KR102068734B1 - 초임계 ｃｏ₂ 펌프-고압 버퍼를 위한 건식 가스 시일 - Google Patents

초임계 ｃｏ₂ 펌프-고압 버퍼를 위한 건식 가스 시일 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펌프/압축기가 휴지 상태에 있을 때, 건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 소형 부스터 압축기(426)는 건식 가스 시일(400)의 1차 시일(404)과 2차 시일(406) 사이의 챔버 내로 주입된 중간 버퍼 가스의 압력을 부스팅하도록 추가된다. 제어 구성요소는 배리어 가스 압력이 소정 값 미만으로 강하될 때를 감지하고, 감지될 때, 플레어 세이프 영역으로의 라인 내의 밸브를 폐쇄하고 압축기(426)를 켠다. 부스팅된 중간 버퍼 가스(질소 또는 건식 공기)는 건식 가스 시일의 1차 시일을 통한 미처리 공정 가스의 유동을 늦추어, 1차 시일의 아이싱을 방지한다.

Description

초임계 ＣＯ₂ 펌프-고압 버퍼를 위한 건식 가스 시일{DRY GAS SEAL FOR SUPERCRITICAL CO2 PUMP-HIGH PRESSURE BUFFER}
본 발명은 일반적으로 압축기, 펌프용 건식 가스 시일에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 휴지(standstill) 상태 동안에 1차 건식 가스 시일의 원 상태를 보호하는 것이다.
건식 가스 시일을 원심 압축기 샤프트 밀봉에 적용하는 것이 최근 몇 년 동안 여러가지 이유로 급증해 왔다. 원심 압축기 상에 건식 가스 시일을 사용함으로써 제공되는 이익으로는, 향상된 압축기 신뢰성 및 그와 관련된 예정에 없는 다운타임(downtime)의 감소, 압축기 내로 누출되는 시일 오일 및 그와 관련된 공정 오염 물질의 제거, 시일 오일을 오염시키고 탈가스 탱크를 통한 사워(sour) 시일 오일 매립을 필요로 하는 공정 가스의 제거, 사워 시일 오일의 교체 및 처분 비용의 제거, 건식 가스 시일의 보다 높은 효율에 근거한 작동 비용의 감축, 보다 단순한 건식 가스 시일 시스템에 대한 유지보수 비용의 감축 및 공정 가스 배출의 감소를 들 수 있다.
또한, 건식 가스 시일 설비는 액화 가스와 관련된 원심 펌프에 채택 가능하다. 원심 압축기 및 펌프의 운전 상태에서의 건식 가스 시일의 많은 이익은, 스타트업(startup), 운전정지 및 저속 공회전의 전이 시간과 같은, 다른 운전 상태에서 원심 압축기 및 펌프 상에 건식 가스 시일을 사용하는 것과 관련된 문제를 감춘다. 이러한 때에 건식 가스 시일이 문제가 되는 이유는, 미립자 또는 액체 물질로 인한 건식 가스 시일의 오염을 방지하기 위해 흡입 압력보다 높은 압력의 배리어 가스가 요구되기 때문이다. 오염은 예를 들면, 미처리 공정 가스 또는 베어링 윤활유로부터 발생할 수 있다.
건식 가스 시일을 사용하는 전형적인 원심 압축기는 압축기의 고압 방출물로부터의 공정 가스의 일부분을 전환하고, 그 다음에 여과하고, 건조시키고, 가스의 압력을 감소시킨다. 깨끗한 건식 배리어 가스는 그 다음에 압축기의 흡입 압력보다 약간 높은 압력에서 1차 시일의 상류측에 주입된다. 고압 배리어 가스는, 미처리 공정 가스가 건식 가스 시일로 유입되는 것을 방지한다. 이러한 유입이 일어나면, 오염 물질이 회전 건식 가스 시일 표면의 높은 내성을 뚫고 침투하여 건식 가스 시일 링의 조기 파손을 야기할 수 있을 것이다.
