KR101513788B1 - 압축기 제어 방법 - Google Patents

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필립 구스타프 엠 후버란트
슈틴 조체프 리타 요한나 얀센스
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필립 페트루스 이 베옌스
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아틀라스 캅코 에어파워, 남로체 벤누트삽
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Abstract

압축기 요소를 구비하는 압축기를 제어하기 위한 방법은, 풀 로드(full load) 또는 부분적인 로드로부터 제로 로드(zero load)로의 전이 동안에, - 유입구 압력의 감소 단계; 및 - 속도 및/또는 구동 토크의 감소 단계를 포함하는 프로세스(A)를 거치고, 및/또는 제로 로드로부터 부분적인 로드 또는 풀 로드로의 전이 동안에, - 속도 또는 구동 토크의 증가 단계; 및 - 유입구 압력의 증가 단계를 포함하는 프로세스(B)를 거친다.

Description

압축기 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING A COMPRESSOR}
본원 발명은 하나 또는 둘 이상의 압축기 요소들을 가지는 압축기를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 각각의 압축기 요소가 유입구 및 배출구를 구비하고, 그리고 압축기는 압축된 가스를 이용하는 로드(load)에 연결될 수 있는 것인 압축기를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본원 발명은 풀 로드(full load; 최고 부하) 또는 부분적인 로드로부터 제로 로드(zero load)로 또는 그 반대로 전이되는 동안에 에너지를 절감하기 위해 의도된 것이며, 그에 따라 압축기는 전술한 압축기 요소 또는 전술한 압축기 요소들의 속도를 공칭 속도로 또는 특정 공칭 속도 범위 내에서 제어하는 제어 유닛을 포함한다.
많은 경우들에서, 예를 들어, 만약 압축기가 압력 네트워크에 압축된 가스를 공급한다면, 압축기 배출구에서의 압축된 가스의 유동이 특정 범위로 제어될 수 있는 것이 바람직하다. 그러한 상황에서, 공급되는 가스 유동은 바람직하게는 압력 네트워크 내의 소비에 따라서 조정된다.
만약 압축기에 속하는 압축기 요소들 중 적어도 하나가 스크류(screw) 타입이라면, 본질적으로 효율을 손상시키지 않으면서 공지된 방식으로 공급되는 가스 유동이 제어될 수 있다.
그러한 경우에, 압축기 요소의 유입구 압력이 통상적으로 일정한 속도로 감소된다(그러나, 압축기 요소가 터보 타입에 따라서 구성된다면, 전술한 내용은 해당되지 않음).
만약 압축기가 터보 타입이라면, 어느 정도 일정한 유동으로 작동되는 것이 바람직할 것이고, 그에 따라 터보 압축기는 공칭 속도로 운전된다. 공칭 속도에서, 압축기는 풀 로드로 작동되고, 그에 따라 압축기는 그 최적 작동점에서 작동된다.
압축기의 속도를 변화시키는 것에 의해서 또는 유입구 안내 베인들 및/또는 확산기 안내 베인들에 의해서, 배출구 유동은 에너지-효율적인 방식으로 제한된 범위로 변화될 수 있다.
요구되는 유동이 추가적으로 감소될 때, 배출구 유동을 제어하기 위해서 다른 방법들이 적용된다.
전통적으로, 압축기 배출구에서의 압축된 가스의 잉여 부분이 분출(blow-off) 밸브의 이용에 의해서 분출된다.
다른 공지된 방법은 압축기의 배출구에서 풀(full) 유동을 정기적으로 분출하는 단계, 또는 압력 네트워크 내의 압력이 특정 값 미만으로 떨어질 때까지 풀 유동을 재순환시키는 단계를 포함하고, 그 후에 압축기는 다시 풀 유동을 공급한다.
이러한 방식으로, 터보 압축기는 공급된 유동을 요구되는 유동으로 항상 조정할 수 있다.
공지된 방법들의 중요한 단점은, 그 방법들이 에너지 집약적이라는 것이다.
공급되는 유동을 줄이기 위한 보다 에너지-효율적인 다른 방식은, 조정 가능한 유입구 안내 베인들, 또는 그 대신에 확산기 안내 베인들을 설치하는 것이며, 그에 의해서 (압축기 스테이지의 유입구 및 배출구 각각에서) 유량이 변화될 때마다 유동의 입사각이 조정된다. 이러한 것의 단점은, 상대적으로 높은 복잡성 및 이와 관련된 제조 비용이다.
