(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機内に設けられるガス潤滑非接触シールに処理済みガス流を提供するための供給システムであって、
制御システムと、
シール動作パラメータを測定するように、且つ前記シール動作パラメータを示す第１の複数の信号を前記制御システムに提供するように設けられる第１の複数のセンサと、
供給システム動作パラメータを測定するように、且つ前記処理済みガス流に関する前記供給システム動作パラメータを示す第２の複数の信号を前記制御システムに提供するように設けられる第２の複数のセンサと、
圧縮機動作パラメータを測定するように、且つ前記圧縮機動作パラメータを示す第３の複数の信号を前記制御システムに提供するように設けられる第３の複数のセンサとを備え、
前記制御システムは、前記第１の複数の信号、前記第２の複数の信号、及び前記第３の複数の信号に基づいて、前記ガス潤滑非接触シールの動作状態を判定するように、且つ前記動作状態に応じて出力を提供するように設けられる、供給システム。
【請求項２】
前記制御システムは、さらに前記動作状態を異常動作状態として判定するように、且つ前記処理済みガス流の少なくとも１つの物理的特性パラメータを調整することによって前記異常動作状態を修正するために少なくとも１つの軽減プロセスを自動的に行うように設けられる、請求項１に記載の供給システム。
【請求項３】
前記異常動作状態は、前記ガス潤滑非接触シールの過熱及び前記処理済みガス流中の液体状態物質の存在の少なくとも一方を含む、請求項２に記載の供給システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの軽減プロセスは、前記異常動作状態が存在している間に、流量限界に達するまで漸進的に前記処理済みガス流の流量を選択的に増加させることを含む、請求項２に記載の供給システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの軽減プロセスは、前記異常動作状態が存在している間に、温度限界に達するまで漸進的に前記処理済みガス流の温度を選択的に上昇させることを含む、請求項２に記載の供給システム。
【請求項６】
前記第１の複数のセンサは、前記ガス潤滑非接触シールに隣接して非ガス状物質の存在を示す相信号を提供するように設けられる相センサ、前記ガス潤滑非接触シールの構成要素の温度を示す信号を提供するように設けられる温度センサ、前記ガス潤滑非接触シールの一次リングとメイティングリングとの間の距離を示すギャップ信号を提供するように設けられるギャップセンサ、及び前記圧縮機の回転可能構成要素と固定構成要素との間の軸方向距離を示す軸方向距離信号を提供するように設けられる位置センサの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の供給システム。
【請求項７】
前記第２の複数のセンサはガス処理モジュール及びガス制御パネルの少なくとも一方に関連付けられると共に、提供される前記処理済みガス流の圧力を示す圧力信号を提供するように設けられる圧力センサ、前記処理済みガス流の温度を示す温度信号を提供するように設けられる温度センサ、前記処理済みガス流を濾過するように設けられるフィルタの状態を示す差圧信号を提供するように設けられる差圧センサ、前記処理済みガス流中の非ガス状物質の存在を示す信号を提供するように設けられる相センサ、及び前記処理済みガス流の流量を示す信号を提供するように設けられる流量センサの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の供給システム。
【請求項８】
前記第３の複数のセンサは、前記圧縮機の速度を示す回転速度信号を提供するように設けられる速度センサ、前記圧縮機の吸入側におけるプロセスガス圧力を測定するように設けられる吸入圧力センサ、前記圧縮機の吐出側におけるプロセスガス圧力を提供するように設けられる吐出圧力センサ、前記圧縮機の吸入フランジにおける振動を測定するように設けられる吸入側振動センサ、及び前記圧縮機の吐出フランジにおける振動を測定するように設けられる吐出側振動センサの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の供給システム。
【請求項９】
前記制御システムは、さらに前記圧縮機の動作の前に前記第１の複数の信号及び前記第２の複数の信号に基づいて前記ガス潤滑非接触シールの静止状態を判定するように、且つ前記静止状態が異常静止状態である場合に前記圧縮機の立ち上げをロックし、前記静止状態に応じて出力信号を提供するように設けられる、請求項１に記載の供給システム。
【請求項１０】
前記静止状態の判定は、前記圧縮機の回転可能構成要素と固定構成要素との間で測定された軸方向距離と閾値との比較に基づく、請求項９に記載の供給システム。
【請求項１１】
前記静止状態の判定は、前記ガス潤滑非接触シールの一次リングとメイティングリングとの間の距離を測定するように設けられるギャップセンサによって提供されるギャップ信号に基づく、請求項９に記載の供給システム。
【請求項１２】
前記制御システムは、さらに前記動作状態の視覚表示を提供するように設けられる、請求項１に記載の供給システム。
【請求項１３】
シールにプロセスガス流を供給する供給システムに関連付けられる前記シールの動作を監視及び制御する方法であって、
シール動作パラメータを測定するように、且つ前記シール動作パラメータを示す第１の複数のセンサ信号を制御システムに提供するように設けられる第１の複数のセンサと、供給システム動作パラメータを測定するように、且つ前記プロセスガス流に関する前記供給システム動作パラメータを示す第２の複数のセンサ信号を前記制御システムに提供するように設けられる第２の複数のセンサと、圧縮機動作パラメータを測定するように、且つ前記圧縮機動作パラメータを示す第３の複数のセンサ信号を前記制御システムに提供するように設けられる第３の複数のセンサとを有する、前記制御システムを設け、
前記シール及び前記供給システムに関連する前記複数のセンサによって提供される前記複数のセンサ信号を取得し、
前記複数のセンサ信号を処理し、前記シールの異常動作状態の存在を判定し、
前記シールの少なくとも１つの動作パラメータを調整する軽減手順を開始し、
前記異常動作状態が存在すると共に前記複数のセンサ信号がそれぞれ対応する閾値未満である間に、前記軽減手順を実行する、方法。
【請求項１４】
前記複数のセンサ信号の処理は、前記センサ信号の対応する値及び対応する値の変化率と対応する許容値範囲との比較を含み、前記異常動作状態の前記存在は、前記複数のセンサ信号の１つの少なくとも１つの値が対応する閾値外にある場合に存在すると判定される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のセンサ信号の少なくとも１つが対応する限界を超えると判定される場合、さらに出力信号を起動する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記対応する限界は、前記複数のセンサ信号の少なくとも１つによって決まる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記軽減手順の実行は、前記プロセスガス流の流量の漸進的な増加、及び前記プロセスガス流の温度の漸進的な上昇の少なくとも一方を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記対応する閾値は、流量限界、温度限界、軸方向距離限界、及びギャップ限界の少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記異常動作状態が存在している間に前記複数のセンサ信号の少なくとも１つが前記対応する閾値を超える場合、さらに前記シールの動作を停止させる、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
圧縮機の回転可能な軸とハウジングとの間にシール関係で設けられるガス潤滑非接触シールのためのシール監視システムであって、
前記ガス潤滑非接触シールの回転可能構成要素及び固定構成要素の相対軸方向位置を示す位置信号を提供するように設けられる位置センサと、
前記位置信号を受け取るように設けられるプログラマブルロジック制御システムであって、さらに前記位置信号に基づいて前記ガス潤滑非接触シールの動作状態を判定するように、且つ前記動作状態に応じて出力信号を提供するように設けられるプログラマブルロジック制御システムと、
非ガス状物質が前記ガス潤滑非接触シールに存在することを示す相信号を提供するように設けられる相センサとを備え、
前記ガス潤滑非接触シールの前記動作状態の前記判定は、前記相信号にさらに基づく、シール監視システム。
【請求項２１】
前記ガス潤滑非接触シールの構成要素の温度を示す第１の温度信号を提供するように設けられる第１の温度センサをさらに備え、前記プログラマブルロジックコントローラーは、さらに前記第１の温度信号を受け取るように、且つ前記第１の温度信号にさらに基づいて前記出力信号を提供するように設けられる、請求項２０に記載のシール監視ステム。
【請求項２２】
前記プログラマブルロジックコントローラーは、さらに前記動作状態に基づいて異常動作状態の存在を判定するように、且つ前記異常動作状態を修正するために少なくとも１つの軽減プロセスを行うように設けられる、請求項２０に記載のシール監視システム。
【請求項２３】
圧縮機の回転可能な軸とハウジングとの間にシール関係で設けられるガス潤滑非接触シールのためのシール監視システムであって、
前記ガス潤滑非接触シールの回転可能構成要素及び固定構成要素の相対軸方向位置を示す位置信号を提供するように設けられる位置センサと、
前記位置信号を受け取るように設けられるプログラマブルロジック制御システムであって、さらに前記位置信号に基づいて前記ガス潤滑非接触シールの動作状態を判定するように、且つ前記動作状態に応じて出力信号を提供するように設けられるプログラマブルロジック制御システムと、
前記圧縮機の前記回転可能な軸と前記ハウジングとの間に前記ガス潤滑非接触シールに対してタンデム構成で設けられる第２のガス潤滑非接触シールとを備え、
前記第２のガス潤滑非接触シールは、
前記第２のガス潤滑非接触シールの付加的な構成要素の温度を示す温度信号を提供するように設けられる温度センサと、
前記第２のガス潤滑非接触シールの第２の一次リングと第２のメイティングリングとの間の距離を示すギャップ信号を提供するように設けられるギャップセンサと、
