(57)【要約】    本発明は、液化ガス源から需要家（８）に加圧ガスを供給する方法であって、気化ガスが、液化ガス源（１）から主入力ライン（２）を通して、気化ガスを加圧するための圧縮機構成（３００）に供給され、圧縮機構成（３００）は複数の圧縮機モジュール（３、５、３１、５１）を備え、各圧縮機モジュールは、圧縮機構成（３００）のいずれの他の圧縮機モジュールから独立して動作することができ、圧縮機構成（３００）の圧縮機モジュール（５、５１）のうちの１つ以上を迂回させることができ、ガスが、需要家（８）に供給されるガスの圧力レベル、温度レベル、質量流量、及び組成のうちの少なくとも１つに応じて、圧縮機モジュールの一部分のみ又は全てを通して導かれる、方法に関する。  【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガス源（１）から需要家（８）に加圧ガスを供給する方法であって、
気化ガスが、前記液化ガス源（１）から主入力ライン（２）を通して、前記気化ガスを加圧するための圧縮機構成（３００）に供給され、前記圧縮機構成（３００）は、複数の圧縮機モジュール（３、５、３１、５１）を備え、各圧縮機モジュールは、前記圧縮機構成（３００）のいずれの他の圧縮機モジュールから独立して動作することができ、前記圧縮機構成（３００）の前記圧縮機モジュール（５、５１）のうちの１つ以上を迂回させることができ、ガスが、前記需要家（８）に供給される前記ガスの圧力レベル、温度レベル、質量流量、及び組成のうちの少なくとも１つに応じて、前記圧縮機モジュールの一部分のみ又は全てを通して導かれる、
方法。
【請求項２】
前記圧縮機モジュールの少なくとも一部分は、直列に接続され、前記迂回された圧縮機モジュール（５、３２、５１）のうちの１つ以上は、作動停止される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の圧縮機モジュール（３１）と第２の圧縮機モジュール（５２）とは、並列に配置され、交差ライン（４１）を介して接続され、前記交差ライン（４１）は、遮断することができ、前記第１の圧縮機モジュール（３１）の出口を前記第２の圧縮機モジュール（５２）の入口と接続し、ガスは、前記交差ライン（４１）が開状態にあるとき、直列に接続された前記第１の圧縮機モジュール（３１）と前記第２の圧縮機モジュール（５２）とを通して導かれる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の圧縮機モジュール（３１）は、直列に接続された少なくとも２つの圧縮機モジュール（３１、５１）の列の圧縮機モジュールとして動作し、及び／又は前記第２の圧縮機モジュール（５２）は、直列に接続された少なくとも２つの圧縮機モジュール（３２、５２）の列の圧縮機モジュールとして動作する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記液化ガス源（１）からのボイルオフガスが、前記気化ガスとして使用される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
加圧ガスは、前記１つ以上の圧縮機モジュール（５）を迂回させるバイパスライン（６）内の第１の冷却ユニット（１０）を通して前記ガスを導くことにより冷却される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ガスは、圧縮機モジュール（５）の入口に配置された第２の冷却ユニット及び／又は出口に配置された第３の冷却ユニット（２０）を通して前記ガスを導くことにより冷却される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
圧縮機モジュール（５）の前記加圧ガスの少なくとも一部は、サージ防止ライン（９）を通って前記圧縮機モジュール（５）の入口に戻る、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ガスを前記圧縮機モジュール（５）の前記入口に戻す前に、前記ガスは、前記圧縮機モジュール（５）の前記出口にある第４の冷却ユニット（３０）によって冷却される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