전술한 모든 방법들에서, 로딩된 상태로부터 언로딩된 상태로 또는 그 반대로 진행할 때 압축기의 속도는 동일하게 유지된다.
속도-제어형 원심 압축기에 대한 공급 유동을 추가적으로 감소시키는 다른 방식은 그 속도를 줄이는 것이며, 그에 따라, 낮은 언로딩된 파워가 획득될 수 있도록 분출 밸브에 의해서 배출구 압력이 우선 또는 동시에 감소된다. 그에 따라, 압축기는 압력 네트워크에 어떠한 유동도 공급하지 않는다.
그러나, 이러한 것의 단점은, 로딩된 상태와 언로딩된 상태 사이의 또는 그 반대 사이의 전이 중에 상당한 손실이 발생된다는 것인데, 이는 원심 압축기의 파워가 최종 압력에 크게 의존하지 않기 때문이다.
본원 발명의 목적은, 하나 또는 둘 이상의 압축기 요소들을 가지는 압축기를 제어하기 위한 방법으로서, 각각의 압축기 요소가 유입구 및 배출구를 구비하고, 그리고 압축기는 압축된 가스를 이용하는 로드에 연결될 수 있는 것인 압축기를 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 목적은 하나 또는 둘 이상의 압축기 요소들을 구비하는 압축기를 제어하기 위한 방법을 제공함으로써 전술한 단점들 및/또는 다른 단점들 중 하나 또는 둘 이상에 대한 해결책을 제공하는 것이고, 상기 제어 방법에 따르면 각각의 압축기 요소는 유입구 및 배출구를 가지며, 그에 따라 풀 로드 또는 부분적인 로드로부터 제로 로드로의 전이 동안에, 적어도 제 1 압축기 요소가 프로세스(A)를 거치는데, 상기 프로세스(A)는,
- 상기 제 1 압축기 요소의 유입구 압력의 적어도 일시적인 감소 단계; 및
- 후속하는 또는 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 그리고 부분적으로 후속하는, 상기 제 1 압축기 요소의 속도 및/또는 구동 토크의 보다 낮은 값 또는 제로(0)로의 감소 단계
를 포함하고,
그리고 그에 따라, 제로 로드로부터 부분적인 로드 또는 풀 로드로의 전이 동안에, 적어도 제 1 압축기 요소가 프로세스(B)를 거치는데, 상기 프로세스(B)는,
- 제 1 압축기 요소의 속도 및/또는 구동 토크를 공칭 값으로 또는 공칭 값 범위 내로 증가시키는 단계; 및
- 후속하는 또는 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 그리고 부분적으로 후속하는, 해당 제 1 압축기 요소의 유입구 압력의 제어된 증가 단계
를 포함한다.
"유입구 압력의 제어된 증가"는, 예를 들어, 밸브들과 같은 압축기의 특정 요소, 압축기 요소 또는 유사한 요소를 제어 유닛에 의해서 제어함으로써 이러한 유입구 압력을 능동적으로(actively) 증가시키는 것을 의미한다.
바람직하게, 제 1 압축기 요소의 유입구 압력을 감소시키기 전에, 프로세스(A)는 또한, 예를 들어, 이러한 제 1 압축기 요소의 압력측(pressure side)의 분출 밸브를 개방함으로써, 배출구 압력을 감소시키는 단계를 포함한다.
본원 발명의 바람직한 양태에 따라서, 제 1 압축기 요소의 유입구 압력을 정상적인(right) 레벨로 만든 후에, 프로세스(B)는 또한, 예를 들어, 이러한 제 1 압축기 요소의 압력측의 분출 밸브를 폐쇄함으로써 배출구 압력을 증가시키는 단계를 포함한다.
본원 발명에 따른 방법의 장점은, 풀 로드 및 부분적인 로드로부터 제로 로드로의 전이 기간 및/또는 반대로의 전이 기간 중의 에너지 손실이 압축기 요소의 속도 제어를 위한 기존의 방법들에 대비하여 제한된다는 것이다.
