(57)【要約】非接触シールに対するシールガス供給システムの監視及び制御システム。供給システムは、幾つかのガス調節要素又はユニットを含む。監視及び制御システムは、シールガス内の液体の存在を検知するエバネセント波センサーを含む。処理済みシールガスの温度及び圧力を検知する複数のセンサーは、調節要素の出口に配設される。プログラマブルロジックデバイスは、種々の圧力及び温度におけるガスの相に関する情報を提供され、検知されたデータをベースラインデータと比較する。液体凝縮物を認識すると、出力信号がもたらされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触ガスシール配置構成に対するシールガス供給システムの監視システムであって、
非接触シールを行う、シールガスを受け取る入口及びシールチャンバーにシールガスを供給する出口を有する導管と、該導管内の液体の存在を検知する、前記導管内の液体センサーとを有し、該液体センサーは光学デバイスを備える、監視システム。
【請求項２】
前記光学デバイスはエバネセント波デバイスである、請求項１に記載の監視システム。
【請求項３】
前記光学デバイスは、出力デバイスに接続され、該出力デバイスは、前記導管内に存在する液体を認識して応答して、出力信号を提供する、請求項２に記載の監視システム。
【請求項４】
前記出力デバイスはプログラマブルロジックコントローラーを備える、請求項３に記載の監視システム。
【請求項５】
前記プログラマブルロジックコントローラーは、種々の圧力及び温度における前記シールガスの相を示す記憶データを提供される機械可読媒体を含む、請求項４に記載の監視システム。
【請求項６】
請求項５に記載の監視システムであって、該システムは、前記導管の前記入口と前記出口との間に少なくとも１つのガス調節要素と、該少なくとも１つのガス調節要素の下流に配設された圧力及び温度センサーであって、前記プログラマブルロジックコントローラーに接続されて、該センサーにおいて前記導管内の前記シールガスの圧力及び温度に関するデータを提供する、圧力及び温度センサーとを含み、
前記プログラマブルロジックコントローラーは、前記少なくとも１つの調節要素の下流の前記ガスの相を判定し、液体の存在を認識すると出力信号を提供する、請求項５に記載の監視システム。
【請求項７】
前記プログラマブルロジックコントローラーは、前記圧力及び温度センサーからのデータを、前記記憶データと比較して、前記圧力及び温度センサーにおいて前記シールガスの状態を判定する、請求項６に記載の監視システム。
【請求項８】
請求項６に記載の監視システムであって、
前記ガス供給システムは、前記導管に沿って複数のガス調節要素を含み、
該監視システムは、それぞれの前記ガス調節要素の下流に圧力及び温度センサーを更に備え、それぞれの前記圧力及び温度センサーは、前記プログラマブルロジックコントローラーに接続されて、それぞれの前記センサーにおいて前記導管内の前記シールガスの圧力及び温度に関するデータを前記プログラマブルロジックコントローラーに提供し、
前記プログラマブルロジックコントローラーは、それぞれの前記調節ユニットの下流の前記ガスの相を判定し、液体の存在を認識すると出力信号を提供する、
請求項６に記載の監視システム。
【請求項９】
前記プログラマブルロジックコントローラーは、前記圧力及び温度センサーからのデータを、前記記憶データと比較して、前記圧力及び温度センサーにおいて前記シールガスの状態を判定する、請求項８に記載の監視システム。
【請求項１０】
非接触シールバッファーガス供給部の監視及び制御システムであって、前記ガス供給部は、
ガス源からの入口を有する導管と、
非接触シールを行うチャンバーに対する出口と、
前記導管の前記入口と前記出口との間の少なくとも１つの調節要素と、
を備え、
該監視及び制御システムは、
前記少なくとも１つの調節装置に連結した圧力及び温度検知デバイスと、
前記圧力及び温度検知デバイスからの信号を受信するプログラマブルロジックコントローラーと、
前記プログラマブルロジックコントローラーに接続された、液体状態及び気体状態における前記ガスの圧力及び温度を示す記憶データ源と、
を備え、
前記プログラマブルロジックコントローラーは、前記検知されたデータを前記記憶データと比較して、前記センサーにおいて前記ガスの状態を判定し、
前記プログラマブルロジックコントローラーは、液相を認識して応答して出力信号を送出する、監視及び制御システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の監視及び制御システムであって、前記ガス供給システムは、前記導管に沿って複数のガス調節要素を含み、
