo 23, che può essere funzionalmente accoppiata ai trasduttori di pressione e temperatura 15, 17, 19, 21 per raccogliere valori misurati di temperatura e pressione del gas sul lato di mandata 7D e sul lato di aspirazione 7S del compressore 7. L'unità di controllo 23 può essere inoltre funzionalmente accoppiata a un attuatore 13A configurato e disposto per aprire e chiudere selettivamente la valvola di anti-pompaggio 13. Il numero di riferimento 25 designa genericamente risorse di memoria per l'unità di controllo 23, che possono memorizzare dati utili per un controllo di anti-pompaggio del compressore 7, come verrà spiegato in maggiore dettaglio più avanti. The system 1 also comprises a control unit 23, which can be functionally coupled to the pressure and temperature transducers 15, 17, 19, 21 to collect measured values of temperature and gas pressure on the discharge side 7D and on the suction side 7S of the compressor 7. The control unit 23 can also be functionally coupled to an actuator 13A configured and arranged to selectively open and close the anti-pumping valve 13. Reference number 25 generically designates memory resources for the control unit. control 23, which can store data useful for an anti-pumping control of the compressor 7, as will be explained in greater detail below.

L'unità di controllo 23 può essere configurata e disposta per ricevere ulteriori informazioni in ingresso, quali dati sul gas elaborato dal compressore 7. Il blocco 27 rappresenta schematicamente un ingresso di dati, ad esempio, che fornisce informazioni sulla massa molecolare media Mw del gas che viene elaborato dal compressore 7. The control unit 23 can be configured and arranged to receive further input information, such as data on the gas processed by the compressor 7. Block 27 schematically represents a data input, for example, which provides information on the average molecular mass Mw of the gas which is processed by compressor 7.

Il numero di riferimento 29 designa schematicamente uno o più ulteriori trasduttori di parametri di processo, che forniscono ulteriori informazioni all'unità di controllo 23, quali ad esempio la velocità di rotazione N del compressore 7, la potenza di azionamento W richiesta per azionare il compressore 7 in rotazione e qualunque ulteriore informazione che può essere utile o necessaria per controllare il sistema 1. Reference number 29 schematically designates one or more further process parameter transducers, which provide further information to the control unit 23, such as for example the rotation speed N of the compressor 7, the drive power W required to drive the compressor 7 in rotation and any further information that may be useful or necessary to control the system 1.

Il controllo anti-pompaggio del compressore 7 può essere eseguito usando il diagramma della Fig.2. Sull'asse verticale del diagramma della Fig.2 è riportato il rapporto di compressione o rapporto di pressione PR del compressore 7. Un parametro adimensionale dipendente dalla potenza assorbita, cioè dalla potenza richiesta per azionare il compressore 7 in rotazione è riportato sull'asse orizzontale del diagramma della Fig.2. Il parametro adimensionale è una funzione della potenza di azionamento effettiva W, della pressione di aspirazione Ps e della temperatura di aspirazione Ts del gas, e può ulteriormente dipendere da parametri del gas che viene elaborato e dalle caratteristiche del compressore. The anti-pumping control of compressor 7 can be performed using the diagram of Fig. 2. The compression ratio or pressure ratio PR of compressor 7 is shown on the vertical axis of the diagram in Fig. 7. A dimensionless parameter depending on the absorbed power, that is, on the power required to drive the compressor 7 in rotation, is shown on the horizontal axis of the diagram of Fig. 2. The dimensionless parameter is a function of the actual drive power W, the suction pressure Ps and the suction temperature Ts of the gas, and may further depend on the parameters of the gas being processed and the characteristics of the compressor.