前記第２のガス潤滑非接触シールに隣接して非ガス状物質を示す相信号を提供するように設けられる相センサとに関連付けられ、
前記プログラマブルロジック制御システムは、さらに前記温度信号、前記ギャップ信号、及び前記相信号を受け取るように設けられ、
前記プログラマブルロジック制御システムは、さらに前記温度信号、前記ギャップ信号、及び前記相信号の少なくとも１つに基づいて前記動作状態を判定するように設けられる、シール監視システム。
【請求項２４】
前記ガス潤滑非接触シールの第１の一次リングと第１のメイティングリングとの間の距離を示すギャップ信号を提供するように設けられるギャップセンサをさらに備え、前記ガス潤滑非接触シールの前記動作状態の前記判定は前記ギャップ信号にさらに基づく、請求項２０に記載のシール監視システム。
【請求項２５】
前記出力信号は、視覚的手段による前記動作状態の表示を含む、請求項２０に記載のシール監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、２００８年５月２１日付けで出願された米国仮特許出願第６１／０５５，０５６号の利益を主張し、該出願の全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本開示は回転構成要素のための非接触のガス潤滑シールに関し、限定はされないが、そのようなシールの調整及び制御システムを含む。
【背景技術】
【０００３】
典型的な用途では、ガス潤滑非接触シールは、ガスを圧縮するように動作する圧縮機の軸とハウジングとの間の回転界面をシールするように設けられる。動作中、処理中のガスの流れの一部が、動作流から分流され、動作流中に存在し得る微粒子及び液体ミストを除去するために濾過され得る。この分流されたガス流は、さらに処理され、例えば、その露点よりも高い温度まで過熱されて、動作流体としてガス潤滑非接触シールに提供され得る。
【０００４】
不適切なガス調整又は動作ガス流の組成の変化等の圧縮プロセスにおける異常は、分流されたガス流中に液体及び／又は固体の凝縮物をもたらし得る。ガス潤滑非接触シールのシール界面へのそのような液体及び／又は固体の侵入は、シールの動作寿命の低下、又は極端な状況ではシールの故障につながる場合がある。
【０００５】
ガス圧縮機に一般的に適用される非接触ドライガスシールは、シール構成（シングル、タンデム、又はダブル）と、モジュラー形態で配置される場合が多いガス調整装置と、通常は制御パネルに配置されるガス供給制御部とを含む。このような組み合わせは、オーバーハング型（overhung）圧縮機及びビーム型（beam）圧縮機の両方で用いられる。シールの完全性及び動作の監視は、通常はシールの漏れを監視することによって行われる。高い漏洩率は、シールが故障したことを示すものとして用いられることが理解され得るが、大抵の場合、これはシール面の崩壊後に判明して圧縮機の緊急停止が必要になる。
【０００６】
さらに、ドライガスシールの取り付けのための１つの要件は、動作中の圧縮機ハウジングに対する圧縮機軸の軸方向移動に適応する能力である。通常の動作変位公差仕様が、設計段階でシールに組み込まれる。通常は、シール取り付け板が、圧縮機ハウジング内の公称又は最適位置にシールを位置決めする。取り付けられたシールの公称位置は、シール構成要素を保持する回転構成要素と固定構成要素との間の関係を特定する寸法によって定めることができ、この寸法は、シールの「取り付け基準」と呼ばれる場合もある。
【０００７】
取り付け基準寸法は、動作中のシールロータ及びシールステータ、例えばハウジング及び軸に関連付けられるスラストリングの軸方向位置を軸方向で決定して固定する表面間で通常は測定される。シール構成要素が従う圧縮機の回転構成要素と固定構成要素との間の相対位置の変化に適応するために、動作中のシールの軸方向運動の公差が必要である。装置の「完成」状態及び熱過渡等、いくつかの要因がシールの相対位置の変化を引き起こし得る。
【０００８】
シールの「完成」状態は、所与のシール構成の具体的な公差の積み重ねである。この「完成」状態に対処するために、シールの供給業者は、取り付けられたシールの初期取り付け公差を提供し得る。この状態を考慮して、シールが「０」位置に取り付けられ得るが、この位置でもなお、得られる変位公差の全範囲内に動作中の圧縮機内の移動が完全に収まり、こうした移動のうち最も重要なものは通常は熱過渡である。既知のように、プロセス流体の温度の変化に起因して、圧縮機ロータの膨張率又は収縮率が圧縮機ステータ又はケーシングのそれとは異なり得るため、熱過渡はシールの相対位置を変える可能性があり、その結果、ロータシール構成要素とステータシール構成要素との間の寸法関係変化が生じ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、一態様では、圧縮機の回転可能な軸とハウジングとの間にシール関係で設けられるガス潤滑非接触シールのためのシール監視システムを説明する。本シール監視システムは、ガス潤滑非接触シールに隣接して非ガス状物質が存在することを示す相信号を提供するように設けられる相センサを含む。プログラマブルロジック制御システムが、相信号を受け取ると共に、相信号に基づいてガス潤滑非接触シールの動作状態を判定するように設けられる。プログラマブルロジックコントローラーは、動作状態に応じて出力信号を提供するようにさらに設けられる。
【００１０】
別の態様では、本開示は、圧縮機内に設けられるガス潤滑非接触シールに処理済みガス流を提供するための供給システムを説明する。本供給システムは、制御システム及び３組の複数のセンサを含む。第１の複数のセンサは、シール動作パラメータを測定して、シール動作パラメータを示す第１の複数の信号を制御システムに提供する。第２の複数のセンサは、処理済みガス流に関する供給システム動作パラメータを測定して、第２の複数の信号を制御システムに提供する。第３の複数のセンサは、圧縮機動作パラメータを測定して、圧縮機動作パラメータを示す第３の複数の信号を制御システムに提供する。本制御システムは、第１の複数の信号、第２の複数の信号、及び第３の複数の信号に基づいて、ガス潤滑非接触シールの動作状態を判定して、動作状態に応じて出力を提供する。
【００１１】
さらに別の態様では、本開示は、供給システムに関連付けられて供給システムによってプロセスガス流を供給されるシールの動作を監視及び制御する方法を説明する。本方法は、シール及び供給システムに関連する複数のセンサによって提供される複数のセンサ信号を取得することを含む。複数のセンサ信号が処理されて、上記シールの異常動作状態の存在が判定される。上記シールの少なくとも１つの動作パラメータを調整する軽減手順が開始され、異常動作状態が存在すると共に各センサ信号が対応する閾値未満である間に実行される。
【００１２】
さらに別の態様では、本開示は、圧縮機の回転可能な軸とハウジングとの間にシール関係で設けられるガス潤滑非接触シールのためのシール監視システムを説明する。本シール監視システムは、ガス潤滑非接触シールの回転可能構成要素及び固定構成要素の相対軸方向位置を示す位置信号を提供する位置センサを含む。プログラマブルロジック制御システムが、位置信号を受け取り、位置信号に基づいてガス潤滑非接触シールの動作状態を判定する。プログラマブルロジックコントローラーはさらに、動作状態に応じて出力信号を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示による種々のセンサが埋め込まれているタンデムシール構成の断面図である。
【図２】本開示による圧縮機に関連する供給システムのブロック図である。
【図３】本開示によるビーム型圧縮機に関連するシール構成の種々の構成要素及びシステムと相互接続するプログラマブルロジックコントローラーの一実施形態のブロック図である。
【図４】本開示による監視及び制御アルゴリズムのブロック図である。
【図５】本開示によるシールの異常静止状態を検出する方法のフローチャートである。
【図６】本開示による異常動作状態の存在を判定してその影響を軽減する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ガス圧縮機に一般的に適用されるもの等の非接触ドライガスシールは、シングル、タンデム、又はダブルシール構成を含む。通常の設備では、ガス調整装置がモジュラー形態で配置される場合が多く、ガス供給制御部がガス制御パネルに通常は配置される。そのような組み合わせは、オーバーハング型圧縮機及びビーム型圧縮機の両方で用いられる。ガス調整装置と制御パネルに設けられているガス供給制御部とを有する設備の一部である圧縮機のタンデム非接触ドライガスシールを含む１つの組み合わせが、以下の実施形態の説明で用いられるが、本明細書に開示される原理及び方法が他の構造的組み合わせ及び／又はシール構成に適用可能であることが理解され得る。既知のように、関連のガス制御パネルは、プロセス源から供給される処理済みシールガスを制御するためにシステムに配置され配管接続される。これは、漏洩ポートからのガスも受け取る。適当な流量監視計が、システムの制御パネルに組み込まれる。
【００１５】
図１は、回転圧縮機軸１０２と圧縮機ハウジング１０４との間に設けられるタンデム非接触ドライガスシール構成１００の部分断面図である。図示では、回転圧縮機軸１０２は、圧縮機のプロセスキャビティ１０６に設けられる圧縮機インペラ（図示せず）に接続され、ハウジング１０４の軸受キャビティ１０８に設けられる軸受（図示せず）を介してハウジング１０４によって支持される。圧縮機ハウジング１０４に形成されるボア１２０が、プロセスキャビティ１０６と軸受キャビティ１０８との間に延びて環状シールチャンバ１０９を画定する。ショルダ又はラビリンスシール１２８が、プロセスキャビティ１０６からボア１２０への自由ガス流を防止する。ラビリンスシール１２８は、回転圧縮機軸１０２と圧縮機ハウジング１０４との間に形成される半径方向に延びる開口を覆って延び、ラビリンスシール１２８に形成されるチャネル１３２内に設けられる半径方向圧縮シール１３０によって圧縮機ハウジング１０４にシールされる。ラビリンスシール１２８は、その半径方向内端で、回転圧縮機軸１０２の外面１３６に近接して複数のリッジ１３４を形成する。複数のリッジ１３４と、任意の２つの連続するリッジ１３４間に形成される対応する中間キャビティとが、プロセスキャビティ１０６からシールチャンバ１０９へのガスの侵入を妨げる。
【００１６】
