ガス圧縮プラントのエネルギー回収システム
【課題】プラントの１つ以上のコンプレッサがガス再循環状態で動作する時に発生するエネルギーの損失を有効な仕事へと少なくとも部分的に変換可能なガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムを構築すること。
【解決手段】或る一定の入口圧で吸引管１４からガスを吸引可能、且つ、入口圧を上回る或る一定の出口圧で輸送管１６を通してガスを輸送可能な少なくとも１つの遠心コンプレッサ１０とを含むガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムにおいて、コンプレッサ１０に入るガス流量が或る一定の限界値を下回る場合に、コンプレッサ１０より下流に配置されるプラントの部分内に、少なくとも１つのターボエキスパンダ３６と少なくとも１つの弁２４が並列に設置されて、ターボエキスパンダと弁は互いに協働し、且つ、電子装置３５によって制御されることによって、コンプレッサ１０を保護し同時に有用なエネルギーを再循環モード中に生成する。
【解決手段】或る一定の入口圧で吸引管１４からガスを吸引可能、且つ、入口圧を上回る或る一定の出口圧で輸送管１６を通してガスを輸送可能な少なくとも１つの遠心コンプレッサ１０とを含むガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムにおいて、コンプレッサ１０に入るガス流量が或る一定の限界値を下回る場合に、コンプレッサ１０より下流に配置されるプラントの部分内に、少なくとも１つのターボエキスパンダ３６と少なくとも１つの弁２４が並列に設置されて、ターボエキスパンダと弁は互いに協働し、且つ、電子装置３５によって制御されることによって、コンプレッサ１０を保護し同時に有用なエネルギーを再循環モード中に生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムに関する。特に、ガス又は炭化水素類の輸送用パイプライン上での運転を意図されるシステムに関するが、これに限定はされない。
【０００２】
周知のように、コンプレッサは圧縮性流体（ガス）の圧力を機械エネルギーの使用によって上昇させる機械である。産業分野の処理プラントに用いられる種々のコンプレッサの中で、いわゆる遠心コンプレッサがある。遠心コンプレッサにおいて、遠心インペラ又はホイールと呼ばれる部材の回転による遠心加速度の形態でエネルギーがガスに供給される。回転は、一般的にドライバ（電気モータ又は蒸気タービン）によって制御される。
【０００３】
遠心コンプレッサは、いわゆる単段式においては１つのインペラを備え、又、いわゆる多段コンプレッサにおいては連続して設置された多数のインペラを備える。より正確には、遠心コンプレッサの各段は、圧縮前のガス用の吸引管と、運動エネルギーをガスに供給するインペラと、インペラの出口内のガスの運動エネルギーを圧縮エネルギーに変換するディフューザから成ることが一般的である。
【０００４】
一方、別のタイプのコンプレッサにおいては、流体は１つ以上のピストンで圧縮される（ピストンは交互に動作しながら各自のシリンダ内を動く）。圧縮前の流体は１つ以上の吸引管を通ってシリンダ内に吸引され、圧縮された流体はシリンダから１つ以上の輸送管に向けて輸送される。通常、交互式コンプレッサの、１つ又は複数のピストンは電気モータ又は内燃エンジンによって、且つ、運動を伝達するクランクシャフトと既存のロッドクランク機構を経由して駆動される。
【０００５】
遠心コンプレッサ又は軸流コンプレッサを１つ以上備えるガス圧縮プラントにおいて、いわゆるアンチサージシステムがしばしば存在する。アンチサージシステムは適切に設計及び寸法決めされて、ガス流量が非常に少ない場合でもコンプレッサを動作させる。実際、周知のようにコンプレッサへのガス流量は或る一定の限界値を下回ってはならない、もし下回る場合、コンプレッサはサージ状態で動作することとなる。
【０００６】
サージとは、圧縮流量曲線がフラットになる点にコンプレッサが達した時に発生するガス流における不安定現象である。かかる動作状態から流量が更に減少する場合、下流の抵抗に対抗するのに十分な圧力をコンプレッサは創出出来ない。より正確には、コンプレッサの輸送圧が、コンプレッサより下流のプラント内の圧力よりも低い。この状態はガス流のコンプレッサ内の逆流を引き起こす可能性がある。流量の逆転によって誘発される振動と力のために、この状態は機械の機械的完全性に対して特に危険である。このため、アンチサージシステムは十分に高いガス流量の再循環を可能にすることによって、機械がサージ状態で動作することを防止する。
【０００７】
アンチサージシステムには、コンプレッサより下流のプラントの部分内に設置されたリリーフ弁に加えて、両方とも閉じられたループ状の再循環パイプ、関連するアンチサージ弁も設けることも可能である。閉じられたループ状の再循環パイプを有する圧縮プラント内で、ガス流量が、サージ現象を引き起こす臨界値を下回って低下する場合、適切な弁がガスを再循環パイプへ通して輸送管から吸引管へ送り返す。コンプレッサによってガスに付与される働きはこのように再循環パイプの内部で消散されるが、主にアンチサージ弁によって消散される。また、生じた熱は通常冷却装置を用いて除去される。すなわち、コンプレッサが再循環状態で動作している場合、コンプレッサがガスに付与可能なヘッド（つまり圧力上昇）は再循環パイプ内で消散されるに違いない。通常、このことは、アンチサージ弁を開いてガス圧を低下させること、つまり、専門用語では「ガスを層化させる（“laminate” the gas）」ことによって起きる。
【０００８】
もしアンチサージシステムがコンプレッサを通過するガスの全流量を再循環させると、関連する駆動モータによってコンプレッサに付与される全ての機械エネルギーは熱に変換されて、熱の除去はプラント内に存在する冷却装置によって助けられる。コンプレッサがサージ状態で動作するために必要なエネルギーはこのように失われるが、再利用される流量の割合に比例して失われる、これは再循環パイプ内のガスによって放出される熱は通常回収が困難なためである。
【０００９】
実際、今日まで、コンプレッサが再循環状態で作動する時にエネルギー損失を部分的に低減させる唯一の方法は、アンチサージアルゴリズムに基づいて行動することによって再利用されるガスの量を最小限に抑えること、すなわち、再循環パイプ及び関連するアンチサージ弁の寸法を修正することによって、又は、コンプレッサの動作特性を、速度、可動ブレード等を変化させるためのシステムのような調節システムによって修正することによって再利用されるガスの量を最小限に抑えることである。いずれの場合でも、これらのシステムは、ガス又は炭化水素類を輸送するプラントに適用される時に、有効な最小流量を思い通りに減少させられない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このため、本発明の一般的な目的は、先行技術の上述の問題を克服可能なガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムを構築することである。
【００１１】