該監視及び制御システムは、それぞれの前記ガス調節要素の下流に圧力及び温度センサーを更に備え、それぞれの前記圧力及び温度センサーは、前記プログラマブルロジックコントローラーに接続されて、それぞれの前記センサーにおいて前記導管内の前記シールガスの圧力及び温度に関するデータを前記プログラマブルロジックコントローラーに提供し、
前記プログラマブルロジックコントローラーは、それぞれの前記調節ユニットの下流の前記ガスの相を判定し、液相の存在を認識すると出力信号を提供する、請求項１０に記載の監視及び制御システム。
【請求項１２】
非接触ガスシールにシールガスを供給するシステムを監視する方法であって、該システムは、
ガス源からの入口を有する導管と、
非接触シールを行うチャンバーに対する出口と、
前記導管に沿う少なくとも１つの調節要素と、
を備え、該方法は、以下のステップ、すなわち、
前記導管内の液体の存在を検知する、前記導管内のエバネセント波センサーであって、前記導管内に存在する液体を認識して応答して、出力信号を提供する出力デバイスに接続された、エバネセント波センサーを設けるステップと、
前記導管内の前記シールガスの状態を検知するステップと、
前記センサーにおいて前記導管内に存在する液体を認識すると出力信号を送出するステップと、
を含む、監視する方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の監視する方法であって、前記システムは、圧力及び温度センサーを更に含み、該圧力及び温度センサーは、前記少なくとも１つのガス調節要素の下流に配設され、前記プログラマブルロジックコントローラーに接続されて、前記センサーにおいて前記導管内の前記シールガスの圧力及び温度に関する入力データを提供し、前記プログラマブルロジックコントローラーは、液体状態及び気体状態における前記ガスの圧力及び温度を示す記憶データを含む機械可読媒体を含み、
該方法は、以下のステップ、すなわち、
前記少なくとも１つの調節要素の下流の前記圧力及び温度センサーにおける、前記シールガスの圧力及び温度を検知するステップと、
液体の存在を認識するように、前記検知された圧力及び温度を前記機械可読媒体に記憶されたデータと比較するステップと、
を更に含む、請求項１２に記載の監視する方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の監視する方法であって、前記ガス供給システムは、前記導管に沿って複数のガス調節要素を含み、
前記システムは、それぞれの前記ガス調節要素の下流に圧力及び温度センサーを更に備え、それぞれの前記圧力及び温度センサーは、前記プログラマブルロジックコントローラーに接続されて、それぞれの前記センサーにおいて前記導管内の前記シールガスの圧力及び温度に関する入力データを前記プログラマブルロジックコントローラーに提供し、該方法は、
前記圧力及び温度センサーの任意の圧力及び温度センサーにおいて前記シールガス内で液体を認識すると出力信号を送出するステップを更に含む、請求項１３に記載の監視する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、非接触ガスシールのガス調節システムに関する。より詳細には、本開示は、シールバッファーガスを監視及び制御するシステムに関する。
【０００２】
［関連出願に対する相互参照］
本出願は、２０１１年８月３日に出願され、「シールガス監視及び制御システム（Seal Gas Monitoring and Control System）」という名称の米国仮出願シリアル番号第６１／５１４，７３２号に対して、米国特許法１１９条（ｅ）に従って優先権を主張する。その仕様及び図面の全体が、あたかも本明細書中に完全に記載されているように、引用することにより本明細書の一部をなす。
【背景技術】
【０００３】
ガス圧縮機、並びに、ガスタービン及び蒸気タービン、ターボエキスパンダー、遠心ポンプ等のような他の回転機器のための非接触シールは、調節済み(conditioned）プロセスガスの薄膜上で作動する。この調節済みプロセスガスは、シール機構に送出されるとともにシール機構を通過するのに適するようにするために前処理されている。一般に、バッファーガスと呼ばれることがあるこのシールガスのガス源は機械式吐出部（machine discharge）である。
【０００４】
乾式ガスシール技術の原理は、シール面が非接触であり、清浄でかつ乾式のガスが、シール界面を通過することを許容されることである。そのガスは、シールの高圧側から低圧シール側に流れ、１次ベント出口モジュールを通ってフレアラインに送られる。１次ベント出口モジュールは、監視機器と、高いシール漏洩がある場合に圧縮機をシャットダウンさせる安全トリップとを備える。典型的に異常なシールガス漏洩は、シール性能の唯一の尺度を示してきた。