動作中、プロセスチャンバ１０６内に存在して６，５００ＰＳＩ−Ｇ（４５０ＢＡＲ−Ｇ）の圧力に達し得るガスが、タンデムに配置された２つの面シール、つまり第１段シール１１０及び第２段シール１１１によって軸受キャビティ１０８及び環境からシールされる。通常、シール１１０及び１１１の構成要素は、シールチャンバ１０９内にあるカートリッジ１１８に予め組み立てられる。カートリッジ１１８は、圧縮機ハウジング１０４に関連するステータ１１７と、軸１０２に関連するスリーブ１１５とを含む。軸１０２に対するスリーブ１１５の軸方向移動は、軸１０２の溝に収容される軸スラストリング１２５によって制限される。ステータ１１７の軸方向移動は、ハウジング１０４の溝に収容されるステータスラストリング１２１によって制限される。プロセスキャビティ１０６内のプロセスガスが圧力下にあると仮定すると、シール構成１００の全構成要素がスラストリング１２１及び１２５に向かう方向へ付勢される。
【００１７】
第１段シール１１０は、回転圧縮機軸１０２に環装されるスリーブ１１５に接続される第１段メイティングリング１１４と、ステータ１１７によって圧縮機ハウジング１０４に接続される第１段一次リング１１６との間に画定される、第１段シール界面１１２を形成する。第２段シール１１１は、スリーブ１１５によって回転圧縮機軸１０２に接続される第２段メイティングリング１２４と、ステータ１１７によってハウジング１０４に接続される第２段一次リング１２６との間に画定される、第２段シール界面１２２を形成する。
【００１８】
第１段シール１１０及び第２段シール１１１のそれぞれに沿って制御された距離が維持され得るように、第１段一次リング１１６及び第２段一次リング１２６のそれぞれがボア１２０の長寸法に沿って軸方向に可動である。図示の実施形態では、シールカートリッジ１１８と、第１段一次リング１１６及び第２段一次リング１２６のそれぞれに対応して接触するばね受け１４０との間に設けられるそれぞれの組のばね１３８を介して、各一次リング１１６及び１２６にばね力が加えられる。
【００１９】
図１に示されるように、第１段シール１１０及び第２段シール１１１を通るガスの二次漏洩経路が、半径方向圧縮シール１４２によって遮断される。これらのシールに用いられる構成及び材料は、用途に基づいて、例えば、ガスの動作圧力並びにガスの化学組成及び／又は圧縮機の動作環境に基づいて最適化することができる。半径方向シールとして、Ｏリング、シール受け部材を囲む先端ポリマーシール等の他の複合シール構成、又は任意の他の適当なタイプのシールが挙げられ得る。
【００２０】
軸受キャビティ１０８内に存在する潤滑油は、オイルシール、例えば分離シール１４４によってボア１２０のシールチャンバ１０９に入るのを防止される。図示の実施形態では、バリアシール１４４は、イリノイ州モートン・グローブに所在のJohn Crane, Inc.によって製造された「タイプ８２」又は「タイプ８３」シール等、ターボ圧縮機装置のドライガスシールカートリッジへの軸受油の移動を防止するように設計される二分割型の（dual-segmented）カーボンリングシールである。
【００２１】
上述のように、動作中、「シールガス」と呼ばれる処理済みプロセスガス流が、第１段シール１１０に提供される。第２段シール１１１には、バリアガス流、通常は窒素（Ｎ２）等の不活性ガスが提供される。分離シール１４４を含む図示の実施形態では、分離ガス流が分離シール１４４に供給される。シール要素を通るシールガス、バリアガス、及び分離ガスの流れの適切な制御が、効果的なシール性能及び耐久性に不可欠である。
【００２２】
図１に示されるように、ラビリンスシール１２８、第１段シール１１０、第２段シール１１１、及び分離シール１４４は、シールカートリッジ１１８を一連のチャンバ１４６、１５０、１５１、１６０、及び１６４に分割する。圧縮機ハウジング１０４も同様に、カートリッジ１１８のステータ１１７のチャンバ及び通路と連通する一連の環状通路１４８、１５４、１５６、１５８、及び１６２を画定する。通路１４８、１５４、１５６、１５８、及び１６２は同様に、ポート１１９を介して、後述するような種々のガス源又は排出導管に通じる圧縮機ハウジング１０４の外部の配管に接続される。通常、この配管は、圧縮機シール構成１００に関連するガス制御パネルに接続する。ガス制御パネルは、すべて既知のように市販されている制御弁及び監視計器を収容する。
【００２３】
チャンバ１４６及び通路１４８は、シールガス入口を画定し、通常はプロセスキャビティ１０６内のプロセスガス以上の圧力の処理済みプロセスガスである「シールガス」を受け取る。この供給物は、水分が除去されて所望の圧力及び温度になることを確実にするように処理及び制御される。チャンバ１４６内のシールガスは、プロセスキャビティ１０６からの未処理のプロセスガスがラビリンスシール１０８を越えて侵入するのを遮断する。
【００２４】
チャンバ１５１及び通路１５６は、バリアガス入口を画定し、バリアガス入力、通常は窒素を受け取る。バリアガスは、チャンバ１５０及び通路１５４内のガスの圧力よりも僅かに高い圧力である。これら後者の通路は、一次漏洩物と呼ばれる場合もあるシールガス及びバリアガスの出口を画定し、これは通常、第１段シール界面１１２を通過するシールガスの消費と、チャンバ１５１及び通路１５６からラビリンスシール１５２を通過するバリアガスの放散とのためのフレアに向けられる。
【００２５】
チャンバ１５１及び通路１５６内のバリアガスは、第２段シール界面１２２を通過してチャンバ１６０及び通路１５８にも入る。このガスは、主に窒素であるが、チャンバ１６０及び通路１５８によって画定される二次漏洩物出口を通して「二次漏洩物」としてシール構成１００から出る。
【００２６】
分離ガス供給は、外部源からチャンバ１６４及び通路１６２へ送られる。これは通常、軸受チャンバ１０８内の油からシールチャンバ１０９を隔離するための圧力で維持される窒素である。このガスの一部は、分離シール１４４を越えてチャンバ１６０及び通路１５８の二次漏洩物出口に入る。
【００２７】
タンデム非接触ドライガスシール構成１００の動作中、プロセスキャビティ１０６から分流された濾過及び処理済みプロセスガスが、プロセスキャビティ１０６内のプロセスガスの圧力と少なくとも等しいか又は好ましくはそれよりもわずかに高い圧力でシールガス入口通路１４８に提供される。分流されたプロセスガスは、シールガス入口通路１４８に送られるプロセスガスを予備調整するガス調整装置（図示せず）において濾過及び処理され得る。このようなガスは、蒸気微粒子及び液体を除去するために加熱及び／又は乾燥させることができ、場合によってはその圧力を高めることができる。
【００２８】
シールガス入口通路１４８からの濾過及び処理済みプロセスガス（シールガス）流は、第１のチャンバ１４６に入り、そこからラビリンスシール１２８及び第１段シール１１０に提供される。差圧があることにより、濾過及び処理済みプロセスガス流の一部がラビリンスシール１２８を越えてプロセスキャビティ１０６内に漏れることで、未濾過及び未処理のプロセスガスが第１のチャンバ１４６に入るのを防止する方向のガス流を生むことができる。濾過及び処理済みプロセスガス（シールガス）流の残りの部分は、第１段シール１１０を越えて漏れ、第１段シール界面１１２に沿って存在し得るギャップを経て、シールガス及びバリアガス出口を画定する第２のチャンバ１５０及び通路１５４に入る。
【００２９】
動作中、バリアガス入口通路１５６及びチャンバ１５１から二次ラビリンスシール１５２を通ってチャンバ１５０へのバリアガスの流れを確保するのに十分なほど高い圧力で、バリアガス流が通路１５６及びチャンバ１５１に提供され、チャンバ１５０において、第１段シール１１０を通って漏れるシールガスの一部と混合される。得られる混合物は、シールガス及びバリアガス出口通路１５４を経てシールカートリッジ１１８から除去される。
【００３０】
バリアガス流の一部は、第２段シール１１１を越えて漏れ、第２段シール界面１２２に沿ったギャップを経て、二次漏洩物出口チャンバ１６０及び通路１５８に入る。
【００３１】
チャンバ１６０内に存在するバリアガスは、分離ガス供給通路１６２に供給されて分離シール１４４を越えて二次漏洩物出口チャンバ１６０内に漏れる分離ガスと混合され得る。通路１６０内で得られるバリアガス及び分離ガスの混合物は、第２段漏洩物及び分離ガス出口通路１５８を経てシールカートリッジ１１８から除去される。理解され得るように、第４の通路１６４からの分離ガス流の一部が軸受キャビティ１０８内に漏れることで、軸受キャビティ１０８からの油がシールカートリッジ１１８に入るのを防止する流れ方向を確立し得る。
【００３２】
図１の実施形態によれば、さまざまなセンサが、タンデム非接触ドライシール構成１００の種々の部分に関連付けられ、これらのセンサは、第１段シール１１０、第２段シール１１１、及び分離シール１４４の種々の動作パラメータを測定するように設けられる。こうした測定値を用いて、シールの完全性及び動作が監視及び診断されると共に、シール構成要素の故障又は損傷を招き得る異常シール動作状態を示す早期警報が提供される。より詳細には、用いられる種々のセンサは、シール監視及び制御システムの一部であるロジックコントローラー１６６に信号を提供するセンサである。こうした信号は、シールカートリッジ１１８を通過するガスの相等のこのようなガスの物理的パラメータを示し得ると共に、シールカートリッジ１１８内のシール構成要素の温度又は位置等のシールの種々の構成要素に関する物理的パラメータも示し得る。図示の実施形態のシールカートリッジ１１８に関連する一組のセンサの一実施形態を、さらに詳細に後述する。
【００３３】
図１に示されるように、第１段相センサ１６８が、第１の相信号１７０をロジックコントローラー１６６に提供するように設けられる。第１の相信号１７０は、シールガス入口通路１４８を経てシールカートリッジ１１８に提供される濾過及び処理済みプロセスガス流中の液体又は固体の存在を示す。図１に概略的に示すように、第１の相信号１７０は、破線で示されている通信線を介してロジックコントローラー１６６に提供される。一実施形態では、第１段相センサ１６８は、伝導率センサ、誘導センサ、又は同様のデバイスであってもよく、気相以外の物質の相の有無を示す離散又は連続データの形態で情報を提供し得る。図示の実施形態では、第１段相センサ１６８は、例えば、センサが受け取る発光ビームの特性に基づいてガス流中の固体又は液体エーロゾル溶液の存在を検出することができる光センサである。
【００３４】
同様に、第２段相センサ１７２が、第１段すなわちシールガス漏洩物及びバリアガス出口通路１５４内の物質の状態に基づいて第２の相信号１７４を提供するように設けられ、分離段相センサ１７６が、第２漏洩物及び分離ガス出口通路１５８内の液体、通常は軸受キャビティ１０８からの油の存在を示す第３の相信号１７８を提供するように設けられる。第１の相信号１７０と同様に、第２の相信号１７４及び第３の相信号１７８のそれぞれが、離散値（例えば、気相を示す値０、及び液相又は固相の存在を示す値１）又は別のタイプの値の形態で適当な通信線を介してロジックコントローラー１６６に提供される。