작동의 전이 시간 동안에, 압축기의 방출물로부터의 공정 가스의 압력은 압축기의 흡입 압력과 동일한 지점으로 감소된다. 따라서, 압축기의 방출물로부터의 유동을 더 이상 배리어 유체로 사용할 수 없다. 1차 시일의 상류에서 시일 챔버 내에는 압축기 또는 펌프의 흡입 압력에 매우 근접한 압력이 있다. 1차 시일의 하류측에는 버퍼 유체, 전형적으로 4 내지 7 바(bar)의 압력에서 사용 가능한 질소 또는 공기에 의해 설정된 압력이 있다. 게다가, 고압 또는 미처리 공정 가스는 1차 건식 가스 시일에 침투하여 미립자 및 액체 오염 물질을 운반한다. 이 문제점은 공정 유동으로서 이산화탄소(CO2)를 강조한다. 건식 가스 시일 링의 높은 저항력을 통한 이산화탄소(CO2) 팽창은 시일 링에 얼음을 형성할 수 있다. 그 후에, 압축기가 정상 운전 상태로 복귀할 때, 건식 가스 시일 링들 사이의 오염은 건식 가스 시일의 조기 마모 및 파손을 야기한다.
이 문제를 해결하기 위한 종래의 시도는 공정 유체를 위한 부스터(booster)를 제공하여 압축기 또는 펌프의 정상 작동 동안에 제공된 상태로 배리어 가스를 유지하는 것에 집중되어 왔다. 이 문제는 건식 가스 시일의 오염을 방지하기 위하여 여과 및 가열에 대해서도 공정 유체의 유사한 처리를 필요로 한다. 따라서, 전이 운전 상태 동안에 건식 가스 시일을 통해, 공정 유체의 역류, 및 그와 관련된 오염을 방지하기 위한 시스템 및 방법에 대한 시장 압력이 형성되고 있다.
이러한 예시적인 실시예 설명에 따른 시스템 및 방법은 펌프의 방출물로부터의 유체 압력이 건식 가스 시일에 의해 밀봉될 영역의 흡입 압력과 동등해질 때, 운전 상태(즉, 스타트업, 운전정지 및 저속 공회전) 동안에 중간 버퍼 가스의 압력을 부스팅하기 위한 소형 2차 압축기를 제공함으로써, 상술된 필요를 해결한다. 단일 제어 시스템은 건식 가스 시일 내의 배리어 가스 압력의 강하[즉, 트리거 신호(trigger signal)는 단순히 터보기계류의 "비가동" 상태일 수 있지만, 이것에 한정되지 않음]를 감지하고, 건식 가스 시일과 플레어-세이프(flare-safe) 영역 사이의 밸브를 폐쇄하고 건식 가스 시일에 의해 밀봉될 영역 내의 공정 유체의 압력에 근거하여 중간 버퍼 가스를 소정 압력으로 부스팅하도록 2차 압축기를 시동함으로써 아이싱(icing)으로부터 건식 가스 시일을 보호한다.
휴지 운전 동안에 건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 시스템의 예시적인 실시예에 따르면, 배리어 유체 압력 측정 시스템은 배리어 유체 압력의 강하를 감지한다. 예시적인 실시예는 밸브가 1차 시일과 2차 시일 사이의 챔버를 플레어-세이프 영역과 연결시키는 것으로 계속된다. 또한, 예시적인 실시예는 1차 시일과 2차 시일 사이의 챔버 내로 주입된 중간 버퍼 가스의 압력을 부스팅하기 위한 부스터 압축기로 계속된다. 다음에, 예시적인 실시예는 1차 시일과 2차 시일 사이에서 측정된 압력에 근거하여 부스터 압축기를 작동시키기 위한 제어 시스템을 포함한다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 펌프가 전이 운전 상태에 있을 때, 액화 가스 펌프에 설치된 건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 방법이 제공된다. 예시적인 방법 실시예의 제 1 단계에 계속해서, 방법은 소정 값 미만의 배리어 가스 압력을 감지한다. 예시적인 방법 실시예의 다음 단계에 있어서, 방법은 건식 가스 시일에 연결된 밸브를 폐쇄한다. 또한, 예시적인 방법의 실시예에 있어서, 중간 버퍼 가스와 관련된 부스터 압축기를 시동하고 상기 챔버 압력을 소정 값으로 유지시킨다.