【０００５】
シールガスは、すなわちそのガスにより非接触シールが作動するガスである。シールガスは、通常、制御システム供給ラインに配管される圧縮機ユニットの吐出ラインからのプロセスガスである。制御システムは、その後、バッファーガス流が１次シールチャンバーに注入される前に、バッファーガス流を調整しろ過する。圧力及び漏洩流量は、監視され記録されて、シールが適切に機能することを保証する。
【０００６】
シール不良の知られている原因は、圧縮機に供給される清浄でかつ乾式のシールガスすなわちバッファーガスの欠如である。ガスシール寿命にとって重要であることは、シールガスが、液体蒸気又は凝縮物がない状態でなければならないことである。液体による汚染は、不良の主要な原因であることがわかった。液体による汚染を受け易い特定の用途は、主として、オフショアプラットフォーム、水素リサイクル、ガス収集、アンモニアパイプライン、ＨＰパイプライン、及び同様なシール用途で見出される。初期のガス組成情報は、信頼できないことが多く、時間とともに変化し、液体凝縮による不良をもたらす。
【０００７】
信頼性及び損傷防止に対する注目は、ガス再注入等の探査で使用される高圧圧縮機の要件、及び関係するガス組成の複雑さのせいで特に重要である。予想されないシール不良は、作動損耗及び始動の遅延を引き起こす。
【０００８】
同様に、初期のシステム選択は、最適信頼性を妨害することが多い。圧縮機製造業者は、ガス組成、作動圧力及び温度、プロセスガス中の液体及び汚染物質レベル、並びに補助のバッファーガス要件を含む、プロセス流体の構成を検討しないことが多い。さらに、現行のシステムは、遊離する液体又は凝縮物にさらされることを防止するための、前もっての警告を提供しないか、又は、補正処置を始動しない。遊離する液体又は凝縮物は、不良の主要な原因とみなされている。漏洩容積に基づくシール健全度評価の現行の方法は不十分である。また、不良により、プラント始動の遅延及び生産の損失を理由としてコストがかかる。
【０００９】
圧縮機作動要件が、強制的に現行の制限を超えさせるため、これから出現する圧縮機市場をサポートするための、革新的かつインテリジェントなアプローチについての明確な必要性が存在する。
【００１０】
これらの新しい設計の信頼性を改善する１つの方法は、こうしたシールを、想像的な制御システム技術に統合することである。最適信頼性を達成することは、清浄でかつ乾式のバッファーガスが、シールの非接触面にとって常に利用可能であることを保証する適切な制御システム技術を提供することによって確保される。
【００１１】
シールガスを監視する従来の努力は、非接触シールデバイスを含むシールチャンバー内の状態の認識に的を絞ってきた。１つの例は、２００９年５月２０日に出願された米国特許出願第１２／４６９，０４５号（米国特許公開第２００９／０２９０９７１号）に開示され、その仕様及び図面の全体が、あたかも本明細書中に完全に記載されているように、引用することにより本明細書の一部をなす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本開示のシステムは、シール環境からの液体凝縮物をなくすことを意図され、それにより、シール不良の主要な原因を回避する。本開示のシステムはまた、液体流体がシールチャンバーに達しないことを保証するように警告又は補正を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この点に関して、システムは、シールチャンバーに達する前に、シールガス供給導管内の液体汚染物質を検出するように構成される。システムは、シールガス供給流内の液体、蒸気、又は凝縮物に応答する、非接触ガスシールに対するシールガス供給システムの監視及び制御システムを備える。供給システムは、幾つかのガス調節要素に接続される供給導管を含む。監視及び制御システムは、シールガス内の液体の存在を検知するように、導管内にエバネセント波センサーを含む。さらに、処理済みシールガスの温度及び圧力を検知する複数のセンサーが、調節要素の出口の導管に沿って配設される。プログラマブルロジックデバイスは、センサーと通信し、導管内の液体を認識して応答する。プログラマブルロジックデバイスは、種々の圧力及び温度におけるガスの相に関する記憶情報を提供され、検知されたデータとの比較を行う。液相を認識すると、出力信号又は処置がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】非接触シールバッファーのシールガス供給の前処理のための典型的なガス調節システムの概略図である。