Secondo alcune forme di realizzazione sull'asse orizzontale del diagramma in Fig.2 è riportata la potenza corretta adimensionale Wcorr definita dalla seguente formula: According to some embodiments, the dimensionless corrected power Wcorr defined by the following formula is shown on the horizontal axis of the diagram in Fig. 2:

<(1)><(1)>

in cui: in which:

W è la potenza effettiva misurata assorbita dal compressore 7; W is the actual measured power absorbed by compressor 7;

Ps, Ts sono la pressione del gas e la temperatura del gas sul lato di aspirazione del compressore 7; Ps, Ts are the gas pressure and the gas temperature on the suction side of the compressor 7;

Mw è la massa molecolare media del gas elaborato dal compressore 7; Mw is the average molecular mass of the gas processed by the compressor 7;

Zs è la comprimibilità del gas sul lato di aspirazione del compressore; Zs is the compressibility of the gas on the suction side of the compressor;

R è la costante del gas; R is the gas constant;

kvs è l'esponente volumetrico isentropico del gas sul lato di aspirazione del compressore; kvs is the isentropic volumetric exponent of the gas on the suction side of the compressor;

D è il diametro della girante. D is the diameter of the impeller.

E' stato scoperto che per una determinata serie di parametri operativi nel diagramma della Fig.2 può essere riportata una curva limite di pompaggio SLL, che consente il controllo anti-pompaggio del compressore 7 senza richiedere la cono scenza della effettiva frazione di massa liquida (LMF) o della frazione volumetrica liquida (LVF) del gas, cioè la percentuale in massa o in volume della fase liquida nel gas umido. It has been discovered that for a given set of operating parameters in the diagram of Fig. 2 a pumping limit curve SLL can be reported, which allows the anti-pumping control of compressor 7 without requiring knowledge of the actual liquid mass fraction ( LMF) or the liquid volume fraction (LVF) of the gas, i.e. the percentage by mass or volume of the liquid phase in the wet gas.

Per un determinato compressore 7, la SLL è una funzione delle condizioni del gas sul lato di aspirazione 7S del compressore 7, cioè della temperatura di aspirazione Ts e della pressione di aspirazione Ps. Inoltre la SLL è una funzione della velocità di rotazione del compressore 7, nonchè della massa molecolare media Mw del gas e della comprimibilità Zs del gas sul lato di aspirazione 7S del compressore 7. Pertanto la SLL può essere espressa come segue: For a given compressor 7, the SLL is a function of the gas conditions on the suction side 7S of the compressor 7, i.e. the suction temperature Ts and the suction pressure Ps. Furthermore, the SLL is a function of the rotation speed of the compressor 7, as well as of the average molecular mass Mw of the gas and of the compressibility Zs of the gas on the suction side 7S of the compressor 7. Therefore, the SLL can be expressed as follows:

SLL = f(Ts, Ps, Zs, Mw, N) (2) SLL = f (Ts, Ps, Zs, Mw, N) (2)

Alcuni dei parametri che compaiono nella funzione che definisce la curva limite di pompaggio SLL, in particolare la massa molecolare media Mw e la comprimibilità Zs sul lato di aspirazione dipendono dalla composizione chimica del gas. La composizione chimica del gas elaborato dal compressore 7 varia normalmente in maniera molto lenta nel tempo e può essere considerata quasi costante su intervalli temporali relativamente lunghi, ad esempio 24 ore. La composizione chimica del gas può essere analizzata in linea facendo fluire una porzione del gas attraverso un gas cromatografo. In altre forme di realizzazione, la composizione del gas può essere analizzata fuori linea, ad esempio prelevando un campione di gas dal condotto del gas. Indipendentemente da come il gas è analizzato, si possono determinare la massa molecolare media e la comprimibilità del gas. Some of the parameters that appear in the function that defines the pumping limit curve SLL, in particular the average molecular mass Mw and the compressibility Zs on the suction side, depend on the chemical composition of the gas. The chemical composition of the gas processed by the compressor 7 normally varies very slowly over time and can be considered almost constant over relatively long time intervals, for example 24 hours. The chemical composition of the gas can be analyzed online by flowing a portion of the gas through a gas chromatograph. In other embodiments, the gas composition can be analyzed off-line, for example by taking a gas sample from the gas line. Regardless of how the gas is analyzed, the average molecular mass and compressibility of the gas can be determined.

I rimanenti parametri possono essere rilevati dai trasduttori del sistema 1 durante il funzionamento del compressore 7. The remaining parameters can be detected by the system 1 transducers while compressor 7 is running.

