JP5216597B2 - パイプラインを介して天然ガスを輸送する方法および装置 - Google Patents

パイプラインを介して天然ガスを輸送する方法および装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5216597B2
JP5216597B2 JP2008541275A JP2008541275A JP5216597B2 JP 5216597 B2 JP5216597 B2 JP 5216597B2 JP 2008541275 A JP2008541275 A JP 2008541275A JP 2008541275 A JP2008541275 A JP 2008541275A JP 5216597 B2 JP5216597 B2 JP 5216597B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compressor
motor
gas
natural gas
permanent magnet
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2008541275A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009516127A (ja
Inventor
ウィーバー,コンラッド・ローマン
カミンスキー,クリストファー・アンソニー
ワン,ユ
フォガティ,ジェイムズ・マイケル
カール,ラルフ・ジェイムズ,ジュニア
スティーブンス,チャールズ・マイケル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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 General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2009516127A publication Critical patent/JP2009516127A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5216597B2 publication Critical patent/JP5216597B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00Pipe-line systems
    • F17D1/02Pipe-line systems for gases or vapours
    • F17D1/065Arrangements for producing propulsion of gases or vapours
    • F17D1/07Arrangements for producing propulsion of gases or vapours by compression
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056Bearings
    • F04D29/058Bearings magnetic; electromagnetic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806Cooling the drive system
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2726Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
    • H02K1/2733Annular magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/09Structural association with bearings with magnetic bearings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Description