【図２】本開示のシールガス監視及び制御システムの概略図である。
【図３】典型的なガス圧縮機プロセスガスについての相図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
一般に、シールガス調節は、３つの機能、すなわち、ろ過、圧力又は流量調整、及び漏洩監視からなる。
【００１６】
ろ過：初期の設計では、ろ過は、簡単な２重フィルター、すなわち、１つのアクティブ状態の（active）フィルター及びスタンバイ状態の別のフィルターからなっていた。簡単な弁が、各フィルターを再配置して、フィルター要素の交換を容易にするようになっていた。圧縮機の吐出側からの供給ガスラインは、その後、温かい吐出ガスをフィルターに給送した。この用途で使用されるコアレセントタイプのガスフィルター又は微粒子タイプのガスフィルターは、シールガスストリームから液体及び凝縮物を完全にパージするのに常に有効であるわけではない。
【００１７】
圧力又は流量の調整：フィルターからの温かいガスは、圧力調整器弁又は流量制御弁を通って押出されて、清浄なバッファーガスをシール環境に供給する。バッファーガス圧は、通常、吐出圧より低く、圧縮機の吸込み圧より高くなければならない。調整器弁を通るバッファーガス圧を減少させることによって、ガスは、膨張して冷め、その組成に応じて液体を滴下させる傾向を有する。その結果、ユニットの吐出側からガス圧を減少させるために使用される、この圧力減少デバイスは、飽和したバッファーガスをシール用ポートに注入するための供給源として機能する場合がある。
【００１８】
漏洩監視：機外へのまた機内へのシール漏洩レートは、シールの状態及び性能を確立する方法として測定される。通常、設定された１次シール漏洩レートにおけるか又はそれを超える漏洩流量は、１次シール不具合を示す。設定点より低い１次シール漏洩流量は、過剰な２次シール漏洩を示す。
【００１９】
この基本的なタイプの乾式ガスシールのシールガス調節システムは、全ての作動条件において、プロセス流体が清浄であり、かつどんな液体凝縮物もない場合にうまく働く。しばしば見落とされる１つの考慮事項は、ガス組成、作動圧力及び温度、プロセス中の液体及び汚染物質レベル、並びに補助のバッファーガス要件を含む、意図されるプロセス流体の構成である。さらに、典型的な乾式ガスシールのシールガス供給システムは、遊離する液体又は凝縮物に乾式ガスシールがさらされることを防止するための、前もっての警告を提供しない、又は、補正処置を始動しない。
【００２０】
一般に、圧縮機の吸込み側に供給されるガス組成は、スクラバー又はクーラー等のプラント機器が正常に働かないとき、主要なプラントプロセス不調が作動中に存在しなければ、不変のままである。しかし、ユニット吐出部から乾式ガスシステムに供給されるバッファーガス又は補助ガスの状態は、バッファーガスが、各シールの乾式ガスシールチャンバーに注入される前に、ガスストリーム全体を通した流体の圧力及び温度が変動するため変化する。この変化は、調整器弁にわたるガス膨張、フィルター要素にわたる制限、又は環境条件の結果とすることができる。
【００２１】
ガス圧縮機シールのための調節システムは、２００４年４月６日に発行され、「Gas Conditioning System」という名称の米国特許第６，７１５，９８５号に開示される。その米国特許は、作動する非接触シールを通過する、シールチャンバーに送出する前のシールバッファーガスの前処理のための有効な配置構成を例証する。
【００２２】
図１を参照すると、非接触ガスシールに送出されるシールガスのための米国特許第６，７１５，９８５号に記載されるガス調節システムが示される。以下で論じる個々の構成要素を含む、全体が１０で示されるシステムは、可動スキッド上に単一パッケージとしてユニット化することができる。システムは、１つ又は複数のガス潤滑式非接触シールを装備する既存の回転デバイスに連結して配置することができるか、又は、システムは、ガス潤滑式非接触シールが使用される新たな機器の設置の一部とすることができる。
【００２３】
シールが使用される機器に対するシステム１０の接続は、概略的に示すガス制御パネル内の適したポートによって行うことができる。こうした制御パネルは、通常、シールされる回転機器に隣接して位置付けられ、シール作動を反映する弁及びゲージを含む。システムを、単一ユニット化モジュールとしてガスパネルとともに組込むことができることが企図される。
【００２４】