추가의 예시적인 실시예에 있어서, 액화 가스 펌프의 건식 가스 시일 보호 시스템이 설명된다. 예시적인 실시예는 배리어 유체의 압력이 하한선 미만으로 강하될 때를 감지하는 수단을 포함한다. 예시적인 실시예는 건식 가스 시일로부터 플레어-세이프 영역으로의 유동을 조절하는 수단을 추가로 포함한다. 예시적인 실시예에 계속해서, 건식 가스 시일 내로 주입된 중간 버퍼 가스의 압력을 상승시키는 수단이 포함된다. 예시적인 실시예에 계속해서, 버퍼 가스의 압력을 측정하는 수단이 포함된다. 다음에, 예시적인 실시예에 있어서, 압력을 측정하는 수단 및 소정의 압력 값에 근거하여, 유동을 조절하는 수단 및 압력을 상승시키는 수단을 제어하는 수단을 포함한다.
첨부 도면은 예시적인 실시예를 도시한다.
도 1은 운전 상태에 있어서 건식 가스 시일 및 이와 관련된 가스 지지 시스템의 종래 기술의 단면도,
도 2는 휴지 상태에 있어서 건식 가스 시일 및 이와 관련된 가스 지지 시스템의 종래 기술의 단면도,
도 3은 운전 상태에 있어서 건식 가스 시일 및 이와 관련된 가스 지지 시스템의 예시적인 실시예의 단면도,
도 4는 휴지 상태에 있어서 건식 가스 시일 및 이와 관련된 가스 지지 시스템의 예시적인 실시예의 단면도,
도 5는 펌프가 운전 상태에 있을 때, 1차 건식 가스 시일을 통한 가스 누출 유동을 도시하는 예시적인 실시예의 압력-엔탈피 선도,
도 6은 펌프가 휴지 상태에 있을 때, 1차 건식 가스 시일을 통한 가스 누출 유동을 도시하는 종래 기술의 압력-엔탈피 선도,
도 7은 펌프가 휴지 상태에 있을 때, 1차 건식 가스 시일을 통한 가스 누출 유동을 도시하는 예시적인 실시예의 압력-엔탈피 선도,
도 8은 1차 건식 가스 시일과 2차 건식 가스 시일 사이의 챔버 내에, 1차 건식 가스 시일의 오염을 방지하기에 충분한 압력을 유지하는 방법을 도시하는 흐름도.
예시적인 실시예에 대한 이하의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다. 다른 도면에 있어서 동일한 도면 부호는 동일 또는 유사한 요소를 나타낸다. 또한 이하의 상세한 설명은 본 발명을 제한하지 않는다. 대신에, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해 규정된다.
도 1을 보면, 이산화탄소(CO2) 펌프용 건식 가스 시일(dry gas seal; DGS) 시스템(100)에 대한 종래 기술의 예시적인 실시예의 상세도가 도시된다. 예시적인 실시예에 있어서, 초임계 상태의 임의의 유체가 예시적인 이산화탄소(CO2) 대신에, 배리어 유체로서 사용될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 예시적인 실시예는 운전 상태 동안에 건식 가스 시일의 작용을 반영하고, 밀봉될 관련 영역을 구비하는 CO2 펌프(102), 건식 가스 시일의 1차[내측(inboard)] 시일(104), 건식 가스 시일의 2차[외측(outboard)] 시일(106), 공정 유체 필터(108), 공정 유체 히터(110), 플레어-세이프 영역으로의 유량을 제어하기 위한 밸브 및 제어 요소(112), 중간 버퍼 가스 필터(114), 중간 버퍼 가스(116), 배리어 유체(118), 감압 밸브(120), 1차 건식 가스 시일 챔버(122) 및 2차 건식 가스 시일 챔버(124)를 포함한다.