本発明は概して天然ガス移送システムに関し、より詳細には、パイプラインを介して天然ガスを輸送する方法および装置に関する。
化学工業、石油ガス工業において、主に、国内または国外の井から加工設備までの天然ガスのポンプ輸送、その後のガス輸送、またはピーク時に使用するための貯蔵設備への採集のために、ガス圧縮が必要とされる。少なくとも一部の他の用途では、炭化水素加工工業や化学工業における石油精製用途のため、また最終消費者へのガスの配給を円滑にするためにもガス圧縮が必要とされる。
天然ガスは一般的に主要成分としてメタンを含有しており、不純物を含む他の物質も含有している可能性がある。天然ガスパイプラインコンプレッサは従来から、ガスタービン、ギアボックスを備えた次同期モータによって、および/または高速直結誘導モータまたは同期モータによって駆動される。既知の次同期モータは、50Hz電源では3,000毎分回転数(rpm)未満、60Hz電源では3,600rpm未満の稼働ロータ速度である。既知の同期モータは、50Hz電源では約3,000rpm、60Hz電源では約3,600rpmの稼働ロータ速度である。既知の超同期モータは、50Hz電源では3,000rpm以上、60Hz電源では3,600rpm以上の稼働ロータ速度である。
電気駆動装置(モータ)は、運転柔軟性(可変速度)、保守性、信頼性、資本費の低さや運転費の低さ、効率の良さおよび環境適合性において、機械駆動装置(ガスタービン)よりも有利になり得る。さらに、電気駆動装置は一般的に、機械駆動装置よりも設置面積が小さくて済み、コンプレッサとの統合が容易であり、信頼性が高くなる可能性がある。例えば、既知の電気駆動装置の一部はコンプレッサ速度を円滑に増加させるためにギアボックスを利用しないため、一般的に機械駆動装置よりも構造が単純である。超同期電気駆動装置は増加した速度で作動することにより作動効率を向上させて、輸送ガスの急速な圧縮を促進することができる。
米国特許第4,330,237号 米国特許第6,102,672号 米国特許第6,261,070号 米国特許第6,376,958号 米国特許第6,564,576号 米国特許第6,616,421号 米国特許第6,849,981号
しかしながら、電気駆動装置は封止が難しくなりかねない。例えば、既知の超同期電気駆動装置の一部は外部ガスシールを利用していない。さらに、少なくとも既知の超同期電気駆動装置の一部は、自然環境からのプロセスガスの封止を容易にするために、内部封止システム、すなわちドライガスシールを利用している。しかしながら、そのような封止システムの複雑さによって、有効性の減少および保守費の増加を招く可能性がある。さらに、そのような封止システムは、プロセスガスへの漏出(汚染)または自然環境への漏出(フレアリング)を生じる傾向がある。
一態様において、天然ガスの輸送に使用されるコンプレッサアセンブリが提供される。該アセンブリは、少なくとも一段の圧縮からなる天然ガスコンプレッサと、該天然ガスコンプレッサに連結されて該コンプレッサに電力を供給する永久磁石型超同期モータと、該コンプレッサが内部に配置されるハウジングとからなり、該コンプレッサが送出される天然ガスの圧力上昇を促進するように構成されている。
別の態様において、パイプラインを介して天然ガスの輸送を促進する方法が提供される。該方法は、該パイプラインの第1部分から第1圧力で天然ガスを受け入れる段階と、永久磁石を有するロータを包含する原動機によって駆動される圧縮ステーションを使用して該ガスを該第1圧力よりも大きな第2圧力で圧縮する段階と、パイプラインの該第1部分の下流の該パイプラインの第2部分に該ガスを該第2圧力で放出する段階とからなる。
さらなる態様において、天然ガスの輸送に使用される圧縮ステーションが提供される。該圧縮ステーションは、輸送される天然ガスの圧力を上昇させる天然ガスコンプレッサと、該コンプレッサに流体連通して連結されて、天然ガス輸送を促進する配管系と、該コンプレッサに連結されて該コンプレッサに電力を供給する永久磁石型超同期モータと、該モータに連結された電力変換器と、該モータを制御する速度・トルク制御システムとからなる。