예를 들어, 프로세스(A)를 거칠 때, 제 1 압축기 요소가 적은 파워를 흡수한다. 그 대신에, 이러한 프로세스(A) 동안에 특정 토크로 압축기 요소를 구동할 때, 제 1 압축기 요소의 속도는 풀 로드로부터 부분적인 로드 또는 제로 로드로 전이되는 동안에 보다 덜 신속하게 감소된다. 특정 경우에, 이러한 구동 토크가 제로(0)가 될 수 있고, 그에 따라 제 1 압축기 요소가 단지 자체의 공기 저항의 결과로서 느려지게 된다.
만약 특정 시간 후에 제 1 압축기 요소가 풀 로드에서 작동되도록 다시 명령을 받지 못한다면, 속도는 설정된(set) 최소 속도에서 안정화된다.
그러한 프로세스(A)를 거칠 때, 유입구 압력이 감소되고 그리고 제 1 압축기 요소가 보다 더 긴 시간 동안 소정 속도로 유지되기 때문에, 이러한 기간 동안에 풀 로드로의 전이는 적은 에너지를 필요로 한다. 감소된 유입구 압력의 부가적인 장점은, 설정된 최소 속도가 공칭 속도에 비교적 근접하여, 최소 토크를 받으며, 그에 따라 이를 위해 요구되는 많은 양의 에너지를 필요로 하지 않으면서 최소 에너지 요건으로 이루어질 수 있다는 것이다. 또한, 만약 압축기 요소가 최소 속도로 운전된다면, 풀 로드로의 전이는 기존 방법들에 대비하여 적은 에너지를 필요로 한다.
또한, 프로세스(B)를 거칠 때, 부분적인 로드 또는 제로 로드로부터 풀 로드로 전환될 때 압축기 요소를 공칭 속도로 만드는 데 있어서 적은 에너지가 소요된다.
대안으로 - 동일한 가용(可用) 모터 토크에 대해서 또는 특정 토크 제어를 이용하여 - 풀 로드로의 전이에 필요한 전체 시간이 감소될 수 있고, 이는 에너지 면에서의 장점을 의미한다. 또한, 압축기는 압축 공기 수요의 변화에 대해서 보다 더 신속하게 응답할 수 있다. 이러한 방식으로, 사용자는 특정 가용 설비를 위한 보다 더 정확하고, 보다 더 효율적인 압력 제어를 실현할 수 있다. 이러한 것 중 특정 경우에는, 구동 토크가 모터에 의해서 공급될 최대 토크와 같아질 수 있고, 그에 의해서 압축기 요소가 가능한 한 신속하게 공칭 속도가 된다.
본원 발명의 특징들을 보다 잘 설명하기 위한 의도로서, 이하에서, 첨부 도면들을 참조하여, 본질적으로 어떠한 제한도 없는 예로서, 본원 발명에 따른 바람직한 방법이 설명된다.
본원 발명에 따르면, 하나 또는 둘 이상의 압축기 요소들을 가지는 압축기를 제어하기 위한 방법으로서, 각각의 압축기 요소가 유입구 및 배출구를 구비하고, 그리고 압축기는 압축된 가스를 이용하는 로드에 연결될 수 있는 것인 압축기를 제어하기 위한 방법을 얻을 수 있다.
도 1은 본원 발명에 따른 방법에 따라 제어되는 압축기를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 따른 변형예를 도시한 도면이다.
도 1은 압축기(1)를 도시하는데, 이 압축기는, 비제한적인 예에서, 하나의 압축기 요소(2)(본 경우에 터보 타입임)만을 포함하고, 그리고 이러한 압축기 요소는 압축 가스를 압력 네트워크(3)에 공급하고, 상기 압력 네트워크에는 하나 또는 둘 이상의 가스 사용장치가 연결된다.
압축기 요소(2)의 흡입측 상의 유입구 파이프는 유입구 밸브(5)를 구비하고 그리고 압축기 요소(2)의 압축 대상 가스를 위한 유입구에 연결된다.