일반적으로, 이 예시적인 종래 기술의 실시예는 배리어 유체로 사용되는 펌프 방출물로부터의 공정 유체, 예를 들면 이산화탄소를 도시한다. 배리어 유체의 압력은 밸브(120)에 의해 감소되고, 히터(110)에 의해 가열된다. 예시적인 종래 기술의 실시예에 계속해서, 배리어 유체는 필터(108)에 의해 여과되고, 1차 건식 가스 시일 챔버(122) 내로 주입된다. 예시적인 실시예에 있어서, 배리어 유체의 압력은 펌프의 흡입 압력보다 높으므로, 1차 시일(104) 내로의 임의의 미처리 공정 가스의 도입을 방지한다.
예시적인 실시예에 계속해서, 이산화탄소(CO2) 배리어 유체는 일부는 내부 래버린스를 통해 펌프 내로 흐르고, 일부는 1차 건식 가스 시일을 통해 1차 벤트로 흐른다. 다음에, 예시적인 실시예에 있어서, 펌프 내로 흐르는 이산화탄소(CO2)는 이산화탄소(CO2)에 대한 임계 압력보다 높은 흡입 압력에 도달하고, 따라서 아이싱(icing) 또는 플러싱(flushing)을 경험하지 않을 것이다. 또한, 예시적인 실시예에 있어서, 1차 시일을 통해 1차 벤트로 흐르는 이산화탄소(CO2)는 P1로부터 버퍼 가스에 의해 설정된 값(전형적으로 4 내지 7 바의 N2/공기)으로 팽창한다. 예시적인 실시예에 있어서, 이산화탄소(CO2) 배리어 유체의 온도는 팽창 동안에 히터에 의해 아이싱 또는 플러싱의 위험을 회피하기에 충분히 높은 값으로 유지되어야 한다.
예시적인 실시예에 계속해서, 중간 버퍼 가스(116), 예를 들면 질소 또는 건식 공기는 필터(114)에 의해 여과되고, 2차 건식 가스 시일 챔버(124) 내로 주입된다. 예시적인 실시예에 있어서, 질소 또는 공기 외에 가스를 버퍼 가스로서 사용할 수 있다는 것에 유의해야 한다. 예시적인 실시예에 있어서, 중간 버퍼 가스(116)의 압력은 1차 시일(104)을 통과하는 배리어 가스의 압력보다 높아서, 배리어 가스가 2차 시일(106)에 도달하는 것을 방지한다. 예시적인 실시예에 있어서, 2차 건식 가스 시일 챔버(124) 내의 배리어 가스(118) 및 중간 버퍼 가스(116)의 혼합물은 밸브(112)를 통과하여, 플레어-세이프 영역으로 흐른다.
이제 도 2를 보면, 이산화탄소(CO2) 펌프용 건식 가스 시일(DGS) 시스템(200)의 종래 기술의 예시적인 실시예의 상세도가 도시된다. 종래 기술의 예시적인 실시예는 전이 상태, 예를 들면, 휴지 상태 동안에 건식 가스 시일의 작용을 반영하고, 밀봉될 관련 영역을 구비하는 CO2 펌프(202), 건식 가스 시일의 1차(내측) 시일(204), 건식 가스 시일의 2차(외측) 시일(206), 공정 유체 필터(208), 공정 유체 히터(210), 플레어-세이프 영역으로의 유량을 제어하기 위한 밸브 및 제어 요소(212), 중간 버퍼 가스 필터(214), 중간 버퍼 가스(216), 배리어 유체(218), 감압 밸브(220), 1차 건식 가스 시일 챔버(222) 및 2차 건식 가스 시일 챔버(224)를 포함한다.
종래 기술의 예시적인 실시예에 계속해서, CO2 펌프는 휴지 상태에 있고, 따라서, 펌프로부터의 방출물 압력은 밀봉될 영역(202) 내의 압력과 동일하다. 펌프가 휴지 상태에 있을 때, 펌프 내로의 압력은 "안정 압력(settle out pressure)"으로 알려진 흡입 압력과 매우 근접한 균일한 값에 도달한다. 종래 기술의 예시적인 실시예에 있어서, 휴지 상태의 결과물인 펌프 방출물로부터의 공정 유체는 밀봉될 영역(202)으로부터 1차 시일(204) 내로의 미처리 공정 유체의 유동을 방지하기 위한 배리어 유체로서의 역할을 더 이상 할 수 없다는 것에 유의해야 한다. 또한, 종래 기술의 예시적인 실시예에 있어서, 미처리 공정 유체는 가열 또는 여과되지 않으므로, 오염 물질이 1차 시일(204)에 유입될 수 있고, 1차 시일(204) 내에서 아이싱이 발생할 수 있다. 또한, 종래 기술의 예시적인 실시예에 있어서, 미처리 공정 유체의 압력은 중간 버퍼 가스(216)의 압력보다 높으므로, 중간 버퍼 가스(216)는 1차 가스 시일(204)을 통한 미처리 공정 유체의 유동을 방지할 수 없다.
