Способ и устройство для регулирования компрессора для хладагента и их использование в способе охлаждения потока углеводородов

Способ и устройство для регулирования компрессора для хладагента и их использование в способе охлаждения потока углеводородов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для регулирования компрессора, предназначенного для сжатия хладагента, и к их использованию в способе охлаждения потока углеводородов.

В других аспектах изобретение относится к использованию указанных способа и устройства для того, чтобы избежать явления помпажа в таком компрессоре для хладагента.

Компрессор (компрессоры) для хладагента может быть использован в одном или большем числе контуров с хладагентом, служащих для охлаждения, по усмотрению, включающего сжижение, потока углеводородов, например, потока природного газа. Поэтому согласно другому аспекту изобретение относится к способу охлаждения, по усмотрению включающего сжижение потока углеводородов.

Известны различные способы охлаждения, обычно сжижения, потока природного газа с получением в результате сжиженного природного газа (СПГ). Сжижение природного газа желательно по ряду причин. К примеру, природный газ легче хранить и транспортировать на большие расстояния в виде жидкости, чем в газообразном состоянии, поскольку он занимает меньший объем, и нет необходимости хранить его при высоком давлении.

В качестве примера сжижения природного газа природный газ, содержащий главным образом метан, поступает на СПГ-установку при повышенных давлениях, и его предварительно очищают для получения очищенного исходного сырьевого потока, подходящего для сжижения при криогенных температурах. Очищенный газ обрабатывают с помощью ряда ступеней охлаждения, использующих теплообменники, включающих один или большее количество контуров с хладагентом для последовательного снижения температуры газа до тех пор, пока не будет достигнуто сжижение.

Во многих случаях, системах и схемах для сжатия потоков газа используют компрессоры. Обычно имеется трубопроводная линия для возращения или рециркуляции паров обратно в компрессор для того, чтобы избежать помпажа. Говорят, что компрессор находится «в глубоком помпаже», когда основной проходящий через компрессор поток меняет направление своего течения на противоположное. Обычно, в этом случае давление на выходе компрессора меньше, чем давление ниже по потоку от выхода компрессора. Это может привести к быстрым пульсациям в потоке, которые обычно называют «помпажом».

Часто признаками помпажа являются чрезмерные вибрация и шум. Указанное реверсирование направления потока сопровождается весьма резким изменением энергии, что приводит к изменению направления действия осевого усилия. Процесс помпажа может быть циклическим по природе, и если позволить ему продолжаться некоторое время, в компрессоре может произойти невосстановимое повреждение.

В том случае, если компрессор функционирует при температуре газов, соответствующей окружающей, или в других некритических условиях, рециркуляция выходящего газа через трубопровод для рециркуляции паров с тем, чтобы избежать помпажа, является простой и общеизвестной операцией, проводимой без затруднений. При этом какое-либо изменение температуры потока в компрессоре не является особо важным.

При использовании компрессоров в контурах с хладагентом существуют, в частности, связанные с ними проблемы, в особенности, когда компрессоры приводятся в действие посредством приводов с фиксированным числом оборотов, таких, как газовая турбина. Контуры с хладагентом используют в системах сжижения, установках и заводах, например, для производства потока сжиженных углеводородов, например, сжиженного природного газа (СПГ). Для охлаждения потока углеводородов хладагент испаряют в контурах с хладагентом в одной или большем количестве ступеней, и один или большее число компрессоров для хладагента используют для вторичного сжатия испаренного хладагента в одной или большем количеству ступеней. Компрессоры для хладагента, работающие по существу с постоянным числом оборотов, требуют относительно постоянного поступления газового потока к их стороне всасывания. В том случае, если поступление газового потока по каким-либо причинам снижается ниже определенной минимальной величины, может возникнуть помпаж.