이러한 경우에, 유입구 밸브(5)는, 완전히 폐쇄된 상태에서도, 특정 최소 가스 유동이 압축기 요소(2)를 통해서 유동하는 것을 허용하도록 구성되나, 이는 필수적인 것이 아니다. 상기 유입구 밸브(5)는, 도면들에 도시되지 않은 변형예에 따라서, 예컨대 차단(shut-off) 밸브 형태로 유입구 밸브(5)를 구성함으로써 구현될 수 있으나, 이는 필수적인 것이 아니며, 상기 차단 밸브에 걸쳐, 상기 차단 밸브가 완전히 폐쇄된 상태에서 상기 차단 밸브에 걸친 유동을 허용하는 우회 파이프가 존재한다. 그 대신에, 이러한 유입구 밸브(5)는, 예를 들어, 밸브 본체 및/또는 시트(seat)를 통한 관통-유동 개구부를 제공함으로써, 폐쇄 상태에서 시트를 통한 통로를 완전히 폐쇄하지 않는 밸브 본체를 포함할 수 있다.
압축 가스를 위한 압축기 요소(2)의 배출구는 일방향(non-return) 밸브(7)를 이용하여 배출구 파이프(6)를 통해서 압력 네트워크(3)에 연결된다. 전술한 일방향 밸브(7)는 통상적인 방식으로 구성될 수 있고 그리고 스프링에 의해서 시트에 대해서 가압되는 밸브 본체로 이루어지나, 본원 발명에 따르면, 전술한 일방향 밸브(7)가 공압 구동식 또는 전기 구동식 밸브와 같은 다른 타입의 밸브, 또는 심지어는 3-방향 밸브로 구성되는 것을 배제하는 것은 아니다.
본원 발명에 따르면, 압축기 요소(2)가 터보 타입 이외의 다른 타입의 압축기 요소 형태로, 예를 들어 속도-제어형 스크류 압축기 요소 형태로 구성되는 것을 배제하는 것은 아니다.
압축기 요소(2)의 배출구와 일방향 밸브(7) 사이에는, 분출 밸브(9)를 구비하는 분지(branch; 8)가 존재하며, 이러한 분지 상에는 바람직하게 소음 댐퍼(10)가 장착되나, 이는 필수적인 것이 아니다. 전술한 경우에, 그에 따라 일방향 밸브(7)가 3-방향 밸브에 의해서 대체되며, 이러한 3-방향 밸브는 또한 분출 밸브(9)를 대체할 수 있다.
그러한 경우에, 압축기 요소(2)는 제어 유닛(13)을 가지는 모터(12)의 샤프트(11)에 의해서 직접적으로 구동되며, 이러한 경우에 직접 구동형 압축기 요소라고 지칭된다.
본원 발명에 따른 방법에 따른 압축기(1)의 구동은 매우 단순하고 다음과 같다.
압축기 요소(2)는 유입구 파이프(4)를 통해서 가스를, 예를 들어 공기를 끌어들이나, 필수적으로 공기로 한정되는 것은 아니다. 공기는 압축기 요소(2) 내에서 공지된 방식으로 압축되고 그리고 배출구 파이프(6)를 통해서 압력 네트워크(3)에 공급된다.
풀 로드에서, 압축기 요소(2)는 압축 공기의 특정 유동을 배출구로 공급한다. 이러한 모드에서, 압축기 요소(2)는 공칭 속도로 작동되거나, 또는 특정 공칭 속도 범위에서 작동되며, 유입구 밸브(5)는 개방되고 그리고 분출 밸브(9)는 폐쇄된다.
압축기 요소(2)는 공칭 속도로 디자인되고 공칭 속도로 구동되며, 그에 따라 풀 로드에서 압축기 요소(2)가 최적으로 실행되거나, 또는, 다시 말해서, 비 에너지 소모(specific energy consumption)라고도 지칭되는 공급 공기량 당 에너지 소모가 가장 낮아진다. 물론, 목표는 전술한 최적 작동 영역 내에서 항상 작동되는 압축기 요소(2)를 제공하는 것이다.
만약 압축 공기가 압력 네트워크(3)로부터 취해지지 않는다면, 압축기 요소(2)는 풀 로드 모드에서 여전히 작동되고 그리고 압축 공기를 계속적으로 공급하기 때문에, 전술한 네트워크 내의 압력이 증가될 것이다. 압력 네트워크(3) 내의 압력이 증가된다. 본원 발명에 따라서, 풀 로드로부터 제로 로드로의 전이 동안에, 바람직하게 압축기 요소(2)의 배출구 압력을 감소시키기 위해서 분출 밸브(9)를 개방하는 단계를 포함하는 것인 프로세스(A)가 진행될 수 있다. 결과적으로, 압축된 공기가 대기로 분출된다. 또한, 분출 밸브(9)가 분출된 가스의 재순환을 위해 저장용기 내로 개방될 수 있다.