도 3에 계속해서, 이산화탄소(CO2) 펌프용 건식 가스 시일(DGS) 시스템(300)의 예시적인 실시예의 상세도가 도시된다. 예시적인 실시예는 운전 상태, 예를 들면, 가동 상태 동안에 건식 가스 시일의 작용을 반영하고, 밀봉될 관련 영역을 구비하는 CO2 펌프(302), 건식 가스 시일의 1차(내측) 시일(304), 건식 가스 시일의 2차(외측) 시일(306), 플레어-세이프 영역으로의 유량을 제어하기 위한 제어 요소 및 플레어 밸브(312), 중간 버퍼 가스 필터(314), 중간 버퍼 가스(316), 배리어 유체(318), 1차 건식 가스 시일 챔버(322), 2차 건식 가스 시일 챔버(324), 부스터 압축기(326) 및, 부스터 압축기(326) 방출 밸브(328), 부스터 압축기(326) 유입 밸브(330) 및 부스터 압축기(326) 바이패스 밸브(332)를 포함한다.
예시적인 비한정 실시예에 있어서, 펌프가 가동 상태에 있는 동안에, 밀봉될 영역(302) 내의 압력은 펌프 방출물로부터 제공된 배리어 유체(318)의 압력보다 낮으며, 배리어 유체 압력이 밀봉될 영역의 압력보다 높은 동안에는, 플레어 밸브(312) 및 부스터 압축기(326) 바이패스 밸브(332)는 개방되고, 부스터 압축기(326) 방출 밸브(328) 및 부스터 압축기(326) 유입 밸브(330)는 폐쇄되어, 부스터 압축기(326)가 비활성화된다. 예시적인 실시예에 계속해서, 배리어 유체의 압력은 공정 유체가 1차 시일(304)을 통해 흐르지 못하게 해서 1차 시일(304)의 오염 및 아이싱을 방지한다.
이제 도 4를 보면, 이산화탄소(CO2) 펌프용 건식 가스 시일(DGS) 시스템(400)의 예시적인 실시예의 상세도가 도시된다. 예시적인 실시예는 전이 상태, 예를 들면, 휴지 상태 동안에 건식 가스 시일의 작용을 반영하고, 밀봉될 관련 영역을 구비하는 CO2 펌프(402), 건식 가스 시일의 1차(내측) 시일(404), 건식 가스 시일의 2차(외측) 시일(406), 플레어-세이프 영역으로의 유량을 제어하기 위한 밸브(412) 및 제어 요소, 중간 버퍼 가스 필터(414), 중간 버퍼 가스(416), 배리어 유체(418), 1차 건식 가스 시일 챔버(422), 2차 건식 가스 시일 챔버(424), 부스터 압축기(426), 부스터 압축기(426) 방출 밸브(428), 부스터 압축기(426) 유입 밸브(430) 및 부스터 압축기(426) 바이패스 밸브(432)를 포함한다.
