Beschreibungdescription
System zur Verdichtung von GasenSystem for the compression of gases
Die Erfindung betrifft ein System zur Verdichtung von Gasen.The invention relates to a system for the compression of gases.
Bei erfindungsgemäßen Systemen zur Verdichtung von Gasen wer¬ den häufig Gasturbinen zum Antrieb von Verdichtersträngen eingesetzt. Da eine Gasturbine nicht allein auf ihre Nenn- drehzahl kommt, wird eine elektrische Maschine, ein sogenann¬ ter Starter, zur Beschleunigung des angetriebenen Wellen¬ strangs auf die Zünddrehzahl der Gasturbine benötigt.In systems according to the invention for compressing gases, gas turbines are frequently used to drive compressor trains. Since a gas turbine does not come solely on their nominal speed, an electric machine, a sogenann ¬ ter starter strand required for the acceleration of the driven Wellen¬ to the ignition speed of the gas turbine.
Der Starter-Motor wird am Ende des angetriebenen Wellen- Strangs angeordnet. Dies ist nachteilig im Sinne der Rotordy¬ namik, außerdem ist die Zugänglichkeit bei Wartung der Gas¬ turbine und/oder der Verdichterstränge lediglich einge¬ schränkt gegeben. Daher wird angestrebt den Starter-Motor zwischen Verdichterstrang und Gasturbine anzuordnen. Neben dem zu übertragenden Moment der elektrischen Maschine muss aber dann die Welle der elektrischen Maschine auch das An¬ triebsmoment der Gasturbine aufnehmen und übertragen können. Dies erschwert die Dimensionierung der herkömmlich eingesetz¬ ten elektrischen Maschinen wie Synchron- oder Asynchronmoto- ren erheblich, da aufgrund der vom Prozess geforderten hohen Drehzahlen nur geringe Maschinendurchmesser einsetzbar sind. Dadurch reduziert sich gegebenenfalls der erforderliche WeI- lenkerndurchmesser und wird eventuell sogar unterschritten, so dass diese Maschinen nicht mehr ausführbar sind.The starter motor is placed at the end of the driven shaft train. This is disadvantageous in terms of the dynamics Rotordy ¬, also the accessibility is turbine maintenance at the gas ¬ and / or the compressor trains only be ¬ given limits. Therefore, the aim is to arrange the starter motor between the compressor train and the gas turbine. In addition to the moment of the electric machine to be transmitted, however, the shaft of the electric machine must then be able to absorb and transmit the drive torque of the gas turbine. This considerably complicates the dimensioning of the conventionally used electrical machines, such as synchronous motors or asynchronous motors, since only small machine diameters can be used due to the high speeds required by the process. As a result, if necessary, the required head core diameter is reduced and possibly even undershot so that these machines are no longer executable.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System zur Verdichtung von Gasen vorzusehen, das die oben ge¬ nannten Nachteile vermeidet .Proceeding from this, the object of the invention is to provide a system for compressing gases, which avoids the above-mentioned disadvantages.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein System zur Verdichtung von Gasen mit zumindest einem Verdichter, der durch eine Gasturbine über einen Wellenstrang angetrieben
wird, wobei ein Asynchronmotor mit massiven Läufer als Star¬ ter einsetzbar ist.The solution of the problem is achieved by a system for the compression of gases with at least one compressor, which is driven by a gas turbine via a shaft train is, with an asynchronous motor with solid rotor as Star¬ ter is used.
Das antreibende Moment wird durch die Wirbelströme in dem dem Stator zugeordneten Wellenstrang gebildet. Da der Asynchron¬ motor nur kurzzeitig eingeschaltet wird, ist der vergleichs¬ weise schlechte Wirkungsgrad und Leistungsfaktor gegenüber herkömmlichen Motoren von untergeordneter Bedeutung.The driving moment is formed by the eddy currents in the stator shaft associated with the shaft. Since the Asynchron¬ motor is only switched on for a short time, the comparatively ¬ poor efficiency and power factor compared to conventional motors of minor importance.