特に、本発明の目的は、プラントの１つ以上のコンプレッサがガス再循環状態で動作する時に発生するエネルギーの損失を有効な仕事へと少なくとも部分的に変換可能なガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムを構築することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、プラント自体の全体的な性能を改善可能であり、同時に燃料消費量及び熱排出量を低く抑えることが可能である（これらは全て温室効果の低減のためになる）ガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムを構築することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これら及び他の本発明の目的は、請求項１で概説されるようなガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムを構築することによって達成される。
【００１４】
本発明の更なる特徴は従属請求項において強調されており、これらは本明細書の不可欠な部分である。
【００１５】
本発明に係るガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムの特徴及び利点は以下の記述から（以下の記述は例として与えられるものであり限定する目的ではない）、そして添付の概略図を参照してより明らかとなるであろう。
【００１６】
なお、各図面において、同じ番号は前の及び／又は後の図面の同じシステム又は構成要素に該当する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】先行技術によって構築されるガス圧縮プラントの全くの概略図である。
【図２】本発明によるエネルギー回収システムの第１実施形態を備えるガス圧縮プラントの全くの概略図である。
【図３】本発明によるエネルギー回収システムの第２実施形態を備えるガス圧縮プラントの全くの概略図である。
【図４】本発明によるエネルギー回収システムの構成要素の縦断面における概略図である。
【図５】本発明によるエネルギー回収システムを備えるガス圧縮プラント内に設置可能な一般的な遠心コンプレッサの性能曲線を示す図である。
【図６】本発明によるエネルギー回収システムの第３実施形態を備えるガス圧縮プラントの全くの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、先行技術による一般的なガス圧縮プラントを概略的に示す。このプラントは特に、ガス又は炭化水素類を輸送するパイプライン用で、且つ、ガス再循環モードで頻繁に動作するように設計されたタイプのものである。
【００１９】
図１のプラントは少なくとも１つのコンプレッサ１０を備える。コンプレッサ１０は一般的に遠心式で、適宜のモータ又はドライバ１２で制御される。これにより、コンプレッサ１０は或る一定の入口圧で吸引管１４からガスを吸引可能、且つ、入口圧を上回る或る一定の出口圧で輸送管１６を通してガスを輸送可能である。輸送管１６に沿って冷却装置３０が有ることが予測されるが、冷却装置３０の機能は必要な場合に出口内のガス温度を低下させることである。
【００２０】
もし輸送管１６内のガス圧が、コンプレッサ１０に入るガス自体の著しく低い流量により、輸送管１６より下流のプラント内の圧力よりも低い場合、プラント内に少なくとも１つのガス再循環システムが有るだろう、ガス再循環システムは、コンプレッサ１０のすぐ下流に設置される輸送管１６から吸引管１４へガスの方向を変更可能であることによって（恐らくはプラント自体のガス出口が閉じられた後に方向が変更される）、いわゆるサージング不安定現象の発生が防止される。
【００２１】
より正確には、図１に示されるように、第１ガス再循環システムＡは第１再循環パイプ１８によって図式化される。第１再循環パイプ１８は、冷却装置３０より下流の輸送管１６上に配置された入口点２０を有する。これにより、第１再循環パイプ１８はコンプレッサ１０の出口内の低圧ガスを吸引管１４へ、モータ１２より上流に配置される出口点２２を通して再導入する。
【００２２】
第１再循環パイプ１８上に、ガスの層流化が可能な、つまり、パイプ１８を通過中のガスの圧力を更に低下させることが可能な少なくとも１つのアンチサージ弁２４が有る。再循環システムＡは、プラントのガス出口を閉じるために適した第１ブロウオフ弁２１もまた備える。
【００２３】
図１のプラント内に、第２再循環パイプ２６から成る第２ガス再循環システムＢ（破線で図示）も有る。第２再循環パイプ２６は、冷却装置３０より上流の輸送管１６上に配置された入口点２８を有する。これにより、第２再循環パイプ２６はコンプレッサ１０の出口内の低圧ガスを吸引管１４へ、第１再循環パイプ１８の出口点２２より下流に設置された出口点３２を通して再導入する。更に、第２再循環パイプ２６は、ガスの層流化が可能な、つまり、このパイプ２６を通過中のガスの圧力を更に低下させることが可能な少なくとも１つのアンチサージ弁３４を備える。
【００２４】
なお、第１ガス再循環システムＡは、第２ガス再循環システムＢを必要としないプラント内に有ることも予測されうる。
【００２５】
図２の本発明の実施形態によると、コンプレッサ１０より下流に配置されるプラントの部分内に、より正確には再循環システムＡ内にターボエキスパンダ３６がアンチサージ弁２４と並列に設置される。ターボエキスパンダ３６は専用の吸引管４０と専用の輸送管４２を備える。ターボエキスパンダ３６とアンチサージ弁２４は協働し、電子装置３５によって制御される。電子装置３５は、ガス流量とコンプレッサ１０の動作状態に従って、ターボエキスパンダ３６とアンチサージ弁２４を駆動するのに適している。ターボエキスパンダ３６は、特定の構造要件又は使用要件に従って、別の再循環システム、例えばシステムＢ内に、上述の方法と完全に同様の方法で設置されることも可能であろう。
【００２６】
このため、上述のような場合、プラントが正常に運転している間は、弁２４が閉じており再循環回路Ａは休止している。回収ステップの間、プラントより下流にある第１ブロウオフ弁２１が出口内の流れを閉じる一方、弁２４が再循環システムＡを開く。再循環が安定するとすぐに、弁２４が徐々に閉じて流量をターボエキスパンダ３６に移す（この詳細については後述する）。このため、この場合、冷却装置３０によってガスが予防的に冷却された時点で、ターボエキスパンダ３６はガスによって作動される。
【００２７】
具体的には、電子装置３５は、（弁２４を開くとともに弁２１を閉じることによって）再循環システムＡを、適切なセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３によって測定された流体流量変動に従って作動させることに適している。センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、コンプレッサ１０の吸引管１４及び輸送管１６上の適切な位置にそれぞれ設置される。このように、再循環システムＡを作動させることが、コンプレッサ１０の動作状態が限界に近付く時に可能である。
【００２８】
再循環モードの初期ステップの間、センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３により得られた圧力値及び流量値に基づいて、弁２４は必要時間の間、開いたままとなり、コンプレッサ１０の動作に基づくガスの再循環を安定させる。再循環が安定するとすぐに、弁２４が徐々に閉じてターボエキスパンダ３６にヘッドを移す。
【００２９】
それと同時に、電子装置３５は調節可能な入口案内翼５０（ターボエキスパンダ４６内に取り付けられている）の傾きを徐々に修正して、ターボエキスパンダ４６内へのガス流量を最適化する（図４に関連した後述の説明も参照のこと）。「入口案内翼（inlet guide vanes）」５０、つまり、ＩＧＶは電子装置３５によって制御可能であり、制御には図２において参照符号５０Ａで全体的に示されるハイドロニューマチック回路が用いられる。
