KR20140112496A - System and method for producing a liquefied hydrocarbon stream and method of operating a compressor - Google Patents
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Abstract
유체의 적어도 일부분이 전기 모터에 의해 구동되는 압축기에 의해 압축도니다. 상기 압축기는 각도를 조정할 수 있는 가변 입구 가이드 베인들을 구비한다. 상기 전기 모터는 전력 공급 네트워크를 사용하여 전력이 공급되며, 전력 공급 네트워크의 조건을 나타내는 신호가 모니터된다. 그 신호로 부터, 상기 신호를 미리 설정된 기준과 비교하여 추가적인 부하차단이 필요한지를 자동으로 결정한다. 상기 가변 입구 가이드 베인 각도는, 상기 기준이 충족되고 추가적인 부하 차단이 필요할 때, 자동으로 조정된다. 이것은 압축기의 부하를 자동으로 감소시킨다. 상기 압축기와 그것을 작동하는 방법은 액화 탄화수소 스트림을 제조하는 과정에서 및/또는 액화 탄화수소 스트림을 제조하기 위한 장치의 일부로서 이용될 수 있으며, 그 경우 압축기는 냉매 압축기이고 유체는 냉매 유체이다. At least a portion of the fluid is compressed by a compressor driven by an electric motor. The compressor includes variable inlet guide vanes capable of adjusting the angle. The electric motor is powered using a power supply network, and a signal indicative of conditions of the power supply network is monitored. From the signal, the signal is compared with a preset reference to automatically determine if additional load interruption is required. The variable inlet guide vane angle is automatically adjusted when the criterion is met and additional load blocking is required. This automatically reduces the load on the compressor. The compressor and the method of operating it may be used as part of an apparatus for producing a liquefied hydrocarbon stream and / or for producing a liquefied hydrocarbon stream, wherein the compressor is a refrigerant compressor and the fluid is a refrigerant fluid.
Description
일 양태에서 본 발명은 액화탄화수소 스트림을 제조하는 방법에 관한 것이다.In one aspect, the invention is directed to a method of making a liquefied hydrocarbon stream.
제 2 양태에서 본 발명은 액화탄화수소 스트림을 제조하는 장치에 관한 것이다.In a second aspect, the invention relates to an apparatus for producing a liquefied hydrocarbon stream.
또 다른 양태에서 본 발명은 압축기의 작동 방법에 관한 것이다.In yet another aspect, the present invention relates to a method of operating a compressor.
산업계의 일반적인 액화탄화수소 스트림은 액화천연가스(LNG)이며, 그것은 천연가스 스트림을 액화하여 얻어진다. 많은 이유로 천연가스를 액화하는 것이 요구된다. 예를들어 천연가스는 가스 상태로 보다는 LNG 형태로 보다 쉽게 저장할 수 있고 장거리 운송할 수 있는데, 그것은 LNG로서가 체적이 작고 고압으로 저장할 필요가 없기 때문이다.A common liquefied hydrocarbon stream in the industry is liquefied natural gas (LNG), which is obtained by liquefying the natural gas stream. Liquefaction of natural gas is required for many reasons. For example, natural gas can be stored more easily in the form of LNG than it is in a gaseous state, and can be transported over a long distance, because it is LNG and it is not necessary to store it at high pressure.
US 사전 허가 특허출원 공보 제2010/0257895는 LNG를 생산하는 모든 전기 LNG 플랜트를 개시하고 있으며, 여기서 냉매 압축기 형태의 압축기가 천연가스를 냉각하기 위해 채용된다. 상기 냉매 압축기는 전기모터로 구동된다. 이들 모터를 위해 발전소에서 전력을 공급한다. 발전소는 기체 또는 스팀 터빈에 의해 구동되는 발전기에 각각 기초한 다수의 발전유닛들을 포함한다. US Prior Art Patent Application Publication No. 2010/0257895 discloses all electrical LNG plants that produce LNG, wherein a compressor in the form of a refrigerant compressor is employed to cool the natural gas. The refrigerant compressor is driven by an electric motor. Power is supplied from the plant for these motors. The power plant includes a plurality of power generation units respectively based on a generator driven by a gas or a steam turbine.
어떤 이유로, 사용가능한 전력이 갑자기 다운되거나 또는 부분적으로 중단되면, LNG 생산 프로세스는 정지되고, 냉매 압축기가 다시 기동하고 LNG 생산 프로세스가 운전 안정성을 회복하기까지 적어도 수시간이 걸릴 수 있다.For some reason, if the available power suddenly goes down or partly stops, the LNG production process is stopped, and it may take at least several hours for the refrigerant compressor to restart and the LNG production process to regain operational stability.
이러한 위험은 대기 상태의 발전 유닛들 형태로 과잉 발전설비(소위 N+1 원칙에 기초하여)를 설치함으로써 또는 (때로 지속적인 "운전예비(spinning reserve)" 로 지칭되는) 전용량 미만에서 다수의 발전 유닛들을 가동함으로써 감소될 수 있다. 이러한 해결책들은, LNG 발전의 전체 수요를 제공하는데 최소로 요구되는 N개의 발전 유닛이 필요한 것에 비하여, N+1 원칙에 따라 하나의 추가적인 발전 유닛이 제공되기 때문에, 하나의 발전 유닛이 고장날 수 있다는 공통점이 있다. This risk can be mitigated by installing over-power plants (based on so-called N + 1 principles) in the form of standby power generators or by generating multiple generations of power below full capacity (sometimes referred to as a continuous "spinning reserve" Can be reduced by operating the units. These solutions are common in that one power generating unit may fail because one additional power generating unit is provided in accordance with the principle of N + 1, compared to the requirement of N power generating units being the minimum required to provide the total demand of LNG power generation .
또한, US 2010/0257895는 발전소의 발전 유닛의 고장의 경우에, 사전에 결정된 전체 포지티브 예비부하가 고장전의 발전 유닛에 의해 공급되는 전력 보다 낮아지면, 압축기 구동 (회전) 속도가 바람직하게 낮아지는 것을 제안하고 있다. 터빈 압축기의 이차 부하 특성 곡선에 따라, 전기모터들에서 인출된 전력은 회전속도의 세제곱으로 감소된다. 압축기 구동 속도의 감소를 고려하더라도 LNG 플랜트의 실제 에너지 수요가 충족되지 못하면, 가스 액화 플랜트의 적어도 하나의 미리 결정된 전기 소비부분을 스위치 오프시키는 것이 방책이다.In addition, US 2010/0257895 discloses that in the event of a failure of a power generation unit in a power plant, the compressor drive (rotation) speed is preferably lowered if the predetermined total preliminary load is lower than the power supplied by the power generation unit before failure I am proposing. According to the secondary load characteristic curve of the turbine compressor, the power drawn from the electric motors is reduced to a cube of rotational speed. If the actual energy demand of the LNG plant is not met even considering a reduction in the compressor drive speed, it is a solution to switch off at least one predetermined electricity consuming part of the gas liquefaction plant.
US 2010/0257895에서 제안된 부하 차단 해결책의 결점은 효과를 얻는 부하차단을 위한 응답시간이 모터, 압축기 및 구동축의 회전부품들의 전체 회전 관성에 의해 제한되는 것이다. US 2010/0257895 해결책의 다른 결점은 압축기가 가변속 모터로 구동되는 것을 필요로 하는 점이다.The drawback of the load interception solution proposed in US 2010/0257895 is that the response time for the load interrupting effect is limited by the total rotational inertia of the rotating parts of the motor, compressor and drive shaft. Another drawback of the US 2010/0257895 solution is that the compressor needs to be driven by a variable speed motor.
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개선된 액화탄화수소 스트림을 제조하는 방법과 장치, 및 압축기의 작동방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for producing an improved liquefied hydrocarbon stream and a method of operating the compressor to solve the problems of the prior art.