図1は、地上天然ガス圧縮ステーション10の例示的実施形態である。天然ガスパイプライン12は吸い込みヘッダ14に連結されて、モータ18によって電力を供給される天然ガスコンプレッサ16へのガスの流入を可能にする。コンプレッサ16に入るガスは圧縮されて、吐き出しヘッダ20を介してパイプライン12に戻される。コンプレッサの入口遮断弁22および出口遮断弁24は、コンプレッサ16の制御を円滑にする。バイパスヘッダ32は、圧縮ステーションのバイパス遮断弁26を有する。洗浄器28は吸い込みヘッダ14内に流体連通して連結されて、コンプレッサ16へのガス導入の前にガスから汚染物質を円滑に除去する。例示的実施形態において、コンプレッサ16とモータ18は共通のコンプレッサ/モータ軸30に連結される。
ガスは、図1に記載された矢印によって示されるように、パイプライン12からステーション10内を流れる。吸い込みヘッダ14は、遮断弁22、遮断弁24および遮断弁26の相対位置に基づいて、ガスをコンプレッサ16に運ぶ。例えば、遮断弁22および24は通常は開いていてステーション10内のガス流を許容する。ガスは続いてコンプレッサ16に流入して、高密度かつ低容積に圧縮される。モータ18は、共通軸30を介してコンプレッサ16を駆動する。圧縮ガスは、吐き出しヘッダ20を通ってコンプレッサ16から出る。保守作業の間、弁22および24を閉じて、洗浄器28、コンプレッサ16および/またはモータ18等の構成要素を分離することができる。
バイパスヘッダの遮断弁26は通常は閉じていて、コンプレッサ16の稼働中にガスが吐き出しヘッダ20から吸い込みヘッダ14まで逆流するのを防ぐ。保守や他の作業要求のためにステーション10が非稼働中である場合は、弁26を開くことができる。
図2は、天然ガス圧縮ステーション10で使用することのできる永久磁石型超同期電気モータ100の概略図である。モータ100は、内部に形成され、複数のスロット106とスロット106に巻かれた3相電機子巻線108を備えた固定コア104を有するステータ102を包含する。ロータ110は、導電磁性材料から作られた軸112を包含する。中間スリーブ114は一般的に軸112と同じ材料から作られ、軸112の周囲に円周方向に延在する。中間スリーブ114は、高張力電磁鋼板116と、複数の導電性永久磁石118と、導電性カーボンファイバーから作られた補強材120とを含む。
永久磁石118は中間スリーブ114の外周を囲んでおり、補強材120は永久磁石118の周囲に円周方向に延在する。磁石118は、限定はされないが、高エネルギー密度希土類永久磁石材料を含んでおり、例えば、ネオジム−鉄−ホウ素(Nd−Fe−B)またはサマリウム−コバルト(Sm−Co)である。永久磁石を含む磁石のエネルギー密度の規定および比較に一般的に用いられる指数は、多くの場合BHMaxと呼ばれる最大エネルギー積である。BHMaxは、特定の磁界に関して磁界束密度(B)に関連する磁界強度(H)を乗じた積である。結果として生じた積は、特定の磁石に関する理論上可能な最大のエネルギー密度を表す。Nd−Fe−B永久磁石に関するBHMaxの共通の値は、79.6〜382キロジュール/立方メートル(kj/m)(10〜48メガ−ガウス−エルステッド(MGOe))の範囲であり得る。Sm−Co永久磁石に関するBHMaxの共通の値は、119〜255kj/m3(15〜32MGOe)の範囲であり得る。ちなみに、低エネルギー密度の磁石は4.8〜12.7kj/m(0.6〜1.6MGOe)の範囲のBHMaxを有する可撓性永久磁石を含む。高エネルギー密度のNd−Fe−BおよびSm−Co永久磁石によって、減磁に対する耐性の向上と稼働耐用年数の延長が促進される。代わりに、非希土類永久磁石を使用することもできる。
ロータ・ステータ間の空隙122はロータ110およびステータ102の磁界の相互作用を促進して、ロータ110の回転を誘導する回転力を生成する。電源、例えば可変周波数駆動装置(VFD)124は、複数の給電ケーブル126を介してモータ100に連結される。ロータ110もまた、装置、例えばモータ100に負荷を誘導するコンプレッサ16(図1に示す)等のコンプレッサに連結することができる。
モータ100の例示的実施形態において、VFD124は所定の電圧および周波数の3相交流を電機子巻線108に供給する。回転電磁界がステータ102で発生する。磁界の相対強度は、VFD124によって供給された電圧に比例する。磁石118は磁界を誘導する。ステータ102の磁界が回転すると、ロータ110の磁界が空隙120内でステータ102の磁界と相互に作用する。より詳細には、ロータ110の誘導された磁界は、ステータ102の誘導された磁界と合わせようとする。2つの磁界の相互作用は、トルク、続いてロータ110の回転を誘導する。
