JP4819690B2 - 冷凍用のコンプレッサの非同期運転のための駆動システムおよびガスタービン出力冷凍コンプレッサの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は一般に天然ガス液化プラント、更に特別にはガスタービンにより動かされるLNG（液化天然ガス）プラントの主題に関する。詳しくは、本発明はガスタービンがその最も有効な（最大動力）定格で連続運転することを可能にし、また周囲温度変化にもかかわらず、コンプレッサの回転周波数の変化により処理量制御を可能にするLNG冷凍コンプレッサ及び関連スターター／ヘルパーモーターの運転方法である。

LNG即ち液化天然ガスは天然ガスが液体になるまでそれが冷却される方法から生じる。天然ガスの液化はパイプライン輸送がコスト上禁じられる場合に天然ガスの経済的な輸送を可能にする。
LNGの冷凍方法は一般に冷凍コンプレッサ及びコンプレッサ駆動装置を必要とし、そしてLNG設備のサイズに応じて、多くの冷凍コンプレッサ及び駆動装置があるかもしれない。
現在、LNG製造は天然ガスを冷却又は冷凍するのに使用される冷凍コンプレッサを駆動する機械的動力について工業用ガスタービンに依存する。LNG設備中で使用される殆どの工業用ガスタービンは初期に電力工業のために開発され、コンプレッサ駆動装置としての使用に適していた。これらのガスタービンはガスタービンが3000rpmで運転する50Hzの電気市場又は3600rpmの運転速度による60Hzの電気市場について設計される。発電の速度変化は50Hz又は60HZの電力の正確な用件のために許されない。夫々、50Hz及び60Hzの電力についての3000rpm又は3600rpmからのずれは電気使用者に重大な問題をもたらすであろう。例えば、タービン及び関連コンプレッサが3100rpmで運転しているが、電気グリッド周波数が50Hz（3000rpm）である場合、発生される周波数は51.7Hzであろう。51.7Hzにおける電力の発生は電気システムに接続される使用者に重大な問題を生じる。典型的には、電気システムはわずかに±0.5Hzの周波数トレランスを有する。それにもかかわらず、発電に設計される典型的なガスタービンは、±５％のオーダの、若干の周波数変動性を有する。これはLNG製造を最大にするのに有益である。このようなガスタービンの別の特徴はそれらがそれらの最大動力で運転する場合に最も有効であるように設計されることである。タービンをあらゆる速度で充分に負荷をかけることはピーク効率における運転を可能にし、排出物及び特別な燃料消費を低減する。燃料流量はタービンが生じる機械エネルギーの量を増大又は減少するように変化し得る。燃料流量の増減はガスタービンシャフト速度が一定、例えば、3,000又は3,600rpmに留まるように行ない得る。低い燃料流量でガスタービンを運転することはその効率をかなり低下し、その排出物を増大するであろう。

発電に使用されるガスタービンの始動は比較的容易である。何とならば、発電機がエネルギー化されず、必要とされる唯一の動力がガスタービン及び発電機を運転速度まで回転させる動力であるからである。一旦運転速度になると、スターターが外され、ガスタービンが勢いを得て、発電機を動かす。一方で、コンプレッサ駆動装置として使用されるガスタービンの始動は発電機を駆動するガスタービンの始動と較べて極めて大きい要求をする。一般に、ガスタービン及びコンプレッサを始動するのに必要とされる動力は圧縮負荷のために極めて大きい。冷媒が始動プロセス中にコンプレッサ中を流れており、速度を増すにつれて必要とされる動力が実質的に増大する。大きい始動モーターがタービン及びコンプレッサを運転速度まで回転させるのに必要とされる。典型的には、このスターターモーターは電気モーターである。
図１に示される、典型的なLNG冷凍配置では、共通の駆動シャフト５がガスタービン２をコンプレッサ３の一端に、またスターターモーター１をコンプレッサ３の他端に連結する。その三つの連結された装置が圧縮ストリングと称され、多くの圧縮ストリングがLNGトレインと称される。
“ラインを横切る”始動の駆動トレインショックを回避するために、周波数コンバータ４が電力供給源とスターターモーター１の間に使用される。スターターモーター１が次第に0Hzからライン周波数（場合によって、50又は60Hz）にされる。このような適用に人気のある周波数コンバータの型が可変周波数駆動装置、即ち“VFD”と称される。