일 양태에 따라, 본 발명은, According to one aspect,
- 기준 위치에 비하여 각도 조정이 가능한 가변 입구 가이드 베인들을 구비하고 전기 모터로 구동되는 냉매 압축기에서 냉매 유체의 적어도 일부분을 압축하는 것을 포함하여, 냉매 회로를 통해 냉매 유체를 순환시키며;- compressing at least a portion of the refrigerant fluid in a refrigerant compressor driven by an electric motor with variable inlet guide vanes capable of angle adjustment relative to a reference position, circulating the refrigerant fluid through the refrigerant circuit;
- 초기의 증기상 탄화수소 스트림으로부터 열을 제거하여 상기 초기의 증기상 탄화수소 스트림의 적어도 일부분을 응축시켜 액화 탄화수소 스트림을 형성하며, 상기 열을 제거하는 것은 상기 냉매 회로를 통해 순환되는 상기 냉매 유체의 적어도 일부분에 대하여 상기 초기의 증기상 탄화수소 스트림의 적어도 상기 일부분을 열교환하는 것을 포함하며;- removing heat from the initial vapor phase hydrocarbon stream to condense at least a portion of the initial vapor phase hydrocarbon stream to form a liquefied hydrocarbon stream, said heat removal being accomplished by at least a portion of the refrigerant fluid circulated through the refrigerant circuit Exchanging at least the portion of the initial vaporous hydrocarbon stream with respect to the portion;
- 전력 공급 네트워크를 사용하여 상기 전기 모터에 전력을 공급하고;- powering the electric motor using a power supply network;
- 상기 전력 공급 네트워크의 조건을 나타내는 신호를 모니터링하며;- monitoring a signal indicative of a condition of said power supply network;
- 상기 신호를 미리 설정된 기준과 비교하여 추가적인 부하 차단(load shedding)이 필요한지를 상기 신호로부터 자동으로 결정하고;- comparing the signal with a preset reference to automatically determine from the signal whether additional load shedding is required;
- 상기 기준이 충족되고 추가적인 부하 차단이 필요한 때에, 상기 가변 입구 가이드 베인의 각도를 자동으로 조정하여, 상기 냉매 압축기의 부하를 감소시키는 것- reducing the load of the refrigerant compressor by automatically adjusting the angle of the variable inlet guide vane when the criterion is met and additional load cut-off is required
을 포함하는, 액화 탄화수소 스트림을 제조하는 방법을 제공한다.≪ / RTI > to provide a process for producing a liquefied hydrocarbon stream.
다른 양태에 따라, 본 발명은, According to another aspect,
- 냉매 유체를 순환시키도록 배치된 냉매 회로로서, 상기 냉매 유체의 적어도 일부분을 압축하기 위한 냉매 압축기와, 상기 냉매 압축기를 구동하도록 상기 냉매 압축기와 결합된 전기 모터를 포함하고, 기준 위치와 비교하여 조정가능한 각도를 갖는 가변 입구 가이드 베인들을 구비하는, 상기 냉매 회로;- a refrigerant circuit arranged to circulate a refrigerant fluid, said refrigerant circuit comprising a refrigerant compressor for compressing at least a portion of said refrigerant fluid, and an electric motor coupled with said refrigerant compressor for driving said refrigerant compressor, The refrigerant circuit comprising variable inlet guide vanes having an adjustable angle;
- 적어도 하나의 열교환기를 포함하는 열교환기 열(train)로서, 상기 열교환기 열은 초기의 증기상의 탄화수소 스트림으로부터 열을 제거하도록 배치되어서, 상기 초기의 증기상의 탄화수소 스트림의 적어도 일부를 응축시켜 액화 탄화수소 스트림을 형성하며, 상기 적어도 하나의 열교환기는 상기 초기의 증기상의 탄화수소 스트림의 적어도 상기 일부와 상기 냉매 회로를 통해 순환하는 상기 냉매 유체의 적어도 일부를 상호 열교환 관계로 수용하도록 배치된, 상기 열교환기 열;A heat exchanger train comprising at least one heat exchanger arranged to remove heat from an initial vapor stream of hydrocarbons to condense at least a portion of the hydrocarbon stream on the initial vapor stream to form a liquefied hydrocarbon Wherein the at least one heat exchanger is arranged to receive at least the portion of the hydrocarbon stream on the initial vapor and at least a portion of the refrigerant fluid circulating through the refrigerant circuit in mutual heat exchange relationship, ;
- 상기 전기 모터에 전력을 공급하도록 상기 전기 모터에 연결된 전력 공급 네트워크;A power supply network connected to the electric motor to supply power to the electric motor;
- 상기 전력 공급 네트워크의 조건을 나타내는 신호를 모니터링하고, 상기 신호를 미리 설정된 기준과 비교하여 추가적인 부하 차단이 필요한지를 상기 신호로부터 자동으로 결정하며, 상기 기준이 충족되고 추가적인 부하 차단이 필요할 때에, 상기 가변 입구 가이드 베인의 각도가 상기 기준이 충족되지 않았던 예전의 위치에 있었던 예전 조건의 부하와 관련하여 냉매 압축기가 무부하(unloaded)인 위치로 상기 가변 입구 가이드 베인의 각도를 조정하도록 배치된 부하 차단 컨트롤러를 포함하는 액화 탄화수소 스트림을 제조하는 장치를 제공한다.- monitoring a signal indicative of a condition of the power supply network and automatically comparing the signal with a preset reference to automatically determine from the signal whether additional load interruption is required and, A load interrupter controller arranged to adjust the angle of the variable inlet guide vane to a position where the refrigerant compressor is unloaded with respect to a load of an old condition where the angle of the variable inlet guide vane was at an old position where the reference was not satisfied, ≪ RTI ID = 0.0 > a < / RTI > liquefied hydrocarbon stream.
또 다른 양태에 따라, 본 발명은, According to yet another aspect,
- 각도가 조정될 수 있는 가변 입구 가이드 베인을 구비하며 전기 모터에 의해 구동되는 압축기에서, 유체의 적어도 일부를 압축하며;Compressing at least a portion of the fluid in a compressor driven by an electric motor having a variable inlet guide vane whose angle can be adjusted;
- 전력 공급 네트워크를 사용하여 상기 전기 모터에 전력을 공급하고;- powering the electric motor using a power supply network;
- 상기 전력 공급 네트워크의 조건을 나타내는 신호를 모니터링하며;- monitoring a signal indicative of a condition of said power supply network;
- 상기 신호를 미리 설정된 기준과 비교하여 추가적인 부하 차단이 필요한지를 상기 신호로부터 자동으로 결정하고;- comparing said signal with a preset reference to automatically determine from said signal whether additional load interruption is required;
- 상기 기준이 충족되고 추가적인 부하 차단이 필요할 때에, 상기 가변 입구 가이드 베인의 각도를 자동으로 조정하여 압축기의 부하를 감소시키는 것- reducing the load on the compressor by automatically adjusting the angle of the variable inlet guide vane when the above criteria are met and additional load interruption is required
을 포함하는 압축기 작동방법을 제공한다.And a compressor.
이하에서는 예로서 도시한 첨부된 비한정적인 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 액화 탄화수소 스트림을 생산하기 위한 장치를 개략적으로 보여준다.
도 2는 원심 압축기의 가변 입구 가이드 베인의 실시예의 비한정적인 예를 개략적으로 보여준다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, the invention will be described in more detail with reference to the accompanying non-limiting drawings,
Figure 1 schematically shows an apparatus for producing a liquefied hydrocarbon stream.
Figure 2 schematically shows a non-limiting example of an embodiment of a variable inlet guide vane of a centrifugal compressor.
본 명세서에서, 라인 및 그 라인에 구비된 스트림에는 단일의 참조 번호가 할당된다. 또한 유사한 부품, 스트림 또는 라인들에는 같은 번호가 부여된다. In this specification, lines and streams provided in the lines are assigned a single reference number. Also, like parts, streams or lines are numbered the same.
