建设性地使用往复式压缩机设施中压力脉动的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及建设性地使用往复式压缩机设施中压力脉动的方法和装置。提供一种建设性地使用压力脉冲来提高往复式压缩机的容积效率的装备和方法。该装备包括气体循环装置和控制器。气体循环装置提供路径，气体通过该路径在往复式压缩机和容积瓶之间循环，容积瓶在往复式压缩机与设施之间进行缓冲。气体循环装置构造成必须具有基本等于在往复式压缩机中执行压缩循环的频率的共振频率。控制器构造成控制切换位于往复式压缩机和气体循环装置之间的阀的时机，以便建设性地使用在气体循环装置中出现的压力脉动来提高往复式压缩机的容积效率。

【技术实现步骤摘要】
建设性地使用往复式压缩机设施中压力脉动的方法和装置
本文公开主题的实施例大体涉及在油气行业中使用往复式压缩机的设施，并且更具体而言，涉及建设性地使用压力脉动来提高压缩机的容积效率，即，实现脉冲增压效应。
技术介绍
在油气行业中使用压缩机必须满足行业具体要求，这考虑了例如压缩气体常常有腐蚀性且可燃的。美国石油协会(API)(对用于油气行业中的装备设定公认的行业标准的机构)已经发布了文件API618，其列出了关于往复式压缩机的完整的一套最低要求。压缩机可分类成正排量压缩机(例如，往复式压缩机、螺杆式压缩机或导叶压缩机)和动态压缩机(例如，离心压缩机或轴向压缩机)。在正排量压缩机中，通过截留气体，并且然后减小其中截留气体的容积来实现压缩。在动态压缩机中，通过在压缩机的内部的预先确定的位置处将(例如，旋转元件的)动能转换成压力能来实现压缩。理想的压缩循环(在图1中通过跟踪压力-容积的发展以曲线图的方式示出)包括至少四个阶段：膨胀、吸入、压缩和排出。当压缩流体在压缩循环结束时从压缩室中排出时，处于输送压力P1的少量流体仍然被截留在清空容积V1(即，压缩室的最小容积)中。在压缩循环的膨胀阶段1和吸入阶段2期间，活塞运动，以增大压缩室的容积。在膨胀阶段1开始时，输送阀关闭(吸入阀保持关闭)，并且然后，截留流体的压力降低，因为可用于流体的压缩室的容积增大。当压缩室的内部的压力变成等于吸入压力P2时，压缩循环的吸入阶段开始，从而触发吸入阀在容积V2下打开。在吸入阶段2期间，压缩室容积和待压缩的流体的量(处于压力P2)增加，直到达到压缩室的最大容积V3。在压缩循环的压缩和排出阶段期间，活塞沿与在膨胀和吸入阶段期间的运动方向相反的方向运动，以减小压缩室的容积。在压缩阶段3期间，吸入阀和输送阀两者关闭(即流体不进入或离开缸体)，在压缩室中的流体的压力增大(从吸入压力P2到输送压力P1)，因为压缩室的容积减小到V4。当压缩室的内部的压力变成等于输送压力P1时，压缩循环的输送阶段4开始，从而触发输送阀打开。在输送阶段4期间，处于输送压力P2的流体从压缩室中排出，直到达到压缩室的最小(清空)容积V1。压缩机的效率的一个度量是容积效率，容积效率是在吸入阶段V3-V2期间被往复式压缩机的活塞扫过的压缩室的容积与在压缩循环期间被活塞扫过的总容积V3-V1的比。在往复式压缩机的外部发生压力脉动的现象是由于往复式压缩机的内部的气体流的不连续性质引起的。这些压力脉动可导致振动和疲劳应力大、噪声水平高和压缩机性能降低。API618包括在设计设施(包括往复式压缩机)以(除了别的目的之外)避免压力脉动的破坏作用时必须承担的声学研究的详细要求。为了阻止这些脉动传播到整个设施，容积瓶安装在压缩机的吸入阀之前且在排出阀之后，从而在往复式压缩机与设施的其余部分之间进行缓冲。例如，图2示出了在往复式压缩机10和设施的其余部分之间的接口的简化模型。这里，用语“接口”表示往复式压缩机10的阀20和设备管30之间的所有构件，气体通过设备管30而被引导到或引导出设施(例如，油气设备)的其余部分。往复式压缩机10具有活塞40，并且通过管50连接到容积瓶60上。然后容积瓶60通过设备管30连接到油气设备上。容积瓶60充有待压缩的气体或压缩气体(这取决于容积瓶是位于吸入阀之前或排出阀之后，或者往复式压缩机10是否具有高声阻抗)，并且用作脉动的反射器，从而允许仅少部分传输向设备管30。由往复式压缩机10产生的压力脉动的频率是往复式压缩机中的压缩过程的频率。当管30的固有频率f等于由往复式压缩机产生的压力脉动的频率时，发生共振。管50的固有频率f取决于声音在气体中的速度c和管50的长度L。在一次近似中，在这些量之间存在以下关系：f=c/(2L)。如果固定压力波沿着管50形成，则可采用节流口(即，管局部变窄)来降低固定压力波的幅度。因而，传统上，压力脉动(由于往复式压缩机中的气体流的不连续性质而固有地出现)被消散，即不被使用。提供建设性地使用压力脉动来提高往复式压缩机的效率的方法和装置(其设置在包括往复式压缩机的油气设施中或在其中执行)将是合乎需要的。
技术实现思路
一些实施例具有促动阀和气体循环装置，气体循环装置构造成具有基本等于在往复式压缩机中执行压缩循环的频率的共振频率。促动阀，以(诸如)建设性地使用固有压力脉动来提高压缩机的容积效率。使用压力脉冲来提高效率的这种方式被称为脉冲增压效应。根据一个示例性实施例，一种装备包括气体循环装置和控制器。气体循环装置提供路径，气体(待压缩或在被压缩之后)通过该路径在往复式压缩机和容积瓶之间循环，容积瓶对往复式压缩机与油气设备的气体流连接进行缓冲。气体循环装置构造成具有基本等于在往复式压缩机中执行压缩循环的频率的共振频率。控制器构造成控制切换位于往复式压缩机和气体循环装置之间的阀的时机，以便建设性地使用在气体循环装置中出现的压力脉动来提高往复式压缩机的容积效率。根据另一个示例性实施例，提供一种使用脉冲增压效应来提高往复式压缩机的容积效率的方法。该方法包括在往复式压缩机的阀和容积瓶之间设置气体循环装置，容积瓶在往复式压缩机与油气设备之间进行缓冲，气体循环装置构造成具有基本等于在往复式压缩机中执行压缩循环的频率的共振频率。该方法进一步包括控制促动阀的时机，以建设性地使用在气体循环装置中固有地出现的压力脉冲来提高往复式压缩机的容积效率。根据另一个示例性实施例，提供一种改进往复式压缩机设施的方法。设施的往复式压缩机用容积瓶在其输出或输入与设施的其余部分之间进行缓冲。改进往复式压缩机设施，以使用往复式压缩机的脉冲增压效应来提高其容积效率。该方法包括通过将至少一个声学共振器添加到气体循环装置的管上，来改良将往复式压缩机的输出或输入连接到容积瓶上的气体循环装置，以使气体循环装置具有基本等于在往复式压缩机中执行压缩循环的频率的共振频率。该方法进一步包括将往复式压缩机和气体循环装置之间的阀连接到控制器上，控制器构造成控制促动阀的时机，以便建设性地使用在气体循环装置中出现的压力脉动来提高往复式压缩机的容积效率。附图说明结合在说明书中且构成说明书的一部分的附图示出了一个或多个实施例，并且与描述一起阐明这些实施例。在图中：图1是示出理想的压缩循环的压力-容积曲线图；图2是在往复式压缩机和油气设备之间的传统接口的示意图；图3是根据示例性实施例的、在往复式压缩机和油气设备之间的接口的示意图；图4是根据示例性实施例的、在往复式压缩机和油气设备之间的接口的示意图；图5是根据示例性实施例的、在往复式压缩机和油气设备之间的接口的示意图；图6是根据示例性实施例的、在往复式压缩机和油气设备之间的接口的示意图；图7是根据示例性实施例的、在往复式压缩机和油气设备之间的接口的示意图；图8是根据示例性实施例的、在往复式压缩机和油气设备之间的接口的示意图；图9是根据示例性实施例的、使用在往复式压缩机的运行期间固有地产生的脉动来提高压缩机的效率的方法的流程图；以及图10是根据示例性实施例的、用于改进往复式压缩机设施的方法的流程图。具体实施方式示例性实施例的以下描述参照了附图。不同图中的相同参考标号标识相同或相似的元件。以下详细描述不限制本专利技术。相反，本专利技术的范围由所附权利要求限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装备，包括：气体循环装置，其提供路径，待压缩的气体通过所述路径在往复式压缩机和容积瓶之间循环，所述容积瓶在所述往复式压缩机与设施之间进行缓冲，所述气体循环装置构造成具有基本等于在所述往复式压缩机中执行压缩循环的频率的共振频率；以及控制器，其构造成控制切换位于所述往复式压缩机和所述气体循环装置之间的阀的时机，以便建设性地使用在所述气体循环装置中出现的压力脉动来提高所述往复式压缩机的容积效率。