スターターモーターが一旦ストリングを所望の運転速度に加速すると、ガスタービンが勢いを得て、全ての必要なシャフト動力を与える。その時点で、スターターモーターへの電気がオフにされ、モーターが“フリー-ホイール”にされる。或るLNGプラントでは、スターターモーターがまた、必要に応じて、ガスタービン及びコンプレッサが運転速度にある間に付加的なシャフト動力を与えるのに使用される。ガスタービンが運転している間にシャフト動力を加えることが“ヘルパー”負荷と称される。
ヘルパー機能の主たる理由はガスタービン出力が周囲条件に依存することである。周囲温度が上昇するにつれて、空気密度が低下し、それ故、ガスタービン動力が低下する。逆に、周囲温度が低下するにつれて、ガスタービン動力が増大する。それ故、LNG製造は温かい月に減少し、寒い月に増大する傾向があるであろう。温度が日中に上昇し、夜間に低下するので、小さい製造変化が24時間の期間の経過にわたって起こるであろう。ヘルパー機能は付加的な動力を与えることにより一定のLNG製造速度を維持するのに使用し得る。ヘルパー機能はガスタービン動力が低下される年間の温かい部分及び昼間にのみ必要とされる。年間の寒い部分及び夜間では、ガスタービンが過剰の機械動力を生じているかもしれない。このような時間中に、慣例は過剰の動力発生を排除するのに充分にガスタービンへの燃料流量を低下し（回転速度を維持して）、非最適ガスタービン運転効率を受け入れることであった。しかしながら、Kikkawaは発電機としてスターター／ヘルパーモーターを使用することにより過剰の機械動力を電力に変換する方法を開示している（米国特許第5,689,141号）。重大な変化が電気モーターを可逆的にするのに必要とされず、その結果、それがまたAC発電機として機能し得る。次いで変換された過剰のタービン動力が電力供給グリッド（これは外部であってもよく、又は−多くのLNGプラントの場合には−利用できる天然ガスを燃料として使用して自己生成されてもよい）に移し得る。発生された電力がLNGプラントの電力要求を減少する。

タービンは関連コンプレッサが年間の最も温かい部分中に必要とする動力を与えるサイズにし得る。温度が低下し、少ない動力が必要とされる場合、タービンはそれが最も有効であるその最大の出力で運転し続けることができ、過剰の機械エネルギーが発電機様式で運転するスターターモーターにより電力に変換される（温度が変化するにつれて、ガスタービンのための燃料／空気混合物が再度調節される）。
Kikkawaは発生される電気の周波数が電気システム周波数にマッチするように圧縮ストリングを3,000rpm（グリッド周波数が50Hzである場合）又は3,600rpm（グリッド周波数が60Hzである場合）の正確な回転速度で運転することを推奨している。これは“同期”運転と称されるかもしれない。Kikkawaは非同期運転が別のものであることを認めており、周波数コンバータが発生動力の周波数をグリッド周波数に変えるのに使用される。その周波数コンバータはスターターモーターがLNGトレインを運転速度にするのに使用される場合に徐々の始動を与えるのに使用されるのと同じものであろう。しかしながら、Kikkawaは高価な装置である、周波数コンバータのこのような増大された使用がスペアーの周波数コンバーターを有することを必要とするであろうと結論している。Kikkawaはこの重大な、追加された設備投資を避けるために同期運転を教示している。Kikkawaの方法はガスタービンが最も有効に運転されることを可能にするが、処理量制御を与えず、即ち、彼の配置におけるガスタービンは同期速度で最大動力で運転し得るが、その他の速度では最大動力で運転し得ない。更に、Kikkawaはコンプレッサストリング運転の過渡期中に安定性を維持することを許していない。プロパンと混合冷媒圧縮ストリングの間の電気接続が固定継手中にその機械的均等物を有し、安定な運転を一層制御し難くする。その配置は過剰の動力をこれらの過渡期中にプラントのその他の部分又はプラントの外部における使用のためにグリッドに送る可能出力を含まない。