분출 밸브(9)의 개방은 압축기 요소(2)의 배출구에서의 압력 감소를 초래하고, 그에 따라 전술한 바와 같이 제어형 밸브, 예를 들어, 3-방향 밸브와 같은 다른 타입의 밸브로도 또한 이루어질 수 있는 일방향 밸브(7)가 폐쇄되며 그리고 압축기 요소(2)가 압력 네트워크(3)로부터 격리된다.
이어서, 프로세스(A)를 진행하는 데 있어서, 압축기 요소(2)의 유입구에서의 압력이 감소되고, 이는, 예를 들어, 유입구 밸브(5)의 폐쇄에 의해서 실현된다. "유입구 밸브의 폐쇄"라는 구문은 본 명세서에서, 이러한 유입구 밸브가 효과적으로 완전히 폐쇄된다는 것을 반드시 의미하는 것은 아니다. 사실상, 유입구 밸브(5)가 완전히 폐쇄된 상태에서 100% 차단되는 것이 아닐 수 있고, 그에 따라 이러한 유입구 밸브(5)를 통해서 적은 유동이 여전히 가능할 수 있다. 이러한 감소된 유입구 압력에서, 예를 들어, 감소된 토크를 공급하는 모터(12)에 의해 압축기 요소(2)의 속도가 감소된다.
본원 발명에 따라서, 속도의 감소는 또한, 예를 들어, 주파수 제어되는 VSD 모터를 이용함으로써 그리고 그 모터를 적절한 방식으로 제어함으로써 실현될 수 있다.
본원 발명에 따라 속도를 감소시키는 단계는 전술한 유입구 압력 감소의 단계 후에, 또는 이러한 유입구 압력 감소와 함께, 또는 이러한 유입구 압력 감소와 부분적으로 함께 그리고 이러한 유입구 압력 감소 후에 이루어진다.
감소된 유입구 압력의 결과로서, 압축에 필요한 파워가 크게 감소되고, 그에 따라 압축기 요소(2)는, 감소된 토크의 경우에도, 보다 더 긴 기간 동안 소정 속도로 유지된다.
압축기 요소(2)의 속도가 떨어질 때, 인입되는 질량 유동 역시 떨어질 것이고, 이는 유입구 밸브(5)에 걸친 압력 강하를 초래한다. 전술한 유입구 밸브(5)에 걸친 압력 강하는 속도가 떨어짐에 따라 유입구 밸브(5)를 더욱 폐쇄함으로써 증가될 수 있다.
스크류 타입 압축기가 이용된다면, 유입구 밸브(5)를 더 폐쇄함으로써 유입구 밸브(5)에 걸친 압력 강하를 증가시키는 것이 적절하다. 그러한 경우에, 대안으로서, 유입구 밸브(5)는 또한 한 번의 진행 중에 그 최종 폐쇄 상태에 놓여질 수 있다.
원심 압축기가 사용된다면, 동일한 상태에서 밸브를 유지하도록 그리고 유입구 압력이 다시 증가될 수 있게 허용하도록 선택될 수 있다. 공지된 바와 같이, 원심 압축기는 느린 속도에서 상당한 헤드(heads)를 실현할 수 없다.
만약, 최종적으로, 매우 느린 속도로 언로딩된 상태에 도달할 필요가 있다면, 이는, 그러한 압축기 요소의 유입구 압력 및 배출구 압력이 서로 근접하여야만 한다는 것을 의미한다.
만약 압력 네트워크(3) 내의 압축 공기 유통관(offtake)이 증가하지 않는다면, 속도는, 예를 들어, 설정된 감소된 토크에 따라 좌우될 수 있는 값으로 최종적으로 안정화될 것이다.