【００３０】
再循環モード動作時に、コンプレッサ１０によってガスに付与される機械的圧力エネルギーは、これにより熱として完全に放散される代わりに少なくとも部分的に回収されるが、これは機械力を生み出すことが可能なターボエキスパンダ３６内でガス自体が膨張させられるためである。
【００３１】
ターボエキスパンダ３６は発電機３８と機械的に結合可能であり、これによってターボエキスパンダ３６自体によって生み出される機械エネルギーは電気エネルギーに変換される。このような電気エネルギーは、例えば圧縮プラントに接続された機械類の駆動に用いられたり、直接に送電系統へ供給されたりする。
【００３２】
図３は、本発明によるシステムの変更形態を備える図２のプラントを示す。プラントはターボエキスパンダ４６と第２ブロウオフ弁３３を特に備え、ターボエキスパンダ４６と第２ブロウオフ弁３３は互いに協働し、互いに並列に設置されて、冷却装置３０より上流のコンプレッサ１０の輸送管１６に接続される。詳細には、ターボエキスパンダ４６は吸引管４６Ａと輸送管４６Ｂを有し、第２ブロウオフ弁３３は吸引管３３Ａと輸送管３３Ｂを有する。吸引管４６Ａと３３Ａはコンプレッサ１０より下流に設置され、輸送管４６Ｂと３３Ｂは冷却装置３０より上流に設置されている。
【００３３】
なお、この場合、第２ブロウオフ弁３３は輸送管１６を開閉するために作動するが、プロセスガスを層流化するために作動しない。このため、プラントの通常運転の間は、プロセス流体は管３３Ａと３３Ｂを通過するが、これは第２ブロウオフ弁３３が通常開いているためである。逆に、回収モードの間は、第１ブロウオフ弁２１が閉じて、そして、再循環が安定された時に、第２ブロウオフ弁３３が徐々に閉じて、図２のプラントを参照しつつ上述された方法と完全に同様な方法で、流量をターボエキスパンダ４６に移す。
【００３４】
ターボエキスパンダ３６又は４６のいずれも、周知の構造に基づいて単段式であっても多段式であっても良い。図４は、純粋に例として示される単段式のターボエキスパンダ３６（又は４６）の断面図を示す。ターボエキスパンダ３６はステータケーシング４４で構成される。ケーシング４４上に少なくとも１つの分配配管４４Ａが形成されており、ケーシング４４は吸引管４０（又は４６Ａ）から入るガスをインペラ４８に向けて輸送するために適している。
【００３５】
「調節可能な入口案内翼（adjustable inlet guide vanes）」５０、専門用語ではこのように知られるが、つまりＩＧＶは分配配管４４Ａ内のインペラ４８に向けて輸送されるガスの流量を調節するために適しており、１つ以上の調節可能な入口案内翼５０をステータケーシング４４に固定的に取り付けることが予測されうる。本発明の特に有利な実施形態として、調節可能な入口案内翼５０は、適切な電子制御手段３５によって、層化弁２４又は第２ブロウオフ弁３３と協働的に制御される。インペラ４８は、発電機３８に接続するシャフト５４を、トランスミッション群５２を経由して回転させる。このようにしてインペラ４８の出口内のガスが分岐管５６を通って輸送される。
【００３６】
別の実施態様によると、本発明は、本発明のエネルギー回収システムを備えるガス圧縮プラントに関する。
【００３７】
また別の実施態様によると、本発明は、ガス圧縮プラント内の、再循環モード時におけるエネルギー回収方法に関する。この方法は、コンプレッサ１０より下流で並列に接続される、ターボエキスパンダ３６又は４６と、層化弁２４又は第２ブロウオフ弁３３を少なくとも設置するステップと；ガス流量とコンプレッサ１０の動作状態に従って、層化弁２４又は第２ブロウオフ弁３３と、ターボエキスパンダ３６又は４６を作動させるステップが少なくとも含む。
【００３８】
更に、再循環モード時には、プラントの出口はブロウオフ弁２１によって閉じられる。
【００３９】
有利には、第１ブロウオフ弁２１と、層化弁２４又は第２ブロウオフ弁３３とを作動させることによって、予め設定可能なパラメータに従ってコンプレッサ１０の動作状態Ｐ１（図５）が限界動作状態Ｐ２に達することを防ぐ。これについては後に詳述する。
【００４０】
本発明の有利な実施形態において、弁２４又は３３を作動させるステップは第１サブステップを提供する、第１サブステップ内において、弁２４又は３３は徐々に閉じられて、ターボエキスパンダ３６又は４６にヘッドを移す。この第１サブステップの間、ターボエキスパンダ３６又は４６の入口案内翼５０の傾きを徐々に修正することが出来ることによってガス流量を制御する。
【００４１】
有利には上述の作動ステップは初期サブステップを提供する、初期サブステップにおいて層化弁２４が完全に開かれることによって、ガスが通過させられ、且つ、再循環システムを安定させる。
【００４２】
この代わりに、初期ステップにおいて、第２ブロウオフ弁３３が通常開かれることも可能であり、これによってプラントの通常運転の間ガスを通過させる。
【００４３】
図５は一般的な遠心コンプレッサの「性能マップ（performance map）」を概略的に示す。図において、流量ＱをＸ軸に、圧縮比Ｐ０／Ｐ１をＹ軸にとり、これらより、流体の任意の状態に対して一定の回転数を有する、特性曲線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、並びに、サージ限界線ＳＬＬとサージ制御線ＳＣＬが求められる。
【００４４】
なお、限界線ＳＬＬを超えると（図５の左側）、コンプレッサはサージ状態で動作する。これにより、コンプレッサ１０の動作状態Ｐ１は、制御線ＳＣＬ上に配置される動作状態Ｐ２まで安全に変動することが出来るが、制御線ＳＣＬを超えると（図５の左側）、コンプレッサ１０はもはや安全に動作しない。更に、限界線ＳＬＬを超えると（点Ｐ３）、コンプレッサ１０はサージ状態で動作しており損傷の可能性がある。
【００４５】
有利には、電子装置３５が流体の動作状態Ｐ１を連続的に検出し、且つ、本発明による回収システムを作動させて、もしそのような状態が制御線ＳＣＬ（点Ｐ２）に近付く場合、動作状態を安全値の範囲内に戻し、それによって、コンプレッサ１０を保護し同時に有益なエネルギーを生成する。
【００４６】
最後に、図６は本発明の更なる実施形態を示す。この図において、コンプレッサ１０より下流且つ冷却装置３０より上流に配置されるプラントの部分に、ターボエキスパンダ１３６が設置され、ターボエキスパンダ１３６はアンチサージ弁２４に対して並列である。
【００４７】
具体的には、ターボエキスパンダ１３６は入口管１３６Ａと出口管１３６Ｂを有する。入口管１３６Ａは、コンプレッサ１０と冷却装置３０の間の輸送管１６と流体連通し、出口管１３６Ｂは、弁２４より下流で再循環パイプ１８と流体連通している。出口管１３６Ｂ内で、追加的な冷却装置１３０によって流体を冷却することが予測出来る。この場合でも、ターボエキスパンダ１３６と弁２４はお互いに協働し、電子装置３５によって制御される。電子装置３５は、ガス流量とコンプレッサ１０の動作状態に従って、ターボエキスパンダ１３６と弁２４を駆動するために用いられる。
【００４８】
プラントの通常運転の間、弁２４が閉じられて、再循環回路Ａは作動しない。回収ステップの間、プラント下流の第１ブロウオフ弁２１が出口のガス流を閉じる一方、弁２４が再循環システムＡを開く。再循環が安定するとすぐに、弁２４が徐々に閉じてガス流量をエキスパンダ１３６に移す。このため、この場合、ターボエキスパンダ１３６は冷却装置３０によって冷却される前のガスによって作動される。
【００４９】
