包括机械驱动混合气体涡轮和用于机械驱动混合气体涡轮的动态冷却系统的涡轮机械设备
本发明公开了一种涡轮机械设备。该涡轮机械设备包括机械混合气体涡轮和用于机械混合气体涡轮的冷却系统，其被设想为增加/减少由冷却器(5)冷却的制冷剂流体的流量，以便根据功率需求，气体涡轮模块(1)的空气过滤室(11)中的一定量的空气达到第一劣化曲线中与气体涡轮(10)的预定功率值相关联的预定温度值所对应的温度，或者变频驱动电动机组(2)的可逆电机(20)中的一定量的空气达到第二劣化曲线中与可逆电机的预定功率值相关联的预定温度值所对应的温度值。还公开了一种用于冷却气体涡轮模块(1)中的一定量的空气和变频驱动电动机组(2)中的一定量的空气的方法。
发明专利
CN202280037313.7
2022-04-22
CN117355669A
2024-01-05
F02C7/12(2006.01)
诺沃皮尼奥内技术股份有限公司
马可·圣蒂尼;法比奥·巴尔丹齐尼
意大利佛罗伦萨
北京同立钧成知识产权代理有限公司
黄清%黄健
意大利;IT
1.一种涡轮机械设备，所述涡轮机械设备包括： 气体涡轮模块，所述气体涡轮模块包括气体涡轮和空气过滤室； 变频驱动电动机组，所述变频驱动电动机组包括能够提供/吸收功率的可逆电机； 冷却系统，所述冷却系统包括 至少一个冷却器，所述至少一个冷却器用于冷却制冷剂流体， 第一管线，所述第一管线将所述冷却器连接到所述空气过滤室， 第二管线，所述第二管线将所述冷却器连接到所述可逆电机；和 至少一个泵送装置，所述至少一个泵送装置连接到所述冷却器并且被构造成至少在所述第一管线和所述第二管线中泵送由所述冷却器冷却的所述制冷剂流体；并且 其中所述涡轮机械设备还包括： 存储装置，所述存储装置用于存储数据， 中央控制机组，所述中央控制机组连接到所述冷却器、所述泵送装置和所述存储装置，并且被配置成在所述存储装置中存储与所述气体涡轮相关联的第一劣化曲线，其中预定的第一温度值与预定的第一功率值相关联，和与所述可逆电机相关联的第二劣化曲线，其中预定的第二温度值与预定的第二功率值相关联； 其中所述冷却系统还包括： 第一阀，所述第一阀用于改变在所述第一管线上流动的一定量的制冷剂流体的流量； 第一测量和控制装置，所述第一测量和控制装置被配置为测量与所述空气过滤室中的空气相关的第一温度值并控制所述第一阀； 第二阀，所述第二阀用于改变在所述第二管线上流动的一定量的制冷剂流体的流量；和 第二测量和控制装置，所述第二测量和控制装置被配置为测量与由所述冷却器冷却的所述制冷剂流体相关的第二温度值并控制所述第二阀；并且 其中所述中央控制机组被配置为： 设置所述制冷剂流体的温度参考值，使得离开所述冷却器的所述制冷剂流体具有所述温度参考值； 启动所述泵送装置；以及 通过所述相应的测量和控制装置对每个阀彼此独立地进行控制，以增加/减少由所述冷却器冷却的所述制冷剂流体的流量，以便根据功率需求，使所述空气过滤室中的所述空气达到所述第一劣化曲线中与所述气体涡轮的预定的第一功率值相关联的预定的第一温度值，或者使所述可逆电机中的空气达到所述第二劣化曲线中与所述可逆电机的预定的第二功率值相关联的预定的第二温度值。 2.根据权利要求1所述的涡轮机械设备，其中所述中央控制机组被配置为基于由所述第一测量和控制装置测量的所述第一温度值和与所述气体涡轮的预定的第一功率相关联的预定的第一温度值之间的差来控制所述第一阀，所述预定的第一功率对应于功率需求所需的第一功率值，并且基于由所述第二测量和控制装置测量的所述第二温度值和与所述可逆电机的预定的第二功率相关联的预定的第二温度值之间的差来控制所述第二阀，所述预定的第二功率对应于功率需求所需的第二功率值。 3.根据权利要求1所述的涡轮机械设备，其中所述冷却器包括逻辑控制机组，并且所述中央控制机组连接到所述冷却器的所述逻辑控制机组并且被配置为： 判定所述制冷剂流体的所述温度参考值是与所述气体涡轮所需的所述预定的第一功率值相关联的所述预定的第一温度值和与可逆电机所需的所述预定的第二功率值相关联的所述预定的第二温度值之间的最小值；以及 将所述温度参考值发送给所述冷却器的所述逻辑控制机组，使得所述冷却器的所述逻辑控制机组将所述流体制冷剂的所述温度值设置为等于所述温度参考值。 4.