【００３５】
シール組立体ステータ１１７又は圧縮機ハウジング１０４によって画定される通路に組み込まれるように示されているが、センサ１６８、１７２、及び１７６は、相認識が達成されるような任意の適当な場所に位置付けることができることが意図される。これらのセンサは、例えば、関連の制御パネルに通じる配管に、又は制御パネル自体の導管内に位置付けることができる。
【００３６】
シールカートリッジ１１８内の作動流体の相に関する情報を提供するセンサに加えて、種々のシール構成要素の動作状態に関する情報を提供する他のセンサが、図１の実施形態に示されている。より詳細には、第１段一次リング温度センサ１８０が、シールカートリッジ１１８に設けられ、第１段一次リング１１６の温度を感知するように構成される。第１段一次リング温度センサ１８０は、適当な通信線を介してロジックコントローラー１６６に第１段シール温度信号１８２を提供するように設けられる。一実施形態では、第１段シール温度信号１８２は、連続データストリームでロジックコントローラー１６６に瞬間温度読み取り値を提供するアナログ信号である。第１段一次リング温度センサ１８０は、抵抗温度デバイス（ＲＴＤ）、熱電対等を含む任意の適当なタイプのセンサであり得る。
【００３７】
同様に、第２段一次リング温度センサ１８４が、シールカートリッジ１１８に設けられ、第２段一次リング１２６の温度を感知して第２段温度信号１８６をロジックコントローラー１６６に提供するように構成される。第１段一次リング温度センサ１８０と同様に、第２段一次リング温度センサ１８４は、連続データストリームでロジックコントローラー１６６に瞬間温度読み取り値を提供するアナログ信号であり、ＲＴＤ又は熱電対を含み得る。２つのセンサ１８０及び１８４は、それぞれ第１段シール１１０及び第２段シール１１１の一次リング１１６及び１２６に関連して示されているが、このようなセンサは、第１段シール１１０及び第２段シール１１１の対応するメイティングリング１１４及び１２４に関連付けられてもよく、又は代替的に、各シールに関連すると共に第１段シール１１０及び第２段シール１１１の第１段及び／又は二次リングの温度と相関し得る温度を有する任意の他の構成要素に関連付けられてもよい。
【００３８】
第１段シール界面１１２及び第２段シール界面１２２に沿った距離又はギャップは、稼動時に重要であるだけでなく、関連構成要素が機能していないときでもシールの構造上の欠陥を示すものとしても重要である。例えば、シールにガス圧力がない場合、第１段シール界面１１２及び第２段シール界面１２２に沿ったギャップの存在は、一次リングがシールの対応するメイティングリングと整列していないことを示し得る。したがって、図１に示されるような、タンデムシール構成の各一次リングの位置に関する情報、又は概して第１段シール界面１１２及び第２段シール界面１２２に沿ったギャップに関する情報は、シール故障の早期診断に関係がある。
【００３９】
図示の実施形態では、第１段一次リング位置又は第１段シールギャップセンサ１８８が、第１段一次リング１１６に取り付けられ、第１段シール界面１１２に沿ったギャップを測定するように、又は代替的に、第１段シール界面１１２に沿ったギャップを示すものとしての第１段メイティングリング１１４に対する第１段シール一次リング１１６の位置を測定するように設けられる。ギャップセンサ１８８は、第１段シールギャップ信号１９０をロジックコントローラー１６６に提供し得る。第１段シールギャップ信号１９０は、圧縮機の動作中及び圧縮機が動作中ではなく第１段シール１１０に提供される作動ガスがない間の両方で、リアルタイムで第１段シール界面１１２に沿って存在する距離又はギャップを示す。
【００４０】
第２段一次リング位置又は第２段シールギャップセンサ１９２が、第２段シール界面１２２に沿ったギャップを測定するように設けられる。第２段シールギャップセンサ１９２は、第２段一次リング１２６を第２段メイティングリング１２４から分離する瞬間距離又はギャップを示す第２段シールギャップ信号１９４をロジックコントローラー１６６に提供するように設けられる。第１段シールギャップセンサ１８８及び第２段シールギャップセンサ１９２のそれぞれは、任意の適当なタイプの近接センサ、例えば、導電率センサ、誘導若しくは可変リラクタンスセンサ、又は他のものであり得る。
【００４１】
図１の実施形態では、位置センサ１９６が、シールカートリッジ１１８に取り付けられ、ステータ構成要素の位置に対する圧縮機の回転構成要素の位置を示す距離を測定するように設けられる。その指示範囲（directive）は、図１に「Ａ」として示されている。理解され得るように、圧縮機の固定構成要素は、圧縮機ハウジング１０４と、シールカートリッジ１１８のステータ１１７と、第１段一次リング１１６及び第２段一次リング１２６と、シールスラストリング１２１と、関連の非回転要素とを含む。回転構成要素は、圧縮機軸１０２と、スリーブ１１５と、軸スラストリング１２５と、第１段メイティングリング１１４及び第２段メイティングリング１２４と、関連の回転要素とを含む。
【００４２】
位置センサ１９６は、位置信号１９８をロジックコントローラー１６６に提供するように設けられる。位置信号１９８は、ステータ構成要素に対する圧縮機及びシールの回転構成要素の、軸方向距離又は動作中の軸方向距離の変化を示す。換言すれば、位置信号１９８を用いて、固定構成要素に対するシール及び圧縮機の回転構成要素の軸方向移動を追跡することができる。さらに、位置センサ１９６をシールの取り付け時に用いて、シールカートリッジ１１８の関連の「完成」及び／又は「取り付け」位置を確認すると共に、圧縮機の動作中のそれらの位置の変化を監視することができる。そのようなパラメータを監視すると、位置信号を用いて、初期「完成」及び／又は「取り付け」変位が最大許容取り付け公差を超える場合又は総変位量が総最大許容動作公差に近付く場合に、出力を提供する、例えば警告をトリガすることができる。
【００４３】
濾過及び処理済みシールガスを非接触ドライガスシールに提供するための供給及び処理システム２００の簡略図が、図２に示されている。図示の実施形態では、供給及び処理システム２００は、タンデムに配置された２つの非接触ドライガスシール、例えば、第１段シール１１０及び第２段シール１１１（図１に示されるような）と分離シール、例えば分離シール１４４（図１）とを備える少なくとも１つの組立体を有する圧縮機２０２に関連する。圧縮機２０２は、プロセスガス入口通路２０４を経て圧縮機２０２に提供されるプロセスガスの流れを圧縮するように動作する。圧縮ガスは、圧縮プロセスガス排出導管２０６において圧縮機２０２から出る。
【００４４】
圧縮機２０２のハウジングは、図１に関連して前述したように、圧縮機２０２内で動作するドライガスシール組立体に関連する種々の入口及び出口ポートを含む。より詳細には、図１及び図２を参照すると、圧縮機２０２は、シールガス入口通路１４８に流体接続されるシールガス又はプロセスガス入口導管２０８と、シールガス及びバリアガス出口通路１５４に流体接続されるシールガス及びバリアガス出口導管２１０とを含む。圧縮機は、バリアガス入口通路１５６に流体接続されるバリアガス入口導管２１２と、二次漏洩物又はバリアガス及び分離ガス出口通路１５８に流体接続されるバリアガス及び分離ガス出口導管２１４とをさらに含む。圧縮機２０２は、分離ガス供給通路１６２に流体接続される分離ガス入口導管２１６も含み、圧縮機２０２の軸受キャビティ１０８に流体接続されてバリアシール１４４を越えて軸受キャビティ１０８内に漏れる分離ガスを抜くように構成される、オプションの分離ガス出口導管２１８を含んでいてもよい。
【００４５】
説明されるように、圧縮機２０２のハウジングに接続される種々の入口導管及び出口導管は、圧縮機２０２におけるドライガスシールの動作に不可欠なガスの流れ回路を画定する。理解され得るように、図示の実施形態は、図１に示されるようなドライガスタンデムシール構成の実施形態と一致して提供される。これは、他のシール構成が、内部で動作するドライガスシールにガスを供給するために、適宜圧縮機に形成されるより多くの又はより少ない入口導管及び出口導管を有することができることを意味する。図１及び図３を参照して説明される種々のセンサの場所の描写が例示のためであることも留意すべきである。説明されるセンサは、本発明から逸脱することなく、シール構成にシールガス流を出入りさせる流体回路内の代替的な場所に配置することができる。さらに、任意の所与のドライガスシール設備が、本明細書に示されている特定のセンサ及びパラメータ監視構成要素の全部又は一部を含み得ることが意図される。これらの説明は、利用可能な選択肢を示しているにすぎない。
【００４６】
ここで図２を参照すると、シールガス又はプロセスガス入口導管２０８に供給されるプロセスガスは、一実施形態では、圧縮プロセスガス導管２０６から分流されたプロセスガスである。図２に示すように、プロセスガス供給分岐管２２０が、圧縮プロセスガス導管２０６から延び、弁制御信号２２３に応じてプロセスガス処理モジュール２２４に入る圧縮プロセスの流量を計測するプロセスガス制御弁２２２を含む。破線で囲んで示されているプロセスガス処理モジュール２２４は、圧縮機２０２の第１段シールを動作させるように供給されるプロセスガスを濾過してその物理的特性を調整すると共に、シールガスの圧力を調整するように構成される。より詳細には、プロセスガス処理モジュール２２４は、プロセスガス圧力調整信号２２７に応じてプロセスガスの圧力を調整するように動作する増圧器２２５と、圧力下でプロセスガスを貯蔵することができる補助プロセスガス供給リザーバ２２６とを含む。補助プロセスガス供給リザーバからのガスを用いて、補助弁制御信号２２９に応じた補助プロセスガス制御弁２２８の選択的作動によってシールガス入口導管２０８に提供されるプロセスガスの流れを増やすことができる。
【００４７】
プロセスガス処理モジュール２２４に入るプロセスガスの物理的特性は、処理モジュール２２４に入るプロセスガス圧力の圧力信号２３１を提供するように設けられる圧力センサ２３０と、処理モジュール２２４に入るプロセスガスの温度を示す温度信号２３３を提供するように設けられる温度センサ２３２とによって測定される。
【００４８】