具体的に、この場合でも、電子装置３５が再循環システムＡを作動させるために用いられ、作動は弁２４を開いて弁２１を閉じることによって、且つ、センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３によって測定された流体の流量変動に従って行われる。センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３はコンプレッサ１０の吸引管１４と輸送管１６上の適切な位置に設置される。
【００５０】
再循環モードの初期ステップの間、弁２４は所要時間（一般的に、上述のセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３で検出した圧力と流量の変動を調べることによる）開いたままであり、これによってコンプレッサ１０の動作に従ってガスの再循環を安定させる。再循環が安定するとすぐに、弁２４は徐々に閉じて負荷をターボエキスパンダ１３６に移す。同時に電子装置３５はターボエキスパンダ１３６の調節可能な入口案内翼１５０の傾きを、ハイドロニューマチック回路５０Ａを用いて徐々に修正させることによって、この機器内のガス流量を最適化させる。
【００５１】
本発明による回収システムによって、他の方法では圧縮プラントのガス再循環システム内で失われたであろうエネルギーを７０％まで回収出来る。このようなエネルギー（コンプレッサ１０によってガスが受けるエンタルピーから成る）は、最初にターボエキスパンダ３６、４６、又は、１３６によって機械エネルギーに変換された後、発電機３８によって有益な電気エネルギーに変換される。
【００５２】
従って、本発明によるガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムは、前述において強調された目的を達成し、ガス再循環モードでしばしば動作するコンプレッサと連結される時に特に効果的であることが分る。
【００５３】
以上のように着想された本発明のガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムは多数の修正及び変形を受けることが可能であるが、そのいかなる場合においても、その全ては同じ発明概念に含まれる。更に、全ての細部は技術的に等価の構成要素によって交換可能である。実施において、形状と寸法と同様に採用される材料もまた技術的要求に従って任意である。
【００５４】
従って、本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって定められる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムに関する。特に、ガス又は炭化水素類の輸送用パイプライン上での運転を意図されるシステムに関するが、これに限定はされない。
【０００２】
周知のように、コンプレッサは圧縮性流体（ガス）の圧力を機械エネルギーの使用によって上昇させる機械である。産業分野の処理プラントに用いられる種々のコンプレッサの中で、いわゆる遠心コンプレッサがある。遠心コンプレッサにおいて、遠心インペラ又はホイールと呼ばれる部材の回転による遠心加速度の形態でエネルギーがガスに供給される。回転は、一般的にドライバ（電気モータ又は蒸気タービン）によって制御される。
【０００３】
遠心コンプレッサは、いわゆる単段式においては１つのインペラを備え、又、いわゆる多段コンプレッサにおいては連続して設置された多数のインペラを備える。より正確には、遠心コンプレッサの各段は、圧縮前のガス用の吸引管と、運動エネルギーをガスに供給するインペラと、インペラの出口内のガスの運動エネルギーを圧縮エネルギーに変換するディフューザから成ることが一般的である。
【０００４】
一方、別のタイプのコンプレッサにおいては、流体は１つ以上のピストンで圧縮される（ピストンは交互に動作しながら各自のシリンダ内を動く）。圧縮前の流体は１つ以上の吸引管を通ってシリンダ内に吸引され、圧縮された流体はシリンダから１つ以上の輸送管に向けて輸送される。通常、交互式コンプレッサの、１つ又は複数のピストンは電気モータ又は内燃エンジンによって、且つ、運動を伝達するクランクシャフトと既存のロッドクランク機構を経由して駆動される。
【０００５】
遠心コンプレッサ又は軸流コンプレッサを１つ以上備えるガス圧縮プラントにおいて、いわゆるアンチサージシステムがしばしば存在する。アンチサージシステムは適切に設計及び寸法決めされて、ガス流量が非常に少ない場合でもコンプレッサを動作させる。実際、周知のようにコンプレッサへのガス流量は或る一定の限界値を下回ってはならない、もし下回る場合、コンプレッサはサージ状態で動作することとなる。
【０００６】
サージとは、圧縮流量曲線がフラットになる点にコンプレッサが達した時に発生するガス流における不安定現象である。かかる動作状態から流量が更に減少する場合、下流の抵抗に対抗するのに十分な圧力をコンプレッサは創出出来ない。より正確には、コンプレッサの輸送圧が、コンプレッサより下流のプラント内の圧力よりも低い。この状態はガス流のコンプレッサ内の逆流を引き起こす可能性がある。流量の逆転によって誘発される振動と力のために、この状態は機械の機械的完全性に対して特に危険である。このため、アンチサージシステムは十分に高いガス流量の再循環を可能にすることによって、機械がサージ状態で動作することを防止する。
【０００７】
アンチサージシステムには、コンプレッサより下流のプラントの部分内に設置されたリリーフ弁に加えて、両方とも閉じられたループ状の再循環パイプ、関連するアンチサージ弁も設けることも可能である。閉じられたループ状の再循環パイプを有する圧縮プラント内で、ガス流量が、サージ現象を引き起こす臨界値を下回って低下する場合、適切な弁がガスを再循環パイプへ通して輸送管から吸引管へ送り返す。コンプレッサによってガスに付与される働きはこのように再循環パイプの内部で消散されるが、主にアンチサージ弁によって消散される。また、生じた熱は通常冷却装置を用いて除去される。すなわち、コンプレッサが再循環状態で動作している場合、コンプレッサがガスに付与可能なヘッド（つまり圧力上昇）は再循環パイプ内で消散されるに違いない。通常、このことは、アンチサージ弁を開いてガス圧を低下させること、つまり、専門用語では「ガスを層化させる（“laminate” the gas）」ことによって起きる。
【０００８】
もしアンチサージシステムがコンプレッサを通過するガスの全流量を再循環させると、関連する駆動モータによってコンプレッサに付与される全ての機械エネルギーは熱に変換されて、熱の除去はプラント内に存在する冷却装置によって助けられる。コンプレッサがサージ状態で動作するために必要なエネルギーはこのように失われるが、再利用される流量の割合に比例して失われる、これは再循環パイプ内のガスによって放出される熱は通常回収が困難なためである。
【０００９】
実際、今日まで、コンプレッサが再循環状態で作動する時にエネルギー損失を部分的に低減させる唯一の方法は、アンチサージアルゴリズムに基づいて行動することによって再利用されるガスの量を最小限に抑えること、すなわち、再循環パイプ及び関連するアンチサージ弁の寸法を修正することによって、又は、コンプレッサの動作特性を、速度、可動ブレード等を変化させるためのシステムのような調節システムによって修正することによって再利用されるガスの量を最小限に抑えることである。いずれの場合でも、これらのシステムは、ガス又は炭化水素類を輸送するプラントに適用される時に、有効な最小流量を思い通りに減少させられない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このため、本発明の一般的な目的は、先行技術の上述の問題を克服可能なガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムを構築することである。