所述涡轮机械设备1，其中所述中央控制机组被配置为： 控制所述第一测量和控制装置，使得所述第一测量和控制装置依次控制所述第一阀，以当由所述第一测量和控制装置测量的所述第一温度值大于与所述气体涡轮的预定的第一功率相关联的所述预定的第一温度值时，增加所述制冷剂流体的所述流量，所述预定的第一功率对应于功率需求所需的第一功率值，并且当由所述第一测量和控制装置测量的所述第一温度值小于与所述气体涡轮的预定的第一功率相关联的所述预定的第一温度值时，减少所述制冷剂流体的所述流量，所述预定的第一功率对应于功率需求所需的第一功率值；并且 控制所述第二测量和控制装置，使得所述第二测量和控制装置依次控制所述第二阀，以当由所述第二测量和控制装置测量的所述第二温度值大于与所述可逆电机的预定的第二功率相关联的所述预定的第二温度值时，增加所述制冷剂流体的所述流量，所述预定的第二功率对应于功率需求所需的第二功率值，并且当由所述第二测量和控制装置测量的所述第二温度值小于与所述可逆电机的预定的第二功率相关联的所述预定的第二温度值时，减少所述制冷剂流体的所述流量，所述预定的第二功率对应于功率需求所需的第二功率值。 5.根据权利要求1所述的涡轮机械设备，其中所述可逆电机包括空气冷却机组，所述空气冷却机组被构造成通过使制冷剂流体通过热交换器来冷却闭合回路中的空气。 6.根据权利要求1所述的涡轮机械设备， 其中 所述变频驱动电动机组还包括VFD控制面板，所述VFD控制面板被配置为控制所述可逆电机； 所述冷却系统包括： 第三管线，所述第三管线将所述冷却器连接到所述VFD控制面板， 第三阀，所述第三阀用于改变在所述第三管线上流动的一定量的制冷剂流体的流量， 第三测量和控制装置，所述第三测量和控制装置被配置为测量与由所述冷却器冷却的所述制冷剂流体相关的第三温度值并控制所述第三阀， 其中所述泵送装置被构造成将由所述冷却器冷却的一定量的制冷剂流体泵送到所述第三管线中， 其中 所述中央控制机组连接到所述第三测量和控制装置并且被配置为： 在所述存储装置中存储与所述VFD控制面板相关联的第三劣化曲线，其中预定的第三温度值与预定的第三功率值相关联；并且 通过所述第三测量和控制装置独立于所述第一阀和第二阀对所述第三阀进行控制，以增加/减少由所述冷却器冷却的所述制冷剂流体的流量，使得根据所述功率需求，所述VFD控制面板中的所述制冷剂流体达到所述第三劣化曲线中与所述VFD控制面板的预定的第三功率值相关联的预定的第三温度值。 7.根据权利要求6所述的涡轮机械设备，其中所述中央控制机组被配置为基于由所述第三测量和控制装置测量的所述第三温度值和与所述VFD控制面板的预定的第三功率相关联的预定的第三温度值之间的差来控制第三阀，所述预定的第三功率对应于功率需求所需的第三功率值。 8.根据权利要求6所述的涡轮机械设备，其中 所述冷却器包括逻辑控制机组，并且所述中央控制机组连接到所述冷却器的所述逻辑控制机组并且被配置为： 判定所述制冷剂流体的所述温度参考值是与所述气体涡轮所需的所述预定的第一功率值相关联的所述预定的第一温度值和与可逆电机所需的所述预定的第二功率值相关联的所述预定的第二温度值之间的所述最小值；并且 将所述温度参考值发送给所述冷却器的所述逻辑控制机组，使得所述冷却器的所述逻辑控制机组将所述流体制冷剂的所述温度值设置为等于所述温度参考值。 其中 所述中央控制机组被配置为判定所述制冷剂流体的所述温度参考值是与所述气体涡轮所需的所述预定的第一功率值相关联的所述预定的第一温度值和与所述可逆电机所需的所述预定的第二功率值相关联的所述预定的第二温度值以及与所述VFD控制面板所需的所述预定的第三功率值相关联的所述预定的第三温度值之间的最小值。 9.根据权利要求6所述的涡轮机械设备，其中所述中央控制机组被配置为控制所述第三测量和控制装置，使得所述第三测量和控制装置依次控制所述第三阀，以当由所述第三测量和控制装置测量的所述第三温度值大于与所述VFD控制面板的预定的第三功率相关联的所述预定的第三温度值时，增加所述制冷剂流体的所述流量，所述预定的第三功率对应于功率需求所需的第三功率值，并且当由所述第三测量和控制装置测量的所述第三温度值小于与所述VFD控制面板的预定的第三功率相关联的所述预定的第三温度值时，减少所述制冷剂流体的所述流量，所述预定的第三功率对应于功率需求所需的第三功率值。 