본 발명은 액화 탄화수소 스트림을 제조하는 방법과 장치를 개시한다. 액화 탄화수소 스트림을 제조하는 과정에서, 전기 모터로 구동되는 압축기가 사용된다. 상기 압축기에서 유체의 적어도 일부분이 압축된다. 상기 압축기는 가변 입구 가이드 베인을 구비하며, 상기 베인의 각도는 조정될 수 있다. 상기 전기 모터는 전력 공급 네트워크를 사용하여 전력이 공급되며, 전력 공급 네트워크의 상태를 나타내는 신호가 모니터된다. 그 신호로 부터, 미리 설정된 기준과 상기 신호를 비교함으로써 추가적인 부하 차단이 필요한지가 자동으로 결정된다. 상기 가변 입구 가이드 베인들의 각도는, 상기 기준이 충족되어 추가적인 부하 차단이 필요할 때, 자동으로 조정되며, 이에 의해 압축기의 부하를 자동으로 감소시킨다.The present invention discloses a method and apparatus for producing a liquefied hydrocarbon stream. In the process of producing a liquefied hydrocarbon stream, a compressor driven by an electric motor is used. At least a portion of the fluid in the compressor is compressed. The compressor has a variable inlet guide vane, and the angle of the vane can be adjusted. The electric motor is powered using a power supply network, and a signal indicative of the state of the power supply network is monitored. From the signal, it is automatically determined whether an additional load cutoff is required by comparing the signal with a preset reference. The angles of the variable inlet guide vanes are automatically adjusted when the reference is met and additional load cut-off is required, thereby automatically reducing the load on the compressor.
가변 입구 가이드 베인 각도를 조정함으로써, 전력 수요는 모터 속도를 감소시키지 않고서 감소될 수 있다. 그러므로, 본 발명에서 제안하는 부하를 차단하는 방법은, 가변 속도 전기 구동이 사용되거나 고정 속도 전기 구동이 사용되는지 여부에 관계없이 이용될 수 있다.By adjusting the variable inlet guide vane angle, the power demand can be reduced without reducing the motor speed. Therefore, the method of interrupting the load proposed in the present invention can be used irrespective of whether variable speed electric driving is used or fixed speed electric driving is used.
더욱이, 모터, 압축기 및 구동축의 회전부품들과 같은 회전 질량체의 관성이 부하 차단 작동의 응답 시간에 영향을 주지 않는다. 상기 입구 가이드 베인들은 모터/압축기 장치의 회전 부품들 보다 훨씬 작은 관성을 가질 것이므로 가변 입구 가이드 베인들을 조정하는 것과 관련된 응답 시간은 훨씬 낮아질 수 있음을 예상할 수 있다.Moreover, the inertia of the rotating mass, such as the rotating parts of the motor, the compressor and the drive shaft, does not affect the response time of the load disconnect operation. It can be expected that the inlet guide vanes will have much less inertia than the rotating parts of the motor / compressor assembly, so the response time associated with adjusting the variable inlet guide vanes may be much lower.
예를들어, 모니터된 신호가 사용가능한 전력이 미리 설정된 값 밑으로 떨어진 것을 나타낼 때, 가변 입구 가이드 베인 각도를 조정함으로써 압축기가 무부하로 된다. 따라서, 신호에 의해 나타난 전력 공급 네트워크의 상태는 소비된 전력에 대하여 전력 공급 네트워크에서 이용가능한 전력을 나타내며, 이로써, 미리 설정된 기준은 모니터된 신호에 따라 전력이 미리 설정된 값보다 밑으로 떨어질 때 충족된다.For example, when the monitored signal indicates that the available power falls below a predetermined value, the compressor is no-load by adjusting the variable inlet guide vane angle. Thus, the state of the power supply network indicated by the signal represents the power available in the power supply network for the power consumed, whereby a preset reference is met when the power falls below a predetermined value in accordance with the monitored signal .
이렇게 하여 전력공급 네트워크는 압축기를 무부하로 하여 전력 공급 네트워크으로 부터 요구되는 전력을 신속히 완화하는 것에 의해 보호될 수 있다.In this way, the power supply network can be protected by quickly relieving the power required from the power supply network with the compressor unloaded.
미리 설정된 기준이 충족되지 않으면, 추가적인 부하 차단은 필요없다.If the preset criteria are not met, no additional load interruption is required.
일군의 실시예들에서, 전력 공급 네트워크의 상태를 나타내는 신호는 전력 공급 네트워크가 작동하는 네트워크 주파수를 나타낸다. 추가적인 부하차단의 필요성은, 네트워크 주파수가 미리 결정된 공칭 네트워크 주파수로 부터 벗어나면, 그 신호로 부터 추론될 수 있다. 통상적으로, 실제 네트워크 주파수가 공칭 네트워크 주파수 보다 낮으면, 네트워크에 대한 전력 요구를 감소시키기 위하여 부하차단이 필요하며, 이것은 실제 네트워크 주파수를 공칭 네트워크 주파수로 되돌리는데 도움이 된다. 추가적인 부하차단이 필요한지를 신호로 부터 자동으로 결정하는 것은, 실제 네트워크 주파수를 미리 결정된 공칭 네트워크 주파수와 비교하는 것을 포함할 수도 있다. 추가적인 부하차단이 필요한지를 결정하기 위한 미리 결정된 기준은 공칭 네트워크 주파수를 포함하며, 그 기준은 실제 네트워크 주파수가 미리 결정된 공칭 네트워크 주파수 밑으로 떨어질 때 충족된다.In a group of embodiments, the signal indicative of the state of the power supply network represents the network frequency over which the power supply network operates. The need for additional load interception can be deduced from the signal if the network frequency deviates from the predetermined nominal network frequency. Typically, if the actual network frequency is lower than the nominal network frequency, a load interruption is required to reduce the power demand for the network, which helps return the actual network frequency to the nominal network frequency. Automatically determining from the signal whether additional load blocking is required may include comparing the actual network frequency to a predetermined nominal network frequency. A predetermined criterion for determining whether additional load interception is required includes a nominal network frequency, which is met when the actual network frequency falls below a predetermined nominal network frequency.
바람직한 실시예에서, 압축기는 냉매 압축기 형태로 제공되며, 이에 의해 유체는 액화 탄화수소 스트림을 생성하기 위한 장치 및/또는 방법에서 이용하는 것과 같은 냉매 유체이다. 적당하게는 상기 압축기는 전기 모터로만 구동된다.In a preferred embodiment, the compressor is provided in the form of a refrigerant compressor, whereby the fluid is a refrigerant fluid such as used in an apparatus and / or method for producing a liquefied hydrocarbon stream. Suitably, the compressor is driven only by an electric motor.
제안된 부하차단 방법은 또한 주변 온도의 상승으로 초래될 수 있는 과부하를 방지하도록 사용될 수도 있다. 이것은 압축기가 액화 탄화수소 스트림으로서 제조 방법을 운전하는 과정에서 수행되는 것과 같이 냉매 유체의 적어도 일부분을 압축하기 위해 채용되는 냉매 압축기 형태로 제공되는 경우 특히 유용하다. 일반적으로 주변 온도의 상승은 탄화수소 스트림을 액화시키기 위한 전력 수요를 증가시킨다. 더욱이, 전력 공급 네트워크가 하나 이상의 가스 터빈을 통하여 전력을 공급받으면, 사용가능한 전력은 주변 온도의 상승의 결과로 감소될 것이다.The proposed load shutdown method may also be used to prevent overload that may result from an increase in ambient temperature. This is particularly useful when the compressor is provided in the form of a refrigerant compressor which is employed to compress at least a portion of the refrigerant fluid, such as is performed in the course of operating the manufacturing process as a liquefied hydrocarbon stream. In general, an increase in ambient temperature increases the demand for power to liquefy the hydrocarbon stream. Moreover, if the power supply network is powered through one or more gas turbines, the available power will be reduced as a result of an increase in ambient temperature.
제안된 부하차단 방법은, 전력 공급 네트워크가 전용 발전소에 의하여 전력이 공급되는 것과 함께 내부 그리드(grid)나 다른 전력 소비자가 연결된 산업 그리드로 부터 전력이 공급되는 반입 전력에 의해 전력이 공급되는 경우의 소위 "섬(island)-모드" 발전에 의존하는 압축기에 연결되어 사용될 수 있다.The proposed load-unblocking method is based on the assumption that the power supply network is powered by a dedicated power plant and that an internal grid or another power consumer is powered by the incoming power supplied from the connected industrial grid Can be used in connection with compressors that depend on so-called "island-mode" power generation.