迂回されたガスは、前記圧縮機モジュール（５）を迂回させた後に前記第４の冷却ユニット（３０）によって冷却される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
液化ガス源から需要家（８）に加圧ガスを供給するための圧縮機構成であって、
気化ガスが、前記液化ガス源（１）から主入力ライン（２）を通して、前記気化ガスを加圧するための圧縮機構成（３００）に供給され、前記圧縮機構成（３００）は複数の圧縮機モジュール（３、５、３１、５１）を備え、各圧縮機モジュールは、前記圧縮機構成（３００）のいずれの他の圧縮機モジュールから独立して動作することができ、前記圧縮機構成（３００）の前記圧縮機モジュールは、前記圧縮機構成（３００）の前記圧縮機モジュール（５、５１）のうちの１つ以上を迂回させることができ、ガスが、前記圧縮機モジュールの一部分のみ又は全てを通り、需要家ライン（７）を通って前記需要家（８）に導かれるように配置されている、
圧縮機構成。
【請求項１２】
前記圧縮機構成（３００）は、相互接続用ライン（４）によって直列に接続された少なくとも２つの圧縮機モジュール（３、５）を備え、バイパスライン（６）は、前記圧縮機モジュール（５）のうちの１つの入口の上流から分岐し、前記圧縮機モジュール（５）又は別の圧縮機モジュールの出口の下流で再接続し、前記バイパスライン（６）は、前記需要家（８）に供給される前記ガスの圧力レベル、温度レベル、質量流量、及び組成のうちの少なくとも１つに応じて動作される遮断デバイスを有する、請求項１１に記載の圧縮機構成。
【請求項１３】
前記圧縮機構成（３００）は、圧縮機モジュールの少なくとも２つの並列列を備え、各列は、前記主入力ライン（２）に接続可能であり、各列は、１つ以上の圧縮機モジュールを備え、前記少なくとも２つの並列列のうちの１つの、１つの圧縮機モジュール（３１、３３）の出口は、前記少なくとも２つの並列列のうちの別の列の、別の圧縮機モジュール（５２、５３）の入口と交差ライン（４１、１００）を介して接続されており、前記交差ラインは、前記需要家（８）に供給される前記ガスの圧力レベル、温度レベル、質量流量、及び組成のうちの少なくとも１つに応じて動作される遮断デバイス（４２、１０１）を有する、請求項１１又は１２に記載の圧縮機構成。
【請求項１４】
前記バイパスライン（６）は、第４の冷却ユニット（３０）の上流で前記需要家ライン（７）に再接続する、請求項１２に従属する限りにおける請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の圧縮機構成。
【請求項１５】
前記圧縮機構成（３００）の圧縮機モジュール（５）は、前記圧縮機モジュール（５）の前記加圧ガスの少なくとも一部を前記圧縮機モジュール（５）の入口に戻すためのサージ防止ライン（９）の少なくとも一部分を備え、冷却ユニット（３０）が前記圧縮機モジュール（５）の前記出口に配置されており、前記サージ防止ライン（９）の入口部分が前記圧縮機モジュール（５）の外に配置されるように、前記サージ防止ライン（９）の入口は、前記冷却ユニット（３０）の下流に位置する、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の圧縮機構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変吸引条件において液化ガス源から需要家に加圧ガスを供給する方法及び対応する圧縮機構成に関する。本発明は、液化ガス源からの燃料ガスの供給に特に関連し、これに利するものである。
【０００２】
本発明は、特に外航タンカー内の液化天然ガス（liquefied natural gas、ＬＮＧ）源からの燃料ガスの供給に特に関連し、主として、この用途に関連して本明細書に記載される。しかしながら、本発明は、他の極低温液体又は液体混合物にも適用可能であることは理解されるべきである。
【背景技術】
【０００３】