本発明は、一実施態様において主要動力を与えてコンプレッサを運転するためのガスタービン、共通の駆動シャフト上にタービンとコンプレッサの間に位置されたドライブ-スルー（drive-through）可能出力を有する電気スターター／ヘルパーモーター／発電機、及び電気モーター／発電機と電力グリッドの間に電気接続された周波数コンバータを含む、天然ガス液化プラントに使用されるもののような冷凍コンプレッサのための駆動システムである。周波数コンバータは一層円滑な始動及び非同期ヘルパー負荷のためにグリッドからだけでなく、過剰のタービン機械的動力が発電機により電力に変換され、グリッド周波数でグリッドに供給し得るようにグリッドへの両方のAC周波数をコンディショニングし、こうしてタービン速度が処理量要求により指示されることを可能にする。或る実施態様において、周波数コンバータは周波数コンバータの出力の高調波ひずみを減少するためのパルス幅変調回路を有するVFDである。本発明はガスタービンを最大効率のためにその最大動力で運転し、そしてまたガスタービン出力に影響する周囲温度条件を変化するにもかかわらず、処理量制御のためにコンプレッサ回転速度を変えることができることが望ましい天然ガス液化プラントに特に適している。
本発明及びその利点が下記の詳細な説明及び添付図面を参照することにより良く理解されるであろう。
本発明がその好ましい実施態様に関連して記載される。しかしながら、下記の詳細な説明は特別な実施態様又は本発明の特別な使用について特別であるという程度まで、これが例示のみであることが意図され、本発明の範囲を限定すると見なされるべきではない。逆に、特許請求の範囲により特定される、本発明の精神及び範囲内に含まれ得る全ての別法、改良及び均等物を含むことが意図されている。

本発明は天然ガス液化プラントに使用されるような冷凍コンプレッサのための非同期駆動システムである。図２は本発明における装置のシステムの配置を示す。主要駆動動力は予想し得る一層有利な周囲温度条件下で一つ以上の冷凍コンプレッサ３を駆動することができ、かつ過剰の機械動力を生じることができるようなサイズにされた、ガスタービン２により供給される。そのシステムは電気スターターモーター／発電機１を含む。VFDの如き周波数コンバータ４により調節される、このモーターは圧縮ストリングを静止から始動させ、必要に応じてタービン出力の温かい天候による低下を補償するために付加的なトルクをヘルパー様式で供給する。発電機様式で運転して、モーターは過剰の機械動力を電力に変換する。コンプレッサ速度はプラントのLNG処理量要求により指示される。VFDは始動及びヘルパー負荷のためだけでなく、発生電力の周波数をコンディショニングしてグリッド要件を満足するために使用される。
前述のように、ガスタービンは速度変化の或る範囲を有する。比較的小さいが、この範囲は一つ以上のコンプレッサの速度を変化することによりLNG処理量を変化することができることによりプラント経済性に重要な影響を依然として与える。特に、コンプレッサを同期速度よりも５％速く運転し、こうしてコンプレッサ速度を低下することにより、LNG処理量を比例して増大又は減少することができることは、重要であり、この融通性が本発明の重要な特徴である。従来の始動の役割を超えてのVFDの使用（以下に更に詳しく記載される）がこの非同期運転を可能にする。
本発明の運転の様式に関するエネルギーバランス式は以下のように書き得る。
タービン動力＋〔ヘルパー／発電機モーター動力〕＝コンプレッサ動力要求
その式の右側の用語である、コンプレッサ動力要求は、プラントのLNG処理量の目安であり、LNGストリングの回転速度につれて増大又は減少する。左側の最初の用語である、タービン動力は、効率の理由のために、燃料供給バルブにより最大動力に維持される。最大動力は周囲温度の関数であり、温度が変化するにつれて、燃料／空気混合物が調節される。左側の二番目の用語である、ヘルパー／発電機モーター動力は周波数がプラントのLNG処理量制御のために非同期周波数に変化される際にその式を均等にバランスさせるための手段を与える。この用語はモーターがヘルパー様式で使用される場合には正であり、発電機様式で使用される場合には負である。次に本発明が更に詳しく記載される。