例示的実施形態における永久磁石型超同期電気モータ100は、代わりの駆動機構よりも有利なさまざまな特徴を提供する。例えば、この実施形態は、例えばギアボックスなど、出力速度を段階的に上げるための追加の構成要素がなくても、約10,000〜20,000毎分回転数(rpm)の範囲でモータ100の速度を円滑に増加させる。代わりに、20,000rpmを超えるモータ速度を使用することもできる。速度の増加によってガスのより急速な加圧が可能になり、それによって圧縮ステーション10の効率および有効性が向上する。さらに、この実施形態において例えばギアボックスなどの追加の構成要素を排除することによって、結果的に設置面積が小さくなり、付随する保守が不要になる。この実施形態の別の特徴は、カーボン系スリップリング等の小型の構成要素が不要になることである。ギアボックスまたは同様の構成要素やスリップリングの保守が不要になることによって、圧縮ステーション10の信頼性の向上が促進される。
図3は、天然ガス圧縮ステーション10(図1に示す)で使用することのできる例示的な直列コンプレッサ/モータアセンブリ200の概略図である。アセンブリ200は、共通軸206を介して永久磁石型超同期電気モータ204に連結された天然ガス遠心コンプレッサ202を含む。モータ204は、複数の給電ケーブル210を介してVFD208から電力を受ける。複数のモータサポート212は、複数の磁気軸受214および複数のランダウン軸受216と共に、モータ204およびコンプレッサ202に対する軸方向および半径方向支持を提供する。ランダウン軸受216は、磁気軸受214の故障時に軸206に対する軸方向および半径方向支持を提供する。
磁気軸受214は能動型であり得る。制御サブシステム(図3には図示せず)は磁気軸受214と共に使用して、任意の与えられた時間で固定構成要素(図3には図示せず)に対する回転軸受構成要素(図3には図示せず)の位置を決定し、整磁を促進して任意の与えられた角位置であらゆる偏りを補正することができる。代わりに、例えばころ軸受などの非磁気軸受を使用することもできる。
モータ204はまた、複数のステータ巻線218と、ロータ220と、空隙222とを含む。ロータ220は、複数の永久磁石118(図2に示す)を含む。コンプレッサ202は、少なくとも1つの遠心ホイール226を含む。複数のディフューザ羽根(図3には図示せず)を使用して、コンプレッサ202の排気を円滑に案内することができる。軸受214および216は、軸206を介してモータ204と同様にコンプレッサ202に対する軸方向および半径方向支持を提供する。
コンプレッサ202およびモータ204は、ハウジング230内に配置される。ハウジング230は、吸気フランジ232と、吸気プレナム234と、排気プレナム238と、排気フランジ240とを含む。複数の軸方向案内羽根(図3には図示せず)は排気プレナム内に配置されて、コンプレッサ202の排気を円滑に案内することができる。サポート212は、ハウジング230に連結される。
例示的実施形態において、アセンブリ200はまた、モータ冷却ガス供給ヘッダ242と、モータ冷却ガス供給フランジ244と、供給プレナム246と、モータ冷却ファン248とを含む。
アセンブリ200内のガス流路は、矢印で図3に示されている。コンプレッサ202は、吸気フランジ232を介してアセンブリ200に流体連通して連結されたパイプライン(図3には図示せず)から受け取ったガスを吸い込む。モータ204は、軸206を介してコンプレッサ202を回転させる。ガスは吸気フランジ232に入り、吸気プレナム234内に案内される。コンプレッサホイール226の回転によってガス内に半径方向外力が誘導されて、排気プレナム238内への、さらに排気フランジ240を介してアセンブリ200に連結されるパイプライン(図3には図示せず)内へのガスの輸送を促進する。狭くなる形状のプレナム238によって、ガスがパイプラインに戻される前にガスの圧力が円滑に上昇する。