상기 압축기가 각도를 조정할 수 있는 가변 입구 가이드 베인을 포함하는 경우, 제안된 부하차단 방법의 실시는 상당한 설비 적응을 필요로 하지 않는다. 상기 방법의 실시는 전용 제어장치를 추가하거나 또는 입구 가이드 베인 세팅을 제어하도록 통상적으로 이미 채용하고 있는 기존의 제어장치를 변경함으로써 달성될 수 있다. If the compressor includes a variable inlet guide vane capable of adjusting the angle, the implementation of the proposed load blocking method does not require significant facility adaptation. Implementation of the above method can be accomplished by adding a dedicated control device or by altering an existing control device that is typically already employed to control the inlet guide vane setting.
도 1은 액화 탄화수소 스트림을 제조하기 위한 방법과 장치에서 압축기를 작동하는 방법을 나타낸다. 그러나, 본 명세서에서 압축기의 작동에 관하여 아래에서 제공된 교시는, 압축기가 냉매 압축기이고 그리고/또는 유체가 냉매 유체인 경우의 실시예에 반드시 제한되거나 한정되지 않는다. 1 shows a method for producing a liquefied hydrocarbon stream and a method for operating a compressor in an apparatus. However, the teachings provided below with respect to the operation of the compressor herein are not necessarily limited or limited to the embodiment where the compressor is a refrigerant compressor and / or the fluid is a refrigerant fluid.
도 1에 도시된 장치는 냉매 유체(110)를 순환시키도록 배치된 제 1 냉매 회로(100)를 포함하는 적어도 하나의 냉매 회로를 채용한다. 적어도 하나의 냉매 회로 각각은 냉매회로(100)에서 순환되는 냉매유체(110)의 적어도 일부분을 압축하도록 냉매 압축기(120) 형태의 압축기를 포함한다. 각각의 냉매 압축기는 그의 로터를 회전구동시키기 위해 전기 모터(130)와 각각의 냉매 압축기(120) 사이에서 연장된 기계적인 구동 샤프트(125)를 통하여, 전기 모터(130)와 연결되어 있다.The apparatus shown in Figure 1 employs at least one refrigerant circuit comprising a first
상기 전기모터(130)에 전력을 공급하기 위해 상기 전기 모터(130)가 전력 공급 네트워크(400)에 연결된다. 상기 전력 공급 네트워크는 통상적으로 발전소(410) 형태의 전력 공급원과, 그 전력 공급원에 연결된 분배 네트워크(420)를 포함한다. 상기 발전소는 "섬 모드"형으로 될 수 있으며, 탄화수소 액화 설비에 전력을 공급하기 위한 전용 발전소이거나 액화 설비에 전력이 반입되는 외부의 전력 공급원으로 될 수도 있다. 상기 분배 네트워크(420)는, 송전 라인(140)을 통하여 적어도 하나의 전기 모터(130)로 전력을 공급하도록 배치된 전력 버스바(busbar)(130)에 연결될 수 있다.The
도 1의 실시예에서, 적어도 하나의 냉매 회로는 제 2 냉매 유체(210)를 순환시키기 위해 선택적인 제 2 냉매 회로(200)를 또한 포함한다. 상기 냉매 회로는 제 2 냉매 압축기(220); 제 2 전기 모터(230); 제 2 송전 라인(240); 및 제 2 기계적 구동축(125)을 포함하며, 이들 요소들은 제 1 냉매 회로(100)와 관련하여 앞서 설명한 것과 같이 유사하게 서로 연관되어 있다.In the embodiment of FIG. 1, at least one refrigerant circuit also includes an optional second
도 1에 도시된 장치는 또한 열교환기 열(300)을 더 포함한다. 상기 열교환기열(300)은, 많은 다양한 종류의 그러한 열교환기 열들이 본 기술분야에서 공지되어 있기 때문에, 매우 개략적으로 도시되어 있다. 상기 열교환기 열(300)은 초기의 증기상의 탄화수소 스트림(10)으로 부터 열을 제거하도록 배치되고, 이로써 초기의 증기상의 탄화수소 스트림(10)의 적어도 일부분을 응축시켜 액화 탄화수소 스트림(90)을 형성한다. 상기 열교환기 열은 냉매 회로(100)를 통해 순환하는 냉매 유체(110)의 적어도 일부분과 상호 열교환 관계로 초기의 증기상 탄화수소 스트림(10)의 상기 적어도 일부분을 수용하도록 배치된 적어도 하나의 열교환기를 통상적으로 포함한다.The apparatus shown in FIG. 1 also includes a
상기 압축기는 가변 입구 가이드 베인들이 제공된 임의의 타입의 것일 수 있으며, 축방향 압축기(예를들어, 제너럴 일렉트릭에서 제조한 AN 200 축류 압축기)와 원심 압축기를 포함한다. The compressor may be of any type provided with variable inlet guide vanes and includes an axial compressor (e.g. AN 200 axial flow compressor manufactured by General Electric) and a centrifugal compressor.
상기 입구 가이드 베인들은 효율을 증가시키고 작동 범위를 확장시키기 위해 상업적으로 사용가능한 냉매 압축기에 종종 설치된다. 입구 가이드 베인들은 통상적으로 제 1 압축 단(stage)에 설치되지만, 예를들어 다단의 압축 단들을 갖는 일체형의 기어식 압축기의 경우에는, 입구 가이드 베인들은 또한 제 2 단과 같은 하나 이상의 후속적인 단에 설치될 수도 있다.The inlet guide vanes are often installed in commercially available refrigerant compressors to increase efficiency and extend the operating range. The inlet guide vanes are typically installed at a first stage of compression, but for example in the case of an integrated gear compressor with multiple stages of compression stages, the inlet guide vanes may also be provided at one or more subsequent stages May be installed.
입구 가이드 베인들은 통상적으로 압축기의 증기 흐름에서 반경방향으로 위치된 에어로포일(aerofoil)의 형태로 제공된다. 입구 가이드 베인들은 흡입 덕트 내측에 배치되는 것이 적당하다. 일반적으로 그리고 정상 작동 조건하에 입구 가이드 베인들은 냉매 증기를 후속적인 압축단의 베인들 또는 임펠러들에 최대한 효율적인 방향으로 후속적인 압축단계로 안내하도록 되어 있다.The inlet guide vanes are typically provided in the form of an aerofoil positioned radially in the steam flow of the compressor. It is appropriate that the inlet guide vanes are disposed inside the suction duct. In general and under normal operating conditions, the inlet guide vanes are adapted to direct the refrigerant vapor to the vanes or impellers of the subsequent compression stage in the most efficient direction to a subsequent compression stage.
가변 입구 가이드 베인들은 본 발명에서 채용된 것과 같이, 그 설치 축을 중심으로 통상적으로 회전할 수 있다. 정상 작동 조건하에서, 가변 입구 가이드 베인들을 다른 위치들로 회전시킴으로써 다른 냉매 도입 속도가 수용될 수 있다. 회전은 액추에이터에 연결된 베인 조정 장치에 의해 가변 입구 가이드 베인들에 부여된다.The variable inlet guide vanes can typically rotate about their mounting axis, as employed in the present invention. Under normal operating conditions, different refrigerant introduction rates can be accommodated by rotating the variable inlet guide vanes to different positions. The rotation is imparted to the variable inlet guide vanes by a vane adjustment device connected to the actuator.