Поскольку вход компрессора для хладагента является более холодным по сравнению с температурой возвращаемого обратно или рециркулирующего пара, в режиме рециркуляции существует проблема в использовании обычного способа работы компрессора для хладагента. В системе, использующей хладагент, при открытии клапана рециркуляции происходит быстрое увеличение начального расхода, но затем расход компрессора для хладагента быстро падает до уровня ниже начальной величины, и затем медленно увеличивается по времени до новой более высокой установившейся величины. Однако необходимый для этого период времени является много более продолжительным, чем типичный масштаб времени, в котором происходит явление помпажа.

Фиг.4 поясняет экспериментально полученный результат, который заключается в том, что взаимосвязь между расходом компрессора для хладагента и степенью сжатия в компрессоре для хладагента отличается для различных температур газа на входе.

На фиг.4 начальная рабочая точка системы с хладагентом обозначена треугольником α. Как только открывают клапан рециркуляции, система реагирует на это увеличением начального расхода. Указанное увеличение расхода является следствием быстрого роста давления всасывания, что связано с открытием клапана рециркуляции. Однако открытие клапана рециркуляции приводит к тому, что более нагретый рециркуляционный пар смешивается с исходным холодным паром, протекающим через компрессор для хладагента. Это приводит к увеличению температуры объединенного потока в компрессоре для хладагента, в результате чего компрессор работает при меньшем объемном расходе при заданном отношении давления (степени сжатия), и, таким образом, увеличение температуры всасывания приводит к падению расхода.

Как только давление всасывания и давление нагнетания устанавливаются в соответствии с новым равновесным состоянием, получают более высокий расход при более низкой степени сжатия в компрессоре, и, наконец, достигается цель регулирующего действия: увеличение расхода компрессора для хладагента за счет открытия клапана рециркуляции. Однако регулирующее действие клапана рециркуляции, кроме того, приводит к нежелательному эффекту временного уменьшения объемного расхода через компрессор для хладагента. Траектория изменения расхода хладагента при его прохождении через отверстие клапана рециркуляции показана на фиг.4 линией A. и заканчивается в точке, обозначенной на кривой характеристики кружком β, при другой температуре (более высокой, равной - 16,5°C). Изменения, которые происходят вдоль линии A, могут привести к помпажу, а не к его предотвращению.

Отмеченная выше проблема будет иметь место в системах охлаждения, в которых используют как смешанную, так и чистую компоненту (хладагент). Для систем охлаждения с чистой компонентой, в частности, степень сжатия отчасти выбирают по температуре жидкой массы, находящейся в теплообменнике (теплообменниках), на стороне впуска, и по температуре сборного резервуара на стороне нагнетания компрессора для хладагента. Для такой системы степень сжатия в компрессоре системы еще медленнее приспосабливается к изменениям в установках клапана или изменениям расхода через клапан, и, следовательно, эта, проблема для систем с хладагентом, представляющим собой чистую компоненту, является, в особенности, серьезной.

В патентном документе US 4464720 раскрыта система контроля помпажа, которая использует некоторый алгоритм для вычисления желательной разности давления, полученной при прохождении потока через диафрагму, и которая сравнивает результат расчета с фактической разностью давления. Проводят измерения температур и давлений, как на стороне всасывания, так и на стороне нагнетания центробежного компрессора, и полученные данные вводят в систему регулирования с тем, чтобы фактическую разность давления сделать равной желательной разности давления. Измеряют и используют температуру всасывания газа, входящего в центробежный компрессор. Однако сложный алгоритм и выбранные величины, необходимые для вычисления в патентном документе US 4464720, не позволяют решить какую-либо из отмеченных выше проблем.