図１を見てわかるように、システム１０は、受け取ったプロセスガスを、調節要素を通し、圧縮機ハウジングによって画定されるシールチャンバーまで送出するために、導管１５を画定する配管に対する接続部すなわち入口１２を含む。入口は、シールチャンバー又はガス潤滑式非接触ガスシールが配設されているチャンバーに供給するためのガス源に接続される。当該技術分野で知られているように、このガス源は、通常、シールが使用されるガス圧縮機の、吐出端とすることができる。
【００２５】
システム１０は、デバイス内のシールチャンバーに連通した状態で設置されるように適合された配管に対する接続部すなわち出口１４を含む。こうした接続部は、デバイス内で使用されるシールの数に応じて、１つ又は複数のシールチャンバーに連通することができる。
【００２６】
本発明のシステムの主要な調節要素は、固体及び液体の微粒子物質並びにエアロゾルをガスから除去し、必要であるときにガスを加熱するか又はガスの圧力を増幅させる要素である。ノックアウトフィルター／コアレッサー容器１６、圧力容器１８、ガス加熱要素２２、及び圧力増幅器２０が示されている。これらの構成要素は、ガス供給接続部１２とシールチャンバーに対する接続部１４との間で流路を画定する、全体が１５で示される配管すなわち導管によって流体連通状態で接続される。
【００２７】
ノックアウトフィルター−コアレッサー容器１６は、システムを通して流れるガスから微粒子物質及び液滴を除去するデバイスである。ノックアウトフィルター−コアレッサー容器１６は、シールガス内に含まれる固体微粒子及び遊離した液体を除去するように設計されたバッフルプレートを含む。この分離された汚染物質は、容器１６の底に沈降し、手動で又は自動化配置構成によって除去可能である。
【００２８】
シールガスは、その後、フィルター要素のコアレッシング作用によって、捕捉された液体エアロゾルからシールガスをパージすることによって更に調節される。ノックアウトフィルター及びコアレッシングフィルターは、既知のデバイスである。同様に、遠心タイプデバイスが、ノックアウトフィルターの代わりに使用され得る。こうした配置構成では、２つの別個の容器（１つの容器は遠心用、他の容器はフィルター要素用）が、調節要素１６を構成することになる。
【００２９】
圧力容器１８は、システム圧力下でガスを維持することが可能なタンクである。その容積は、シールチャンバー内のシールの予想される要件及びラビリンス漏洩レートによって決定される。適したサイズは、関係する特定の用途について計算される。
【００３０】
加熱要素２２は、圧力容器１８内に配設される。
【００３１】
ガス圧増幅器すなわち増倍器２０の圧縮シリンダは、圧力容器１８への流路の一部としてライン１５（ｂ）に連通する。圧縮シリンダ内のピストンは、圧力容器１８に送出するために、システム内でシールガスを加圧する。
【００３２】
上述したシステムは、バッファーガス内での液体凝縮物形成を回避するために、ろ過する前の液体ノックアウト並びに断熱を提供する。このアプローチは、液体凝縮物を低減するのに役立つが、そのガス組成の一部として重炭化水素を使用する超高圧再注入圧縮機等の、これから出現する用途の場合、また、バッファーガス源だけが圧縮機の高温吐出側から得られる用途において、有効でない場合がある。或る特定の用途、例えば、オイル回収で利用されるガス再注入圧縮機では、この吐出圧は、１００００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）の大きさであり得る。
【００３３】
上述したシステムは、大多数の用途に適するものとすることができる。しかし、利用可能な清浄でかつ乾式のバッファーガスの欠如のせいで、依然として不良が起こる場合がある。これは、現行の乾式ガスシール制御システムについて主要な問題であり、液体が形成される、又は液体に対して乾式ガスシールがさらされることになり得る任意の状態の変化に先んじた警告が全く存在しない。
【００３４】
さらに、バッファーガスの露点適合性及びバッファーガス調節についての必要性を判定するために製造業者に提供されるガス分析は、通常、オクタン（Ｃ８）以下までの制限されたガス分析に基づく。製造業者が、より適したバッファーガスを達成し、シール面にわたる液体ドロップアウトを回避するよう、適切なシステムのサイズ決定を可能にするために、Ｃ１２までのガス分析が必要とされる場合がある。
【００３５】
乾式ガスシールの信頼性を更に改善する目的で、バッファーガス調節に対する新しいアプローチがここで開示される。新しいアプローチは、全ての用途に適するが、湿式ガス等の用途、又は、作動環境の変化のせいで液体又は凝縮物が形成される場合がある任意のプロジェクトに特に適する。本開示の配置構成はまた、システムのガス調節要素の不具合を認識し、適した信号、アラート、又は自動応答を提供することになる。