본 발명은 입구 가이드 형상 및/또는 베인 조정장치의 특정한 형태에 제한되지 않는다. 회전 링 개념, 레버 개념, 유압 피스톤 개념, 가변 입구 가이드 베인들을 작동하는 모두를 포함하여, 상기 베인들을 작동시키는 여러가지의 적당한 방법들이 있다. 가변 입구 가이드 베인들과 그 각도를 조정하기 위한 가능한 장치들의 예가 예컨대 US 특허출원 공보 2010/0172745와 US 특허 7,520,716에 개시되어 있다. 이들 예에서, 증기 흐름은 일반적으로 압축기의 회전축을 향하여 내측으로 유동한다. US 특허출원 공보 2010/0329898는 회전축을 따르는 방향에서 축방향으로 증기가 일반적으로 유동하는 예를 보여준다. US 특허출원 공보 2010/0172745와 2010/0329898, 그리고 US 특허 7,520,716는 본 발명 개시에 참고한다. The invention is not limited to any particular form of inlet guide configuration and / or vane adjustment device. There are a variety of suitable ways to operate the vanes, including rotating ring concepts, lever concepts, hydraulic piston concepts, and all that work with variable inlet guide vanes. Examples of variable inlet guide vanes and possible devices for adjusting their angles are disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2010/0172745 and US Patent No. 7,520,716. In these examples, the vapor flow generally flows inward toward the axis of rotation of the compressor. US Patent Application Publication No. 2010/0329898 shows an example in which steam generally flows axially in a direction along the axis of rotation. US Patent Application Publication Nos. 2010/0172745 and 2010/0329898, and US Patent 7,520,716 refer to the disclosure of the present invention.
US 특허출원 공보 2010/0172745로 부터 도출된, 원심 압축기의 가변 입구 가이드 베인의 실시예가 비제한적인 예로서 도 2에 도시되어 있다. 상기 실시예는 다수의 길다란 슬롯(31)이 제공된 회전 링(13) 및 상기 회전링(13)의 원주 주위에 배치된 입구 가이드 베인(11)들을 채용하는 베인 조정장치를 포함한다. 상기 입구 가이드 베인(11)들은 (도면의 간략화를 위해 도시되지 않은) 베이스 플레이트에 피벗가능하게 고정되어 있어서, 입구 가이드 베인(11)들 각각은 샤프트(45) 둘레로 피벗될 수 있다. 상기 입구 가이드 베인(11)들 각각은 샤프트(45)에 의해 다수의 레버 아암(43)들중 하나의 단부에 연결된다. 각각의 레버 아암(43)에는 샤프트(45) 둘레에서 레버 아암(43)의 회전 평면에 직각인 방향으로 외측으로 돌출된 핀(35)이 제공되어 있다. 상기 각각의 핀(35)은 길다란 슬롯들(31)중의 한 슬롯내에 배치되도록 구성되어 있다. 회전 링(13)이 상기 베이스 플레이트에 대하여 회전함에 따라, 각각의 입구 가이드 베인(11)은 같은 양으로 회전된다.An embodiment of a variable inlet guide vane of a centrifugal compressor, derived from US patent application publication no. 2010/0172745, is shown in FIG. 2 as a non-limiting example. The embodiment includes a vane adjustment device employing a
도 2에 있어서, 상기 베인 조정장치는 또한 다수의 입구 가이드 베인(11)들중 하나를 구동시키도록 구성된 래크와 피니언 구동장치(21)를 포함하여서, 구동 베인(47)을 형성한다. 상기 래크와 피니언 구동장치는 샤프트(45)를 대체하는 구동 베인(47)의 길다란 샤프트(55)에 연결된 피니언(53), 및 래크(57)를 포함한다. 상기 래크(57)는 피니언(53)의 다수의 치형(61)들과 맞물리도록 구성된 다수의 치형(59)을 포함함으로써 래크(57)를 피니언(53)에 작동 연결한다. 상기 래크(57)의 단부는 구동 샤프트(23)에 연결되며, 상기 샤프트는 예를들어 (도시되지 않은) 유입 실린더에 의해 작동된다.In FIG. 2, the vane adjustment device also includes a rack and
상기 구동 샤프트(23)는 래크(57)에 선형운동(24)을 부여하도록 배치되며, 그 선형운동은 피니언(53)에서 회전운동(25)으로 변환됨으로써 베이스 플레이트에 대하여 구동 베인(47)을 회전시킨다. 상기 구동 베인(47)은, 핀(35)과 상호 작동하는 회전링(13)의 관련된 길다란 슬롯(31)내에서 각각의 레버 아암(43)상에서의 각 핀(35)의 위치결정으로 인해서 토크를 회전링(13)으로 전달한다. 이로써 상기 토크는 도 2에 도시된 바와같이 나머지 입구 가이드 베인(11)들로 전달됨으로써, 각각의 입구 가이드 베인(11)들은 그 각도 위치가 같은 양으로 동기적으로 변경된다. 이렇게 하여 기준 위치(16)에 대하여 가변 입구 가이드 베인 각도가 조정될 수 있다. 도 2에서, 반경방향 위치가 기준 위치(16)가 되도록 예로서 취해졌지만, 임의의 다른 적당한 기준 위치가 선택될 수 있다.The
다시 도 1에 있어서, 장치에는 부하차단 컨트롤러(C)가 추가로 제공된다. 상기 부하차단 컨트롤러(C)는 소비되는 전력에 대하여 전력 공급 네트워크에서 사용가능한 전력을 나타내는 신호를 모니터하고, 모니터된 사용가능한 전력이 미리 설정된 값 밑으로 떨어질 때 가변 입구 가이드 베인 각도를 조정하도록 되어 있다. 그러한 경우에, 가변 입구 가이드 베인의 각도는 가변 입구 가이드 베인의 각도가 예전의 위치에 있었을 때의 예전의 조건에서의 부하에 대하여 냉매 압축기가 무부하로 되는 위치로 조정된다. 이러한 목적으로, 상기 컨트롤러(C)는 압축기(120)의 액추에이터와 상호 작동할 수 있다. Referring back to Fig. 1, the apparatus is additionally provided with a load cutoff controller (C). The load interruption controller C monitors the signal indicative of the power available in the power supply network for the power consumed and adjusts the variable inlet guide vane angle when the monitored available power falls below a predetermined value . In such a case, the angle of the variable inlet guide vane is adjusted to a position where the refrigerant compressor is unloaded with respect to the load under the old condition when the angle of the variable inlet guide vane was at the previous position. For this purpose, the controller C may cooperate with an actuator of the
모니터하기에 적당한 신호는 네트워크 주파수이다. AC 전력 공급 네트워크가 안정되게 작동될 때, 그 전력 공급 네트워크는 (미리 설정된) 공칭 주파수에서 작동한다. (전력을 소비하는 모든 운전 부하와 작동중인 발전기를 포함한) 전력 네트워크과 관련된 전체 장치의 주파수로서 정의되는 네트워크 주파수는, 발전기가 소비를 위해 요구되는 전력과 비교하여 장치에 전달할 수 있는 전력 량에 직접적으로 의존한다. 발전 용량에서의 점진적인 또는 갑작스런 하방 변화는 주파수 감소의 결과로 된다. 네트워크 주파수는 따라서 부하차단 필요에 대한 좋은 지침이며, 그것은 섬 모드의 발전과 결합하여 특히 적당하다. 바람직하게는, 컨트롤러(C)는 네트워크 주파수의 강하를 정지시키도록 압축기(120)의 액추에이터와 상호 작동한다. A suitable signal to monitor is the network frequency. When the AC power supply network is operating stably, the power supply network operates at the (nominal) preset frequency. The network frequency, defined as the frequency of the entire device associated with the power network (including all operating loads consuming power and the generator in operation), is directly proportional to the amount of power the generator can deliver to the device as compared to the power required for consumption It depends. A gradual or sudden downward change in generating capacity results in a frequency reduction. The network frequency is therefore a good guideline for the need to cut off the load, and it is particularly appropriate in combination with the development of the island mode. Preferably, the controller C cooperates with the actuator of the
특히 반입된 전력에 대해 작동할 때, 신호는 부하차단을 요구하도록 네트워크에 전력을 제공하는 전력 공급기 또는 전력 공급기들중 하나에 의해 발생된 외부 신호인 것이 적당하다.Particularly when operating on imported power, it is appropriate that the signal is an external signal generated by one of the power supplies or power supplies that provide power to the network to require a load cut-off.