예시적인 비한정 실시예에 있어서, 펌프 또는 압축기의 "비가동" 상태[트립(trip), 운전정지, 스타트업, 가압된 휴지 등]에 있어서, 펌프 내로의 압력은 균일하고, 안정 압력 밸브와 동일하여, 더 이상 배리어 유체로서 사용될 수 없다. 이 예시적인 실시예 상태에 있어서, 플레어 밸브(412) 및 부스터 압축기(426) 바이패스 밸브(432)는 폐쇄되고, 부스터 압축기(426) 방출 밸브(428) 및 부스터 압축기(426) 유입 밸브(430)는 개방되어, 부스터 압축기(426)는 활성화된다. 예시적인 실시예에 있어서, 부스터 압축기는 2차 건식 가스 시일 챔버(424) 내로 주입된 중간 버퍼 가스(416)의 압력을 밀봉될 영역(402) 내의 압력 바로 아래의 소정 압력(P3)으로 상승시킨다. 예시적인 실시예에 계속해서, 중간 버퍼 가스의 상승된 압력은 1차 시일(404)을 통과하는 공정 가스의 유량을 감소시켜서, 1차 시일(404)의 오염 및 아이싱을 방지한다. 예시적인 실시예 부스터 압축기(426)는 불연속 방식으로 작동해서 ON/OFF 사이클을 실행한다. 다음에, 예시적인 실시예의 부스터 압축기(426)는 켜지고, 2차 시일 챔버(424) 내로의 압력은 압력(P3)에 도달할 때까지 상승하고, 부스터 압축기(426)는 꺼진다. 예시적인 실시예를 계속해서, 2차 시일(406)을 통과하는 버퍼 가스의 누출 때문에, 2차 시일 챔버(424) 내의 압력은 천천히 강하된다. 예시적인 실시예에 계속해서, 1차 시일(404)과 2차 시일(406) 사이의 챔버(424) 내의 압력이 소정 값(P3-dP3) 이하로 강하될 때, 부스터 압축기(426)는 켜진다. 또한, 예시적인 실시예에 있어서, 펌프가 운전 상태로 되돌아가고, 배리어 유체(418) 압력이 밀봉될 영역(402) 내의 압력 이상으로 상승될 때, 부스터 압축기(426)는 최종적으로 꺼진다.
이제 도 5를 참조하면, 압력-엔탈피 선도(500)에는, 가동 상태의 펌프에 의하여, 제어 밸브(120)를 통한 배리어 유체의 압력 감소, 히터(110)를 통한 배리어 유체의 온도 상승, 1차 시일을 통한 1차 벤트로의 처리된 누출 유동의 팽창이 도시된다. 예시적인 실시예에서의 온도는 팽창 동안에 플러싱 및 아이싱을 회피하기에 충분히 높다.
이제 도 6을 참조하면, 휴지 운전 상태의 종래 기술의 예시적인 실시예의 건식 가스 시일 시스템의 이산화탄소 압력-엔탈피 선도(600)가 도시된다. 종래 기술의 예시적인 실시예는 휴지 상태 동안에 1차 시일(604)을 통해 발생하는 압력 차(602)를 도시한다. 종래 기술의 예시적인 실시예의 다른 관점에 있어서, 이 엔탈피 선도(600)는 1차 시일을 통한 미처리 이산화탄소 누출 유동의 팽창(604)을 도시하는데, 이것은 이산화탄소를 위한 선도의 삼중점(606) 및 2위상 구역과 교차한다. 따라서, 종래 기술의 예시적인 실시예는, 아이싱이 1차 시일 내에서 1차 시일 둘레로 발생해서 1차 시일의 조기 파손을 야기할 것임을 나타낸다.
이제 도 7을 보면, 휴지 운전 상태에서의 건식 가스 시일 시스템의 이산화탄소 압력-엔탈피 선도(700)의 예시적인 실시예가 도시된다. 예시적인 실시예는 휴지 상태 동안에 1차 시일을 통해 발생하는 압력 차(702)를 도시한다. 예시적인 실시예의 다른 관점에 있어서, 이 엔탈피 선도(700)는 1차 시일을 통한 미처리 이산화탄소 누출 유동의 팽창(704)을 도시하는데, 이것은 이산화탄소를 위한 선도의 삼중점(706) 및 2위상 구역과 전혀 교차하지 않는다. 따라서, 예시적인 실시예는 아이싱이 1차 시일 내에서 1차 시일 둘레로 발생하지 않을 것임을 나타낸다.