第１のプロセスでは、処理モジュールに入るプロセスガス流の液体又は固体成分が、例えば、１つ又は複数のコアレッシングフィルタ２３４に流体を通すことによって除去される。コアレッシングフィルタを用いた設備の一例は、２００４年４月６日に付与された、イリノイ州モートン・グローブに所在のJohn Crane Inc.に明示的に譲渡されている（assigned on its face）「Gas Conditioning System」と題する米国特許第６，７１５，９８５号（以下、’９８５特許）に図示及び記載されており、該特許の全体が参照により本明細書に援用される。ΔＰセンサ２３６が、コアレッシングフィルタ２３４の前後の差圧を測定すると共に、フィルタ飽和の程度を示す差圧信号２３７を提供するように設けられる。
【００４９】
相センサ２３８が、コアレッシングフィルタ２３４から出るプロセスガスの流れ中の固体及び／又は液体の存在を感知すると共に、プロセスガスの流れ中のガス状ではない物質の相の存在を示すプロセスガス相信号２３９を提供するように設けられる。一実施形態では、相センサ２３８は、導電率センサ、誘導センサ、又は同様のデバイスであってもよく、離散データの形態の相信号２３９、例えばガスが感知されると値０、また固体又は液体物質相が検出されると値１を提供し得る。
【００５０】
処理モジュール２２４は、温度変更命令信号２４１に応じて処理モジュール２２４を通過するプロセスガスの流れの温度を選択的に変えるように設けられるプロセスガスヒータ／クーラ２４０をさらに含む。動作中、プロセスガスヒータ／クーラ２４０は、例えば、圧縮機内のシール温度が高いときにガスを冷却するように、又は蒸発させる必要がある液体がプロセスガス中で感知されたときにガスを加熱するように、種々の条件下でプロセスガスの温度を調整することができる。
【００５１】
流量制御デバイス２４２が、圧縮機のドライガスシールに供給されるプロセスガスの流量を制御するように設けられる。流量制御デバイス２４２は、単純な弁であってもよく、又は代替的に、計量オリフィスの前後で一定の差圧を維持することによって、通過して送られるガスの体積を調節するデバイス等、通過するガス流の微調整を行うデバイスであってもよい。その構成に関係なく、流量制御デバイス２４２は、流量制御信号２４３に応じて制御されたプロセスガス流を提供することが可能な任意のデバイスとすることができる。
【００５２】
図示の実施形態では、シールガス温度２４５を提供する付加的な温度センサ２４４及びシールガス流量２４７を提供する流量センサ２４６が、処理モジュール２２４内の流量制御デバイス２４２の下流に設けられる。シールガス温度２４５及びシールガス流量２４７は、動作中に圧縮機２０２のシール構成に入るプロセスガスの温度及び流量を示す。
【００５３】
処理モジュール２２４に関連する種々のセンサ信号及び命令信号は、処理モジュールの種々のセンサ及びアクチュエータとシール監視及び制御システムとの間で処理モジュール通信線２５０を介して交換され、処理モジュール通信線２５０は、点線として示されているが、シール監視及び制御システム２４８内に含まれるコントローラー、例えば図１に示されるロジックコントローラー１６６と、処理モジュール２２４内に含まれる種々のセンサ及び制御デバイスとの間での、情報及び命令信号の交換を可能にする、任意の適当な数の通信線又は通信チャネルを含むことが意図される。
【００５４】
図示の実施形態では、圧縮機通信線２５２が、図１に関して図示及び説明されるセンサ等の圧縮機構成要素に関連する種々のセンサ間の通信チャネルを提供するように設けられる。圧縮機通信線２５２は、圧縮機２０２に関連するセンサのそれぞれからシール監視及び制御システム２４８に情報を提供する種々の通信チャネルを提供できる。一実施形態では、圧縮機通信線２５２は、圧縮機に関連して圧縮速度、吸入圧力、吐出圧力、振動等の圧縮機の動作パラメータを測定するように設けられる複数のセンサにさらに関連付けられ得る。そのような付加的なパラメータは、圧縮機通信線２５２を介してシール監視及び制御システム２４８に提供され得る。
【００５５】
ガス供給及び処理システム２００は、図２に破線で囲んで示されているバリアガス及び分離ガス供給システム２５４をさらに含む。一実施形態では、単一のタイプのガス、例えば窒素が、分離ガスとして第２段ドライガスシール及び分離シールに提供され得るが、異なるガスを用いることもできる。図示の実施形態では、貯蔵タンク２５６からバリアガス及び分離ガス供給システム２５４にガスが提供される。貯蔵タンク２５６からのガスは、フィルタ２５８によって処理され得る。フィルタ２５８の動作は、差圧信号２６２を提供するΔＰセンサ２６０によるフィルタ２５８の前後の差圧の測定によって監視され得る。貯蔵タンク２５６内のガスの圧力は、貯蔵圧力信号２６６を提供する圧力センサ２６４によって測定され得る。
【００５６】
フィルタ２５８から出る濾過済みガス流は、分離ガス入口導管２１２及びバリアガス入口導管２１６に選択的に分配される前に、導管２６８を通過する。一実施形態では、分離ガス制御弁２７０が、シール監視及び制御システム２４８によって提供される分離ガス弁制御信号２７１に応じて、導管２６８からのガスの一部を分離ガス入口導管２１２へ分流させる。同様に、バリアガス制御弁２７２が、バリアガス弁制御信号２７３に応じて、導管２６８からのガスの残りの部分をバリアガス入口導管２１６へ分流させる。
【００５７】
種々のセンサが、分離ガス入口導管２１２及びバリアガス入口導管２１６それぞれのガスの圧力、流量、及び相を示す測定信号を提供するように設けられる。より詳細には、分離ガス流量センサ２７４が分離ガス入口流量信号２７５を提供し、分離ガス相センサ２７６が分離ガス相信号２７７を提供し、分離ガス入口圧力センサ２７８が分離ガス入口圧力信号２７９を提供する。同様に、バリアガス流量センサ２８０がバリアガス入口流量信号２８１を提供し、バリアガス相センサ２８２がバリアガス相信号２８３を提供し、バリアガス入口圧力センサ２８４がバリアガス入口圧力信号２８５を提供する。
【００５８】
バリアガス及び分離ガス供給システム２５４に関連する種々のセンサ信号及び命令信号は、種々のセンサ及びアクチュエータとシール監視及び制御システム２４８との間で通信線２８６を介して交換され、通信線２８６は、点線として示されているが、シール監視及び制御システム２４８内に含まれるコントローラー、例えば図１に示されるロジックコントローラー１６６と、バリアガス及び分離ガス供給システム２５４内に含まれる種々のセンサ及び制御デバイスとの間での、情報及び命令信号の交換を可能にする、任意の適当な数の通信線又は通信チャネルを含むことが意図される。
【００５９】
供給及び処理システム２００は、動作中に圧縮機２０２の図１のシール構成１００等のシール構成から出るシールガスの流量を測定する流量センサをさらに含む。より詳細には、プロセス及びバリアガス漏洩流量センサ２８８が、プロセス及びバリアガス出口導管２１０に沿って設けられ、例えば、図１に示される構成に関して、第１段シール１１０を越えて漏れるプロセスガス及び二次ラビリンスシール１５２を越えて漏れるバリアガスの混合物の流量を測定する。プロセス及びバリアガス漏洩流量センサ２８８は、第１段シール漏洩信号２８９をシール監視及び制御システム２４８に提供する。
【００６０】
同様に、バリア及び分離ガス漏洩流量センサ２９０が、バリア及び分離ガス出口導管２１４に沿って設けられる。バリア及び分離ガス漏洩流量センサ２９０は、第２段シール１１１及び分離シール１４４を越えて漏れるガスの流量を示す第２段シール漏洩信号２９１をシール監視及び制御システム２４８に提供する。最後に、オプションの軸受キャビティ漏洩流量センサ２９２が、分離シール１４４（図１）を越えて軸受キャビティ１０８（図１）内に漏れるバリアガスの流量を示す軸受キャビティガス漏洩信号２９３を提供し、このバリアガスは、オプションの分離ガス出口導管２１８を経て圧縮機２０２から出る。他の漏洩信号と同様に、軸受キャビティガス漏洩信号２９３は、シール監視及び制御システム２４８に提供される。
【００６１】
オーバーハング型圧縮機のシステム３００の説明的設置（illustrated installation）のシステム概略ブロック図が、図３に示されている。図３に関する説明では、前述の構成要素及びシステムと同じか又は同様の構成要素又はシステムは、簡単のために以前に用いたのと同じ参照符号で示される。特定のセンサが図３に関連して図示及び説明されているが、パラメータ監視の代替的な組み合わせを用いることもできることを理解されたい。例えば、図１に示されるように、シール構成は、第１段シールギャップ信号１９０及び第２段シールギャップ信号１９４を提供するギャップセンサ１８８及び１９２等のギャップセンサを含むことができる。
【００６２】
図３に示されるように、原動機３０２が、駆動軸３０６を介してオーバーハング型圧縮機３０４を動作させるために電力を提供する。駆動軸３０６は、第１段シール３０８及び二次シール３１０をタンデム構成で含む。第１段シール３０８及び二次シール３１０のそれぞれが、ドライガスシールであり、ガス又はシール温度、各シールに提供されるガス流中の液体の存在、及びシール要素とロータ及びステータとの間の位置を示す信号を提供するセンサに本質的に関連付けられる。より詳細には、第１段シール３０８は、第１段シール温度信号３１３を提供する温度センサ３１２及び第１段シール相信号３１５を提供する第１段シール相センサ３１４を含む。二次シール３１０は、二次シール温度信号３１９を提供する温度センサ３１８、二次シール相信号３２１を提供する二次シール相センサ３２０、及び二次シール位置信号３２３を提供する二次シール位置センサ３２２を含む。
【００６３】
第１段シール３０８及び二次シール３１０からの種々のセンサ信号は、適当な信号通信線を介してプログラマブルロジックコントローラー３２４に提供される。そのような信号通信線は、アナログ及び／又はデジタル信号を通信する線であり得ると共に、単一又は複数のチャネルに情報を中継する１つ又は複数の電線管を含み得る。一実施形態では、信号通信線は、プログラマブルロジックコントローラー３２４と他の構成要素、アクチュエータ、及び／又はシステムとの間で信号及び命令の通信を行うように設けられるローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）構成に属するチャネルであり得る。
【００６４】