天然ガスは液体状態で貯蔵され輸送されることが好都合であるが、通常は、例えばタンカーの推進のために、ガス状態で使用される。この目的のために、ＬＮＧの流れを気化させることができ、及び／又はボイルオフガス、即ち、容器のアレージ空間から蒸発したＬＮＧを使用することができる。このような気化ガスは、液化ガス源から主入力ラインを通して、気化ガスを加圧するための圧縮機に供給される。過去数十年にわたって、ＬＮＧ船推進のための燃料ガス供給は即ち、典型的には、各段がいくつかの高速シャフトを含む１つのギヤボックスに組み込まれた多段圧縮機（段数は２〜６段の範囲）を使用して行われてきた。例えば、ＤＦＤＥ（Ｄｕａｌ  Ｆｕｅｌ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ、二元燃料ディーゼル電気）４ストローク推進用では、４段圧縮機が２段圧縮機に、次第に取って代わっている。なぜなら、４段圧縮機は、温暖ボイルオフガス（boil off gas、ＢＯＧ）の吸引時でも必要な燃料ガス（fuel gas、ＦＧ）圧（６ｂａｒａ）を維持することができるからである。近頃、１７ｂａｒａ燃料ガス圧レベル（ＸＤＦ）の２ストローク二元燃料推進要件に対処するために、６段圧縮機が開発されている。２段圧縮機は、積荷航海でＢＯＧが低温（典型的には−９０℃）の場合に主に使用されている。しかしながら、ＢＯＧの温度が上昇する（特にバラスト航海中）と、性能限界に達し、必要な燃料ガス圧を維持することが困難になる。４段圧縮機は、低温（積荷）ＢＯＧ条件又は温暖（バラスト及びヒールアウト）ＢＯＧ条件のいずれかで使用することができる。したがって、異なるＢＯＧ条件（積荷、バラスト、又はヒールアウト）及び異なる需要家（２又は４ストローク二元燃料機関）は、異なる多段圧縮機を必要とし、煩雑かつ高価な圧縮機構成につながる。
【０００４】
非常に多くの場合、船舶設計中に選択される標準的な手法は、最も制約された吸引条件で需要家にガスを供給するようにサイズ決めされた１つの燃料ガス（ＦＧ）圧縮機（予備の圧縮機を有する）を設けることである。ＦＧ需要家が要求する一定の吐出圧力では、吸引条件（圧力、温度、及び組成）の変動は、考えられる動作事例の全てで最適化されるわけではないＦＧ圧縮機設計につながる場合がある。
【０００５】
圧縮機吸引に適合する典型的な温度レベルは４０℃〜−１４０℃の範囲であり（ヒールアウト作業から積荷作業までを含む）、燃料ガス密度に多大な影響を及ぼす。この燃料ガス密度範囲に対処するために必要な圧縮機設計特徴により、低温での圧縮機効率の低下に至ることが多い。これは、低温吸引条件では、必要とされる圧縮機全体のヘッドが低下することが理由である。「圧縮機ヘッド」という技術用語は、基本的に、加圧流体の圧力、より具体的には、流体密度と重力定数との積で除した圧力に相当する。これは、その底部に上記圧力を作用させる流体のカラムの高さに相当する。
【０００６】
ＬＮＧ船に適合する典型的なＦＧ圧縮機の吸引圧力レベルは１．０３〜１．７ｂａｒａの範囲であり、吸引温度範囲よりも圧縮機の性能に及ぼす影響が更に大きい。一定の吐出圧力では、高吸引圧力は、必要とされる圧縮機のヘッドの低下につながるので、高吸引圧力では性能が最も低下する。圧縮機吸引では、低温条件と高圧条件とが組み合わされることが多い。
【０００７】
圧縮機機関の可変周波数ドライブは、ドライバの速度調整によって圧縮機ヘッド及びその効率を最適化することが予想され得る。しかしながら、この解決策の欠点は、圧縮機の流れに対する影響である。必要なヘッドが減少するときに、圧縮機の質量流量（ＦＧ需要家が要求する）を常に維持することができるわけではない。更に、ＬＮＧ船に実装されるＦＧ圧縮機の大部分は、増速機内蔵型機械であるため、機械速度を減少させることにより、機械の機械的完全性に適切でない臨界速度レベルに達する可能性がある。
【０００８】
ＢＯＧの典型的な組成は、純粋メタンから、最大２０％モルのＮ２を含有するＣ１／Ｎ２混合物までに及ぶ。タンクからのＢＯＧは、通常、４０／−１４０℃の範囲で見られる。４０℃のＢＯＧは、タンクが非常に少ない液体（デッドヒール）を伴って動作される場合に該当する。−１４０℃は、タンク充填後、ＢＯＧの流れが高い場合に該当することが多い。中間の温度レベル（−５０／−８０℃）は、バラスト作業において見ることができる。圧力は、１．０３〜１．７ｂａｒａの範囲である。典型的なＬＮＧ船は、１．０３〜１．２６ｂａｒａの範囲のタンク動作圧レベルを有する一方、強化タンク格納部を有する船舶は、１．６ｂａｒａに達する又はこれをわずかに上回る動作圧を有する。