В патентном документе US 3527059 описан способ согласования работы ряда параллельно работающих компрессоров для хладагента. Известный способ включает рециркуляцию части сжатого газообразного хладагента из последней ступени сжатия в зону первой и в зону второй ступеней сжатия каждого из компрессоров системы. Величину рецикла из последней ступени сжатия в зону первой ступени сжатия регулируют за счет поддержания разности между расходами газообразных хладагентов, поступающих в зону второй ступени сжатия и покидающих эту зону. Количество сжатого газообразного хладагента, направляемого на рециркуляцию из последней ступени сжатия в зону второй ступени сжатия, представляет собой такое количество, которое будет поддерживать, по меньшей мере, минимальный предварительно заданный расход из зоны второй ступени сжатия. Эффективность сжатия повышают за счет охлаждения рециркулирующего хладагента, осуществляемого посредством его пропускания через оросительные или распределительные устройства, находящиеся ниже уровня жидкости в емкости, содержащей жидкий хладагент. Поскольку при этом нагретые пары рециркулирующего хладагента контактируют с жидким хладагентом, указанный рециркулирующий хладагент покидает емкость в виде насыщенного пара при температуре, соответствующей температуре его конденсации.

Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет независимо регулировать температуру исходного потока, поступающего в компрессор, поскольку температуру рециркуляционного потока устанавливают на уровне температуры конденсации.

Задача настоящего изобретения заключается в устранении отмеченных выше проблем, присущих известным способам.

Другая задача изобретения заключается в обеспечении улучшенного способа регулирования одного или большего числа компрессоров для хладагента при нормальной рабочей температуре, в частности, двух или более компрессоров для сжатия хладагента, находящегося при многих уровнях давления.

Настоящее изобретение обеспечивает способ регулирования одного или большего числа компрессоров для хладагента, имеющих трубопровод для рециркуляции пара. Указанный способ включает, по меньшей мере, стадии:

(a) получение исходного потока для компрессора в результате объединения рециркуляционного потока пара, поступающего из трубопровода для рециркуляции пара, и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента;

(b) пропускание исходного потока для компрессора через входной сепаратор с получением газового потока для компрессора;

(c) пропускание газообразного потока для компрессора через компрессор (компрессоры) для хладагента;

(d) измерение температуры T1 газового потока для компрессора на входе, по меньшей мере, в один компрессор для хладагента; и

(e) охлаждение одного или более потоков из группы, включающей: рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газообразный поток для компрессора; при этом указанное охлаждение регулируют в зависимости от температуры T1 с целью получения газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре, по меньшей мере, одного компрессора.

Настоящее изобретение обеспечивает также использование описанного выше способа для охлаждения потока углеводородов, например, потока природного газа. Соответственно, обеспечивается способ охлаждения потока углеводородов, например, потока природного газа. Указанный способ включает, по меньшей мере, стадии:

получение исходного потока углеводородов;

охлаждение исходного потока углеводородов посредством теплообмена с потоком хладагента с получением охлажденного потока углеводородов и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента;

получение исходного потока для компрессора в результате объединения потока рециркулирующего пара и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента;

пропускание исходного потока для компрессора через входной сепаратор с получением газового потока для компрессора;

пропускание газового потока для компрессора через один или большее число компрессоров, имеющих трубопровод для рециркуляции пара, с получением сжатого потока хладагента;

определение температуры T1 газообразного потока для компрессора на входе, по меньшей мере, в один компрессор для хладагента; и

охлаждение одного или более потоков из группы, включающей: рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газовый поток для компрессора; при этом указанное охлаждение регулируют в зависимости от температуры T1 с целью получения газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре, по меньшей мере, одного компрессора.

Поток углеводородов может быть частично или полностью сжижен, например, в результате охлаждения или после охлаждения (следующим шагом) с тем, чтобы получить поток сжиженных углеводородов, например, СПГ.