10.根据权利要求1所述的涡轮机械设备，其中所述冷却系统包括两个冷却器和两个泵送装置，其中每个冷却器被构造成冷却相应量的制冷剂流体，并且每个泵送装置连接到相应冷却器并且被构造成将由相应冷却器冷却的相应量的制冷剂流体分别泵送到所述空气过滤室中和所述可逆电机中。 11.根据权利要求6所述的涡轮机械设备，其中所述冷却系统包括三个冷却器和三个泵送装置，其中每个冷却器被构造成冷却相应量的制冷剂流体，并且每个泵送装置连接到相应冷却器并且被构造成将由相应冷却器冷却的相应量的制冷剂流体分别泵送到所述空气过滤室中、所述可逆电机中和所述VFD控制面板中。 12.根据权利要求1所述的涡轮机械设备， 其中 所述变频驱动电动机组还包括VFD控制面板，所述VFD控制面板被配置为控制所述可逆电机，并且 所述冷却系统包括： 第三管线，所述第三管线在一个点处将所述VFD控制面板连接到所述第二管线，使得所述第二管线被细分为第一部分和第二部分，其中所述第一部分将所述点连接到所述冷却器，并且所述第二部分将所述点连接到所述可逆电机，所述第二阀布置在所述第二管线的所述第一部分上，并且 其中 与所述VFD控制面板相关联的第三劣化曲线等于所述第二劣化曲线，在所述第三劣化曲线中，预定温度值与预定的第三功率值相关联。 13.根据权利要求1所述的涡轮机械设备，其中所述冷却器具有入口和出口，并且所述冷却系统包括冷却装置，所述冷却装置串联连接到所述冷却器的所述入口或者并联连接在所述冷却器的所述入口与所述出口之间。 14.根据权利要求1所述的涡轮机械设备，其中所述涡轮机械设备包括布置在所述气体涡轮模块与所述变频驱动电动机组之间的第一压缩机，所述第一压缩机优选地通过自同步离合器连接到所述气体涡轮。 15.根据权利要求1所述的涡轮机械设备，其中所述涡轮机械设备包括第一压缩机，并且所述气体涡轮模块布置在所述变频驱动电动机组与所述第一压缩机之间。 16.根据权利要求1所述的涡轮机械设备，其中所述涡轮机械设备包括第一压缩机，并且所述变频驱动电动机组布置在所述气体涡轮模块与所述第一压缩机之间。 17.根据权利要求1所述的涡轮机械设备，其中所述涡轮机械设备包括第二压缩机和第三压缩机，其中所述第三压缩机布置在所述第一压缩机与所述第二压缩机之间，其中所述第一压缩机连接到所述气体涡轮模块，并且所述第二压缩机连接到所述变频驱动电动机组。 18.一种用于通过冷却系统至少冷却气体涡轮模块中的一定量的空气和变频驱动电动机组中的一定量的空气的方法，其中所述气体涡轮模块包括气体涡轮和空气过滤室，并且所述变频驱动电动机组包括可逆电机，所述冷却系统包括用于冷却制冷剂流体的冷却器、将所述冷却器连接到所述空气过滤室的第一管线、将所述冷却器连接到所述可逆电机的第二管线、和用于至少在所述第一管线和所述第二管线中泵送制冷剂流体的泵送装置、以及用于改变在所述第一管线上流动的一定量的制冷剂流体的流量的第一阀、被配置为测量与所述空气过滤室中的所述空气相关的第一温度值并控制所述第一阀的第一测量和控制装置、用于改变在所述第二管线上流动的一定量的制冷剂流体的流量的第二阀、和被配置为测量与所述可逆电机中的所述空气相关的第二温度值并控制所述第二阀的第二测量和控制装置，所述方法包括以下步骤： -通过所述泵送装置泵送所述制冷剂流体； -通过所述第一测量和控制装置测量与所述空气过滤室中的所述空气相关的所述第一温度值； -通过所述第二测量和控制装置测量与所述可逆电机中的所述空气相关的所述第二温度值； -根据功率需求，相对于与所述气体涡轮相关联的第一劣化曲线和与所述可逆电机相关联的第二劣化曲线来设置所述制冷剂流体的温度参考值，使得离开所述冷却器的所述制冷剂流体的温度等于所述温度参考值，在所述第一劣化曲线中，预定的第一温度值与预定的第一功率值相关联，在所述第二劣化曲线中，预定的第二温度值与预定的第二功率值相关联；以及 -通过所述相应的测量和控制装置对所述第一阀和所述第二阀彼此独立地进行控制，以增加/减少由所述冷却器冷却的所述制冷剂流体的流量，使得根据所述功率需求 所述空气过滤室中的所述空气达到所述第一劣化曲线中与所述气体涡轮的预定的第一功率值相关联的预定的第一温度值，或者所述可逆电机中的所述空气达到所述第二劣化曲线中与所述可逆电机的预定的第二功率值相关联的预定的第二温度值。