Die Welle zwischen Gasturbine und Verdichterstrang kann ins¬ besondere bei Anordnung des Starter-Motors zwischen Gasturbi¬ ne und Verdichter hinsichtlich der Drehmomentdurchleitung und der Rotordynamik in weiten Grenzen optimiert werden. Die Wel¬ le kann dem vorliegenden zu übertragenden Moment angepasst werden. Da keine Läuferwicklung für die Asynchronmaschine auf der Welle vorzusehen ist, sondern nur die Wirbelströme im massiven Eisen genutzt werden, sind die Einschränkungen durch den elektrischen Starter-Antrieb minimiert.The shaft between the gas turbine and the compressor train can be optimized in particular in the arrangement of the starter motor between Gasturbi ¬ ne and compressor in terms of torque transmission and rotor dynamics within wide limits. The wave can be adapted to the present moment to be transmitted. Since no rotor winding for the asynchronous machine is to be provided on the shaft, but only the eddy currents are used in the massive iron, the restrictions are minimized by the electric starter drive.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im fol¬ genden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbei¬ spiels in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:The invention and further advantageous embodiments of the invention according to features of the subclaims are explained in more detail in the fol¬ ing with reference to a schematically Ausführungsbei¬ game in the drawing. It shows:
FIG 1, 2 ein System zur Verdichtung von Gasen.1, 2 a system for the compression of gases.
FIG 1 zeigt ein System zur Verdichtung von Gasen mit einem Verdichter 1, der einen Wellenstrang 3 aufweist, wobei an diesem Wellenstrang 3 auch die Gasturbine 2 und eine elektri- sehe Maschine 4, insbesondere eine Asynchronmaschine angeord¬ net sind. Die Asynchronmaschine 4 weist u.a. einen Stator 5 und einen Läufer 6 aus, der massiv ausgebildet ist, vorzugs¬ weise ein Teil des Wellenstrangs 3 darstellt. Ein Teil des Wellenstranges 3 bildet den massiven Läufer 6. Der Wellen- sträng 3 weist vorteilhafterweise auf seiner axialen Länge das gleiche Material auf. Der Wellenstrang 3 kann auch, wie in FIG 2 dargestellt, im Bereich des Stators 5 radial etwas
zurückgesetzt sein. Da die Gasturbine 2 nicht alleine auf Nenndrehzahl kommt, wird der Asynchronmotor 4 als Starter zur Beschleunigung des Wellenstranges 3 auf die Zünddrehzahl der Gasturbine 2 eingesetzt. Dadurch, dass der Läufer 6 mit mas- siven Ballen ohne Käfigwicklung für diese Anwendung einge¬ setzt wird, wird das antreibende Moment lediglich durch die Wirbelströme in der Ballenoberfläche des Läufers (6) gebil¬ det. Da der Asynchronmotor nur für den Start-Vorgang einge¬ schaltet wird, ist der gegenüber herkömmlichen Maschinen ver- gleichsweise schlechte Wirkungsgrad und Leistungsfaktor ver¬ nachlässigbar.
1 shows a system for compressing gases with a compressor 1, which has a shaft assembly 3, wherein at this shaft assembly 3, the gas turbine 2 and an electric machine see 4, in particular an asynchronous angeord ¬ net are. The asynchronous machine 4 comprises, inter alia, a stator 5 and preference ¬ example illustrating a rotor 6 of which is solid, a portion of the shaft assembly. 3 A part of the shaft strand 3 forms the solid rotor 6. The shaft strand 3 advantageously has the same material along its axial length. The shaft train 3 can also, as shown in FIG 2, in the region of the stator 5 radially something be reset. Since the gas turbine 2 is not alone on rated speed, the asynchronous motor 4 is used as a starter to accelerate the shaft train 3 to the firing speed of the gas turbine 2. It is thereby that the rotor is einge¬ 6 with massive bales without cage coil for this application, the driving torque is det gebil ¬ only by the eddy currents in the ball surface of the rotor (6). Since the asynchronous motor is switched einge¬ only for starting operation that compared to conventional machines comparatively poor efficiency and power factor ver ¬ is negligible.