Настоящее изобретение обеспечивает также устройство для регулирования одного или большего числа компрессоров, предназначенных для сжатия одного или более газовых потоков при нормальной рабочей температуре. Указанное устройство, по меньшей мере, включает:

входной сепаратор, служащий для приема исходного потока для компрессора, полученного в результате объединения рециркуляционного потока пара и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента, и для получения газового потока для компрессора;

по меньшей мере, один компрессор для хладагента, имеющий вход для потока газообразного хладагента и выход для сжатого потока хладагента;

один или большее число путей, обеспечивающих прохождение рециркулирующей части или всего сжатого потока хладагента в виде рециркуляционного потока пара через компрессор для хладагента;

регулятор температуры для определения температуры T1 газового потока на входе в компрессор (12) для хладагента, а также для регулирования:

(i) одного или большего количества охладителей, служащих для охлаждения одного или более потоков из группы, включающих рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газовый поток для компрессора, с целью получения газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре; или

(ii) одного или большего количества потоков, более холодных, чем рециркуляционный поток пара, объединяемых с одним или более потоков из группы, включающей рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газовый поток для компрессора, с целью получения газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре; или

(iii) одного или большего количества, по меньшей мере, частично жидких потоков, объединяемых с одним или большим числом потоков из группы потоков, включающей рециркуляционный поток пара, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газообразный поток для компрессора, с целью получения газообразного потока для компрессора при нормальной рабочей температуре; или

комбинации из двух или более из (i)-(iii) в зависимости от температуры T1.

Далее будут описаны воплощения и примеры осуществления настоящего изобретения с помощью примера и со ссылками на сопровождающие чертежи.

Фиг.1 - схема, иллюстрирующая способ регулирования компрессора для хладагента в соответствии с различными воплощениями настоящего изобретения.

Фиг.2 - схема, иллюстрирующая способ регулирования ряда компрессоров для хладагента в соответствии с другим воплощением настоящего изобретения.

Фиг.3 - альтернативная схема по отношению к способу, иллюстрируемому на фиг.2.

Фиг.4 - иллюстрация изменений объемного расхода в зависимости от величины степени сжатия в компрессоре для хладагента в соответствии с аналогом изобретения и в компрессоре для хладагента, регулируемом в соответствии с одним воплощением настоящего изобретения.

Для целей настоящего описания один ссылочный номер позиции будет использован, как для обозначения трубопровода, так и для потока, транспортируемого по этому трубопроводу. Одинаковые элементы схемы обозначены на чертежах одинаковыми ссылочными номерами.

В описании приведены ссылки на различные типы «клапанов», включающие клапан регулирования расхода, рециркуляционный (перепускной) клапан и расширительный клапан. Возможно, что некоторые клапаны, необходимые в каком-либо контуре или процессе, здесь конкретно или в общем не упомянуты или не указаны. Специалисту известен тип и устройство клапана или клапанов, необходимых для воздействия на течение в трубопроводе, на поток, циркуляцию, контур и т.п.

Известные в настоящее время способы и устройства позволяют регулировать до различной степени охлаждение одного или более потоков из группы, включающей рециркуляционный поток пара, частично испаренный поток хладагента, исходный поток для компрессора и газовый поток для компрессора, регулируемые в зависимости от температуры T1 газового потока для компрессора на входе компрессора для хладагента, с целью поддержания газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре. Это обеспечивает более эффективное регулирование температуры потока на входе в компрессор вне зависимости от расхода рециркуляционного потока.

В настоящем описании газообразный поток для компрессора, полученный из исходного потока для компрессора, пропускают через компрессор для хладагента, имеющий трубопровод для рециркуляции потока пара. Рассматриваемые воплощения применяют охлаждение одного или большего числа потоков, включающих рециркуляционный поток пара, поток хладагента, исходный поток для компрессора и газообразный поток для компрессора для поддержания газового потока для компрессора при нормальной рабочей температуре, относящейся к компрессору для хладагента.

За счет поддержания температуры газового потока для компрессора на входе или со стороны всасывания компрессора при нормальной рабочей температуре потока или близкой к ней, рециркуляционный поток пара способен поддерживать расход в компрессоре для хладагента в пределах его рабочего диапазона, и, таким образом, помпаж предотвращается.