【０００９】
ＬＰ（低圧）需要家は、通常、約６ｂａｒａ及び２０／４０℃のＦＧを必要とする。ＭＰ（中圧）需要家は、通常、１５及び４０ｂａｒａの圧力レベル並びに２０／４０℃のＦＧを必要とする。ＨＰ（高圧）需要家は、通常、１００バール（最大４００ｂａｒａ）を上回る圧力及び温度範囲４０／２０℃のＦＧを必要とする。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、液化ガス源から需要家に加圧ガスを供給するための、特に、異なる温度、及び／若しくは圧力、及び／若しくは質量流量レベル、及び／若しくは様々な組成の気化ガスを使用する可能性、並びに／又は異なる温度、及び／若しくは圧力レベルの加圧ガスを必要とする異なる需要家に加圧ガス、特にＬＮＧ源からの燃料ガスを供給する可能性を提供するための効率的な方法を提供することである。
【発明の概要】
【００１１】
本発明によれば、独立請求項による、液化ガス源から需要家に加圧ガスを供給する方法であって、気化ガスが、液化ガス源から主入力ラインを通して、気化ガスを加圧するための圧縮機構成に供給される方法、及び対応する圧縮機構成が提供される。好ましい実施形態が、対応する従属請求項、及び以下の記載で与えられる。
【００１２】
本発明によれば、液化ガス源から需要家に加圧ガスを供給する方法であって、気化ガスが、液化ガス源から主入力ラインを通して、気化ガスを加圧するための圧縮機構成に供給され、圧縮機構成は、複数の圧縮機モジュールを備え、各圧縮機モジュールは、圧縮機構成のいずれの他の圧縮機モジュールから独立して動作することができ、圧縮機構成の圧縮機モジュールのうちの１つ以上を迂回させることができ、ガスが、需要家に供給されるガスの圧力レベル、温度レベル、質量流量、及び組成のうちの少なくとも１つに応じて、圧縮機モジュールの一部分のみ又は全てを通して導かれる、方法が提供される。
【００１３】
「気化ガスが液化ガス源から供給される」という用語は、主に、貯蔵された液化ガスが液体から蒸気へとその段階を変化させる、容器／液化ガス源のアレージ空間から蒸発ガスを引き出すことと理解されるべきである。しかしながら、このような気化ガスを圧縮機構成に供給するために、液化ガスの流れを引き出し、この液化ガスを蒸発させることも可能である。
【００１４】
用語「圧縮機モジュール」は、１つ又は複数の機械的なシャフト上に搭載された、１つ又は複数の圧縮機段を含む圧縮機スキッドとして理解されるべきである。本発明は、増速機内蔵型遠心圧縮機、ピストン若しくはスクリュー圧縮機、又は磁気軸受型圧縮機を含む異なる種類の圧縮機技術に適用することができる。各圧縮機段の入口における吸引条件の範囲に対処するために、遠心圧縮機段のそれぞれ又は全てに可変ディフューザベーン（variable diffusor vane、ＶＤＶ）を備えることが想定され得る。段の間又は後に、圧縮機モジュールの内部又は圧縮機モジュールの外部のいずれかに冷却器を実装することができる。いくつかの独立して動作可能なモジュールが、直列及び／又は並列に設置され得る。圧縮機構成の圧縮機モジュールのうちの１つ以上を迂回させる可能性により、必要なガス圧力レベルに到達するための吸引条件に応じた柔軟な動作が可能になる。同時に、目下必要のない圧縮機モジュールを作動停止させることが可能である。更に、本発明による圧縮機構成は、予備の圧縮機モジュールを考慮する。
【００１５】
本発明による提案される手法は、設置面積が限定されたモジュール式圧縮機列の原理を提供する。圧縮機の効率は、吸引条件の全範囲にわたって維持される。（燃料）ガス圧縮機の効率の最適化は、動作させる圧縮機モジュールの数を、需要家に供給されるガスの必要な負荷（質量流量）、圧力レベルヘッド及び／又は温度に応じて選択することにより達成される。
【００１６】