【００１１】
特に、本発明の目的は、プラントの１つ以上のコンプレッサがガス再循環状態で動作する時に発生するエネルギーの損失を有効な仕事へと少なくとも部分的に変換可能なガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムを構築することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、プラント自体の全体的な性能を改善可能であり、同時に燃料消費量及び熱排出量を低く抑えることが可能である（これらは全て温室効果の低減のためになる）ガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムを構築することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これら及び他の本発明の目的は、請求項１で概説されるようなガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムを構築することによって達成される。
【００１４】
本発明の更なる特徴は従属請求項において強調されており、これらは本明細書の不可欠な部分である。
【００１５】
本発明に係るガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムの特徴及び利点は以下の記述から（以下の記述は例として与えられるものであり限定する目的ではない）、そして添付の概略図を参照してより明らかとなるであろう。
【００１６】
なお、各図面において、同じ番号は前の及び／又は後の図面の同じシステム又は構成要素に該当する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】先行技術によって構築されるガス圧縮プラントの全くの概略図である。
【図２】本発明によるエネルギー回収システムの第１実施形態を備えるガス圧縮プラントの全くの概略図である。
【図３】本発明によるエネルギー回収システムの第２実施形態を備えるガス圧縮プラントの全くの概略図である。
【図４】本発明によるエネルギー回収システムの構成要素の縦断面における概略図である。
【図５】本発明によるエネルギー回収システムを備えるガス圧縮プラント内に設置可能な一般的な遠心コンプレッサの性能曲線を示す図である。
【図６】本発明によるエネルギー回収システムの第３実施形態を備えるガス圧縮プラントの全くの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、先行技術による一般的なガス圧縮プラントを概略的に示す。このプラントは特に、ガス又は炭化水素類を輸送するパイプライン用で、且つ、ガス再循環モードで頻繁に動作するように設計されたタイプのものである。
【００１９】
図１のプラントは少なくとも１つのコンプレッサ１０を備える。コンプレッサ１０は一般的に遠心式で、適宜のモータ又はドライバ１２で制御される。これにより、コンプレッサ１０は或る一定の入口圧で吸引管１４からガスを吸引可能、且つ、入口圧を上回る或る一定の出口圧で輸送管１６を通してガスを輸送可能である。輸送管１６に沿って冷却装置３０が有ることが予測されるが、冷却装置３０の機能は必要な場合に出口内のガス温度を低下させることである。
【００２０】
もし輸送管１６内のガス圧が、コンプレッサ１０に入るガス自体の著しく低い流量により、輸送管１６より下流のプラント内の圧力よりも低い場合、プラント内に少なくとも１つのガス再循環システムが有るだろう、ガス再循環システムは、コンプレッサ１０のすぐ下流に設置される輸送管１６から吸引管１４へガスの方向を変更可能であることによって（恐らくはプラント自体のガス出口が閉じられた後に方向が変更される）、いわゆるサージング不安定現象の発生が防止される。
【００２１】
より正確には、図１に示されるように、第１ガス再循環システムＡは第１再循環パイプ１８によって図式化される。第１再循環パイプ１８は、冷却装置３０より下流の輸送管１６上に配置された入口点２０を有する。これにより、第１再循環パイプ１８はコンプレッサ１０の出口内の低圧ガスを吸引管１４へ、モータ１２より上流に配置される出口点２２を通して再導入する。
【００２２】
第１再循環パイプ１８上に、ガスの層流化が可能な、つまり、パイプ１８を通過中のガスの圧力を更に低下させることが可能な少なくとも１つのアンチサージ弁２４が有る。再循環システムＡは、プラントのガス出口を閉じるために適した第１ブロウオフ弁２１もまた備える。
【００２３】
図１のプラント内に、第２再循環パイプ２６から成る第２ガス再循環システムＢ（破線で図示）も有る。第２再循環パイプ２６は、冷却装置３０より上流の輸送管１６上に配置された入口点２８を有する。これにより、第２再循環パイプ２６はコンプレッサ１０の出口内の低圧ガスを吸引管１４へ、第１再循環パイプ１８の出口点２２より下流に設置された出口点３２を通して再導入する。更に、第２再循環パイプ２６は、ガスの層流化が可能な、つまり、このパイプ２６を通過中のガスの圧力を更に低下させることが可能な少なくとも１つのアンチサージ弁３４を備える。
【００２４】
なお、第１ガス再循環システムＡは、第２ガス再循環システムＢを必要としないプラント内に有ることも予測されうる。
【００２５】
図２の本発明の実施形態によると、コンプレッサ１０より下流に配置されるプラントの部分内に、より正確には再循環システムＡ内にターボエキスパンダ３６がアンチサージ弁２４と並列に設置される。ターボエキスパンダ３６は専用の吸引管４０と専用の輸送管４２を備える。ターボエキスパンダ３６とアンチサージ弁２４は協働し、電子装置３５によって制御される。電子装置３５は、ガス流量とコンプレッサ１０の動作状態に従って、ターボエキスパンダ３６とアンチサージ弁２４を駆動するのに適している。ターボエキスパンダ３６は、特定の構造要件又は使用要件に従って、別の再循環システム、例えばシステムＢ内に、上述の方法と完全に同様の方法で設置されることも可能であろう。
【００２６】
このため、上述のような場合、プラントが正常に運転している間は、弁２４が閉じており再循環回路Ａは休止している。回収ステップの間、プラントより下流にある第１ブロウオフ弁２１が出口内の流れを閉じる一方、弁２４が再循環システムＡを開く。再循環が安定するとすぐに、弁２４が徐々に閉じて流量をターボエキスパンダ３６に移す（この詳細については後述する）。このため、この場合、冷却装置３０によってガスが予防的に冷却された時点で、ターボエキスパンダ３６はガスによって作動される。
【００２７】
具体的には、電子装置３５は、（弁２４を開くとともに弁２１を閉じることによって）再循環システムＡを、適切なセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３によって測定された流体流量変動に従って作動させることに適している。センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、コンプレッサ１０の吸引管１４及び輸送管１６上の適切な位置にそれぞれ設置される。このように、再循環システムＡを作動させることが、コンプレッサ１０の動作状態が限界に近付く時に可能である。
【００２８】