一部のガスはモータのステータ巻線218を介して流れて、モータ204を冷却する。ガスは、モータ冷却ガス供給ヘッダ242を介して吸気プレナム234に入る前に、入口ガス流の流れから吸い込まれる。ガスは、フランジ244を介してプレナム246に入る。ファン248は軸206に回転可能に連結され、アセンブリ200の作動中に軸206と共に回転する。ファン248は、プレナム246内に位置するガスに、モータ巻線218を介してファン入口プレナム234に向かって流れるようにバイアスを誘導する。ステータ巻線218内で発生した熱のガスへの移送が促進される。ガスはまた巻線218とアセンブリケーシング230の間を流れて、アセンブリ200からの熱の除去を促進する。モータのステータ巻線218内の1気圧以上、すなわち101.3キロパスカル(kPa)(14.7ポンド/平方インチ(psi))のガス圧力は、モータの有効な冷却を促進する。ステータ218の内部および外部からの冷却ガスはモータサポート212に画定された開口部(図3には図示せず)を介して出て、コンプレッサ202に引き込まれる前にプレナム234に入るガス流と結合する。
コンプレッサ202から出るガスの圧力は、コンプレッサホイール226の回転速度に比例する。回転速度は、モータ204の出力トルクに比例する。したがって、アセンブリ200の吐き出し圧力はモータトルクに比例する。
単段遠心コンプレッサが図3に示されているが、アセンブリ200は例示に過ぎない。さらなる実施形態は、一段以上の遠心コンプレッサを含み得る。さらなる実施形態は他のタイプのコンプレッサを含むことができ、例えば、限定はされないが、軸流またはダクテッドファン型などである。
図3はまた直列構成を示している。代替実施形態は、モータ204がガス流路の外部にあって、コンプレッサ202に回転可能に直結されており、別の冷却方法、例えば空気流などによってモータ204から熱を除去する構成を含むことができる。回転可能な連結用の装置は、固定継手を含み得る。代わりに、ダイアフラム継手、弾性リンク継手または積層ディスク継手を含む薄膜型たわみ継手等のたわみ継手を使用することもできる。
図4は、天然ガス圧縮ステーション10(図1に示す)で使用することのできる例示的な可変周波数駆動装置(VFD)250の基本ブロック図である。VFD250は、ダイオードブリッジ整流器252と、直流(DC)フィルタ回路254と、インバータ256と、制御調節器258とを含む。VFD250はパルス幅変調(PWM)を用いて、永久磁石型超同期電気モータ251を制御する。モータ251は、ステータ253およびロータ255を含む。ロータ255は複数の高エネルギー密度永久磁石(図4には図示せず)を含んでおり、磁界を誘導する。PWM特性により、ステータ253の電圧および周波数の大きさがインバータ256を介して変更可能になる。ステータ253に伝達された電力の電圧および周波数を変更することによって、ロータ255の速度およびトルクを制御する。
整流器252は、ステータ253に電力を供給するための一次入力として3相交流(AC)入力信号260を受信する。整流器252はAC信号260を、DC成分に加えて高周波数成分を含み得るDC信号262に整流する。DC信号262はフィルタ回路254で受信され、そこで高周波数成分を除去し、フィルタ処理平滑化DC出力信号264をインバータ256に送信する。調節器258は複数の基準信号270と複数のフィードバック信号272を処理して、信号268を生成する。一実施形態において、基準信号270は所望のモータロータ255の速度を表しており、フィードバック信号272は実際のモータロータ255の速度を表している。信号270および272に関する代替実施形態は、モータロータ速度の代わりにまたはそれに加えて、ステータ電流、ロータ位置およびステータ周波数を含み得る。
インバータ256は、調節器258から複数の入力制御信号268を受信する。制御信号268は、インバータ256を制御する複数のコマンドを含む。インバータ256は受信した信号268に基づいて信号264を修正して、複数の出力パルス266を生成し、この信号266の電圧パルス幅および周波数をステータ253に合わせて変調してステータ253に送信することによって、必要に応じてステータ253の電磁界を調節して、所定の電圧対周波数比を維持する。ステータ253およびロータ255の磁界の相互作用によって生成される出力トルクは、ロータ255に伝達される。ロータ255に伝達された出力トルクはロータ255の回転に変換されて、トルクのロータ255への変調によってロータ255の速度を制御する。調節器258はステータ253の巻線の電圧パルス幅および周波数を計算して、モータ251を所望の速度で作動させる。インバータ256からステータ253に送信された電力信号266はパルス幅の延長に伴って増大し、続いてモータ251の出力トルクとロータ255の速度が増加する。