スターター／ヘルパー／発電機機能
モーター／発電機は三つの統合機能：スターター／ヘルパー／発電機を有する。スターター機能は機械の前もって決められた要求に従ってタービンをゼロ速度から充分な速度に加速する。タービンに加えて、スターターモーターはまた全圧縮ストリングの慣性＋コンプレッサの空気動力学的負荷を加速する必要がある。慣性はローター質量をゼロ速度から充分な速度に加速するのに必要とされるシャフトの質量及び動力を表す。空気動力学的負荷は圧縮ストリングが充分な速度に加速される際に冷凍ガスを圧縮するのに必要とされる動力を表す。始動プロセス中に必要とされる圧縮力は速度が増大するにつれて実質的に増大する。慣性及び空気動力学的コンプレッサ負荷はスターターモーター動力要求を支配する。始動順序中に、タービン入口及び排気ダクトは点火の前に燃焼ガスがパージされる必要がある。このパージプロセスはストリングシャフトを前もって決められた時間にわたって低速で回転させることにより行なわれ、次いでタービンが前もって決められた様式でその充分な運転速度に加速される。全始動プロセスはスターターモーターが充分な速度制御を有する場合にのみ装置損傷のリスクなしに行ない得る。VFDが必要とされる速度制御を与える。
VFDはインプットACシグナルをDCに変換し、次いで異なる周波数でAC出力を発生することにより運転する。電気の周波数は電気モーターの速度を制御し、VFDは無限周波数制御ひいてはモーター速度制御を可能にする。VFDを始動モーターの速度制御のために使用して、モーターが必要とされる速度で運転してガスタービン始動スケジュールを満足し得る。加えて、VFDはモーターへの注入電流を制限し、過熱及びモーターへの可能な損傷を回避する。

ヘルパー様式はガスタービンが必要とされる機械動力の全てを供給し得ない場合に付加的な機械動力を供給する。この状況は周囲温度が設計周囲温度より温かい場合に起こる。VFDがヘルパー様式で使用されてあらゆる速度で付加的な動力を与える。前記のように、ガスタービンはキャパシティ制御に使用し得る或る可変速度可能出力を有するであろう。それ故、ガスタービン速度は必ずしも3000rpm（50Hz）又は3600rpm（60Hz）の典型的な同期速度ではない。速度制御によるキャパシティ制御はヘルパーモーターがVFD又は同様の周波数制御装置により運転される場合にのみ実現し得る利点である。VFDにより運転されないモーターは先行する同期速度で運転する必要がある。こうして、速度制御によるキャパシティ制御が可能ではない。
発電機様式は過剰の機械動力を電力に変換する。この状況は周囲温度が設計周囲温度より冷たく、ガスタービンが一層大きい機械動力を生じる場合に起こる。始動及びヘルパー機能に使用されるのと同じVFDがまたモーターを発電機として運転するのに使用される。VFDについてのこのような要求はガスタービンの可変速度可能出力がキャパシティ制御に利用される場合に生じ、その場合、過剰の機械動力から発生された電力はグリッドと非同期であろう。こうして、過剰のガスタービン動力はガスタービンが運転しているかもしれない速度にもかかわらず使用可能な電力に変換される。再度、ガスタービンが運転している速度は必ずしも3000rpm（50Hz）又は3600rpm（60Hz）の典型的な同期速度ではない。VFDによる動力発生は過剰の機械動力が先行する同期速度以外の速度又はグリッド周波数で電力に変換されることを可能にする。VFDはグリッド周波数にマッチするように非同期発生電力をコンディショニングする。VFDにより運転されない発電機は同期速度で運転する必要があり、こうして速度制御によるキャパシティ制御及びLNG最適化が可能ではない。