再循環モードの初期ステップの間、センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３により得られた圧力値及び流量値に基づいて、弁２４は必要時間の間、開いたままとなり、コンプレッサ１０の動作に基づくガスの再循環を安定させる。再循環が安定するとすぐに、弁２４が徐々に閉じてターボエキスパンダ３６にヘッドを移す。
【００２９】
それと同時に、電子装置３５は調節可能な入口案内翼５０（ターボエキスパンダ４６内に取り付けられている）の傾きを徐々に修正して、ターボエキスパンダ４６内へのガス流量を最適化する（図４に関連した後述の説明も参照のこと）。「入口案内翼（inlet guide vanes）」５０、つまり、ＩＧＶは電子装置３５によって制御可能であり、制御には図２において参照符号５０Ａで全体的に示されるハイドロニューマチック回路が用いられる。
【００３０】
再循環モード動作時に、コンプレッサ１０によってガスに付与される機械的圧力エネルギーは、これにより熱として完全に放散される代わりに少なくとも部分的に回収されるが、これは機械力を生み出すことが可能なターボエキスパンダ３６内でガス自体が膨張させられるためである。
【００３１】
ターボエキスパンダ３６は発電機３８と機械的に結合可能であり、これによってターボエキスパンダ３６自体によって生み出される機械エネルギーは電気エネルギーに変換される。このような電気エネルギーは、例えば圧縮プラントに接続された機械類の駆動に用いられたり、直接に送電系統へ供給されたりする。
【００３２】
図３は、本発明によるシステムの変更形態を備える図２のプラントを示す。プラントはターボエキスパンダ４６と第２ブロウオフ弁３３を特に備え、ターボエキスパンダ４６と第２ブロウオフ弁３３は互いに協働し、互いに並列に設置されて、冷却装置３０より上流のコンプレッサ１０の輸送管１６に接続される。詳細には、ターボエキスパンダ４６は吸引管４６Ａと輸送管４６Ｂを有し、第２ブロウオフ弁３３は吸引管３３Ａと輸送管３３Ｂを有する。吸引管４６Ａと３３Ａはコンプレッサ１０より下流に設置され、輸送管４６Ｂと３３Ｂは冷却装置３０より上流に設置されている。
【００３３】
なお、この場合、第２ブロウオフ弁３３は輸送管１６を開閉するために作動するが、プロセスガスを層流化するために作動しない。このため、プラントの通常運転の間は、プロセス流体は管３３Ａと３３Ｂを通過するが、これは第２ブロウオフ弁３３が通常開いているためである。逆に、回収モードの間は、第１ブロウオフ弁２１が閉じて、そして、再循環が安定された時に、第２ブロウオフ弁３３が徐々に閉じて、図２のプラントを参照しつつ上述された方法と完全に同様な方法で、流量をターボエキスパンダ４６に移す。
【００３４】
ターボエキスパンダ３６又は４６のいずれも、周知の構造に基づいて単段式であっても多段式であっても良い。図４は、純粋に例として示される単段式のターボエキスパンダ３６（又は４６）の断面図を示す。ターボエキスパンダ３６はステータケーシング４４で構成される。ケーシング４４上に少なくとも１つの分配配管４４Ａが形成されており、ケーシング４４は吸引管４０（又は４６Ａ）から入るガスをインペラ４８に向けて輸送するために適している。
【００３５】
「調節可能な入口案内翼（adjustable inlet guide vanes）」５０、専門用語ではこのように知られるが、つまりＩＧＶは分配配管４４Ａ内のインペラ４８に向けて輸送されるガスの流量を調節するために適しており、１つ以上の調節可能な入口案内翼５０をステータケーシング４４に固定的に取り付けることが予測されうる。本発明の特に有利な実施形態として、調節可能な入口案内翼５０は、適切な電子制御手段３５によって、層化弁２４又は第２ブロウオフ弁３３と協働的に制御される。インペラ４８は、発電機３８に接続するシャフト５４を、トランスミッション群５２を経由して回転させる。このようにしてインペラ４８の出口内のガスが分岐管５６を通って輸送される。
【００３６】
別の実施態様によると、本発明は、本発明のエネルギー回収システムを備えるガス圧縮プラントに関する。
【００３７】
また別の実施態様によると、本発明は、ガス圧縮プラント内の、再循環モード時におけるエネルギー回収方法に関する。この方法は、コンプレッサ１０より下流で並列に接続される、ターボエキスパンダ３６又は４６と、層化弁２４又は第２ブロウオフ弁３３を少なくとも設置するステップと；ガス流量とコンプレッサ１０の動作状態に従って、層化弁２４又は第２ブロウオフ弁３３と、ターボエキスパンダ３６又は４６を作動させるステップが少なくとも含む。
【００３８】
更に、再循環モード時には、プラントの出口はブロウオフ弁２１によって閉じられる。
【００３９】
有利には、第１ブロウオフ弁２１と、層化弁２４又は第２ブロウオフ弁３３とを作動させることによって、予め設定可能なパラメータに従ってコンプレッサ１０の動作状態Ｐ１（図５）が限界動作状態Ｐ２に達することを防ぐ。これについては後に詳述する。
【００４０】
本発明の有利な実施形態において、弁２４又は３３を作動させるステップは第１サブステップを提供する、第１サブステップ内において、弁２４又は３３は徐々に閉じられて、ターボエキスパンダ３６又は４６にヘッドを移す。この第１サブステップの間、ターボエキスパンダ３６又は４６の入口案内翼５０の傾きを徐々に修正することが出来ることによってガス流量を制御する。
【００４１】
有利には上述の作動ステップは初期サブステップを提供する、初期サブステップにおいて層化弁２４が完全に開かれることによって、ガスが通過させられ、且つ、再循環システムを安定させる。
【００４２】
この代わりに、初期ステップにおいて、第２ブロウオフ弁３３が通常開かれることも可能であり、これによってプラントの通常運転の間ガスを通過させる。
【００４３】
図５は一般的な遠心コンプレッサの「性能マップ（performance map）」を概略的に示す。図において、流量ＱをＸ軸に、圧縮比Ｐ０／Ｐ１をＹ軸にとり、これらより、流体の任意の状態に対して一定の回転数を有する、特性曲線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、並びに、サージ限界線ＳＬＬとサージ制御線ＳＣＬが求められる。
【００４４】
なお、限界線ＳＬＬを超えると（図５の左側）、コンプレッサはサージ状態で動作する。これにより、コンプレッサ１０の動作状態Ｐ１は、制御線ＳＣＬ上に配置される動作状態Ｐ２まで安全に変動することが出来るが、制御線ＳＣＬを超えると（図５の左側）、コンプレッサ１０はもはや安全に動作しない。更に、限界線ＳＬＬを超えると（点Ｐ３）、コンプレッサ１０はサージ状態で動作しており損傷の可能性がある。
【００４５】
有利には、電子装置３５が流体の動作状態Ｐ１を連続的に検出し、且つ、本発明による回収システムを作動させて、もしそのような状態が制御線ＳＣＬ（点Ｐ２）に近付く場合、動作状態を安全値の範囲内に戻し、それによって、コンプレッサ１０を保護し同時に有益なエネルギーを生成する。
【００４６】
最後に、図６は本発明の更なる実施形態を示す。この図において、コンプレッサ１０より下流且つ冷却装置３０より上流に配置されるプラントの部分に、ターボエキスパンダ１３６が設置され、ターボエキスパンダ１３６はアンチサージ弁２４に対して並列である。
【００４７】
具体的には、ターボエキスパンダ１３６は入口管１３６Ａと出口管１３６Ｂを有する。入口管１３６Ａは、コンプレッサ１０と冷却装置３０の間の輸送管１６と流体連通し、出口管１３６Ｂは、弁２４より下流で再循環パイプ１８と流体連通している。出口管１３６Ｂ内で、追加的な冷却装置１３０によって流体を冷却することが予測出来る。この場合でも、ターボエキスパンダ１３６と弁２４はお互いに協働し、電子装置３５によって制御される。電子装置３５は、ガス流量とコンプレッサ１０の動作状態に従って、ターボエキスパンダ１３６と弁２４を駆動するために用いられる。