【００３６】
本開示の監視及び制御システムは、１００００ｐｓｉ以上までのガス吐出圧が可能なガス圧縮機に対する用途に適すると予想される。図２に示す開示されるシステムは、プロセスガス源１２とガス調節システム１０との間に挿入された圧力調整器６０で始まる。調節システム１０からのガスは、調節済みガスの出口１４を通ってガス圧縮機等の関連デバイスのシールチャンバーに送出される。
【００３７】
圧縮機作動要件が強制的に現行の制限を超えさせるため、これから出現する圧縮機市場をサポートするための革新的かつインテリジェントなアプローチについての明確な必要性が存在する。このアプローチの主要な目的は、バッファーガスストリームから、シール不良の主要な原因である液体凝縮物をなくし、液体流体がシールチャンバーに達しないことを保証するために警告又は補正を提供することである。
【００３８】
本開示の監視及び制御システムが以下で述べられる。そのシステムは、排他的ではないが、典型的なシールガス調節システムに関して示される。一般的に言えば、また、図２を参照して、監視及び制御システムは、以下で述べる要素の１つ又は複数を含む。
【００３９】
圧力調整器：図２を参照すると、圧力調整器６０は、シールチャンバーに供給するためのプロセスガス源１２に設置される。調整器は、調節システムの配管すなわち導管１５のための入口接続部１２にある。調整器は、接続する圧縮機からプロセスガスを受け取って、システムを通してガスシールチャンバーに送出する。調整器は、吐出ガス又は補助ガスに起因する、供給された温かいバッファーガス圧を、ガスシールで使用するための、管理可能でかつ推奨されるシール圧まで減少させる。このことは、圧縮機の吸込み圧と吐出圧との間に大きな相違が存在する高圧用途又は超高圧用途で特に重要である。ガス混合物組成に基づいて、ガスの圧力と温度に変化が存在する場合、液体凝縮物が形成される場合がある。システムの上流において供給圧力を減少させることの別の利益は、超高圧用途において、制御システム構成要素が、圧縮機の吐出圧によって格付けされる必要がないことである。
【００４０】
ガス流体クーラー：クーラー６２は、圧力調整器６０の後でかつノックアウトデバイス６３の前に位置付けられて、ノックアウト効率を最大にする。
【００４１】
ノックアウトフィルター１６と同様のノックアウトフィルター６３が、クーラー６２の下流に設置される。ノックアウトフィルター６３は、ノックアウトフィルター１６を参照して上述したように機能する。
【００４２】
オプションの加熱器：加熱器６４は、その局所的環境が、バッファーストリーム内での液体形成を回避するためにバッファーガス温度を上げることを必要とする用途のために付加される。加熱器６４は、図１の加熱要素２２と同等である。
【００４３】
オプションのガスブースター：ガスブースターすなわち増倍器６６は、始動のためにバッファーガスが必要である場合がある用途のために付加される場合がある。ガスブースターすなわち増倍器６６は、図１の圧力増倍器２０と同等である。
【００４４】
液体センサー：本開示によれば、液体センサー７０は、調節システム出口１４に隣接して設置されて、調節構成要素の性能を監視する。図１の場合と同様に、出口１４は、清浄でかつ乾式のシールガスを送出する圧縮機のシールチャンバーに通じる。非接触シールはシールガスによって機能する。
【００４５】
液体センサー７０は、圧縮機バッファー供給ポート内に配管されるシステム出口１４に設置される。センサー７０は、液体凝縮物の兆候があるか、バッファーガス状態を監視し、インテリジェントプレプログラム式分析器（プログラマブルロジックコントローラー１３０、図２）と通信して、バッファーガスが液体流体を含むことを示す。プログラマブルロジックコントローラーは、センサーが液体を認識すると出力信号１４０を始動することができる。
【００４６】
センサー７０は、８０で概略的に示す通信接続を介してシステムプログラマブルロジックコントローラー（コンピューター）１３０に接続されるカスタム設計式スペクトル分析器である。センサー７０は、ターゲット流体内の液体含有量を効果的に監視する。その結果は、非常に高い温度及び圧力で作動し得る、可変性が高いフォームファクターを有するロバストな検知技術である。
【００４７】
検知ヘッドは、光学エバネセント波センサーであり、センサーによって放出され受け取られる光ビームの特性に基づいてガス流内の液体の存在を検出できる。電子回路は、ＵＬ規格のＣｌａｓｓ  １  Ｄｉｖ  １に認可されている。検知ヘッド７０は、非導電性光ファイバケーブル８０を介して電子回路（システムプログラマブルロジックコントローラー１３０）から遠隔に位置付けられ、そのため、完全に非帯電状態の環境に設置され、したがって、デバイスの安全性が高まる。