이제 도 8에 계속해서, 펌프 또는 압축기가 휴지 상태에 있을 때, 건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보증하고 플러싱 및/또는 아이싱을 방지하기 위한 예시적인 방법의 실시예(800)가 도시된다. 예시적인 방법의 실시예(800) 단계에서 시작하면, 1차 시일의 상류에서 챔버 내의 배리어 유체의 압력이 측정된다. 이 예시적인 방법의 실시예에 있어서, 측정된 배리어 유체 압력은 소정 값과 비교되고, 측정된 배리어 유체 압력이 소정 값 미만이면, 표시가 발생한다.
다음에, 예시적인 방법의 실시예 단계(804)에서, 배리어 유체 압력이 소정 값 미만이라는 표시가 나타나면, 건식 가스 시일 및 플레어-세이프 영역과 결합된 밸브는 폐쇄된다. 예시적인 방법의 실시예의 일 관점에 있어서, 밸브는 2차 시일을 통과하는 것을 제외하고, 1차 시일과 2차 시일 사이의 챔버로부터 어떤 가스도 배출되지 못하게 한다. 예시적인 방법의 실시예의 다른 관점에 있어서, 밸브를 폐쇄하면, 소망 압력을 유지하는데 필요한 중간 버퍼 가스의 용적이 감소된다. 또한, 예시적인 방법의 실시예에 있어서, 중간 버퍼 가스는 질소 또는 건식 공기일 수 있지만, 이것에 한정되지는 않는다.
다음에, 예시적인 방법의 실시예 단계(806)에서, 부스터 압축기는 1차 시일과 2차 시일 사이의 챔버 내로 주입된 중간 버퍼 가스의 압력을 부스팅하기 시작한다. 예시적인 방법의 실시예의 다른 관점에 있어서, 부스터 압축기는 건식 가스 시일에 의해 밀봉될 영역 내의 공정 유체의 압력 값에 근접한 챔버 압력을 위한 소정 값에 근거하여, 압력을 유지하도록 작동된다. 예시적인 방법의 실시예를 계속해서, 소정 값은 건식 가스 시일에 의해 밀봉될 영역 내의 공정 유체의 압력 변화에 근거하여 동역학적으로 변할 수 있다. 예시적인 방법의 실시예에 있어서, 공정 유체는 이산화탄소일 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다.
예시적인 방법의 실시예를 계속해서, 단계(808)에서 1차 시일과 2차 시일 사이의 챔버 내의 압력 상승은 압력이 특정 압력(P3)에 도달할 때까지 모니터링된다. 다음에, 예시적인 방법의 실시예의 단계(810)에서, 압력이 압력(P3)에 도달할 때, 부스터 압축기는 꺼진다. 또한, 예시적인 방법의 실시예의 단계(812)에서, 압력이 보다 낮은 특정 문턱값으로 떨어지고, 방법이 단계(806)로 되돌아갈 때까지 압력이 모니터링되고 부스터 압축기는 재시동된다. 예시적인 방법의 실시예는 펌프/압축기가 가동 상태로 복귀할 때까지 이러한 방식으로 순환을 계속한다는 점에 유의해야 한다.
개시된 예시적인 실시예는 적어도 건식 가스 시일의 1차 시일을 통해 팽창하는 공정 유체에 의해 야기되는 아이싱 상태로부터 건식 가스 시일을 보호하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 이러한 설명은 본 발명을 한정하고자 의도된 것이 아님을 이해해야만 한다. 오히려, 예시적인 실시예는 첨부된 특허청구범위에 의해 규정된 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함되는 대체예, 변형예 및 등가물을 커버하도록 의도된다. 게다가, 예시적인 실시예의 상세한 설명에 있어서는, 청구된 발명의 포괄적인 이해를 제공하기 위해 다양한 구체적인 설명이 기재된다. 그러나, 당업자라면, 다양한 실시예가 이러한 구체적인 상세 없이 실시될 수도 있다는 점을 이해할 것이다.
본 예시적인 실시예의 특징부 및 요소가 실시예에서 특정한 조합으로 설명되지만, 각 특징부 또는 요소가 실시예의 다른 특징부 및 요소 없이 단독으로 사용되거나, 또는 본 명세서에 개시된 다른 특징부 및 요소와 함께 또는 이들 다른 특징부 및 요소없이 다양한 조합으로 사용될 수도 있다.