可変周波数駆動装置
前記のように、スターター／ヘルパー／発電機は本発明の方法で運転するためにVFD（可変周波数駆動装置）又はその他の周波数コンバータを必要とする。VFD（図２中に４により示される）はAC電力をDC電力に変換し、次いでDC電力を特定周波数でAC電力に逆に変換する。本発明に適しているVFDはASIロビコン又は三菱電機から購入されてもよい。図２に示されるように、AC/DC/AC変換は“グリッドから”又は“グリッドへ”の両方向で生じ得る。グリッドはプラント内の局所電力分配システムであってもよく、又はグリッドは電気ユーティリティ会社の電力分配システムであってもよい。“グリッドから”の変換は始動及びヘルパー機能、即ち、付加的な機械動力のための電力を供給する。“グリッドへ”の変換は発電機機能により電力に変換された過剰の機械動力をグリッドに送る。
VFDを利用することの固有の利点は一つ以上のLNG冷凍ストリングが圧縮ストリングの速度を調節することによりキャパシティ制御メカニズムを有することをそれが可能にすることである。圧縮ストリング速度が増大されるにつれて（例えば、3000rpmから3100rpmに）、キャパシティ又は処理量が増大される。また、圧縮ストリング速度が低下されるにつれて（例えば、3000rpmから2900rpmに）、キャパシティ又は処理量が減少される。
本発明において、VFD及びモーターは圧縮ストリングのスターターシステムとして一緒に運転する。VFDはスターターモーターに供給される電気周波数をコンディショニングし、その結果、モーターの速度がその後にコンディショニングされた電気周波数により制御される。電気周波数が増大されるにつれて、スターターモーター速度が増大され、逆に電気周波数が減少されるにつれてモーター速度が低下される。同様に、モーター及びVFD組み合わせはヘルパー様式で運転して付加的な動力を供給することによりガスタービンを補助し得る。始動様式について記載されたように、VFDはヘルパーモーターに供給される電気周波数をコンディショニングし、その結果、モーターの速度がその後にコンディショニングされた電気周波数により制御される。ヘルパー様式中に、VFDはガスタービン速度にマッチするために適切な周波数制御を与える。

電力発生は“オフ”速度動力発生を補償するために一定の運転速度又は或る種の手段を必要とする。通常、50Hz電力グリッドは発電機が3000rpmで運転することを必要とし、また60Hz電力グリッドは発電機が3600rpmで運転することを必要とする。発電のための同期速度からのずれがグリッドに接続される電力ユーザーに重大な問題を生じるであろう。本発明において、VFDは先に記載されたAC/DC変換プロセスにより“オフ”速度動力発生の補償のための手段を供給する。
機械動力を電力に変換するプロセスは局所グリッド周波数が50Hzであるが、LNGプロセスが一つ以上のコンプレッサが3100rpmで運転することを必要とする例により記載し得る。ストリング発電機がグリッドに直接接続された場合（VFDなし）、発生される周波数は51.7Hzであろう。この状況は受け入れられず、またグリッドに電気上の問題を生じるであろう。VFDの利用は51.7Hz（3100rpm）のストリング発生周波数が50Hzのグリッド周波数にコンディショニングされることを可能にする。この可能出力はキャパシティ制御のための圧縮ストリングの速度変化を可能にするとともにグリッドへの電気を必要とされる周波数で発生する。このキャパシティ制御スキームはまた60Hz電気グリッドに使用し得る。ガスタービン制御は、VFDとともに、LNGキャパシティ制御を処理するだけでなく、電力に変換される過剰の機械動力を制御するための手段を与える。VFDがあらゆる周波数の電力をグリッド周波数に変換するのに使用し得るという事実はその配置の運転性を大いに高める。何とならば、ガスタービン速度がグリッドへの電力の輸出に影響しないでコンプレッサ要求にマッチするように変化し得るからである。それはまた過渡期中のプロセスの安定性を増大する。何とならば、VFDがLNGトレイン中のタービン駆動冷凍コンプレッサストリングの運転速度が減結合されることを可能にするからである。コンプレッサストリングの一つの速度要求の変化はその他のコンプレッサの速度に影響しないで速度が必要に応じて増大又は低下されることを可能にする。この減結合にかかわらず、VFDは必要に応じて夫々の圧縮ストリングへの電力を有効に輸入し、また輸出し得る。運転中の使用中のVFDは電力の円滑な輸入及び輸出並びに総合の運転安定性を確実にするのに利用できる。

VFDは若干のレベルの高調波ひずみをモーター及びグリッドに放出するであろう。２種の異なる型のVFDが市販されている。高調波ひずみはVFDの型（LCI又はPWM）により大きく変化する。LCI（負荷整流インバーター）型VFDはPWM（パルス幅変調）型VFDよりも大きい高調波ひずみを放出するであろう。従って、LCI型VFDは破壊的高調波ひずみを減少するための外部電気フィルターを必要とする。外部フィルターはVFDキャビネットに必要とされるスペースと較べて比較的大きいスペースを必要とする。調波フィルターは周期的管理を必要とし、経時変化しないと予想される電気システムに設計される。付加的な電気構成成分が加えられ、グリッドに接続される場合、電気システムが変化されるであろう。従って、フィルターデザインは変更された電気システムを収容するように変化される必要がある。
PWM型VFDは極めて小さい高調波ひずみを放出し、外部フィルターが必要とされない。電気システム及びグリッドの変化はPWM型VFDに影響しない。本発明について、PWM型VFDが好ましい実施態様で使用され、ASIロビコン又は三菱電機から入手し得る。PWM型VFDは多くの用途、例えば、ポンプ用途、パイプライン用途、遠心分離ファン及び遠心分離コンプレッサ用途に使用されていた。しかしながら、LCI型VFDがまた本発明に使用されてもよく、このようなVFDが三菱電機、シーメンス、ABB、又はアルストムから購入し得る。