만약 압력 네트워크(3) 내의 압축 공기 유통관이 증가한다면, 이는 제로 로드로부터 부분적인 로드 또는 풀 로드로의 전이가 있다는 것을 의미하고, 이어서, 본원 발명에 따라, 이러한 전이 상태에서, 프로세스(B)가 진행될 수 있고, 그에 따라, 예를 들어, 모터 토크의 증가에 의해서, 속도가 다시 공칭 속도로 또는 공칭 속도 범위로 증가되고, 그 후에, 예를 들어, 유입구 밸브(5)의 개방에 의해서, 그리고 바람직하게 유입구 압력이 공칭 값에 도달할 때까지, 압축기 요소(2)의 유입구 압력이 제어된 방식으로 증가되고, 그에 따라 압축기 요소(2)의 배출구 압력이 바람직하게 증가된다.
다시, 모터의 주파수 제어에 의해서 속도 제어가 실현될 수 있다.
이러한 경우에, 분출 밸브(9)를 폐쇄함으로써 배출구 압력이 상승된다. 일방향 밸브(7)가 개방되고 그리고 이러한 방식에서 압축기 요소(2)가 다시 압축 공기를 압력 네트워크(3)에 공급한다.
이러한 것의 구체적인 예를 들면, 유입구 밸브(5)가 초기에 (거의) 폐쇄되는 상황이 있다. 만약 초기 속도가 낮다면, 이는 (밸브를 통한 질량 유동이 매우 적기 때문에) 유입구 밸브(5)에 걸친 압력 강하가 거의 제로(0)라는 것을 의미하고, 그에 따라 제 1 압축기 요소의 유입구 압력이 대기 압력과 거의 같아진다[유입구 밸브(5)가 대기 유입구에 장착되는 것으로 가정함]. (동일한 밸브 상태에서) 속도를 증가시킴으로써, 유입구 밸브(5)에 걸친 증가된 압력 강하의 결과로서 유입구 압력이 먼저 떨어질 것이다. 공칭 속도에 도달하였을 때, 유입구 밸브(5)가 개방될 수 있고, 그에 따라 유입구 압력이 대기 압력까지 다시 상승하고, 그리고 분출 밸브가 폐쇄되고, 그에 따라 배출구 압력이 상승하고 그리고 일방향 밸브가 개방된다. 이러한 전이 중에 유입구 압력은 동등하게 낮다.
풀 로드로부터 부분적인 로드로의 전이에서 또는 그 반대의 전이에서, 공기를 압축하기 위해서 토크가 사용되지 않는다. 이러한 전이 단계들에서, 유입구 밸브(5)가 폐쇄되며, 그에 따라 압축기 요소(2)가 감소된 유입구 압력에서 작동된다.
결과적으로, 상대적으로 높은 최소 안정화 속도가 유지될 수 있고, 그리고 최소 토크로 속도가 다시 공칭 속도로 증가될 수 있거나, 또는 동일한 토크로 공칭 속도로의 보다 신속한 가속이 실현될 수 있다는 것이 명백하다.
만약 압축기 요소(2)의 속도가 모터(12)의 토크를 제어함으로써 변화된다면, 풀 로드로부터 제로 로드로의 전이 동안에 토크가 제로와 같아지도록 그리고 제로 로드로부터 풀 로드로의 전이 동안에 압축기 요소(2)가 최대 모터 토크로 구동되도록 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 방식으로, 풀 로드 또는 부분적인 로드로부터 제로 로드로의 전이 기간 또는 그 반대로의 전이 기간 동안의 에너지 손실들이 제한될 수 있다. 또한, 이는 본원 발명에 따른 방법의 가장 중요한 장점이다.
또한, 기술된 본원 발명은, 예를 들어, 비교적 고가의 유입구 안내 베인들 또는 확산기 안내 베인들에 비해서 비교적 비용상 이점을 가진다.
풀 로드로부터 부분적인 로드 또는 제로 로드로의 전이 또는 그 반대로의 전이에서의 전술한 단계들은 전술한 순서로 또는 동시에 또는 부분적으로 동시에 이루어질 수 있다.
도 1에서, 유입구 밸브(5) 및 분출 밸브(9)가 2개의 별개의 구성요소로 도시되어 있다. 또한, 분출 밸브(9)와 유입구 밸브(5)를 하나의 구성요소로 통합하는 것도 가능하다.