Нормальной рабочей температурой компрессора для хладагента является температура газообразного потока для компрессора на входе или на стороне всасывания компрессора для хладагента в том случае, когда рециркуляцию пара не осуществляют (или рециркуляция является минимальным) (т.е. какой-либо клапан для рециркуляции пара закрыт).

В случае использования компрессора, хладагент для которого представляет собой чистую компоненту, нормальной рабочей температурой газового потока для компрессора является температура конденсации. Специалисту в данной области техники понятно, что пар, подводимый в компрессор для хладагента, может быть слегка перегретым (менее чем на несколько градусов Цельсия) благодаря перепаду давления между испарителем хладагента и действующим входом компрессора. В этом случае в соответствии с изобретением предпочтительно поддерживают превышение температуры относительно точки конденсации газообразного потока для компрессора в процессе рециркуляции пара или проведения рециркуляции на уровне менее 10°C, более предпочтительно менее чем 5°C.

В случае компрессора, использующего смешанный хладагент, нормальной рабочей температурой может быть температура конденсации, но она может быть также выше температуры конденсации. В этом случае изобретение позволяет предпочтительно поддерживать какое-либо отклонение температуры газового потока для компрессора на уровне до 10°C выше или ниже нормальной рабочей температуры, более предпочтительно, менее чем на 5°C выше или ниже, в процессе рециркуляции пара или проведения рециркуляции.

Исходный поток для компрессора получают в результате объединения рециркуляционного потока пара, поступающего из трубопровода рециркуляции пара, и, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента. Указанный, по меньшей мере, частично испаренный поток хладагента может вытекать из теплообменника, в котором поток хладагента отбирает теплоту за счет теплообмена с другим потоком (например, охлаждаемым потоком углеводородов) в зоне охлаждения. Трубопровод для рециркуляции байпасирует зону охлаждения, включающую теплообменник, и, таким образом, рециркуляционный поток пара байпасирует зону охлаждения и/или указанный теплообменник.

Настоящее изобретение является подходящим, но не в качестве ограничения, для регулирования одного или большего числа многоступенчатых компрессоров для хладагента, имеющих ряд входов, в которые поступает хладагент при различных уровнях давления.

Соответственно, настоящее изобретение является, в частности, подходящим, но не в качестве ограничения, в тех случаях, когда используют два или большее число компрессоров для хладагента для различных газовых потоков для компрессора, в частности, когда эти газовые потоки находятся при различных уровнях давления. При использовании многоступенчатых компрессоров для хладагента или компрессора (компрессоров) для хладагента, имеющего большое количество секций и большое количество входов для газа с различным давлением, и обычно большое количество рециркуляционных трубопроводов, простое и эффективное поддержание температуры (температур) на стороне всасывания позволяет избежать помпажа для всех компрессоров с хладагентом.

Настоящее изобретение является, в частности, полезным в том случае, если поток хладагента испаряют при различных уровнях давления, но требуется вторичное сжатие каждой испаренной части потока до единого давления с целью повторного ее использования в качестве хладагента.

Так, в одном из воплощений описанный способ включает два или более, предпочтительно два или четыре, компрессора для хладагента, и два, три, четыре или пять газовых потоков для компрессоров.

Предпочтительно, настоящее изобретение обеспечивает способ, включающий использование двух или более газовых потоков для компрессоров, имеющих два или более различных давлений, например, четыре газовых потока для компрессора при четырех различных давлениях, проходящих через два или четыре компрессора для хладагента, которые являются отдельными компрессорами для хладагента, один или большее число компрессоров для хладагента с большим числом секций в одном корпусе, или комбинация указанных типов компрессоров.

Поддержание температуры на стороне всасывания компрессора для хладагента может быть достигнуто в процессе рециркуляции пара, осуществляемой с использованием ряда путей. Например, можно изменять температуру рециркуляционного потока в трубопроводе для рециркуляции пара, обычно охлаждаемого, с тем чтобы регулировать на стороне всасывания компрессора температуру газового потока, который включает рециркуляционный поток.