【００４８】
プラントの通常運転の間、弁２４が閉じられて、再循環回路Ａは作動しない。回収ステップの間、プラント下流の第１ブロウオフ弁２１が出口のガス流を閉じる一方、弁２４が再循環システムＡを開く。再循環が安定するとすぐに、弁２４が徐々に閉じてガス流量をエキスパンダ１３６に移す。このため、この場合、ターボエキスパンダ１３６は冷却装置３０によって冷却される前のガスによって作動される。
【００４９】
具体的に、この場合でも、電子装置３５が再循環システムＡを作動させるために用いられ、作動は弁２４を開いて弁２１を閉じることによって、且つ、センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３によって測定された流体の流量変動に従って行われる。センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３はコンプレッサ１０の吸引管１４と輸送管１６上の適切な位置に設置される。
【００５０】
再循環モードの初期ステップの間、弁２４は所要時間（一般的に、上述のセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３で検出した圧力と流量の変動を調べることによる）開いたままであり、これによってコンプレッサ１０の動作に従ってガスの再循環を安定させる。再循環が安定するとすぐに、弁２４は徐々に閉じて負荷をターボエキスパンダ１３６に移す。同時に電子装置３５はターボエキスパンダ１３６の調節可能な入口案内翼１５０の傾きを、ハイドロニューマチック回路５０Ａを用いて徐々に修正させることによって、この機器内のガス流量を最適化させる。
【００５１】
本発明による回収システムによって、他の方法では圧縮プラントのガス再循環システム内で失われたであろうエネルギーを７０％まで回収出来る。このようなエネルギー（コンプレッサ１０によってガスが受けるエンタルピーから成る）は、最初にターボエキスパンダ３６、４６、又は、１３６によって機械エネルギーに変換された後、発電機３８によって有益な電気エネルギーに変換される。
【００５２】
従って、本発明によるガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムは、前述において強調された目的を達成し、ガス再循環モードでしばしば動作するコンプレッサと連結される時に特に効果的であることが分る。
【００５３】
以上のように着想された本発明のガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムは多数の修正及び変形を受けることが可能であるが、そのいかなる場合においても、その全ては同じ発明概念に含まれる。更に、全ての細部は技術的に等価の構成要素によって交換可能である。実施において、形状と寸法と同様に採用される材料もまた技術的要求に従って任意である。
【００５４】
従って、本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって定められる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
或る一定の入口圧で吸引管（１４）からガスを吸引可能、且つ、前記入口圧を上回る或る一定の出口圧で輸送管（１６）を通してガスを輸送可能な少なくとも１つのコンプレッサ（１０）と、
前記コンプレッサ（１０）に入るガス流量が或る一定の限界値を下回る場合に、前記輸送管（１６）から前記吸引管（１４）へガスの方向の変更が可能な少なくとも１つのガス再循環システム（Ａ、Ｂ）を有する、ガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムであって、
前記コンプレッサ（１０）より下流に配置されるプラントの部分内に、少なくとも１つのターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）と少なくとも１つの弁（２４、３３）が並列に設置されて、前記ターボエキスパンダと前記弁は互いに協働し、且つ、電子装置（３５）によって制御されることによって、前記コンプレッサ（１０）を保護し同時に有用なエネルギーを再循環モード中に生成することを特徴とする、ガス圧縮プラント内のエネルギー回収システム。
【請求項２】
前記弁（２４、３３）は前記再循環システム（Ａ、Ｂ）のアンチサージ弁（２４）であるか、又は、前記コンプレッサ（１０）より下流に配置される前記プラントの前記部分内のガス流を調整するために適切なブロウオフ弁（３３）であることを特徴とする、請求項１に記載の回収システム。
【請求項３】
前記弁（２４、３３）は、再循環が安定するとすぐに、負荷を前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）に徐々に移すために適していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の回収システム。
【請求項４】
前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）は調節可能な入口案内翼（５０、１５０）を有し、前記入口案内翼の傾きは、前記弁（２４、３３）によって行われる負荷移転に従って修正出来ることを特徴とする、請求項１に記載の回収システム。
【請求項５】
前記ブロウオフ弁（３３）と前記ターボエキスパンダ（４６）が前記コンプレッサ（１０）の前記輸送管（１６）と流体連通するように、前記輸送管（１６）に沿って設置される冷却装置（３０）より上流に設置されることを特徴とする、請求項２に記載の回収システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の前記エネルギー回収システムを少なくとも１つ有することを特徴とするガス圧縮プラント。
【請求項７】
並列に接続された少なくとも１つのターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）と少なくとも１つの弁（２４、３３）を、少なくとも１つのコンプレッサ（１０）より下流に配置されるプラントの部分内に設置するステップと、
前記弁（２４、３３）と前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）を、ガス流量と前記少なくとも１つのコンプレッサ（１０）の動作状態に従って作動させるステップを少なくとも含む、ガス圧縮プラント内の再循環モード中のエネルギー回収方法。
【請求項８】