다른 실시예에서, 분출 밸브(9) 및 유입구 밸브(5)가 기계적으로 및/또는 전기적으로 또는 다른 방식으로 함께 커플링될 수 있고 그에 따라 그들이 또한 함께 제어될 수 있다.
압축기 요소(2)의 유입구 파이프(4)에 있는 유입구 밸브(5)를 폐쇄함으로써 유입구 압력이 전술한 예에서 조정되고, 그에 따라 공기 공급이 억제된다(choked). 그러나, 유입구에서의 전술한 압력 변화는 또한 본원 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어 - 만약 유입구 압력이 대기 압력보다 더 크다면 - 가스를 대기로 분출하는 분출 밸브가 개방될 수 있다. 결과적으로, 유입구 압력이 또한 떨어질 것이다.
그에 따라, 도 2에 도시된 상황에서, 속도 제어 가능한 스크류 압축기 요소의 형태로 구성되는 것이 바람직한 (그러나, 필수적인 것은 아님), 해당 압축기 요소(2B)로부터 상류의 제 2 압축기 요소(2A)의 작동 모드를 조정함으로써, 전술한 압력 감소가 실현된다. 이는 대신에, 분출 밸브 또는 유입구 밸브 또는 유사한 것을 구비한 스크류 압축기 요소일 수 있다.
다중 스테이지(multistage) 압축기는 또한, 해당 압축기 요소로부터 하류에서 압축기 요소의 작동 모드를 조정함으로써, 압축기 요소의 배출구 압력이 변화될 수 있게 한다. 그 대신에, 해당 압축기 요소로부터 하류의 압축기 요소는 속도 제어 가능한 스크류 압축기 요소일 수 있다.
본원 발명에 따른 방법은 또한 적어도 2개의 압축기 요소들을 가지는 압축기에 적용될 수 있고, 상기 적어도 2개의 압축기 요소들을 가지는 압축기는 하나의 동일한 모터에 의해서 직접적으로 또는 다른 방식으로 구동된다.
본원 발명은 예로서 설명된 그리고 도면에 도시된 실시예로 제한되는 것이 아니며, 이러한 방법은, 본원 발명의 범위를 이탈하지 않으면서, 모든 종류의 변형예로 구현될 수 있다.
1 : 압축기
2, 2A, 2B : 압축기 요소
5 : 유입구 밸브
9 : 분출 밸브

Claims (20)

  1. 유입구 및 배출구를 각각 구비하는 하나 또는 둘 이상의 압축기 요소들(2, 2A, 2B)을 구비하는 압축기를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 압축기는 터보 압축기이고, 상기 압축기 요소들은 터보 압축기 요소 형태로 구성되며,
    풀 로드(full load) 또는 부분적인 로드로부터 제로 로드(zero load)로의 전이 동안에, 적어도 제 1 압축기 요소(2, 2A, 2B)는,
    - 상기 제 1 압축기 요소의 유입구 압력의 적어도 일시적인 감소 단계; 및
    - 후속하는 또는 동시적인, 또는 부분적으로 동시적이고 부분적으로 후속하는, 상기 제 1 압축기 요소의 속도, 구동 토크, 또는 양자 모두의 보다 낮은 값 또는 제로(0)로의 감소 단계
    를 포함하는 프로세스(A)를 거치고,
    제로 로드로부터 부분적인 로드 또는 풀 로드로의 전이 동안에, 적어도 제 1 압축기 요소(2, 2A, 2B)는,
    - 제 1 압축기 요소의 속도, 구동 토크, 또는 양자 모두를 공칭 값으로 또는 공칭 값 범위 내로 증가시키는 단계; 및
    - 후속하는 또는 동시적인, 또는 부분적으로 동시적인 그리고 부분적으로 후속하는, 상기 제 1 압축기 요소의 유입구 압력의 제어된 증가 단계
    를 포함하는 프로세스(B)를 거치는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세스(A)는, 적어도 상기 제 1 압축기 요소의 유입구 압력을 감소시키기 전에, 상기 제 1 압축기 요소의 배출구 압력을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 압축기 요소의 배출구 압력은, 해당 제 1 압축기 요소로부터 하류에서 압축기 요소의 배출구 상의 또는 상기 제 1 압축기 요소의 압력측 상의 분출 밸브(9)를 개방함으로써, 감소되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세스(B)는, 적어도 상기 제 1 압축기 요소의 유입구 압력을 증가시킨 후에, 상기 제 1 압축기 요소의 배출구 압력을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 압축기 요소의 배출구 압력은, 해당 제 1 압축기 요소로부터 하류에서 압축기 요소의 배출구 상의 또는 상기 제 1 압축기 요소의 압력측 상의 분출 밸브(9)를 폐쇄함으로써, 