Предпочтительно температуру на стороне всасывания можно поддерживать за счет добавления одного или более дополнительных потоков к одному или большему числу объектов, выбранных из группы, включающей: один или большее количество, по меньшей мере, потоков частично испаренного хладагента, рециркуляционный поток пара, исходный поток для компрессора, входной сепаратор компрессора, и газовый поток для компрессора. Один или большее количество таких дополнительных потоков или имеет (имеют) более низкую температуру, чем поток, к которому его (их) добавляют, и/или они являются полностью или частично потоками жидкости, за счет чего температура на стороне всасывания газового потока может быть изменена так, как это необходимо. Эти более холодные и/или охлаждающие потоки могут быть непосредственно введены для изменения температуры на стороне всасывания газового потока так, как это необходимо. Источником одного или большего числа дополнительных потоков может быть часть цикла, контура или системы охлаждения, включающей компрессор для хладагента.

Определенным или каждым компрессором для хладагента, используемым в настоящем изобретении, может быть любой подходящий компрессор для хладагента, по усмотрению имеющий две или более ступени сжатия или секции давления. Использование термина «компрессор для хладагента» распространяется здесь на единственный компрессор для хладагента, имеющий ряд секций давления в одном корпусе, способный всасывать два или большее количество газовых потоков при различных давлениях. В установке или на заводе по охлаждению или сжижению углеводородов может также быть использован один или большее число других хладагентов или компрессоров, не включенных в настоящее изобретение и не реализующих режим рециркуляции, в отличие от раскрытых в настоящем изобретении.

Определенным или каждым рециркуляционным трубопроводом, который может быть использован в настоящем изобретении, может быть любой подходящий трубопровод, способный транспортировать рециркуляционный поток, который может находиться в жидком, газообразном или двухфазном состоянии, со стороны нагнетания компрессора для хладагента к стороне всасывания. Определенный или каждый рециркуляционный трубопровод может быть разветвлен или разделен известным в уровне техники образом для подачи части или доли рециркуляционного потока к двум или большему числу компрессоров для хладагента.

Поток хладагента может включать единственную компоненту, например, пропан или азот, или может включать смесь из двух или более компонент, выбранных из группы, включающей: азот, метан, этан, пропан, бутаны, пентаны.

По усмотрению, настоящее изобретение, кроме того, включает одну или более из нижеследующих дополнительных стадий:

(f) разделение сжатого потока хладагента, по меньшей мере, на первый постоянный поток и рециркуляционный поток пара;

(g) охлаждение первого постоянного потока с получением, по меньшей мере, частично сконденсированного первого постоянного потока;

(h) разделение, по меньшей мере, частично сконденсированного первого постоянного потока на второй постоянный поток и второй рециркуляционный поток;

(i) обеспечение испарения, по меньшей мере, части второго постоянного потока для получения, по меньшей мере, частично испаренного потока хладагента стадии (a); и

(j) использование второго рециркуляционного потока в качестве одного или большего количества холодных потоков.

На фиг.1 представлена упрощенная и общая схема 2, иллюстрирующая осуществление различных способов регулирования компрессора для сжатия потока хладагента.

Фиг.1 иллюстрирует также способ охлаждения потока углеводородов, например, природного газа. Исходный поток 5 природного газа проходит через зону 21 охлаждения, которая может содержать один или большее количество теплообменников, размещенных последовательно или параллельно или последовательно-параллельно, для получения охлажденного потока 6 углеводородов, например, имеющего температуру ниже 0°C, например, в интервале от -10°C до -70°C, по усмотрению, частично сжиженного.