前記弁（２４）が作動されて再循環システム（Ａ、Ｂ）を開くことによって、前記少なくとも１つのコンプレッサ（１０）の動作状態（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）が限界動作状態（Ｐ２）に達することを防止することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記弁（２４、３３）を作動させる前記ステップが第１サブステップを提供し、前記第１サブステップにおいて、前記弁（２４、３３）が徐々に閉じられることによって、負荷を前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）に向けて徐々に移すことを特徴とする、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記弁（２４、３３）と前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）を作動させる前記ステップがサブステップを提供し、前記サブステップは前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）の入口案内翼（５０、１５０）の傾きを徐々に修正することによって、前記弁（２４、３３）によって前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）内で徐々に輸送されるガス流量を制御することを特徴とする、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記弁（２４、３３）と前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）を作動させる前記ステップが初期サブステップを提供し、前記初期サブステップにおいて、層化弁（２４）が開かれることによって、ガスが前記再循環システム（Ａ、Ｂ）内を通過させられることを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１】
或る一定の入口圧で吸引管（１４）からガスを吸引可能、且つ、前記入口圧を上回る或る一定の出口圧で輸送管（１６）を通してガスを輸送可能な少なくとも１つのコンプレッサ（１０）と、
前記コンプレッサ（１０）に入るガス流量が或る一定の限界値を下回る場合に、前記輸送管（１６）から前記吸引管（１４）へガスの方向の変更が可能な少なくとも１つのガス再循環システム（Ａ、Ｂ）を有する、ガス圧縮プラント内のエネルギー回収システムであって、
前記コンプレッサ（１０）より下流に配置されるプラントの部分内に、少なくとも１つのターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）と少なくとも１つの弁（２４、３３）が並列に設置されて、前記ターボエキスパンダと前記弁は互いに協働し、且つ、電子装置（３５）によって制御されることによって、前記コンプレッサ（１０）を保護し同時に有用なエネルギーを再循環モード中に生成することを特徴とする、ガス圧縮プラント内のエネルギー回収システム。
【請求項２】
前記弁（２４、３３）は前記再循環システム（Ａ、Ｂ）のアンチサージ弁（２４）であるか、又は、前記コンプレッサ（１０）より下流に配置される前記プラントの前記部分内のガス流を調整するために適切なブロウオフ弁（３３）であることを特徴とする、請求項１に記載の回収システム。
【請求項３】
前記弁（２４、３３）は、再循環が安定するとすぐに、負荷を前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）に徐々に移すために適していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の回収システム。
【請求項４】
前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）は調節可能な入口案内翼（５０、１５０）を有し、前記入口案内翼の傾きは、前記弁（２４、３３）によって行われる負荷移転に従って修正出来ることを特徴とする、請求項１に記載の回収システム。
【請求項５】
前記ブロウオフ弁（３３）と前記ターボエキスパンダ（４６）が前記コンプレッサ（１０）の前記輸送管（１６）と流体連通するように、前記輸送管（１６）に沿って設置される冷却装置（３０）より上流に設置されることを特徴とする、請求項２に記載の回収システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の前記エネルギー回収システムを少なくとも１つ有することを特徴とするガス圧縮プラント。
【請求項７】
並列に接続された少なくとも１つのターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）と少なくとも１つの弁（２４、３３）を、少なくとも１つのコンプレッサ（１０）より下流に配置されるプラントの部分内に設置するステップと、
前記弁（２４、３３）と前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）を、ガス流量と前記少なくとも１つのコンプレッサ（１０）の動作状態に従って作動させるステップを少なくとも含む、ガス圧縮プラント内の再循環モード中のエネルギー回収方法。
【請求項８】
前記弁（２４）が作動されて再循環システム（Ａ、Ｂ）を開くことによって、前記少なくとも１つのコンプレッサ（１０）の動作状態（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）が限界動作状態（Ｐ２）に達することを防止することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記弁（２４、３３）を作動させる前記ステップが第１サブステップを提供し、前記第１サブステップにおいて、前記弁（２４、３３）が徐々に閉じられることによって、負荷を前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）に向けて徐々に移すことを特徴とする、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記弁（２４、３３）と前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）を作動させる前記ステップがサブステップを提供し、前記サブステップは前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）の入口案内翼（５０、１５０）の傾きを徐々に修正することによって、前記弁（２４、３３）によって前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）内で徐々に輸送されるガス流量を制御することを特徴とする、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記弁（２４、３３）と前記ターボエキスパンダ（３６、４６、１３６）を作動させる前記ステップが初期サブステップを提供し、前記初期サブステップにおいて、層化弁（２４）が開かれることによって、ガスが前記再循環システム（Ａ、Ｂ）内を通過させられることを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２８１３１４（Ｐ２０１０−２８１３１４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−９７４５６（Ｐ２０１０−９７４５６）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（５０５３４７５０３）ヌオーヴォ ピニォーネ ソシエタ ペル アチオニ (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９７４５６（Ｐ２０１０−９７４５６）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（５０５３４７５０３）ヌオーヴォ ピニォーネ ソシエタ ペル アチオニ (112)
【Ｆターム（参考）】
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