따라서, 가변 입구 가이드 베인들의 각도가 바람직하게 조정됨으로써 발전 부족분 이상인 원래의 부하의 부분 만큼 냉매 압축기가 무부하로 된다. 이로써, 발전 전력과 전력 수요 사이의 균형은 전력 네트워크가 안정된 작동을 계속할 수 있은 다음에 회복될 것이다.Therefore, the angle of the variable inlet guide vanes is preferably adjusted so that the refrigerant compressor becomes unloaded by the portion of the original load which is not less than the power generation deficiency. Thus, a balance between generated power and demand for power will be restored after the power network can continue its stable operation.
장치는 또한 액화된 탄화수소 스트림(90)의 제조를 제어하기 위한 프로세스 컨트롤러(PC)를 더 포함한다. 그 프로세스 컨트롤러는, 모니터된 사용가능한 전력이 미리 설정된 값이거나 그보다 클 때, 냉매 압축기(120)의 작동 범위와 효율성중 하나 또는 모두를 최적화하기 위하여, 가변 입구 가이드 베인들을 최적화된 목표 각도에서 유지하도록 유익하게 배치된다.The apparatus further includes a process controller (PC) for controlling the production of the liquefied hydrocarbon stream (90). The process controller may be configured to maintain the variable inlet guide vanes at an optimized target angle to optimize one or both of the operating range and efficiency of the
부하 차단 컨트롤러(C)는 개별적인 전용 컨트롤러 유닛이거나, 다른 컨트롤러, 예를들어 장치의 다른 면들을 또한 제어하기 위해 배치된 컨트롤러와 통합될 수 있거나, 하이브리드 컨트롤러일 수 있어서, 부하차단 컨트롤러(C)의 선택된 부분들이 개별 컨트롤러로서 제공되고 다른 부분들은 다른 컨트롤러와 통합되어 제공될 수 있다. 예를들어, 상기 다른 컨트롤러는 프로세스 컨트롤러(PC)일 수 있다. The load interrupting controller C may be a separate dedicated controller unit, or may be integrated with another controller, for example a controller arranged to also control other aspects of the apparatus, or it may be a hybrid controller, The selected portions may be provided as separate controllers and the other portions may be provided integrated with the other controllers. For example, the other controller may be a process controller (PC).
상기한 장치는 다음과 같이 작동된다.The above apparatus is operated as follows.
냉매 유체(110)는 냉매 회로(100)를 통하여 순환된다. 이러한 순환 과정에서 냉매 유체(100)의 적어도 일부분은 냉매 압축기(120)에서 압축되어, 압축된 냉매를 형성한다. 상기 냉매 압축기(120)는 전기 모터(130)에 의해 구동되며, 상기 모터는 회전운동을 길이방향의 축을 중심으로 기계적인 구동 샤프트(125)에 전달한다. 상기 전기 모터(130)는 전력 공급 네트워크(400)으로 부터의 전력을 사용하여 전력을 받는다.The refrigerant fluid (110) circulates through the refrigerant circuit (100). During this cycle, at least a portion of the
상기 압축된 냉매는 열교환기 열(300)로 전달되며, 여기서 냉매는 통상적으로 저압으로 팽창하여 적어도 초기의 증기상의 탄화수소 스트림(10)으로 부터 열을 받아 증발한다. 모든 종류의 열교환기 열(300)에 대해 필수적인 것은 아니지만, 많은 경우에, 압축된 냉매는 상기한 저압으로 팽창되기 전에 응축되고 바람직하게는 과냉각된다. 증발된 냉매는 열교환기 열(300)로 부터 냉매 압축기로 귀환되어 재압축된다. 이것은 냉매 회로(100)에서의 한 사이클을 완성한다. 동시에 사이클 중에 냉매 회로(100)를 통해 순환하는 냉매 유체의 적어도 일부분에 대한 초기의 증기상의 탄화수소 스트림(10)의 적어도 일부분의 열교환으로, 증발하는 냉매의 적어도 일부분에 의해 초기의 증기상의 탄화수소 스트림(10)으로 부터 열이 제거된다. 궁극적으로, 냉매 유체(120), 선택적인 제 2 및 추가의 냉매유체들에 의해 초기의 증기상의 탄화수소 스트림(10)으로 부터 열을 제거한 결과로서 초기의 증기상의 탄화수소 스트림의 적어도 일부분이 응축되어 액화 탄화수소 스트림(90)을 형성하게 된다.The compressed refrigerant is delivered to a
정상의 안정된 작동하에, 가변 입구 가이드 베인들은 작업자에 의해 수동으로 설치되거나 또는 프로세스 컨트롤러(PC) 및/또는 압축기 안티 서지 컨트롤러에 의해 자동화된다. 상기 가변 입구 가이드 베인들은 예를들어 요구되는 작업 윈도우를 얻기 위해 선택된 각도로 설치된다.Under steady, normal operation, the variable inlet guide vanes may be manually installed by an operator or automated by a process controller (PC) and / or a compressor anti-surge controller. The variable inlet guide vanes are installed at selected angles, for example, to obtain the required working window.
전력 공급 네트워크(400)에서 사용가능한 전력이 모니터되며, 가변 입구 가이드 베인들은 선택된 각도에서 유지되거나, 모니터된 사용가능한 전력이 미리 설정된 값 이상인 한은 다른 선택된 각도로 이동될 수 있다. 작동의 바람직한 실시예에서, 가변 입구 가이드 베인들은, 모니터된 사용가능한 전력이 미리 설정된 값 이상인 한은 냉매 압축기의 효율성과 작동 범위 중에서 하나 또는 모두를 최적화하기 위하여 최적화된 목표 각도에서 유지된다.The available power in the
그러나, 모니터된 사용가능한 전력이 미리 설정된 값 밑으로 떨어질 때에는, 부하 차단 컨트롤러가 가변 입구 가이드 베인 각도를 조정함으로써 반응하여 냉매 압축기(120)를 무부하시킨다. 이것은 선택된 각도로 부터 다른 위치로 각도를 신속히 변경함으로써 수행된다. 선택된 각도가 바람직한 실시예 작동의 경우인 최적화된 목표 각도에 있었다면, 냉매 압축기(120)의 무부하는 최적화된 목표 각도에서 벗어나게 가변 입구 가이드 베인 각도를 의도적으로 변경시킴으로써 달성된다.However, when the monitored available power drops below a predetermined value, the load cutoff controller reacts by adjusting the variable inlet guide vane angle to load the
통상, 냉매 압축기에 의한 부하 요구는 가변 입구 가이드 베인을 닫음으로써 감소되며, 그러한 베인의 닫음은 본 기술분야에서 관례에 따라 가변 입구 가이드 베인의 위치를 음의 각도로 증가되게 이동시키는 것에 해당하며, 여기서 0°은 최적화된 목표 각도에 해당한다.Typically, the load demand by the refrigerant compressor is reduced by closing the variable inlet guide vane, such closing of the vane corresponds to increasing the position of the variable inlet guide vane by a negative angle in accordance with the art, Where 0 ° corresponds to the optimized target angle.