Kikkawaは始動より多くについてのVFDの使用がスペアーVFDを手持ちにして保存することを必要とするであろうと主張している。VFDは比較的高価であるので、Kikkawaはこの追加された資本投下を避け、同期様式で運転することが経済的に有利であると結論している。本発明の方法において、この潜在的な問題がモジュラーデザイン及び手持ちのスペアーVFD部品を保存することにより軽減される。
PWM VFDは全出力が多くの一層小さいVFDモジュールを平行に連結することにより得られるような様式で構築されてもよい。多くの小さいVFDを平行に連結することにより、個々のVFDモジュールが電気的に分離でき、残りのVFDモジュールが運転し続けている間に修理し得る。夫々のVFDモジュールの定格出力は一つのモジュールが使用されていない場合に残りのVFDモジュールが必要とされる電力をモーター／発電機へ／から集約的に供給し得るようなものである必要がある。夫々のVFDモジュールは欠陥の場合に容易に交換し得る幾つかの出力モジュールを含む。欠陥出力モジュールは修理のために送られ、次いでスペアー部品として戻される。出力モジュールは大きいPWM VFDのビルディングブロックであり、全VFDと較べて比較的安価である。この様式で、モーター及び発電機負荷の両方のためのPWM VFDの使用は経済的かつ技術的に有利である。ライフサイクルコストは一層コスト有効であり、モーター及びVFDがスターター／ヘルパー及び発電機の両方として機能する。加えて、オンライン修理がVFDの総合の信頼性を有意に増大し、LNGプラントの総合の利用可能性を増大する。モジュラーPWM VFDは市販されている。

ストリング内のスターター／ヘルパー／発電機配置
図２は本発明のための圧縮ストリング内のモーター／発電機組込みを示す。モーター／発電機１はコンプレッサが図１に示されるようにモーターとタービンの間にある通常のLNG配置に代えてガスタービン２とコンプレッサ３の間に入れられる（またKikkawa特許の図１を参照のこと）。共通の駆動シャフト５があり、モーターはガスタービン出力以上の“ドライブ-スルー”可能出力を有する必要がある。ドライブスルーはガスタービン動力が結合シャフト上のモーターを通って圧縮装置に伝達されることを可能にするための機械デザインを表す。モーターシャフトはガスタービン動力及びモーター動力を伝達するように設計される必要がある。本発明の配置の利点は管理の容易さ、通常の結合、通常の潤滑油システム、及び通常のタービン-発電機スキッド配置である。
管理の容易さ ガスタービンとコンプレッサの間のモーターの配置は圧縮ストリングの端部におけるコンプレッサへの管理接近を可能にする。最後のコンプレッサは一般に高圧コンプレッサボディであり、バレル型のコンプレッサがこの圧縮負荷に使用される。バレルコンプレッサはコンプレッサの一端が管理操作中にコンプレッサの内部部品を抜き出すために障害物のないことを必要とする。図３は管理のために抜き出されるバレルコンプレッサの内部部品を示す。モーターが圧縮ストリングの端部で通常のLNG配置で配置された場合、モーターはモーターとガスタービンの間に配置されたバレルコンプレッサの管理を行なうために除去されることを必要とされるであろう。