【００４８】
調節済みシールガス導管１５内の液体の存在が光学センサー２０によって認識されると、幾つかの代替の応答が企図される。一構成では、プログラマブルロジックコントローラー１３０は、オペレータに報知するために可聴信号又は視覚信号を提供し得るだけである。代替的に、応答は、液体の存在の原因を特定することを意図される検出シーケンスの始動を含むことになる。こうしたシーケンスは、以下で詳細に述べるように、引き続き調節経路１５に沿って配備される圧力及び温度センサー１００を使用することになる。監視デバイス、本明細書に開示される監視及び制御システムによるサンプリング、判定、及び応答の任意の代替の組合せが、本開示によって企図される。
【００４９】
圧力及び温度送信機：図２に示す配置構成では、センサー７０に加えて、圧力及び温度送信機すなわちセンサー１００が、圧力調整器６０、クーラー６２、ノックアウトフィルター６３、加熱器６４、及び増倍器６６等の処理構成要素の出口に設置される。これらの送信機すなわちセンサー１０はまた、通信経路１２５によってプログラマブルロジックデバイス１３０に接続され、説明するように、導管１５内のシールガスの状態の判定のための入力データを提供する。
【００５０】
本開示の監視及び制御システムによれば、多数の圧力及び温度検知送信機１００（記号ＰＴＩで識別される）が、シールガス処理配置構成の流路に沿って配置される。こうしたデバイスは、Honeywell Corporation社又は他の知られている製造元から市販されている。
【００５１】
図２を見てわかるように、ＰＴＩデバイス１００は、圧力調整器６０、クーラー６２、ノックアウトフィルター６３、及び加熱器又は温度制御デバイス６４を含む、上述した処理デバイス又は調節デバイスのそれぞれの下流に配置される。ＰＴＩデバイスは、通信経路１２５に沿ってプログラマブルロジックデバイス１３０（コンピューターすなわち中央処理ユニット（ＣＰＵ））と通信する。ＰＴＩデバイスは、関連する圧縮機の非接触シールのシールガスチャンバーに送出する前に調節されるシールガスの流路に沿う種々の場所におけるシールガスの圧力及び温度の信号を提供する。
【００５２】
検知されるデータ、ガスの圧力及び温度は、シールガスシステムで処理される流体の相状態を認識するのに有用である。図３は、既知のガスの相を示すガス相図である。プログラマブルロジックコントローラー１３０は、接続する圧縮機によって処理される特定のガスの組成について、種々の圧力及び温度におけるシールガスの相を示す記憶データを提供される機械可読媒体又はメモリを含む。こうした記憶データは、ロジックコントローラーが使用するために機械メモリに入力されて、ＰＴＩセンサーの種々の場所で流れるシールガス流体の相が判定される。
【００５３】
所与のガス圧縮機用途では、機器を作動させるエンティティは、通常、プロセス流体の構成を認識している。伝達される生成物、すなわち、１００％ガスは、例えば、８０％メタン、１５％炭化水素、及び５％重炭化水素であり得る。ガス組成の知識によって、種々の圧力及び温度における流体の相を示す、図３に示すような相図が生み出され得る。例えば、図３を参照すると、流体は、ドーム状部を超える圧力及び温度で気相であり、ドーム状部内の圧力及び温度で液相である。
【００５４】
プレプログラム式システム制御ボックス：液体センサー７０並びに圧力及び温度送信機１００からの全ての信号は、プログラマブルロジックデバイス１３０（コンピューターすなわち中央処理ユニット（ＣＰＵ）制御ボックス）に接続される。ＣＰＵは、ＰＴＩセンサー１００のそれぞれの場所におけるシールガス流体の圧力及び温度を識別する。ロジックデバイスは、記憶データ、例えば、プロセスガスを示す既知のガスについての、図３に示す相図情報に対して比較を行う。こうして、ロジックデバイスは、所与のＰＴＩセンサーデバイス１００における液体凝縮物の存在を判定する。液体が特定の信号点で検出される場合、乾式ガスシール不良の主要な原因である、液体に乾式ガスシールがさらされることを回避するため、条件を改善するか又は自動的に処置を講じるよう、オペレータに報知するコマンドがコンピューターによって送出される。
【００５５】