상기에 기재된 내용은, 개시된 개시내용의 예를 사용하여, 당업자가 임의의 디바이스 또는 시스템을 제조 및 사용하고 임의의 포함된 방법을 수행하는 것을 비롯하여 개시내용의 예를 실시할 수 있게 한다. 본 개시내용의 특허가능한 범위는 청구범위에 의해 규정되고, 당업자에 의해 이루어지는 다른 예를 포함할 수도 있다. 이러한 다른 예는 특허청구범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (10)

  1. 휴지 운전 상태 동안에, 펌프 또는 압축기와 결합된 건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 시스템에 있어서,
    배리어 유체 압력이 소정의 하한선 미만으로 강하될 때 및 상기 휴지 운전 상태에서 상기 펌프 또는 압축기 내로의 압력이 안정 압력에 도달할 때를 감지하기 위한 배리어 유체 압력 감지기와;
    상기 건식 가스 시일의 1차 시일과 2차 시일 사이의 챔버에 연결되고, 플레어-세이프 영역으로의 벤트와 결합된 제어 가능한 밸브와;
    상기 챔버 내로 주입된 중간 버퍼 가스의 압력을 부스팅하도록 구성된 부스터 압축기와;
    상기 배리어 유체 압력에 근거하여 상기 제어 가능한 밸브 및 상기 부스터 압축기를 작동시키도록 구성된 제어 시스템을 포함하며,
    상기 배리어 유체 압력이 소정 압력 미만으로 강하될 때, 상기 부스터 압축기는 상기 중간 버퍼 가스 압력을 상기 소정 압력까지 부스팅하는
    건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 가능한 밸브는 상기 건식 가스 시일에 연결된 플레어 라인과 결합되는
    건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배리어 유체는 이산화탄소인
    건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중간 버퍼 가스는 질소인
    건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중간 버퍼 가스는 건식 공기인
    건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼 가스의 소정 압력은 상기 건식 가스 시일과 결합된 밀봉될 영역의 압력보다 낮은
    건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼 가스의 소정 압력은 상기 건식 가스 시일과 결합된 밀봉될 영역의 압력보다 높은
    건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 시스템.
  9. 액화 가스 펌프 또는 압축기가 전이 운전 상태에 있을 때, 상기 액화 가스 펌프 또는 압축기와 결합된 건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 방법에 있어서,
    소정 값 미만의 배리어 유체 압력을 감지하는 단계와;
    상기 건식 가스 시일에 연결된 밸브를 폐쇄하는 단계와;
    상기 배리어 유체 압력이 상기 소정 값 미만으로 강하될 때, 중간 버퍼 가스와 관련된 부스터 압축기를 시동하고 상기 버퍼 가스 압력을 상기 소정 값으로 유지하는 단계를 포함하며,
    상기 중간 버퍼 가스는 상기 건식 가스 시일의 1차 시일과 2차 시일 사이의 챔버 내로 주입되는
    건식 가스 시일의 안전한 운전 상태를 보장하기 위한 방법.
  10. 액화 가스 펌프 또는 압축기와 결합된 건식 가스 시일을 보호하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 건식 가스 시일 내로 주입된 배리어 유체와 관련된 압력이 소정의 하한선 미만으로 강하될 때를 감지하는 수단과;
    상기 건식 가스 시일로부터 플레어-세이프 영역으로의 유동을 조절하는 수단과;
    상기 건식 가스 시일의 1차 시일과 2차 시일 사이의 챔버 내로 주입된 중간 버퍼 가스의 압력을 변화시키는 수단과;
    상기 1차 시일과 2차 시일 사이의 챔버 내의 압력을 측정하는 수단과;
    압력을 측정하는 상기 수단 및 소정의 압력 값에 근거하여, 유동을 조절하는 상기 수단 및 압력을 변화시키는 상기 수단을 제어하는 수단을 포함하며,
    상기 배리어 유체와 관련된 상기 압력이 상기 소정의 압력 값 미만으로 강하될 때, 압력을 변화시키는 상기 수단은 상기 중간 버퍼 가스 압력을 상기 소정의 압력 값까지 부스팅하는
    건식 가스 시일을 보호하기 위한 시스템.
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