モータ251の出力トルクとロータ255の速度の変調は、永久磁石型超同期電気モータに固有の有利な特性を活用することによって、圧縮ステーション10(図1)の有効な制御を促進する。例えば、ステーション10(図1)の下流のガス圧力が望ましい場合、ロータ255の速度およびトルクは所定の値まで増加し、コンプレッサ202(図3)を出るガス圧力もそれにしたがって増加する。
本明細書で説明された圧縮ステーションは、パイプラインを介して天然ガスの輸送を促進する。より詳細には、圧縮ステーションアセンブリは永久磁石型超同期電気モータに連結された圧縮装置を含む。永久磁石型超同期電気モータは、構成要素が少なくかつ小さくなり、結果的に設置面積が小さくなるという、電気誘導モータに関連する利点を有しており、さらにまた高速で作動する能力による高い効率性と、カーボン系スリップリング等の小型の構成要素が排除されるという利点も有している。その結果、圧縮ステーションの作動効率を向上させることができ、ステーションの資本費および保守費を削減することができる。
本明細書で説明および/または図示された方法およびシステムは、天然ガス圧縮ステーション、より詳細には永久磁石型超同期電気モータに関して説明および/または図示されているが、本明細書で説明および/または図示された方法およびシステムの実施は、概して永久磁石型超同期電気モータにも天然ガス圧縮ステーションにも限定されるものではない。むしろ、本明細書で説明および/または図示された方法およびシステムは、任意のシステムにおける任意の構成の任意の機械の駆動に適用することができる。
天然ガス輸送方法の例示的実施形態が詳細に上述されている。該方法、装置およびシステムは、本明細書で説明された特定の実施形態にも、組み立てられた特定の天然ガス圧縮ステーション構成にも限定されるものではなく、むしろ、天然ガス圧縮ステーション構成は本明細書で説明された他の方法、装置およびシステムから独立して別個に利用することができ、つまり本明細書で説明されていない他の天然ガス圧縮ステーション構成を組み立てることができる。例えば、他の天然ガス圧縮ステーション構成は、本明細書で説明された方法を用いて組み立てることもできる。
本発明はさまざまな特定の実施形態に関して説明されたが、本発明が請求項の精神および範囲内の修正を加えて実施することができることは当業者には理解されるであろう。
地上天然ガス圧縮ステーションの例示的実施形態である。 図1に示される天然ガス圧縮ステーションで使用することのできる例示的な永久磁石型超同期電気モータの概略図である。 図1に示される天然ガス圧縮ステーションで使用することのできる例示的な直列コンプレッサ/モータアセンブリの概略図である。 図1に示される天然ガス圧縮ステーションで使用することのできる例示的な可変周波数駆動装置(VFD)のブロック図である。
符号の説明
10 地上天然ガス圧縮ステーション
12 天然ガスパイプライン
14 吸い込みヘッダ
16 天然ガスコンプレッサ
18 モータ
20 吐き出しヘッダ
22 入口遮断弁
24 出口遮断弁
26 バイパス遮断弁
28 洗浄器
30 コンプレッサ/モータ軸
32 パイパスヘッダ
100 永久磁石型超同期電気モータ
102 ステータ
104 固定コア
106 スロット
108 3相電機子巻線
110 ロータ
112 軸
114 中間スリーブ
116 高張力電磁鋼鈑
118 導電性永久磁石
120 補強材
122 空隙
124 可変周波数駆動装置(VFD)
126 給電ケーブル
200 直列コンプレッサ/モータアセンブリ
202 天然ガス遠心コンプレッサ
204 永久磁石超同期電気モータ
206 共通軸
208 VFD
210 給電ケーブル
212 モータサポート
214 磁気軸受
216 ランダウン軸受
218 ステータ巻線
220 ロータ
222 空隙
226 遠心コンプレッサホイール
230 ハウジング
232 吸気フランジ
234 吸気プレナム
238 排気プレナム
240 排気フランジ
242 モータ冷却ガス供給ヘッダ
244 モータ冷却ガス供給フランジ
246 供給プレナム
248 モータ冷却ファン
250 可変周波数駆動装置(VFD)
251 永久磁石型超同期電気モータ
252 ダイオードブリッジ整流器
253 ステータ
254 直流(DC)フィルタ回路
255 ロータ
256 インバータ
258 制御調節器
260 3相交流(AC)入力信号
262 DC信号
264 フィルタ処理平滑化DC信号
268 入力制御信号
270 基準信号
272 フィードバック信号