상승되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세스(B)는 상기 제 1 압축기 요소의 유입구 압력을 공칭 값으로 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 압축기 요소(2, 2A, 2B)의 유입구 압력은, 해당 제 1 압축기 요소로부터 상류에서 압축기 요소의 유입구 상의 또는 해당 제 1 압축기 요소의 유입구 상의 유입구 밸브(5)를 개방 또는 폐쇄함으로써, 변경되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 압축기 요소(2, 2A, 2B)의 유입구 압력은, 해당 제 1 압축기 요소로부터 상류에서 분출 밸브(9)를 개방 또는 폐쇄함으로써, 변경되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 압축기 요소(2, 2A, 2B)의 유입구 압력은, 해당 제 1 압축기 요소로부터 상류에서 압축기 요소의 작동 모드를 조정함으로써, 변경되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  10. 삭제
  11. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 압축기 요소(2A, 2B)의 배출구 압력은, 해당 제 1 압축기 요소로부터 하류에서 압축기 요소의 작동 모드를 조정함으로써, 변경되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서, 직접 구동형 압축기 요소에 또는 적어도 하나의 직접 구동형 압축기 요소를 가지는 압축기에 적용되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 유입구 밸브, 분출 밸브 또는 양자 모두가 하나의 구성요소로 통합되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 유입구 밸브, 분출 밸브, 또는 양자 모두가 함께 기계적으로, 전기적으로, 또는 기계적으로 그리고 전기적으로 커플링되고 그리고 상기 유입구 밸브 및 분출 밸브가 함께 제어되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 직접 구동형 터보 압축기 요소 형태로 구성되는 압축기 요소(2, 2A, 2B)에 적용되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  17. 삭제
  18. 제 1 항에 있어서, 모든 압축기 요소들이 하나의 하우징 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  19. 제 1 항에 있어서, 프로세스(A)에서 상기 제1 압축기 요소의 속도, 구동 토크, 또는 양자 모두의 보다 낮은 값 또는 제로로의 감소 단계는, 제1 압축기 요소의 유입구 압력의 감소에 후속하여 또는 부분적으로 후속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축기를 제어하기 위한 방법.
  20. 풀 로드 또는 부분적인 로드로부터 제로 로드로의 전이 기간 또는 반대로의 전이 기간 동안에, 유입구 및 배출구를 각각 구비하는 하나 또는 둘 이상의 압축기 요소들(2, 2A, 2B)을 구비하는 압축기의 에너지 손실을 감소시키는 방법에 있어서,
    상기 압축기는 터보 압축기이고, 상기 압축기 요소들은 터보 압축기 요소 형태로 구성되며,
    적어도 제 1 압축기 요소(2, 2A, 2B)에 대해서 풀 로드 또는 부분적인 로드로부터 제로 로드로의 전이는,
    - 상기 제 1 압축기 요소의 유입구 압력의 적어도 일시적인 감소 단계; 및
    - 후속하는 또는 동시적인, 또는 부분적으로 동시적이고 부분적으로 후속하는, 상기 제 1 압축기 요소의 속도, 구동 토크, 또는 양자 모두의 보다 낮은 값 또는 제로(0)로의 감소 단계
    를 포함하는 프로세스(A)에 따라 행해지고,
    제로 로드로부터 부분적인 로드 또는 풀 로드로의 전이는,
    - 상기 제 1 압축기 요소의 속도, 구동 토크, 또는 양자 모두를 공칭 값으로 또는 공칭 값 범위 내로 증가시키는 단계; 및
    - 후속하는 또는 동시적인, 또는 부분적으로 동시적인 그리고 부분적으로 후속하는, 상기 제 1 압축기 요소의 유입구 압력의 제어된 증가 단계
    를 포함하는 프로세스(B)에 따라 행해지는 것을 특징으로 하는 압축기의 에너지 손실을 감소시키는 방법.
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