La curva limite di pompaggio SLL si estende da un primo punto di estremità corrispondente ad una condizione di gas secco (frazione di massa liquida, LMF = 0%) ad un secondo punto di estremità corrispondente al massimo contenuto di liquido (LMF = LMFmax). The pumping limit curve SLL extends from a first end point corresponding to a dry gas condition (liquid mass fraction, LMF = 0%) to a second end point corresponding to the maximum liquid content (LMF = LMFmax).

Durante il funzionamento del sistema 1, pertanto, può essere determinata la SLL corrente, sulla base di caratteristiche del compressore, parametri del gas che viene elaborato e parametri operativi del sistema 1, che sono rilevati dai trasduttori funzionalmente accoppiati all'unità di controllo 23. Sulla base dei valori rilevati della pressione di aspirazione (Ps), della temperatura di aspirazione (Ts), della velocità angolare (N), della massa molecolare media (Mw) e della comprimibilità (Zs), l'unità di controllo 33 calcola la curva limite di pompaggio SLL corrente, sulla base di dati memorizzati, ad esempio in forma tabulare e/o per interpolazione. I dati per il calcolo della SLL possono essere memorizzati nelle risorse di memoria 25. Inoltre, sulla base dei dati sopra menzionati e della potenza effettiva W correntemente assorbita dal compressore 7, viene calcolata la potenza corretta Wcorr sulla base della formula (1). Il punto operativo effettivo del compressore 7 viene determinato, il punto operativo avendo le coordinate [Wcorr; PR=Pd/Ps] nel diagramma della Fig.2. Viene poi determinata la distanza fra il punto operativo effettivo e la SLL calcolata. Sulla base di tale distanza, viene avviata una routine di controllo di anti-pompaggio, se necessario, per controllare l'apertura della valvola di anti-pompaggio. La valvola di antipompaggio può essere controllata secondo metodi dell'arte corrente. In generale, se la distanza è minore di un valore di sicurezza, la valvola di anti-pompaggio 13 viene aperta. Se la distanza è pari o superiore ad un valore di sicurezza, la valvola di antipompaggio 13 viene mantenuta in condizione chiusa. During the operation of the system 1, therefore, the current SLL can be determined, on the basis of the characteristics of the compressor, the parameters of the gas being processed and the operating parameters of the system 1, which are detected by the transducers functionally coupled to the control unit 23. On the basis of the measured values of the suction pressure (Ps), the suction temperature (Ts), the angular velocity (N), the average molecular mass (Mw) and the compressibility (Zs), the control unit 33 calculates the current SLL pumping limit curve, based on stored data, for example in tabular form and / or by interpolation. The data for calculating the SLL can be stored in the memory resources 25. Furthermore, on the basis of the above-mentioned data and the actual power W currently absorbed by the compressor 7, the corrected power Wcorr is calculated on the basis of formula (1). The effective operating point of compressor 7 is determined, the operating point having the coordinates [Wcorr; PR = Pd / Ps] in the diagram of Fig.2. The distance between the actual operating point and the calculated SLL is then determined. Based on this distance, an anti-pumping check routine is initiated, if necessary, to control the opening of the anti-pumping valve. The anti-pumping valve can be controlled according to methods of the current art. In general, if the distance is less than a safety value, the anti-pumping valve 13 is opened. If the distance is equal to or greater than a safety value, the anti-pumping valve 13 is kept in the closed condition.

Il metodo di controllo sin qui descritto è riassunto nel diagramma di flusso della Fig.3. L'ultimo blocco del diagramma di flusso rappresenta un controllo della valvola di anti-pompaggio. The control method described up to now is summarized in the flow diagram of Fig. 3. The last block of the flow chart represents an anti-pump valve control.