好ましい実施形態では、圧縮機モジュールの少なくとも一部分は、直列に接続され、迂回された圧縮機モジュールのうちの１つ以上は、作動停止される。例えば、２つの２段圧縮機モジュールが、直列に接続される。第２の（又は第１の）圧縮機モジュールは、バイパスラインを介して迂回され得る。このような圧縮機列のモジュール化により、２つの段のみが必要な場合に、４段圧縮機を運転する必要はない。なぜなら、この場合、第２の（又は第１の）圧縮機モジュールを迂回させることができるからである。一例として、２つの段のうちの第１の圧縮機モジュールは、低温吸引条件でのみ動作させることができ、その一方で、追加の第２の圧縮機モジュールは、温暖吸引条件の場合に、必要な燃料ガス圧を維持するために始動させることができる。これは、圧縮機構成の消費電力の観点における改善である。
【００１７】
別の好ましい実施形態では、圧縮機モジュールの少なくとも一部分は、並列に配置される。この実施形態は、圧縮機モジュールの並列列の可能性を含み、各列は、直列に接続された１つ以上の圧縮機モジュールを備えることに留意されたい。このような並列構成では、１つ以上の圧縮機モジュールを迂回させる簡単な手法は、例えば遮断弁によって圧縮機モジュールの列を遮断することである。
【００１８】
圧縮機モジュールの並列列を動作させることは、高負荷要件の場合に特に有利である。上記並列列のうちの１つ以上を迂回させ又は遮断することにより、異なる負荷レベルに対処することが可能になる。
【００１９】
並列に配置された圧縮機モジュールの動作の柔軟性を高めるために、並列列の特定の圧縮機モジュールは、交差ラインを介して接続することができ、このような直列に接続された圧縮機モジュールの動作を可能にする。この目的のために、並列に（並列列内に）配置された第１の圧縮機モジュール及び第２の圧縮機モジュールは、交差ラインを介して接続され、交差ラインは、遮断することができ、第１の圧縮機モジュールの出口を第２の圧縮機モジュールの入口と接続する。交差ラインが開状態にある（遮断弁の開放）とき、ガスは、次いで直列で動作する第１の圧縮機モジュール及び第２の圧縮機モジュールを通して導くことができる。この実施形態は、直列に接続された１つ以上の圧縮機モジュールの並列列の特定の圧縮機モジュールを、遮断弁を有する交差ラインを介して特定の圧縮機モジュールを相互接続することによって直列に動作させることを可能にする。
【００２０】
本発明の好ましい用途は、ＬＮＧ源から異なる圧力レベルの需要家への燃料ガスの供給である。好ましくは、液化ガス源からのボイルオフガス（ＢＯＧ）が、圧縮機構成に供給される気化ガスとして使用される。
【００２１】
好ましくは、加圧ガスは、１つ以上の圧縮機モジュールを迂回させるバイパスライン内の第１の冷却ユニットを通してガスを導くことにより冷却される。一例として、第１の圧縮機モジュールが低温吸引条件でのみ動作する場合、第１の圧縮機モジュールを出る加圧ガスは、第２の圧縮機モジュールを迂回させるバイパスライン内に配置された第１の冷却ユニットによって更に冷却することができる。
【００２２】
追加的に又は代替的に、加圧ガスは、特定の圧縮機モジュールの入口に配置された第２の冷却ユニットを通してガスを導くことにより、及び／又はこの圧縮機モジュール若しくは別の圧縮機モジュールの出口に配置された第３の冷却ユニットを通してガスを導くことにより冷却される。この任意選択は、後続の圧縮機モジュールの入口及び出口のそれぞれにて、ガスを予冷却又は後冷却することができるように、２つの（又は２つより多い）圧縮機モジュールを直列で使用する場合に特に好ましい。
【００２３】
別の好ましい実施形態では、圧縮機モジュールの加圧ガスの少なくとも一部は、サージ防止ラインを通って圧縮機モジュールの入口に戻る。このようなサージ防止ラインは、従来技術において既知であり、所与の最小体積のガスが圧縮機モジュールの入口で常に入力されるように動作する。このようなサージ防止ラインは、圧縮機モジュールの一部とすることができる。しかしながら、好ましい実施形態では、ガスを圧縮機モジュールの入口に戻す前に、ガスは、圧縮機モジュールの出口にある第４の冷却ユニットによって冷却される。この場合、サージ防止ラインは、第４の冷却ユニットの出口で分岐し、冷却されたガスを圧縮機モジュールの入口に戻すように導く。