Claims (10)

  1. 天然ガスの輸送に使用されるコンプレッサアセンブリ(200)であって、
    通過することによって天然ガス流の圧力を上昇させる少なくとも一段の圧縮からなる天然ガスコンプレッサ(202)と、
    前記天然ガスコンプレッサに連結されて前記コンプレッサに動力を供給する永久磁石型超同期モータ(204)と、
    内面および外面を有するハウジングであって、前記内面は冷却プレナムとコンプレッサの吸気プレナムとを画定し、前記コンプレッサと前記永久磁石型超同期モータが内部に配置されるハウジング(230)と、
    前記ハウジングの外面に結合されて、入口ガス流の流れを前記コンプレッサの吸気プレナムに運び、前記コンプレッサアセンブリの上流の供給源から前記コンプレッサアセンブリにガスを供給するための吸い込みヘッダと、
    前記ハウジングの外面の上流の前記入口ガス流の流れの一部を前記吸い込みヘッダからそらして前記冷却プレナムに運ぶことにより、前記永久磁石型超同期モータの冷却を促進する、前記吸い込みヘッダに結合された冷却ガス供給ヘッダと、
    前記永久磁石型超同期モータ(204)に連結され、前記冷却プレナムの供給された前記入口ガスを前記吸気プレナムに向かって流れるように付勢するファン(248)と、
    を備える、コンプレッサアセンブリ(200)。
  2. 前記コンプレッサ(202)が軸流型コンプレッサ、遠心型コンプレッサおよびダクテッドファン型コンプレッサの少なくとも1つである、請求項1に記載のコンプレッサアセンブリ(200)。
  3. 前記永久磁石型超同期モータ(204)が複数の高エネルギー密度磁石(118)を有する、請求項1に記載のコンプレッサアセンブリ(200)。
  4. 前記コンプレッサ(202)と前記モータ(204)が前記コンプレッサと前記モータの間に延在する回転継手を介して連結される、請求項1に記載のコンプレッサアセンブリ(200)。
  5. 前記ハウジング(230)が、流体の前記コンプレッサ(202)への流入と流体の前記コンプレッサからの流出を促進する複数の配管接続を有する、請求項1に記載のコンプレッサアセンブリ(200)。
  6. 前記ハウジング(230)は、互いに封止連結された複数のハウジング要素からなる、請求項1に記載のコンプレッサアセンブリ(200)。
  7. 前記モータ(204)と前記コンプレッサ(202)が連結され、前記コンプレッサに供給されたガスの少なくとも一部が前記モータに運ばれて前記モータの冷却を促進するように、前記ハウジング(230)内に配置される、請求項6に記載のコンプレッサアセンブリ(200)。
  8. 前記コンプレッサ(202)が複数の磁気軸受(214)を介して軸方向および半径方向に支持される、請求項7に記載のコンプレッサアセンブリ(200)。
  9. 天然ガスの輸送に使用される圧縮ステーション(10)であって、
    輸送される天然ガスの圧力を上昇させる天然ガスコンプレッサ(202)と、
    前記コンプレッサに流体連通して連結されて、天然ガス輸送を促進する配管システムと、
    前記コンプレッサに連結されて前記コンプレッサに動力を供給する永久磁石型超同期モータ(204)と、
    内面および外面を有するハウジングであって、前記内面は冷却プレナムとコンプレッサの吸気プレナムとを画定し、前記コンプレッサと前記永久磁石型超同期モータが内部に配置されるハウジング(230)と、
    前記ハウジングの外面に結合されて、入口ガス流の流れを前記コンプレッサの吸気プレナムに運び、前記圧縮ステーションの上流の供給源から前記供給ステーションにガスを供給するための吸い込みヘッダと、
    前記ハウジングの外面の上流の前記入口ガス流の流れの一部を前記吸い込みヘッダからそらして前記冷却プレナムに運ぶことにより、前記永久磁石型超同期モータの冷却を促進する、前記吸い込みヘッダに結合された冷却ガス供給ヘッダと、
    前記永久磁石型超同期モータ(204)に連結され、前記冷却プレナムの供給された前記入口ガスを前記吸気プレナムに向かって流れるように付勢するファン(248)と、
    前記モータに連結された電力変換器と、
    前記モータを制御する速度・トルク制御システムと、
    を備える圧縮ステーション(10)。
  10. 前記コンプレッサ(202)が軸流型コンプレッサ、遠心型コンプレッサおよびダクテッドファン型コンプレッサの少なくとも1つである、請求項9に記載の圧縮ステーション(10)。
JP2008541275A 2005-11-16 2006-11-14 パイプラインを介して天然ガスを輸送する方法および装置 Active JP5216597B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/274,988 US7811068B2 (en) 2005-11-16 2005-11-16 Methods and apparatus for transporting natural gas through a pipeline
US11/274,988 2005-11-16
PCT/US2006/044173 WO2007059121A1 (en) 2005-11-16 2006-11-14 Methods and apparatus for transporting natural gas through a pipeline