図示の実施形態では、プログラマブルロジックコントローラー３２４は、単一の構成要素として示されているが、代替的な実施形態では、そのようなデバイスによって提供される論理機能が、システムの種々の機能及び／又は特徴を制御するように設けられる２つ以上のコントローラーを含んでもよい。例えば、システムの全体的な動作及び機能を制御するために用いられるマスタコントローラーが、別個のサブシステムの監視及び制御専用の二次コントローラーと共に協調的に実装され得る。この実施形態では、「コントローラー」という用語は、システム３００に関連し得ると共にシステム３００の種々の機能及び動作の制御において協働し得る１つ、２つ、又はそれ以上のコントローラーを含むことを意味する。コントローラーの機能性は、図３には説明のためにのみ種々の別個の機能を含むように概念的に示されているが、図示の別個の機能性に関係なくハードウェア及び／又はソフトウェアに実装することができる。したがって、コントローラーの種々のインタフェースは、図３のブロック図に示されるシステム３００の構成要素に関して説明される。こうしたインタフェースは、接続される構成要素のタイプ及び数も記載のコントローラーの数も制限することは意図されない。
【００６５】
図３に示される実施形態では、プログラマブルロジックコントローラー３２４は、メモリデバイス３２６及び出力回路ドライバ３２８と協働する。メモリデバイス３２６は、プログラマブルロジックコントローラー３２４及びシステム３００の動作に関する動作プログラム、定数、サービスログ、及び他のパラメータを記憶することができる、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルリードオンリメモリ（ＰＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の領域を含み得る。出力回路ドライバ３２８は、ガス制御弁、バイパス弁、ヒータ、増圧器等、システム３００の種々のアクチュエータに適当な命令信号を提供するデバイスである。出力回路ドライバ３２８は、プログラマブルロジックコントローラー３２４からの命令を受け取り、変換し、かつ／又は解釈して、構成要素の動作状態の変更を行うのに使用可能な命令信号にする回路を含み得る。したがって、出力回路ドライバ３２８は、電源（図示せず）、整流回路、インバータ回路、デジタル／アナログ変換回路、及び／又はプログラマブルロジックコントローラー３２４からの命令に基づいてシステム構成要素を制御するのに有用であり得る任意の他の回路を含み得る。
【００６６】
システム３００は、圧縮機３０４の動作を処理する（servicing）２つの主な機能センター（functional centers）を含む。第１の機能センターは、ガス処理モジュール３３０であり、図２に示されるプロセスガス処理モジュール２２４と或る点では同様である。処理モジュール３００は、第１段シール３０８に提供されるガス流３３２を調整及び処理する種々のデバイスを含む。図示の実施形態の処理モジュール３３０は、出力回路ドライバ３２８を介してプログラマブルロジックコントローラー３２４によって提供されるコアレッサ信号３３５に応じて動作するコアレッサ３３４を含む。コアレッサ３３４は、ガス流から固体又は液体介在物を除去する任意の適当なタイプのデバイス、例えば、フィルタ、膜、遠心分離機等であり得る。
【００６７】
ガス処理モジュール３３０は、デミスタ信号３３７に応じて動作するノックアウトフィルタ（knockout filter）又はデミスタ３３６をさらに含む。デミスタ３３６は、ガス流からエーロゾル溶液又は他のタイプの水分及び／又は蒸気を除去することが可能な任意の適当なデバイスであり得る。ガス流３３２の温度を上昇及び／又は低下させるように動作するヒータ３３８が、ヒータ信号３３９に応じて動作する。ヒータ３３８は、処理中のガス流３３２に熱を付与するか又は処理中のガス流３３２から熱を除去するように動作する任意の適当なタイプの熱交換器であり得る。最後に、増圧（intensification）信号３４１に応じて動作する増圧器３４０が、ガス流３３２の圧力を調整するように動作する。図示の実施形態に関して説明したものとは異なるデバイス、これに追加されるデバイス、又はこれよりも少ないデバイスを、処理モジュール３３０内で用いてもよいことが理解され得る。
【００６８】
処理モジュール３３０から出る処理済み第１段シールガス流３４２は、ガス制御パネル３４４に提供される。二次シールガス流３４６が、場合によっては二次シール３１０にシールガスを提供し得る。ガス制御パネル３４４は、システム３００の１つ又は複数の動作パラメータに基づいて、圧縮機３０４内で動作するドライシールへのガス流を調節又は他の形で制御するように動作する種々の構成要素及びサブシステムを含み得る。図示の実施形態では、ガス制御パネル３４４は、第１段シール供給ガス流を調節する第１段シールガスコントローラー３４８と、二次シール供給ガス流を調節する二次シールガスコントローラー３５２とを含む。第１段シールガスコントローラー３４８及び二次シールガスコントローラー３５２は、出力回路ドライバ３２８を介してプログラマブルロジックコントローラー３２４によって提供される第１段シール供給ガス信号３４９及び二次シール供給ガス信号３５３にそれぞれ応じて各自の対応するガス流を調節する。一実施形態では、第１段シールガスコントローラー３４８及び第２段シールガスコントローラー３５２のそれぞれが、図２に示される流量制御デバイス２４２等の流量制御デバイスを含む。
【００６９】
得られる第１段シール供給ガス流３５０及び得られる二次シール供給ガス流３５４は、ガス制御パネル３４４から出て第１段シール３０８及び二次シール３１０に提供される。得られる第１段シール供給ガス流３５０及び得られる二次シール供給ガス流３５４の調整に関与する第１段シールガス信号３４９及び／又は二次シールガス信号３５３は、プログラマブルロジックコントローラー３２４において処理される動作プログラムに基づいてそこで判定される。こうした動作プログラムの実行は、シール有効性及びシール寿命の両方に関して、第１段シール３０８の最適な動作状態をもたらす第１段シールガスの流量及び物理的パラメータの計算を伴う。
【００７０】
一実施形態では、ガス制御パネルは、圧縮機３０４における他のシールにガス流を供給しかつ／又は種々のシールの動作を監視するように動作するコントローラーをさらに含む。具体的には、圧縮機３０４がバリアシール、例えば図１に示されるバリアシール１４４を含む場合、ガス制御パネル３４４は、バリアシールにガス流を、この場合はガス制御パネル３４４に入る二次シールガス流３４６の一部を提供するように動作するバリアシールガス供給コントローラー３５６を含むが、他のガス源又はガスタイプが用いられてもよい。
【００７１】
図示の実施形態では、ガス制御パネルは、２つのシールモニター、つまり第１段シールモニター３５８及び二次シールモニター３６０をさらに含む。第１段シールモニター３５８及び二次シールモニター３６０のそれぞれが、プログラマブルロジックコントローラー３２４に提供される種々のセンサ信号に基づいて種々の障害又は機能不良が検出された場合に、レベルの上昇に伴う１つ又は複数の出力、例えばアラームを提供するように構成される。すでに説明したセンサに加えて、付加的なセンサが、マルチチャネル通信線３６２を介して圧縮機３０４の動作状態を示す情報をプログラマブルロジックコントローラーに提供してもよい。図示の実施形態では、そのような付加的な複数のセンサは、圧縮機速度、吸入及び吐出圧力、プロセスガスの温度、圧縮機の軸方向振動、２つの直交方向それぞれの吸入及び吐出圧縮機フランジ半径方向振動のセンサを含むことができ、他のセンサを含む可能性もあり得る。
【００７２】
概して、プログラマブルロジックコントローラー３２４内で動作する種々の制御アルゴリズムは、故障の影響を最小化することができるか又はオペレータが介入せずに故障が回避され得るように、異常動作状態の可能性をオペレータに警告し、検出された障害状態をオペレータに警告すると共に、圧縮機３０４の動作中に生じた異常動作状態を軽減するか又はこれに対処することができる、有用な機能性を提供するように構成される。こうした制御アルゴリズムの種々の例を以下に示し、圧縮機のドライガスシールを操作及び監視する種々の方法を後述する。
【００７３】
図３に示されるプログラマブルロジックコントローラー３２４内で動作する制御アルゴリズム４００のブロック図が、図４に示されている。制御アルゴリズム４００は、第１段シール３０８及び／又は二次シール３１０の動作パラメータを監視及び調整して最適な動作及び耐用寿命を確保するように構成される。制御アルゴリズム４００を、ロジックコントローラー１６６への適切な組み込みによって図１に示されるタンデムシール構成に適用しても等しい効果を得ることができることが理解され得る。以下の説明では、具体的には第１段シール１１０（図３に３０８として示される）に関する機能性に関して制御アルゴリズム４００が説明されるが、同じ又は同様のアルゴリズムが、第２段シール１１１（図３に３１０として示される）又は単独で若しくは他のシールと組み合わせて用いられる任意のシールの監視及び制御に適用可能であろう。
【００７４】
図４に示されるように、制御アルゴリズム４００は、種々の動作パラメータを示す種々の信号を受け取るように設けられる。図１、図２、及び図３を参照すると、タンデム非接触ドライガスシール構成１００のセンサが生成する種々の信号が、制御アルゴリズム４００に提供される。具体的には、第１段相信号１７０、第１段シール温度信号１８２、及び第１段シールギャップ信号１９０が、入力として制御アルゴリズム４００に提供される。システム動作パラメータを示す他の信号が、制御アルゴリズム４００にさらに提供される。図示の実施形態では、シールガス温度２４５、シールガス流量２４７、及び第１段シール漏洩信号２８９が、入力として提供される。これまで説明してきたものとは異なる入力、これに追加される入力、又はこれよりも少ない入力が、制御アルゴリズム４００と同じ又は同様の制御アルゴリズムに提供されてもよい。動作中、制御アルゴリズム４００は、提供された信号に基づく異常状態の存在の判定に応じて、１つ又は複数の出力を提供するように動作し、例えばオペレータへの警告を発生させる。さらに、制御アルゴリズム４００は、システムの種々の動作パラメータを調整することによって機能不良の影響を自動的に軽減する機能性を含む。
【００７５】