Mentre le forme di realizzazione descritte dell’oggetto qui illustrato sono state mostrate nei disegni e descritte integralmente in quanto sopra con particolari e dettagli in relazione a diverse forme di realizzazione esemplificative, gli esperti nell’arte comprenderanno che molte modifiche, cambiamenti e omissioni sono possibili senza uscire materialmente dagli insegnamenti innovativi, dai principi e dai concetti sopra esposti, e dai vantaggi dell’oggetto definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto l’ambito effettivo delle innovazioni descritte deve essere determinato soltanto in base alla più ampia interpretazione delle rivendicazioni allegate, così da comprendere tutte le modifiche, i cambiamenti e le omissioni. Inoltre, l’ordine o sequenza di qualunque fase di metodo o processo può essere variata o ridisposta secondo forme di realizzazione alternative. While the disclosed embodiments of the object illustrated herein have been shown in the drawings and fully described above with details and details in relation to several exemplary embodiments, those skilled in the art will understand that many modifications, changes and omissions are possible. without materially departing from the innovative teachings, from the principles and concepts set out above, and from the advantages of the object defined in the attached claims. Therefore the actual scope of the innovations described must be determined only on the basis of the broadest interpretation of the attached claims, so as to include all modifications, changes and omissions. Furthermore, the order or sequence of any method or process step can be varied or rearranged according to alternative embodiments.

Claims (8)