【技术特征摘要】
2011.12.20 IT CO2011A0000701.一种使用往复式压缩机设施中压力脉动的装备，包括：气体循环装置，其提供路径，待压缩的气体通过所述路径在往复式压缩机和容积瓶之间循环，所述容积瓶在所述往复式压缩机与设施之间进行缓冲，所述气体循环装置构造成具有基本等于在所述往复式压缩机中执行压缩循环的频率的共振频率；以及控制器，其构造成控制切换位于所述往复式压缩机和所述气体循环装置之间的阀的时机，以便建设性地使用在所述气体循环装置中出现的压力脉动来提高所述往复式压缩机的容积效率。2.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述气体循环装置包括管和具有面积大于所述管的面积的顺列式共振器，所述管和所述顺列式共振器布置在所述往复式压缩机和所述容积瓶之间。3.根据权利要求2所述的装备，其特征在于，所述气体循环装置进一步包括布置在所述顺列式共振器的侧方的侧支共振器，其中，所述侧支共振器通过共振器阀连接到所述顺列式共振器上，所述共振器阀在打开和关闭之间切换，从而将所述侧支共振器连接到所述顺列式共振器上，或者使所述侧支共振器与所述顺列式共振器断开，这取决于所述气体的组成。4.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述气体循环装置包括布置在所述往复式压缩机和所述容积瓶之间的管，以及布置在所述管的侧方的侧支管，其中，所述侧支管通过共振器阀连接到所述管上，所述共振器阀在打开和关闭之间切换，从而将所述侧支管连接到所述管上，或者使所述侧支管与所述管断开，这取决于所述气体的组成。5.根据权利要求4所述的装备，其特征在于，所述气体循环装置进一步包括：附连到所述管上的侧支共振器；以及连接到所述侧支共振器上的附加侧支共振器。6.根据权利要求5所述的装备，其特征在于，所述侧支共振器和所述附加侧支共振器中的至少一个通过共...

【专利技术属性】
技术研发人员：R巴加利，L托纳雷利，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内有限公司，
类型：发明
国别省市：