본 명세서의 열교환기 열(300)이 매우 개략적으로 도시되어 있다. 이는 적당한 탄화수소 액화 공정, 특히 액화 천연가스를 제조하기 위한 천연가스 액화 공정을 나타내며, 본 발명은 열교환기 열의 특정한 선택에 한정되지 않는다. 적당한 열교환기 열의 예로는, 단일 냉매 사이클 프로세스(통상은 Gastech 1998 (Dubai)에 제출된, K R Johnsen과 P Christiansen의 논문 "플로팅 플랫폼에서의 LNG 생산"에 개시된 PRICO와 같은 단일의 혼합 냉매-SMR-프로세스, 그러나 예컨대 Johnsen과 Christiansen의 상기한 논문에 역시 개시된 BHP-cLNG 프로세스와 같은 단일 성분의 냉매도 가능하다); 이중 냉매 사이클 프로세스 (예를들어, US 특허 4,404,008에 개시된 것과 같은 흔히 C3MR로 축약되는 많이 응용되는 프로판-혼합-냉매 프로세스, 또는 US 특허 6,658,891에 예로서 개시된 예를들어 이중 혼합 냉매-DMR-프로세스, 또는 각각의 냉매 사이클이 단일 성분 냉매를 포함하는 예를들어 2 - 사이클 프로세스); 및, 3 또는 그 이상의 냉각 사이클용의 3 또는 그 이상의 압축기열에 기반한 프로세스(예가 US 특허 7, 114,351에 개시됨)이 있다.The
다른 예의 적당한 열교환기열들이 US 특허 5,832,745 (Shell SMR) ; US 특허 6,295,833; US 특허 5,657,643 (위 두가지는 Black and Veatch SMR의 변형임); US 특허 6,370,910 (Shell DMR)에 개시되어 있다. DMR의 다른 적당한 예는, (2003) 일본 도쿄에서의 22차 세계 가스 컨퍼런스에서 제출된 P-Y Martin 등의 "LIQUEFIN: LNG 비용 감소를 위한 혁신 프로세스"라는 제목의 논문에 개시된 것과 같은 소위 Axens LIQUEFIN 프로세스이다. 다른 적당한 3-사이클 열교환기열은 예를들어 US 특허 6,962,060; WO 2008/020044; US 특허 7,127,914; DE3521060A1; US 특허 5,669,234 (상업적으로, 최적화된 캐스케이스(cascade) 프로세스로 알려짐); US 특허 6,253,574 (상업적으로, 혼합 유체 캐스케이드 프로세스로 알려짐); US 특허 6,308,531; US 출원 공보 2008/0141711; 및 Mark J. Roberts 등의 "대용량 단일 트레인 AP- X(TM) 하이브리드 LNG 프로세스", Gastech 2002, Doha, Qatar (13- 16 October 2002)에 개시되어 있다. 이러한 제안들은 본 발명의 광범위한 이용가능성을 보여주기 위해 제공되는 것으로, 가능성의 배타적 및/또는 배타적 리스트를 의도하는 것이 아니다. 상기 목록의 모든 예들이 냉매 압축기 구동수단으로서 전기 모터를 사용하는 것은 아니다. 전기 모터 외의 임의의 구동수단이 본 발명에 이용하기에 적합하게 전기모터를 대체할 수 있음이 명백하다.Other examples of suitable heat exchange columns are disclosed in US Pat. No. 5,832,745 (Shell SMR); US Patent 6,295,833; US Patent 5,657,643 (both of which are variants of Black and Veatch SMR); US Patent 6,370, 910 (Shell DMR). Another suitable example of DMR is the so-called Axens LIQUEFIN process as described in PY Martin et al., "LIQUEFIN: Innovation Process for LNG Cost Reduction", submitted at the 22nd World Gas Conference in Tokyo, Japan (2003) . Other suitable 3-cycle heat exchanger heat sources are described, for example, in US Patents 6,962,060; WO 2008/020044; US Patent 7,127,914; DE3521060A1; US Pat. No. 5,669,234 (commercially known as an optimized cascade process); US Pat. No. 6,253,574 (commercially known as a mixed fluid cascade process); US Patent 6,308,531; US Application Publication No. 2008/0141711; And Mark J. Roberts et al., "High Capacity Single Train AP-X (TM) Hybrid LNG Process", Gastech 2002, Doha, Qatar (13-16 October 2002). These suggestions are provided to illustrate the wide availability of the present invention and are not intended to be an exclusive and / or exclusive list of possibilities. Not all of the examples in the above list use an electric motor as the refrigerant compressor driving means. It is clear that any drive means other than the electric motor can be substituted for the electric motor suitable for use in the present invention.
냉각되어 궁극적으로 바람직하게 액화될 초기의 증기상의 탄화수소 스트림(10)은, 냉각되고 선택적으로 액화될 어떤 적당한 가스 스트림으로 부터 도출된다. 흔히 사용되는 예는 천연가스 또는 석유 저장소나 석탄층의 천연가스 스트림이다. 또한, 대안으로서 초기 증기상의 탄화수소 스트림(10)은 예를들어 Fischer-Tropsch 프로세스와 같은 합성 공급원을 포함하는 다른 공급원으로 부터 얻어질 수 있다.The initial vapor
초기의 증기상 탄화수소 스트림(10)이 천연가스 스트림인 경우, 흔히 상당한 메탄이 포함된다. 바람직하게는 그 가스상의 탄화수소 스트림(10)은 적어도 50mol%메탄, 보다 바람직하게는 적어도 80mol% 메탄을 포함한다. When the initial
공급원에 따라, 천연가스는 특히 에탄, 프로판 및 부탄, 가능하게는 소량의 펜탄 및 방향족 탄화수소와 같은 메탄 보다 무거운 양의 탄화수소를 포함할 수 있다. 그러한 조성은 가스의 종류나 위치에 따라 변화한다.Depending on the source, the natural gas may comprise an amount of hydrocarbons in particular heavier than methane, such as ethane, propane and butane, possibly minor amounts of pentane and aromatic hydrocarbons. Such composition varies depending on the type and position of the gas.
통상적으로, 메탄 보다 무거운 탄화수소는 요구되는 사용에 따라 액화 탄화수소 생성물 스트림을 제조하기 위해 필요에 따라 제거된다. 부탄(C4) 보다 무거운 탄화수소는 메탄 액화 플랜트의 부품들의 막힘을 초래할 수 있는 상이한 빙점 또는 액화온도를 갖는 것과 같이, 여러 이유들 때문에 상당한 냉각전에 천연가스로 부터 가능한 효율적으로 제거된다. Typically, hydrocarbons heavier than methane are removed as needed to produce a liquefied hydrocarbon product stream according to the required use. Hydrocarbons heavier than butane (C4) are removed as efficiently as possible from natural gas prior to significant cooling, for a number of reasons, such as having different freezing points or liquefaction temperatures that can cause clogging of parts of the methane liquefaction plant.
천연가스는 또한 H20, N2, CO2, Hg, H2S 및 기타 황화합물 등과 같은 비-탄화수소를 포함할 수 있다. 따라서, 필요한 경우, 천연가스를 포함하는 초기의 증기상 탄화수소 스트림(10)은 냉각되기 전 또는 냉각되는 동안에 (전처리) 처리될 수 있다. 이러한 (전처리) 처리는 CO2와 H2S 과 같은 바람직하지 않은 성분들의 제거 및/또는 감소를 포함하거나 초기 냉각, 예비 가압 등과 같은 다른 단계를 포함할 수 있다. 이러한 단계들은 본 기술 분야의 숙련된 기술을 가진 자에게 잘 알려져 있기 때문에, 그 메카니즘은 본 명세서에서 더 이상 상세히 설명하지 않는다.Natural gas may also include non-hydrocarbons such as H 2 O, N 2 , CO 2 , Hg, H 2 S and other sulfur compounds and the like. Thus, if desired, the initial vapor
본 명세서에서 개시된 바람직한 실시예들에서, 초기의 증기상 탄화수소 스트림(10)은 천연가스를 포함하며, 그에 의해 액화 탄화수소 스트림(90)은 액화 천연가스 스트림이다.In the preferred embodiments disclosed herein, the initial
본 발명에서 사용된 냉매 압축기와 같은 압축기는 전적으로 전기 모터에 의해서만 구동될 수 있으며, 이는 전기모터가 압축기를 구동하는 유일한 구동수단임을 의미한다.A compressor such as the refrigerant compressor used in the present invention can be driven solely by an electric motor, which means that the electric motor is the only driving means for driving the compressor.