より詳細には、第１段シール温度信号１８２は、温度閾値比較器４０２に提供され、温度閾値比較器４０２は、第１段シールの温度をメモリデバイス３２６（同じく図３に示す）によって提供される所定の許容温度範囲４０４と比較するように動作する機能又は他のアルゴリズムである。第１段シール温度信号１８２が範囲４０４外にあると判定された場合、そのような判定に応じて適当な出力が提供され、この場合は不測シール温度警告４０６が起動される。不測シール温度警告４０６は、有効時には、障害が生じたことを示すソフトウェア変数の変化を含むことができ、かつ／又は代替的に、閃光、サイレン、及び／又はオペレータの注意を引くための他の知覚可能な信号を用いて、オペレータへの視覚的及び／又は可聴表示をトリガすることができる。不測シール温度警告４０６の起動を引き起こす例には、シールが摩擦又は他の原因により加熱されていることを示す、第１段シール１１０の温度が予測値よりも高いときの動作状態が含まれると共に、過度のシールガス漏洩又は何らかの他の原因を示し得る、第１段シール１１０の温度が予測値よりも低いときの状態も含まれる。一実施形態では、付加的な上限温度閾値を用いて、第１段シール１１０の温度が上限温度閾値、例えば５００°Ｆ（２６０℃）を上回ると判定された場合に停止信号が生成される。
【００７６】
図示の実施形態では、第１段シール温度信号１８２は、温度比較器４０８においてシールガス温度２４５とさらに比較される。温度比較器４０８は、そこに提供されているシールガスの温度に対する第１段シール１１０の温度を監視して、定常状態動作が確立された後にこれら２つが互いの許容範囲内にあることを確実にする。第１段シール１１０の温度がシールガスの温度から特定の程度を超えて逸れると判定された場合、不測の変化が検出されたことを示すために温度警報４１０が起動される。温度警報４１０は、概して、異常状態の検出に応じて提供される出力信号である。
【００７７】
メモリデバイス３２６は、第１段シールギャップ信号１９０及び第１段シール漏洩信号２８９を監視する比較器に予測又は許容閾値範囲も提供する。具体的には、第１段シール漏洩信号２８９は、漏洩比較器４１４において漏洩閾値範囲４１２と比較される。漏洩が漏洩閾値範囲４１２外にあると判定された場合、これはシールガス及びバリアガス出口導管２１０（図２）内のガス流が予測範囲を下回るか又は上回ることを示し、漏洩警報又は警告４１６が起動されてオペレータに異常動作状態を知らせる。同様に、第１段シールギャップ信号１９０は、ギャップ閾値比較器４２０においてギャップ閾値範囲４１８と比較され、ギャップ閾値比較器４２０は、シールが予測動作状態外で動作していることを示すためにシールギャップ警告４２２を起動する。
【００７８】
メモリデバイスによって提供される種々の閾値範囲が、予め決定してメモリデバイス３２６に予めプログラムすることができるパラメータであることが理解され得る。一実施形態では、種々の閾値範囲は一定ではなく、圧縮機速度、プロセスガス組成、流量等、システムの他の動作パラメータに基づいて決定される可変値である。したがって、ガス閾値範囲４１８は、圧縮機（図示せず）の回転速度が低速又はゼロである場合にゼロに設定することができ、圧縮機速度、プロセスガスの密度、プロセスガスの温度、及び／又は動作中の他のパラメータに基づいて適宜調整することができる。
【００７９】
制御アルゴリズム４００は、固体又は液体の存在が第１の相信号１７０によって示された場合に警報又はアラーム４２４を起動するようにさらに設けられる。上述のように、第１の相信号１７０は、第１段シール１１０の中又は周りのシールガス流内での非気相の物質の存在を示す信号である。シールガス流から液体及び／又は固体を除去するために、種々のフィルタ及び他のデバイス、例えば、図２に示されるコアレッシングフィルタ２３４又は図３に示されるコアレッサ３３４及びデミスタ３３６が設けられるが、シールガス流中に液体及び／又は固体の凝縮物を生み出し得る動作状態がある。したがって、第１の相信号１７０を監視して非気相が検出された場合にアラーム４２４を起動するために、相判定器４２６が設けられる。
【００８０】
制御アルゴリズム４００は、異常動作状態の影響を軽減する機能性をさらに含む。こうした軽減機能性の一例は、シールガス流中で液体又は固体の凝縮物が検出された場合の状態に備えたものである。軽減は、制御アルゴリズム４００が自動的に辿る複数のステップのプロセスであり、凝縮物を除去することによって異常状態を修正することが知られている。一実施形態では、アラーム４２４の起動が、ヒータ／クーラ制御モジュール４２８の変化をもたらし、ヒータ／クーラ制御モジュール４２８が、図３に示されるようなヒータ３３８に提供されるヒータ信号３３９を調整する。液体が検出された場合、例えば、このような調整が、ヒータ３３８に処理済みの第１段シールガス３４２の温度を上昇させるように構成され得ることで、液体凝縮物を蒸発させることができるか又は固体凝縮物を気相に昇華させることができる。このようなガス温度の上昇は、最大許容温度上昇が指示されるまで、又は液体若しくは固体が除去されたことを第１の相信号１７０が示すまで、漸進的に続き得る。具体的な例では、例えば、制御アルゴリズム４００が第２段シール１１１に適用される場合、付加的な軽減ステップが行われ得る。このような付加的な軽減ステップは、図２に示されるように流量制御デバイス２４２に流量制御信号２４３を提供する流量制御モジュール４３０に、第１段シール１１０へのシールガスの流量を増加させるように指示することを含む。こうした調整は、第１段シールに提供されるシールガスの温度上昇に加えて行われ得る。
【００８１】
制御アルゴリズム４００は、プログラマブルロジックコントローラー３２４内で実行され得る種々のアルゴリズムの一例である。制御アルゴリズム４００及び他のアルゴリズムは、システムの種々の構成要素に提供される信号を制御するのに適した調整を決定するときに、情報を記憶及び検索し、種々のパラメータを計算し、パラメータの変化率を推定し、数学計算を行うことが可能である。以下のフローチャートで、プログラマブルロジックコントローラー３２４及び関連の構成要素の種々の機能性を説明する。後述する圧縮機の制御方法は、ロジックコントローラー内で動作する適当な制御アルゴリズムを用いて実施されることが意図される。
【００８２】
特に圧縮機に関連する種々の圧縮機シールの状態に関して、圧縮機に接続されているシステムに関連する種々のセンサから提供されるパラメータに基づいて、圧縮機の動作の開始を阻止するか否かを判定するフローチャートが、図５に示されている。この方法によれば、制御システムは、圧縮機又はシステムの動作を可能にする前に種々のチェックを行う。したがって、５０２における判定が行われ、例えば第１の相信号１７０（図１）を調査する（interrogating）ことによって、第１段シールに液体が存在するか否かが判定される。液体が存在する場合、例えばプロセスガス相信号２３９によって示されるように、一次シールへのプロセスガス流に関して供給システム内に液体が存在するか否かの第２の調査が、５０４において行われる。シールに液体が存在しないが供給システム内で液体が検出されない場合、５０６において、制御システムは、プロセスガス供給温度を漸進的に加熱すると共に流量を漸進的に増加させることができ、これは、５０８において最大温度に達するまで続き最大温度に達した時点で出力が提供され、例えば５１０においてアラームが鳴らされる、又は液体が存在しなくなるまで続く。５０４において供給システム内に液体が存在する場合も、５１２においてプロセスガスの流量及び温度を増加させる同様の介入が行われ、これは、第１段シールにおける液体が供給システムから第１段シールに運ばれた液体であるという推定の下に供給システム内に液体が存在しなくなるまで続き、又は５１３においてプロセスガスの最大温度に達するまで続く。こうした状況下で、５１０においてアラーム又は別の出力信号が起動され、システムの立ち上げがロックされる。
【００８３】
本方法はさらに、５１４において、例えば第２の相信号１７４（図１）及びバリアガス相信号２７７（図２）を調査することによって、第２段シールに液体が存在するか否かを判定することを含む。液体が存在すると判定された場合、５１６において警告が起動され、５１８においてシステム立ち上げがロックされる。同様に、本方法は、油が分離シール１４４（図１）を越えて侵入して第３の通路１６０（図１）に入らないことを確実にする。したがって、５２０において第３の相信号１７８（図１）が調査され、液体が存在すると判定された場合、５２２において、例えば分離ガス制御弁２７２（図２）のさらなる開放を命令することによって分離ガス入口導管２１６（図２）内の分離ガス流が増加される。このような分離ガス流の増加は、液体が分離ガス出口通路１５８（図１）に存在したままである限り漸増し続き、又は５２６において、例えば分離ガス入口圧力信号２８５（図２）によって示されるように分離ガス圧力が最大値に達するまで続く。５２６において最大圧力に達してもなお液体が存在している場合、５１８においてシステムの立ち上げがロックされる。
【００８４】
本方法はさらに、立ち上げ前の第１段シール１１０及び第２段シール１１１（図１）の機械的状態の判定を含む。上述のように、両方のシールの一次リング及びメイティングリングは、シールガス流が提供されないとき及び圧縮機が動作中でないときに接触していると予測される。例えば圧縮機の軸速度がゼロであるか否かを判定することによって、及び／又は圧縮機の入口圧力及び出口圧力を比較してそれらが等しいと予測することによって、圧縮機動作の表示が５２８において考慮される。圧縮機がまだ動作していない場合、５３０において各シール間のギャップ又は距離が調査され、少なくとも一方のギャップが非ゼロであると判明した場合、５３２においてアラームが起動される。一実施形態では、第１段シール１１０及び第２段シール１１１（図１）の一次リングとメイティングリングとの接触を示すギャップ信号は、それぞれ第１段シールギャップ信号１９０及び第２段シールギャップ信号１９４によって提供される。一実施形態では、５３２における機械的機能不良がシールに存在し得ることを示すアラームの起動が、５１８においてシステムの立ち上げをロックさせる。
【００８５】
圧縮機を稼動させる前に種々のチェックを行うことに加えて、プログラマブルロジックコントローラー３２４（図３）はさらに、シールの異常動作状態を監視し、異常動作状態が起きたら圧縮機の稼動中にそれらを軽減又は補正し、軽減できない障害状態がある場合に警告及び／又は警報及び／又は他の出力信号を起動することが可能であり、システム停止が許される状況ならばそのような処置を取ることさえ可能である。動的動作状態中の圧縮機におけるドライガスシールの機能を監視及び制御する方法のフローチャートが、図６に示されている。フローチャートに示されているように、本方法は、６０２において、シール及びシールガス供給システムの種々の動作パラメータを監視することを含む。一実施形態では、このような監視は、プログラマブルロジックコントローラー３２４（図３）に提供される種々のセンサ信号の調査と、各信号と対応する許容範囲及び／又は最大許容値とのその後の比較とを含む。
【００８６】