"PROTEZIONE ANTI-POMPAGGIO DI COMPRESSORE IN CONDIZIONI DI GAS UMIDO" Rivendicazioni 1. Un metodo per la protezione anti-pompaggio di un compressore in condizioni di gas umido, il compressore comprendendo un lato di aspirazione, un lato di mandata e un sistema di anti-pompaggio; il metodo comprendendo: calcolare una curva limite di pompaggio in un diagramma rapporto di compressione contro potenza corretta; determinare un punto operativo del compressore in detto diagramma rapporto di compressione contro potenza corretta; rilevare una distanza fra il punto operativo e la linea limite di pompaggio; agire sul sistema anti-pompaggio del compressore se la distanza è inferiore a una distanza minima di sicurezza. "ANTI-PUMPING PROTECTION OF COMPRESSOR IN WET GAS CONDITIONS" Claims 1. A method of anti-pumping protection of a compressor in wet gas conditions, the compressor comprising a suction side, a discharge side and an anti-pumping system; the method including: calculate a pumping limit curve in a compression ratio versus corrected power diagram; determining an operating point of the compressor in said compression ratio versus corrected power diagram; detecting a distance between the operating point and the pumping limit line; act on the compressor anti-pumping system if the distance is less than a minimum safety distance. 2. Il metodo della rivendicazione 1, comprendente inoltre le fasi di: determinare una velocità di rotazione del compressore; determinare una temperatura di aspirazione e una pressione di aspirazione del gas sul lato di aspirazione del compressore; in cui la curva limite di pompaggio è calcolata sulla base di detta velocità di rotazione, della temperatura di aspirazione e della pressione di aspirazione del gas. The method of claim 1, further comprising the steps of: determining a rotational speed of the compressor; determining a suction temperature and a gas suction pressure on the suction side of the compressor; in which the pumping limit curve is calculated on the basis of said rotation speed, the suction temperature and the gas suction pressure. 3. Il metodo della rivendicazione 2, comprendente inoltre le fasi di: determinare una massa molecolare media del gas; determinare la comprimibilità del gas; in cui la curva limite di pompaggio è calcolata come funzione della massa molecolare media e della comprimibilità del gas. The method of claim 2, further comprising the steps of: determining an average molecular mass of the gas; determining the compressibility of the gas; where the pumping limit curve is calculated as a function of the average molecular mass and compressibility of the gas. 4. Il metodo di una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la potenza corretta è un parametro adimensionale. The method of one or more of the preceding claims, wherein the corrected power is a dimensionless parameter. 5. Il metodo di una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la potenza corretta è una funzione di una potenza di azionamento del compressore effettiva, della pressione del gas sul lato di aspirazione del compressore, della temperatura del gas sul lato di aspirazione del compressore, e di parametri chimici del gas. The method of one or more of the preceding claims, wherein the corrected power is a function of an actual compressor drive power, the gas pressure on the suction side of the compressor, the gas temperature on the suction side of the compressor , and chemical parameters of the gas. 6. Il metodo della rivendicazione 5, in cui la potenza corretta è calcola come segue: in cui: W è la potenza effettiva misurata assorbita dal compressore; Ps, Ts sono la pressione del gas e la temperatura del gas sul lato di aspirazione del compressore; Mw è la massa molecolare media del gas elaborato dal compressore; Zs è la comprimibilità del gas sul lato di aspirazione del compressore; R è la costante del gas; kvs è l'esponente volumetrico isentropico del gas sul lato di aspirazione del compressore; D è il diametro della girante. 6. The method of claim 5, wherein the corrected power is compute as follows: in which: W is the actual measured power absorbed by the compressor; Ps, Ts are the gas pressure and the gas temperature on the suction side of the compressor; Mw is the average molecular mass of the gas processed by the compressor; Zs is the compressibility of the gas on the suction side of the compressor; R is the gas constant; kvs is the isentropic volumetric exponent of the gas on the suction side of the compressor; D is the diameter of the impeller. 7. Il metodo di una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui il sistema anti-pompaggio comprende una valvola di anti-pompaggio che viene aperta quando viene eseguita la fase di agire sul sistema di anti-pompaggio, per ricircolare gas dal lato di mandata al lato di aspirazione del compressore. The method of one or more of the preceding claims, wherein the anti-pumping system comprises an anti-pumping valve which is opened when the step of acting on the anti-pumping system is performed, to recirculate gas from the delivery side to the suction side of the compressor. 8. Un sistema di compressore di gas umido, comprendente: un compressore avente un lato di aspirazione e un lato di mandata; un sistema di anti-pompaggio; una unità di controllo, funzionalmente accoppiata al sistema di antipompaggio; in cui l'unità di controllo è configura e disposta per eseguire un metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.8. A wet gas compressor system, comprising: a compressor having a suction side and a discharge side; an anti-pumping system; a control unit, functionally coupled to the anti-pumping system; wherein the control unit is configured and arranged to perform a method according to one or more of the preceding claims.
IT102016000070852A 2016-07-07 2016-07-07 COMPRESSOR-FREE PUMPING PROTECTION IN HUMID GAS CONDITIONS IT201600070852A1 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102016000070852A IT201600070852A1 (en) 2016-07-07 2016-07-07 COMPRESSOR-FREE PUMPING PROTECTION IN HUMID GAS CONDITIONS
US16/315,529 US20190301478A1 (en) 2016-07-07 2017-07-06 Compressor anti-surge protectoin under wet gas conditions
KR1020197002760A KR102371876B1 (en) 2016-07-07 2017-07-06 Compressor surge protection under wet gas conditions
EP17734763.0A EP3482081B1 (en) 2016-07-07 2017-07-06 Compressor anti-surge protection under wet gas conditions
PCT/EP2017/066909 WO2018007509A1 (en) 2016-07-07 2017-07-06 Compressor anti-surge protection under wet gas conditions
JP2018567687A JP6979977B2 (en) 2016-07-07 2017-07-06 Compressor surge protection under wet gas conditions
DK17734763.0T DK3482081T3 (en) 2016-07-07 2017-07-06 PROTECTION AGAINST PRESSURE SHOCK IN COMPRESSOR UNDER WET GAS CONDITIONS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102016000070852A IT201600070852A1 (en) 2016-07-07 2016-07-07 COMPRESSOR-FREE PUMPING PROTECTION IN HUMID GAS CONDITIONS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
IT201600070852A1 true IT201600070852A1 (en) 2018-01-07

Family

ID=57610024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT102016000070852A IT201600070852A1 (en) 2016-07-07 2016-07-07 COMPRESSOR-FREE PUMPING PROTECTION IN HUMID GAS CONDITIONS