Исходный поток 6 углеводородов охлаждают посредством теплообмена с потоком 20e хладагента, что обеспечивает, по меньшей мере, частично, обычно большей частью, и предпочтительно полностью испаренный поток 8 хладагента. Далее необходимо, чтобы большей частью испаренный поток 8 хладагента был подвергнут вторичному сжатию для его повторного использования. Соответственно, источник исходного потока 10a для компрессора частично или полностью проходит через входной сепаратор 11 компрессора с целью удаления, в основном, какой-либо жидкости, которая может находиться в исходном потоке 10a для компрессора, и получения тем самым газового потока 10 для компрессора, отводимого с верха сепаратора. (Входной сепаратор 11 может также обеспечивать получение малого потока 10b жидкости, отводимого с низа сепаратора).

Газовый поток 10 для компрессора проходит через вход 14 компрессора 12 для хладагента. В указанном компрессоре 12 для хладагента газовый поток сжимают с получением сжатого потока 20 хладагента, отводимого через выход 16.

При желании используют первый теплообменник 26, обычно теплообменник с охлаждением с помощью окружающей среды, например, один или большее количество водяных и/или воздушных охладителей, размещенный после выхода 16 и предназначенный для охлаждения сжатого потока 20 хладагента и получения более холодного сжатого потока 20a хладагента.

Сжатый поток 20 хладагента (или охлажденный сжатый поток 20a) разделяют с помощью разделительного устройства 18 или делителя потока на постоянный поток 20b хладагента и рециркуляционный поток 30 пара. Разделительным устройством 18 может быть какое-либо устройство, способное разделять поток на две или более части или доли, например, блок коллекторов или специальное устройство или более просто, тройник. Рециркуляционный поток 30 пара предпочтительно по существу полностью находиться в паровой фазе. Постоянный поток 20b хладагента проходит через один или большее количество охладителей 17 и один или большее количество сборных резервуаров 19, перед его расширением при прохождении через расширительный клапан 7 и рециркуляцией через зону 21 рециркуляции.

Вообще, разделение сжатого потока 20 хладагента может обеспечить любой процент, от 0 до 100%, рециркуляционного потока 30 пара. То есть, в процессе работы компрессора 12 для хладагента могут быть случаи, в которых для сохранения минимального расхода на входе 14 компрессора рециркуляция не требуется (т.е. рециркуляционный поток 30 пара соответствует 0%). Возможны альтернативные случаи, в которых 100% сжатого потока 20 хладагента направляют на рециркуляцию в виде рециркуляционного потока 30 пара, например, в процессе запуска компрессора 12 для хладагента.

Для целей настоящего изобретения в рабочем процессе используют рециркуляционный поток 30 и какой-либо другой рециркуляционный поток, и их объединяю, по меньшей мере, с частично испаренным потоком 8 хладагента, поступающим из теплообменника 21. К примеру, рециркуляционный поток 30 пара представляет собой некоторую часть, например, 10 об.% сжатого потока 20 хладагента.

Рециркуляционный поток 30 пара проходит через расширительное устройство, например, рециркуляционный клапан 22, известный в уровне техники, для получения расширенного первого потока 30a, который может быть объединен с, по меньшей мере, частично испаренным потоком 8 хладагента, с помощью объединяющего устройства 24 с получением в результате исходного потока 10a для компрессора.

На фиг.1 показан регулятор температуры T1, который измеряет температуру T1 газового потока 10 на входе 14 компрессора 12 для хладагента. Регулятором температуры T1 может быть любой прибор, известный в уровне техники для этой цели. Фактическая температура газового потока 10 для компрессора на входе 14 компрессора не является существенной для настоящего изобретения. Существенным является только поддержание компрессора 12 для хладагента при нормальной рабочей температуре или близкой к ней, например, ±10°C. Так, в одном воплощении регулятор температуры T1 может определять разность температур между температурой T₁ газового потока 10 для компрессора на входе 14 компрессора 12 для хладагента и нормальной рабочей температурой указанного компрессора 12 для хладагента.