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009516127A JP2009516127A (ja) 2009-04-16
JP5216597B2 true JP5216597B2 (ja) 2013-06-19

Family

ID=37890247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008541275A Active JP5216597B2 (ja) 2005-11-16 2006-11-14 パイプラインを介して天然ガスを輸送する方法および装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7811068B2 (ja)
EP (1) EP1952512B1 (ja)
JP (1) JP5216597B2 (ja)
CN (1) CN101310426B (ja)
CA (1) CA2628177C (ja)
WO (1) WO2007059121A1 (ja)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100460747C (zh) * 2007-07-13 2009-02-11 辽河石油勘探局 天然气卸车系统管网改造及释放冷量利用方法
US8037713B2 (en) * 2008-02-20 2011-10-18 Trane International, Inc. Centrifugal compressor assembly and method
US9353765B2 (en) 2008-02-20 2016-05-31 Trane International Inc. Centrifugal compressor assembly and method
US7785405B2 (en) * 2008-03-27 2010-08-31 Praxair Technology, Inc. Systems and methods for gas separation using high-speed permanent magnet motors with centrifugal compressors
DE102008038787A1 (de) * 2008-08-13 2010-02-18 Siemens Aktiengesellschaft Fluidenergiemaschine
EP2206927A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-14 Siemens Aktiengesellschaft Machine for fluid transportation
US8851863B2 (en) * 2009-01-16 2014-10-07 ETTER Engineering Company, Inc. Gas booster system and related method
IT1395780B1 (it) * 2009-09-16 2012-10-19 Vhit Spa Capsulismo, particolarmente per turbomacchine, turbomacchina comprendente tale capsulismo e gruppo rotante per tale capsulismo.
EP2322805A1 (en) * 2009-11-11 2011-05-18 Siemens Aktiengesellschaft Gas compressor assembly
IT1404373B1 (it) * 2010-12-30 2013-11-22 Nuova Pignone S R L Sistema compressore motore e metodo
GB2500873A (en) * 2012-03-22 2013-10-09 Corac Energy Technologies Ltd Pipeline compression system
BR112015001405B1 (pt) * 2012-07-23 2021-06-01 Flogistix, Lp Sistema e método de gerenciamento de compressor de multicorrente
US9657744B2 (en) * 2013-02-13 2017-05-23 Dresser-Rand Company Midspan active magnetic bearing
KR101588634B1 (ko) * 2013-09-12 2016-01-26 삼성중공업 주식회사 가스의 수화 방지 시스템
EP2933900A1 (de) * 2014-04-16 2015-10-21 Siemens Aktiengesellschaft Stator und/oder Rotor einer dynamoelektrischen Maschine insbesondere für Erdgaskompressoren
FR3051516B1 (fr) * 2016-05-19 2019-12-20 IFP Energies Nouvelles Dispositif de compression a assistance electrique comprenant au moins un compresseur axial pour un fluide de travail, tel qu'un fluide gazeux
NO342066B1 (en) * 2016-06-03 2018-03-19 Vetco Gray Scandinavia As Modular stackable compressor with gas bearings and system for raising the pressure in production gas
US10985608B2 (en) 2016-12-13 2021-04-20 General Electric Company Back-up power system for a component and method of assembling same
IT201700012500A1 (it) * 2017-02-06 2018-08-06 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Turbomacchina e metodo di funzionamento di una turbomacchina
RU2017119594A (ru) * 2017-06-05 2018-12-05 Яримов Марат Отеллович Способ транспортировки газа
CN117639384B (zh) * 2024-01-26 2024-05-24 山东天瑞重工有限公司 一种双级磁悬浮透平真空泵的自冷却系统及方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4725750A (en) * 1980-11-20 1988-02-16 Hughes Aircraft Company Permanent magnet rotary machine
JPH029979A (ja) * 1988-06-27 1990-01-12 Mitsubishi Electric Corp スクロール圧縮機
US6499963B2 (en) * 1996-02-26 2002-12-31 Flowork Systems Inc. Coolant pump for automotive use
US5957667A (en) * 1997-05-23 1999-09-28 Ballard Generation Systems Inc. Oilless compressor with a pressurizable crankcase and motor containment vessel
US6200108B1 (en) * 1998-03-11 2001-03-13 Aqua-Flo, Incorporated Heat exchanging means for a pump motor using a bypass tube within a recirculating water system
US6261070B1 (en) * 1998-09-17 2001-07-17 El Paso Natural Gas Company In-line electric motor driven compressor
RU2150609C1 (ru) * 1999-02-18 2000-06-10 Научно-исследовательский институт низких температур при МАИ Центробежный компрессорный агрегат и электродвигатель
DE29904410U1 (de) * 1999-03-10 2000-07-20 Ghh Rand Schraubenkompressoren Schraubenkompressor
US6196813B1 (en) * 1999-07-06 2001-03-06 Flowserve Management Company Pump assembly including integrated adapter
EP1069313B1 (de) * 1999-07-16 2005-09-14 Man Turbo Ag Turboverdichter
US6305915B1 (en) * 1999-11-08 2001-10-23 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Sealed steady bearing assembly for non-metallic vertical sump and process pumps
JP3870642B2 (ja) * 1999-12-21 2007-01-24 株式会社デンソー 電動圧縮機
JP4048311B2 (ja) * 2000-03-17 2008-02-20 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機
GB2362901B (en) * 2000-06-03 2004-03-31 Weir Pumps Ltd Downhole gas compression
JP2002112475A (ja) * 2000-09-26 2002-04-12 Hitachi Ltd 永久磁石式回転電機、これを用いた空気圧縮機および発電機
ATE511020T1 (de) * 2001-04-23 2011-06-15 Earnest Pacific Ltd Durch integralen hochgeschwindigkeitsmotor angetriebener mehrstufiger zentrifugalkompressor
US6564627B1 (en) * 2002-01-17 2003-05-20 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Determining centrifugal pump suction conditions using non-traditional method
JP2004218536A (ja) * 2003-01-15 2004-08-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電動圧縮機
FR2853156A1 (fr) * 2003-03-31 2004-10-01 Leroy Somer Moteurs Machine electrique synchrone comportant un stator et au moins un rotor et dispositif de commande associe
JP4300064B2 (ja) * 2003-06-23 2009-07-22 日機装株式会社 密閉型モータブロア
JP4043433B2 (ja) * 2003-11-14 2008-02-06 株式会社神戸製鋼所 空気圧縮機

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009516127A (ja) 2009-04-16
CN101310426B (zh) 2012-05-30
EP1952512A1 (en) 2008-08-06
EP1952512B1 (en) 2017-01-11
CA2628177C (en) 2015-09-08
US20070110596A1 (en) 2007-05-17
CA2628177A1 (en) 2007-05-24
US7811068B2 (en) 2010-10-12
CN101310426A (zh) 2008-11-19
WO2007059121A1 (en) 2007-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5216597B2 (ja) パイプラインを介して天然ガスを輸送する方法および装置
CN101051770B (zh) 利用电机通过管道输送流体的方法和设备
US7508101B2 (en) Methods and apparatus for using an electrical machine to transport fluids through a pipeline
JP4091426B2 (ja) 電流源を含む磁気軸方向アバットメントを有するロータリーマシン
US9093871B2 (en) Bidirectional pumping and energy recovery system
AU2007202510B2 (en) Methods and apparatus for using an electrical machine to transport fluids through a pipeline
US9482235B2 (en) Gas compressor magnetic coupler
CA2686349C (en) Differential pressure generator
EP2667035A2 (en) Temperature control system for a machine and methods of operating same
US8425208B2 (en) Air operated diaphragm pump with electric generator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091105

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20091105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101028

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120126

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120731

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121026

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130304

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5216597

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160308

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250