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20190301478A1 (en)
EP (1) EP3482081B1 (en)
JP (1) JP6979977B2 (en)
KR (1) KR102371876B1 (en)
DK (1) DK3482081T3 (en)
IT (1) IT201600070852A1 (en)
WO (1) WO2018007509A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201600070842A1 (en) * 2016-07-07 2018-01-07 Nuovo Pignone Tecnologie Srl METHOD AND ADAPTIVE ANTI-PUMP CONTROL SYSTEM
US20180163736A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 General Electric Company Systems and methods for operating a compression system
CN114725445B (en) * 2022-03-25 2023-01-03 湖南大学 Flow control method for fuel cell air compressor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1031803A2 (en) * 1999-02-26 2000-08-30 Compressor Controls Corporation Method and apparatus for maximizing the productivity of a natural gas liquids production plant
WO2012007553A1 (en) * 2010-07-14 2012-01-19 Statoil Asa A method and apparatus for composition based compressor control and performance monitoring
US20160177958A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Sulzer Management Ag Operating method for a pump, in particular for a multiphase pump, and pump

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508943A (en) * 1994-04-07 1996-04-16 Compressor Controls Corporation Method and apparatus for measuring the distance of a turbocompressor's operating point to the surge limit interface
US5908462A (en) * 1996-12-06 1999-06-01 Compressor Controls Corporation Method and apparatus for antisurge control of turbocompressors having surge limit lines with small slopes
US6364602B1 (en) * 2000-01-06 2002-04-02 General Electric Company Method of air-flow measurement and active operating limit line management for compressor surge avoidance
EP2325494B1 (en) * 2009-11-19 2017-04-12 General Electric Company Torque-based sensor and control method for varying gas-liquid fractions of fluids for turbomachines
US9133850B2 (en) * 2011-01-13 2015-09-15 Energy Control Technologies, Inc. Method for preventing surge in a dynamic compressor using adaptive preventer control system and adaptive safety margin
NO337108B1 (en) * 2012-08-14 2016-01-25 Aker Subsea As Multiphase pressure amplification pump
ITFI20130064A1 (en) * 2013-03-26 2014-09-27 Nuovo Pignone Srl "METHODS AND SYSTEMS FOR CONTROLLING TURBOCOMPRESSORS"

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1031803A2 (en) * 1999-02-26 2000-08-30 Compressor Controls Corporation Method and apparatus for maximizing the productivity of a natural gas liquids production plant
WO2012007553A1 (en) * 2010-07-14 2012-01-19 Statoil Asa A method and apparatus for composition based compressor control and performance monitoring
US20160177958A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Sulzer Management Ag Operating method for a pump, in particular for a multiphase pump, and pump

Also Published As

Publication number Publication date
EP3482081A1 (en) 2019-05-15
JP2020500270A (en) 2020-01-09
KR20190022818A (en) 2019-03-06
DK3482081T3 (en) 2024-01-29
JP6979977B2 (en) 2021-12-15
EP3482081B1 (en) 2023-11-22
WO2018007509A1 (en) 2018-01-11
US20190301478A1 (en) 2019-10-03
KR102371876B1 (en) 2022-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009249092B2 (en) Applications of pump performance monitoring
IT201600070852A1 (en) COMPRESSOR-FREE PUMPING PROTECTION IN HUMID GAS CONDITIONS
ITFI20130064A1 (en) &#34;METHODS AND SYSTEMS FOR CONTROLLING TURBOCOMPRESSORS&#34;
Brenne et al. Performance Evaluation Of A Centrifugal Compressor Operating Under Wet Gas Conditions.
US20220373376A1 (en) Estimating flow rate at a pump
WO2012007553A1 (en) A method and apparatus for composition based compressor control and performance monitoring
IT201600070842A1 (en) METHOD AND ADAPTIVE ANTI-PUMP CONTROL SYSTEM
CN110414822B (en) Method for calculating internal explosion load rate according to pipeline crack progressive propagation distance
US11022595B2 (en) Determining the phase composition of a fluid flow
US11846292B2 (en) Method for determining the operating point
Kim et al. Effects of manufacturing deviation on the pressure pulsation of three screw pumps
Eyhavand-Koohzadi et al. Water hammer in a horizontal rectangular conduit containing air-water two-phase slug flow
Fernandez Stall impact on axial fans and testing of anti-stall rings
CN103939346A (en) Detection device and detection method of capacity adjusting mechanism