通常のガスタービン-発電機結合 ガスタービンと発電機の間のモーターの配置は発電に使用されるガスタービンについて通常の配置である。ガスタービンをモーターに連結するのに使用される結合はこうして通常の結合である。
通常のガスタービン-発電機潤滑油システム ガスタービン及びモーターのための潤滑油システムは発電用途に通常のデザインである。ガスタービン潤滑油システムは一般にガスタービン要求及びモーター要求を収容するようなサイズにされる。コンプレッサがモーターとガスタービンの間に配置される場合、ガスタービンとモーターのための共通の潤滑システムは実用的ではない。
通常のガスタービン-発電機スキッド配置 ガスタービン及びモーターが取り付けられるスキッド又はフレームワークはまた通常のデザインである。通常のデザインの使用はコスト及び製造時間を低減する。
以上の記載は本発明を説明する目的のために本発明の特別な実施態様に関する。しかしながら、本明細書に記載された実施態様についての多くの改良及び変化が可能であることは当業者に明らかであろう。全てのこのような改良及び変化は特許請求の範囲に特定される、本発明の範囲内であることが意図されている。

現在使用される典型的なLNG冷凍配置の略図である。 本発明に必要とされる装置システム及び配置を示す。 便利な管理のために一端から抜き出された内部部品とともにバレルコンプレッサの写真である。

符号の説明

１−スターターモーター
２−ガスタービン
３−コンプレッサ
４−周波数コンバータ
５−共通の駆動シャフト

Claims (6)

1. 冷凍用のコンプレッサの非同期運転のための駆動システムであって、
   前記コンプレッサを駆動するように構成されたガスタービンと、
   AC電力グリッドに電気接続され、前記ガスタービン及び前記コンプレッサに機械的に連結され、かつ共通の駆動シャフト上でそれらの間に配置され、かつ前記ガスタービン及び前記コンプレッサを静止から始動させ、それらを運転回転速度にすることができるように構成され、ドライブスルー可能出力を有する電気モーターであって、過剰のタービン機械的動力を電力に変換するためのAC発電機として機能するように構成された電気モーターと、
   前記電気モーターと前記AC電力グリッドの間に連結されて、前記AC電力グリッドへのそして前記AC電力グリッドからの電力の周波数をコンディショニングし、それにより非同期運転及び最も有効なガスタービン運転を両立する周波数コンバータとを備え、
   前記電気モーターが前記ガスタービンの出力を補充するのに充分な出力を生じるサイズにされ、その結果、前記コンプレッサが予想される最も熱い周囲温度条件で所望の回転速度で運転することができ、
   前記冷凍用のコンプレッサが天然ガス液化プラント用に設計されている、
   ことを特徴とする駆動システム。
2. 前記周波数コンバータが可変周波数駆動装置である、
   請求項１記載の駆動システム。
3. 前記可変周波数駆動装置がパルス幅変調型である、
   請求項２記載の駆動システム。
4. 前記可変周波数駆動装置がモジュラーデザインである、
   請求項３記載の駆動システム。
5. 前記ガスタービンはその定格出力がコンプレッサを予想される平均周囲温度条件で駆動するのに必要とされる出力に実質的に等しいようなサイズにされている、
   請求項１記載の駆動システム。
6. ガスタービンとコンプレッサの間に共通の駆動シャフト上に位置されたドライブスルー可能出力を有する電気スターター／ヘルパーモーター／発電機を有し、更に前記電気スターター／ヘルパーモーター／発電機とAC電力グリッドの間に電気接続された周波数コンバータを有する天然ガスを液化するためのガスタービン出力冷凍コンプレッサの運転方法であって、前記方法が
   (a) 前記周波数コンバータから前記電気スターター／ヘルパーモーター／発電機に供給されるAC電力の周波数を周波数コンバータによりコンディショニングしながら、前記電気スターター／ヘルパーモーター／発電機を使用して前記ガスタービン及び前記コンプレッサを運転回転速度にする工程と、
   (b) 実質的に最大効率の出力で運転されているガスタービンからの動力を、必要に応じて前記電気スターター／ヘルパーモーター／発電機で補って供給し、前記コンプレッサを所望の処理量に必要とされる回転速度で回転させる工程と、
   (c) 過剰のタービン出力を発電機様式で運転する前記スターター／ヘルパーモーター／発電機にまわし、前記周波数コンバータを使用して前記スターター／ヘルパーモーター／発電機のAC出力の周波数を、前記AC電力グリッドへの送出の前に前記AC電力グリッドの周波数にコンディショニングする工程と、を備え、
   前記周波数コンバータが可変周波数駆動装置であり、
   前記可変周波数駆動装置がパルス幅変調型であり、
   前記可変周波数駆動装置がモジュラーデザインである、
   ことを特徴とする方法。

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