圧力−温度検知デバイスＰＴＩ（１）、ＰＴＩ（２）、ＰＴＩ（３）、ＰＴＩ（４）における検知状態は、図３に示すプロットされた相図と比較される。こうして、プログラマブルロジックコントローラーは、センサーのそれぞれの位置におけるシステム内のガスの状態を認識し、出力信号（１４０）を提供するようプログラムされる。プログラマブルロジックコントローラーは、圧力調整器６０、クーラー６２、ノックアウトフィルター６３、加熱器６４、及び増倍器６６等の関連する調節要素の不具合を含む変化を認識することになる。実際の読みとプリセットされたガス組成データとの間のいずれの相違も、構成要素不具合又は欠陥の指標であることになる。これにより、液体流体に対して面が回復不能にさらされる前に、オペレータが適切な処置を講じることを可能にすることになる。
【００５６】
プログラマブルロジックデバイス１３０からの出力信号を、制御のために、任意の数の代替的な応答で送出することができる。出力信号は、アラートを提供するか、アラームを鳴らすか、又は、印刷された記録を提供し得る。より包括的なシステムでは、出力信号は、自動応答を引き起こすことになる。こうした応答は、システムの調節要素の１つ又は複数の機能パラメータの調整を含むか、又は、即座に応答する必要性がある場合、圧縮機をシャットダウンし得る。
【００５７】
プログラマブルロジックデバイスはまた、システム内のシールガスの組成を分析し、ベースラインデータからの偏差を認識するようプログラムすることができる。プログラマブルロジックデバイスは、その後、こうした偏差に基づいて出力信号を提供し得る。例は、プラントプロセス不調状況である。
【００５８】
本開示のシールガス監視及び制御システムは、本質的に安全であり、シールガス調節システム内で任意の液体が検出される場合、前もっての警告を提供する。ガス調節システムは、付随する非接触ガスシールに対するシールガス供給内の液体蒸気又は凝縮物の存在を検知する光学式液体認識センサーを含む。光学式液体認識センサーは、インテリジェント制御ボックスとともに構成されて、出力信号を始動させる。
【００５９】
１つ又は複数の調節デバイスを有する調節システムでは、監視システムは、それぞれのこうしたデバイスの出力において、圧力及び温度検知デバイスを更に含むことができる。検知されたデータは、既知のシールガス相溶性の相図と比較されて、液体が存在するかどうか、また、液体がいつ存在するかを判断する。結果として、オペレータは、診断チェックを実行して、液体が存在する理由を見出し、シール面が液体にさらされて悪い影響を受ける前に、処置アイテムを始動させる。
【００６０】
監視及び制御システムは、それぞれの調節ユニット又は要素の下流に圧力及び温度センサーを更に含んで、関連するユニットから流れるシールガスの状態に関するデータを中央ボックスに提供する。種々の圧力及び温度におけるガスの特性に関する受信データと記憶データとの比較によって、システムは、液体凝縮物の場所を判定する。システムは、適切な改善処置を始動するための出力信号を提供する。
【００６１】
本開示及び図２で企図し示す構成では、センサー７０における液体の検知は、それぞれの調節ユニットの下流のＰＴＩセンサー１００に関わる検出シーケンスを始動させる。検知されたＰＴＩデータは、コンピューターによって受信され、種々の圧力及び温度における既知のガス組成の相を示す、機械可読媒体に記憶された圧力及び温度データと比較される。こうして、調節ユニットの１つ又は複数の調整の必要性、潜在的なプロセスガス不調、又は他の異常を、液相の原因として特定し、適切な応答を行うことができる。
【００６２】
別の特定の用途では、シールガスシステムが導管１５を含み、導管１５は、圧力調整器６０、クーラー６２、フィルター６３等のような複数の調節要素を有し、圧力及び温度センサー１００がそれぞれのこうした要素の出口にあるが、センサー７０が導管内にないことが企図される。この例では、プログラマブルロジックコントローラーは、センサー１００からの温度及び圧力データ並びに既知のプロセスガスについての相図（図３）の記憶データに対する比較だけを認識し、それに応答することになる。
【００６３】
上記の変形及び変更は本発明の範囲内にある。本明細書で開示され規定される発明は、上述した、又はテキスト及び／又は図面から明らかな、個々の特徴の２つ以上の全ての代替の組合せに拡張されることが理解される。これらの異なる組合せの全てが、本発明の種々の代替の態様を構成する。本明細書に記載される実施形態は、本発明を実施するための最良のモードを説明し、当業者が本発明を利用することを可能にすることになる。特許請求の範囲は、従来技術によって許容される範囲まで代替の実施形態を含むと解釈される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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