より詳細には、プログラマブルロジックコントローラー３２４は、第１段シール１１０及び第２段シール１１１（図１）の動作の状態を示す種々のパラメータを受け取るように設けられ、パラメータは、第１段相信号１７０、第１段シール温度信号１８２、第２段相信号１７４、第２段温度信号１８６、第３相信号１７８等の信号を含む。これらの信号のそれぞれが、対応する所定範囲の許容値と比較され得ると共に、対応する最大許容値とさらに比較され得る。さらに、プログラマブルロジックコントローラー３２４は、圧縮機内で動作しているドライガスシールに関するガス供給システムの種々の動作パラメータを示す信号を受け取るように設けられる。このような信号は、図２に示されるように、圧力信号２３１、温度信号２３３、差圧信号２３７、プロセスガス相信号２３９、シールガス温度２４５、シールガス流量２４７、バリアガス入口流量信号２７５、バリアガス相信号２７７、バリアガス入口圧力信号２７９、分離ガス入口流量信号２８１、分離ガス相信号２８３、分離ガス入口圧力信号２８５等を含み得る。
【００８７】
６０２において、圧縮機の動作中にこれら及び他の信号が継続的に監視される。６０４において、種々のセンサ信号が処理され、異常動作状態の表示があるか否かを判定する。このようなセンサ信号の処理は、各センサ信号と対応する許容又は予測動作範囲との比較を含み得ると共に、各センサ信号と最大許容値との比較をさらに含み得る。例えば、監視されるセンサ信号の１つは、第１段シール温度信号１８２（図１）等のシール温度であり得ると共に、第１段シール１１０（図１）の温度が許容範囲内にあるか否か及び最大許容範囲を超えるか否かを判定するために許容温度範囲と比較され得る。
【００８８】
６０６において、機能不良又は異常動作状態の１つ又は複数の表示があるか否かの判定が行われる。このような判定により、６０８において、例えばアラーム又は警報の起動によってオペレータへ状態の通知又は別の出力信号が提供され、一実施形態ではさらに、何らかの状態が存在する場合に、６１０において異常の修正を目的とする軽減手順が開始される。例えば、存在していると判定され得る１つのタイプの異常動作状態は、第１段シール及び第２段シールに流体を運び込ませるプロセス中の溢流である。
【００８９】
そのような状態がいつ存在するかの判定は、特にシールがそのような液体の蒸発温度未満で動作している場合、種々のセンサ信号の評価によって行うことができる。この場合、例えば、一次シール温度がその公称動作レベルよりも低い可能性があり、第１段相センサが液体の存在を示す可能性があり、第２段シール温度がその公称レベルよりも高い可能性があり、第２段シール相センサが液体の存在を示す可能性がある。このような状態を軽減するために、制御システムは、第１のシール及び第２のシールを通るガス流を増加させて液体を流し出し、第１のシールに提供される処理済みプロセスガスの温度を上昇させて残りの液体の蒸発を助けることができる。
【００９０】
故障軽減処置を行う種々の方法が用いられ得る。例示的な一実施形態では、制御システムは、シールに提供される種々のガスの流量及び温度の調整を行うことができ、これはこうしたパラメータの調整に関与する種々の構成要素にこうしたパラメータの一連の漸進的変更を命令することによって行い得る。例えば、上述の例では、処理済みプロセスガスの温度の上昇が、以下のアルゴリズムに従って行われ得る。
Ｐ００９（ｉ＋１）＝Ｐ００９（ｉ）＋ｄＴ
式中、「Ｐ００９」は、温度変更命令信号２４１（図２）等のプロセスガスの命令温度を示す変数であり、Ｐ００９（ｉ）は、所与の時点の温度命令であり、Ｐ００９（ｉ＋１）は、制御システムの実行率に応じたプロセススタイム又はサイクルタイム間隔後の温度命令であり、「ｄＴ」は、温度増分値である。上記方程式は、各実行サイクルでのプロセスガスの温度の段階的な上昇をもたらすことが理解され得る。このような上昇は、ガスの温度が最大許容温度未満のままである限り続き得る。
【００９１】
上述の例のさらなる説明のために、第１段シール及び第２段シールに供給されるガスの流量は、以下のアルゴリズムによって調節され得る。
Ｐ１１３／１１５（ｉ＋１）＝Ｐ１１３／１１５（ｉ）＋ｄＱ
式中、「Ｐ１１３／１１５」は、流量制御信号２４３（図２）とバリアガス弁制御信号２７１との比等、第１段シールに提供されるガス流量と第２段シールに提供されるガス流量との比であり、この比は、シールの前後の差圧を均一にするように調整され、（ｉ＋１）及び（ｉ）は、２つの連続した流量命令を示し、「ｄＱ」は、流量比増分値である。
【００９２】
６１２において１つ又は複数のパラメータが最大許容値に達する前に、６１０における軽減が達成されない場合、制御システムは、６１４においてさらなるアラームを起動して６１６においてシステムを停止することで、装置の損傷を回避することができる。前述のように、圧縮機におけるドライガスシールの動作のこうした監視及び制御は、システムの動作値を調整することによって、種々のシールの機能不良及び耐用寿命の低下につながり得る異常状態を自動的に補正するのに効果的であり得る。上述の例示的な軽減手順と一致して、制御システムは、軽減を必要とする多くの他の状態の存在を判定し、かつ他の動作パラメータを調整することが可能である。
【００９３】
制御システムによる処置を必要とする種々の異常動作状態の一覧が、このような状態を修正するために制御システムが取り得る対応の処置と共に以下の表１に示されている。この表では、異常状態が番号付きの列１〜１８で、ヒータ「センサ信号情報」の下に表されている６つのセンサ入力の組み合わせとして表されている。各状態に関する軽減処置は、「制御システム処置」という見出しの下に処置の組み合わせとして表されている。表中の例示的なデータ群において、「Ｆ．Ｓ．ＨＯＴ」は、公称動作温度を上回る第１段シールの温度を示し、１に等しい「Ｆ．Ｓ．ＬＩＱ．」は、第１段シールにおける液体の存在を示し、「Ｓ．Ｓ．ＨＯＴ」は、第２段シールの加熱状態を示し、「Ｓ．Ｓ．ＬＩＱ．」は、第２のシールにおける液体の存在を示す。同様に、「ＳＹＳ  ＬＩＱ．」は、ノックアウトフィルタの下流の場所におけるプロセスガスに関する処理システム内の液体の存在を示し、「ＶＥＮＴ  ＯＩＬ」は、シールに侵入する軸受キャビティからの油の存在を示す。
【００９４】
例示的な軽減処置の一覧も、表中に提示されており、「Ｆ．Ｓ．  ＧＡＳ  ＩＮＣＲ．」は、第１段シールに提供されるガスの流量の増加を示し、「Ｓ．Ｓ．  ＧＡＳ  ＩＮＣＲ」は、第２段シールに提供されるガスの流量の増加を示し、「ＧＡＳ  ＲＡＴＩＯ  ＩＮＣＲ．」は、第１段シールへのガスの流量と第２段シールへのガスの流量との比の増加を示し、「ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ  ＧＡＳ  ＩＮＣＲ．」は、分離シール（例えば、図１に示される分離シール１４４）に提供されるガスの流量の増加を示し、「ＴＥＭＰ．  ＩＮＣＲ．」は、第１段シールに提供されるプロセスガスの温度上昇を示す。このような流量増加又は温度上昇は、上記例で説明したように漸次のすなわち漸進的な増加によって行われ得るか、又は任意の他の適当な形で、例えば、ランプ変化又は線形変化、関数関係に従った変化等によって行われ得る。表１を以下に示す。
【００９５】
【表１】
0005709935.tif 000002
【００９６】
上記表から分かるように、種々の軽減措置が取られ得る。上述の第１のシール及び第２のシールにおける液体の存在に関する例は、表の列番号１に対応する。
【００９７】
表１に関して図示及び説明された措置は、圧縮機システムで用いられる複数のシールのそれぞれ又はシールの組に関して実施され得る。一実施形態では、圧縮機の吐出側に設けられる第１のシール及び第２のシールのそれぞれを、上記表に従って監視及び制御することができ、圧縮機の吸入端に設けられる第２の組の第１のシール及び第２のシールを、制御システム内の同様の対応する表によって制御することができる。
【００９８】
本明細書中で引用された刊行物、特許出願、及び特許を含むすべての参考文献は、各参考文献が参照により援用されることが個々に具体的に明記されていると共にその全体が本明細書に記載されているのと同じような範囲で参照により本明細書に援用される。
【００９９】
本発明を説明する文脈での（特に、添付の特許請求の範囲の文脈での）「１つの（"a" and "an"）及び「その」（"the"）という用語並びに同様の指示語の使用は、本明細書中で別段の指摘がない限り、又は文脈上明らかな矛盾のない限り、単数及び複数の両方を包含するように解釈されるべきである。「備える」、「有する」、「含む」、及び「含有する」という用語は、別段の記載がない限り、非限定的用語（すなわち、「含むがこれに限定されない」を意味する）として解釈されるべきである。本明細書中の値の範囲の記述は、本明細書中で別段の指示がない限り、その範囲内にある別個の各値に個別に言及するのを省略する方法としての役割を果たすことを意図しているにすぎず、別個の各値は、本明細書に個別に記述されているのと同等に本明細書に組み込まれる。本明細書に記載のすべての方法は、本明細書中で別段の指示がない限り、又は文脈上明らかな矛盾のない限り、任意の適当な順序で行うことができる。あらゆる例の使用、又は本明細書で与えられる例示的な文言（例えば、「等」）の使用は、本発明を理解しやすくすることを意図したものにすぎず、特許請求の範囲に別段の記載のない限り、本発明の範囲に制限を課すものではない。本明細書中のいずれの文言も、特許請求の範囲に記載されない要素を本発明の実施に不可欠なものとして示すものと解釈されるべきではない。
【０１００】
本発明を実施するための本発明者らが知る最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態が、本明細書に記載されている。これらの好ましい実施形態の変形形態は、上記の説明を読めば当業者には明らかとなり得る。本発明者らは、当業者がこうした変形形態を適宜用いることを予期し、本発明が本明細書に具体的に記載されているのとは異なる方法で実施されることを意図している。したがって、本発明は、適用法が許すような、添付の特許請求の範囲に記述されている主題のすべての変更形態及び均等物を含む。さらに、本明細書中で別段の指示がない限り、又は文脈上明らかな矛盾のない限り、上述の要素のすべての可能な変形形態でのいかなる組み合わせも、本発明に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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