본 기술분야의 숙련된 기술을 가진 자는 본 발명이 특히 US 가특허 출원 공보 제2010/0257895호; US 특허 7,114,351; Fritz Kleiner와 Steve Kaufmann의 Gastech 2005 논문 "LNG 플랜트에서의 모든 전기 구동 냉각 압축기가 제공하는 잇점"을 포함하여, 다른 부하차단 기술 및/또는 발전소 설계와 결합하여 유익하게 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를들어, 액화 탄화수소 스트림을 제조하기 위한 본 발명에서 제안된 장치와 방법이 (압축기 각각이 냉매 흐름의 전체 량의 일부를 압축하는) 병행 작동되는 두개 이상의 냉매 압축기를 포함하는 경우에, 나머지 압축기들이 작동하는 동안 하나 이상의 압축기가 작동하지 않을 수 있다. 이것은 입구 가이드 베인의 극단적 조정이 필요하고 그리고/또는 상당히 감소된 부하 하에서의 운전이 연장된 기간동안 예상될 때 특히 고려될 수 있다.Those skilled in the art will appreciate that the present invention is particularly well suited for applications in which: < RTI ID = 0.0 > US < / RTI & US Patent 7,114,351; It will be appreciated that the present invention can be used advantageously in combination with other load cut-off techniques and / or plant design, including Fritz Kleiner and Steve Kaufmann's Gastech 2005 paper entitled "Advantages Provided by All Electric-Powered Cooling Compressors in LNG Plants ". For example, if the apparatus and method proposed in the present invention for producing a liquefied hydrocarbon stream comprises two or more refrigerant compressors (each compressor compressing a portion of the total amount of refrigerant flow), the remaining compressor One or more compressors may not operate during operation. This can be especially taken into account when extreme adjustments of the inlet guide vanes are required and / or operation under considerably reduced loads is expected over an extended period of time.
본 기술 분야의 숙련된 자들은 본 발명이 첨부된 청구범위의 범위에서 벗어나지 않고 많은 다양한 방법으로 수행될 수 있음을 이해할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be carried out in many different ways without departing from the scope of the appended claims.
Claims (16)
- 기준 위치에 비하여 각도 조정이 가능한 가변 입구 가이드 베인들을 구비하고 전기 모터로 구동되는 냉매 압축기에서 냉매 유체의 적어도 일부분을 압축하는 것을 포함하여, 냉매 회로를 통해 냉매 유체를 순환시키며;
- 초기의 증기상 탄화수소 스트림으로부터 열을 제거하여 상기 초기의 증기상 탄화수소 스트림의 적어도 일부분을 응축시켜 액화 탄화수소 스트림을 형성하며, 상기 열을 제거하는 것은 상기 냉매 회로를 통해 순환되는 상기 냉매 유체의 적어도 일부분에 대하여 상기 초기의 증기상 탄화수소 스트림의 적어도 상기 일부분을 열교환하는 것을 포함하며;
- 전력 공급 네트워크를 사용하여 상기 전기 모터에 전력을 공급하고;
- 상기 전력 공급 네트워크의 조건을 나타내는 신호를 모니터링하며;
- 상기 신호를 미리 설정된 기준과 비교하여 추가적인 부하 차단(load shedding)이 필요한지를 상기 신호로부터 자동으로 결정하고;
- 상기 기준이 충족되고 추가적인 부하 차단이 필요한 때에, 상기 가변 입구 가이드 베인의 각도를 자동으로 조정하여, 상기 냉매 압축기의 부하를 감소시키는 것
을 포함하는, 액화 탄화수소 스트림을 제조하는 방법.A method of making a liquefied hydrocarbon stream comprising:
- compressing at least a portion of the refrigerant fluid in a refrigerant compressor driven by an electric motor with variable inlet guide vanes capable of angle adjustment relative to a reference position, circulating the refrigerant fluid through the refrigerant circuit;
- removing heat from the initial vapor phase hydrocarbon stream to condense at least a portion of the initial vapor phase hydrocarbon stream to form a liquefied hydrocarbon stream, said heat removal being accomplished by at least a portion of the refrigerant fluid circulated through the refrigerant circuit Exchanging at least the portion of the initial vaporous hydrocarbon stream with respect to the portion;
- powering the electric motor using a power supply network;
- monitoring a signal indicative of a condition of said power supply network;
- comparing the signal with a preset reference to automatically determine from the signal whether additional load shedding is required;
- reducing the load of the refrigerant compressor by automatically adjusting the angle of the variable inlet guide vane when the criterion is met and additional load cut-off is required
≪ / RTI >
- 냉매 유체를 순환시키도록 배치된 냉매 회로로서, 상기 냉매 유체의 적어도 일부분을 압축하기 위한 냉매 압축기와, 상기 냉매 압축기를 구동하도록 상기 냉매 압축기와 결합된 전기 모터를 포함하고, 기준 위치와 비교하여 조정가능한 각도를 갖는 가변 입구 가이드 베인들을 구비하는, 상기 냉매 회로;
- 적어도 하나의 열교환기를 포함하는 열교환기 열(train)로서, 상기 열교환기 열은 초기의 증기상의 탄화수소 스트림으로부터 열을 제거하도록 배치되어서, 상기 초기의 증기상의 탄화수소 스트림의 적어도 일부를 응축시켜 액화 탄화수소 스트림을 형성하며, 상기 적어도 하나의 열교환기는 상기 초기의 증기상의 탄화수소 스트림의 적어도 상기 일부와 상기 냉매 회로를 통해 순환하는 상기 냉매 유체의 적어도 일부를 상호 열교환 관계로 수용하도록 배치된, 상기 열교환기 열;
- 상기 전기 모터에 전력을 공급하도록 상기 전기 모터에 연결된 전력 공급 네트워크;
- 상기 전력 공급 네트워크의 조건을 나타내는 신호를 모니터링하고, 상기 신호를 미리 설정된 기준과 비교하여 추가적인 부하 차단이 필요한지를 상기 신호로부터 자동으로 결정하며, 상기 기준이 충족되고 추가적인 부하 차단이 필요할 때에, 상기 가변 입구 가이드 베인의 각도가 상기 기준이 충족되지 않았던 예전의 위치에 있었던 예전 조건의 부하와 관련하여 냉매 압축기가 무부하(unloaded)인 위치로 상기 가변 입구 가이드 베인의 각도를 조정하도록 배치된 부하 차단 컨트롤러를 포함하는 액화 탄화수소 스트림을 제조하는 장치.A system for producing a liquefied hydrocarbon stream comprising:
- a refrigerant circuit arranged to circulate a refrigerant fluid, said refrigerant circuit comprising a refrigerant compressor for compressing at least a portion of said refrigerant fluid, and an electric motor coupled with said refrigerant compressor for driving said refrigerant compressor, The refrigerant circuit comprising variable inlet guide vanes having an adjustable angle;
A heat exchanger train comprising at least one heat exchanger arranged to remove heat from an initial vapor stream of hydrocarbons to condense at least a portion of the hydrocarbon stream on the initial vapor stream to form a liquefied hydrocarbon Wherein the at least one heat exchanger is arranged to receive at least the portion of the hydrocarbon stream on the initial vapor and at least a portion of the refrigerant fluid circulating through the refrigerant circuit in mutual heat exchange relationship, ;
A power supply network connected to the electric motor to supply power to the electric motor;
- monitoring a signal indicative of a condition of the power supply network and automatically comparing the signal with a preset reference to automatically determine from the signal whether additional load interruption is required and, A load interrupter controller arranged to adjust the angle of the variable inlet guide vane to a position where the refrigerant compressor is unloaded with respect to a load of an old condition where the angle of the variable inlet guide vane was at an old position where the reference was not satisfied, ≪ / RTI >
- 전력 공급 네트워크를 사용하여 상기 전기 모터에 전력을 공급하고;
- 상기 전력 공급 네트워크의 조건을 나타내는 신호를 모니터링하며;
- 상기 신호를 미리 설정된 기준과 비교하여 추가적인 부하 차단이 필요한지를 상기 신호로부터 자동으로 결정하고;
- 상기 기준이 충족되고 추가적인 부하 차단이 필요할 때에, 상기 가변 입구 가이드 베인의 각도를 자동으로 조정하여 압축기의 부하를 감소시키는 것
을 포함하는 압축기 작동방법. Compressing at least a portion of the fluid in a compressor driven by an electric motor having a variable inlet guide vane whose angle can be adjusted;
- powering the electric motor using a power supply network;
- monitoring a signal indicative of a condition of said power supply network;
- comparing said signal with a preset reference to automatically determine from said signal whether additional load interruption is required;
- reducing the load on the compressor by automatically adjusting the angle of the variable inlet guide vane when the above criteria are met and additional load interruption is required
Lt; / RTI >
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