В другом воплощении нормальная рабочая температура компрессора 12 для хладагента может быть введена в регулятор температуры T1 в качестве вставки (заданной величины регулируемого параметра), или может быть введен интервал заданной величины, и регулятор температуры T1 стремится поддерживать измеряемую входную температуру Т1 в пределах этого интервала.

На фиг.1 регулятор температуры T1 показан установленным на трубопроводе 10 для газового потока компрессора. Однако он может быть размещен на любом трубопроводе, посредством которого может быть определена температура T1 на входе компрессора.

На фиг.1 показан ряд возможных схем, позволяющих регулировать газовый поток 10 для компрессора для поддержания его желательной входной температуры T1.

В одной схеме первый теплообменник 26 может быть использован для регулирования температуры более холодного сжатого потока 20а хладагента, который, следовательно, будет оказывать влияние на температуру отделенного рециркуляционного потока 30 пара. Такое регулирование температуры может быть использовано вдоль всего рециркуляционного трубопровода 30 и влияет на температуру потока, полученного в результате объединения расширенного рециркуляционного потока 30a пара и, по меньшей мере, частично испаренного потока 8 хладагента, с тем, чтобы поддерживать желательную входную температуру Т1 газового потока 10 для компрессора.

Во второй схеме на пути прохождения исходного потока 10a для компрессора размещен второй теплообменник 28. Этот второй теплообменник 28 может регулировать температуру газового потока 28 для компрессора, поддерживаемого при нормальной рабочей температуре или близкой к ней.

Третья возможная схема, иллюстрируемая на фиг.1, предусматривает добавление первого холодного, предпочтительно содержащего жидкость, потока 32, объединяемого с помощью объединительного устройства 32a с расширенным рециркуляционным потоком 30a пара. Предпочтительным является непосредственный ввод первого холодного, предпочтительно включающего жидкость, потока 32 в расширенный рециркуляционный поток 30a пара. Холодный поток 32 испаряется в контакте с более нагретым рециркуляционным потоком 30a пара с получением первого объединенного рециркуляционного потока 30b, имеющего температуру более низкую, чем рециркуляционный поток 30a пара. Температура указанного последнего потока может быть изменена за счет изменения соотношения между холодным потоком 32 и объединяемым с ним более нагретым рециркуляционным потоком 30a пара. Таким образом, температура первого объединенного рециркуляционного потока 30b может быть такой, чтобы воздействовать на соединение этого потока с, по меньшей мере, частично испаренным потоком 8 хладагента для получения газового потока 10 для компрессора, имеющего желательную входную температуру.

В четвертой возможной схеме, показанной на фиг.1, обеспечивают второй холодный поток 34, объединяемый с исходным потоком 10a для компрессора с помощью объединительного устройства 34a, например, например, путем непосредственного ввода второго холодного потока 34. Температура и/или фаза второго холодного потока 34 может быть также такой, чтобы воздействовать на температуру газового потока 10 для компрессора, имеющего входную температуру, соответствующую его рабочей точке или близкой к ней.

Охлаждение потока посредством его объединения с холодным потоком или охлаждающим потоком, так, как описано выше в третьей и четвертой схемах, может быть названо непосредственным теплообменом. Прохождение этого потока и холодного потока или охлаждающего потока через теплообменник, такой, как в описанных выше первой и второй схемах, может быть названо косвенным теплообменом.

Для воздействия на температуру или для регулирования температуры газового потока 10 для компрессора перед входом 14 компрессора может быть использовано два или большее количество теплообменников, показанных на фиг.1.

Специалист в данной области техники осведомлен об основных свойствах и снабжении потоками первого и второго теплообменников 26, 28, которые могут включать в себя один или большее число теплообменников, размещенных параллельно, последовательно или последовательно-параллельно, а также об основных свойствах и получении первого и второго холодных потоков 32, 43.

Например, второй теплообменник 28 может снабжаться холодным потоком 28a, который сначала проходит через регулирующий/расширительный клапан 28b. Расширение таких потоков и их использование в теплообменниках изв