第４の冷却ユニットは、圧縮機モジュールの出口に設けることができ、その一方で、第４の冷却ユニットを圧縮機モジュールの一部にすることも可能である。上記サージ防止ラインを有する圧縮機モジュールをバイパスラインによって迂回させると仮定すると、迂回の２つの選択肢が存在する。迂回されたガスは、第４の冷却ユニットの下流及びサージ防止ラインの分岐点の下流で、需要家に通じるヘッダへと供給することができる。しかしながら、第４の冷却ユニットが迂回されたガスの後冷却器として動作するように、迂回されたガスを第４の冷却ユニットの上流で供給することも可能である。このような構成により、対応する圧縮機モジュールを迂回させる場合、及び対応する圧縮機モジュールが実際に使用される場合の両方で、第４の冷却ユニットが後冷却器として動作することを可能にする。
【００２４】
第２の態様によれば、本発明は、液化ガス源から需要家に加圧ガスを供給するための圧縮機構成に関する。
【００２５】
本発明の第２の態様による圧縮機構成は、複数の圧縮機モジュールを備え、各圧縮機モジュールは、圧縮機構成のいずれの他の圧縮機モジュールから独立して動作することができ、圧縮機構成の圧縮機モジュールは、圧縮機構成の圧縮機モジュールのうちの１つ以上を迂回させることができ、ガスが、圧縮機モジュールの一部分のみ又は全てを通り、需要家ラインを通って需要家に導かれるように配置されている。
【００２６】
好ましい実施形態によれば、圧縮機構成は、相互接続用ラインによって直列に接続された少なくとも２つの圧縮機モジュールを備え、バイパスラインは、圧縮機モジュールのうちの１つの入口の上流から分岐し、この圧縮機モジュール又は別の圧縮機モジュールの出口の下流で再接続し、バイパスラインは、需要家に供給されるガスの圧力レベル、温度レベル、質量流量、及び組成のうちの少なくとも１つに応じて動作される遮断デバイスを有する。
【００２７】
別の好ましい実施形態では、圧縮機構成は、圧縮機モジュールの少なくとも２つの並列列を備え、各列は、主入力ラインに接続可能であり、各列は、１つ以上の圧縮機モジュールを備え、少なくとも２つの並列列のうちの１つの、１つの圧縮機モジュールの出口は、少なくとも２つの並列列のうちの別の列の、別の圧縮機モジュールの入口と交差ラインを介して接続されており、交差ラインは、需要家に供給されるガスの圧力レベル、温度レベル、質量流量、及び組成のうちの少なくとも１つに応じて動作される遮断デバイスを有する。
【００２８】
好ましくは、バイパスラインは、第４の冷却ユニットの上流で需要家ラインに再接続する。
【００２９】
別の好ましい実施形態では、圧縮機モジュールは、圧縮機モジュールの加圧ガスの少なくとも一部をこの圧縮機モジュールの入口に戻すためのサージ防止ラインの少なくとも一部分を備え、冷却ユニットが圧縮機モジュールの出口に配置されており、サージ防止ラインの入口部分が圧縮機モジュールの外に配置されるように、サージ防止ラインの入口は、冷却ユニットの下流に位置する。
【００３０】
圧縮機構成及びその実施形態の利点に関する更なる説明については、上記の本発明による方法に関連する記載を明示的に参照されたい。
【００３１】
本発明の更なる利点及び好ましい実施形態は、以下の記載及び図面に開示されている。
【００３２】
前述の特徴及び以下の特徴は、図に記載される又は示される詳細な組み合わせで開示されているだけでなく、本発明の範囲を超えることなく、特徴の他の組み合わせも使用できることは、当業者には理解される。
【００３３】
ここで、好ましい実施形態を示す添付図面を参照して本発明を更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】本発明による方法を実施するための圧縮機構成の第１の実施形態を概略的に示す。
【図１Ｂ】本発明による方法を実施するための圧縮機構成の第２の実施形態を概略的に示す。
【図１Ｃ】本発明による方法を実施するための圧縮機構成の第３の実施形態を概略的に示す。
【図１Ｄ】本発明による方法を実施するための圧縮機構成の第４の実施形態を概略的に示す。
【図１Ｅ】本発明による方法を実施するための圧縮機構成の第５の実施形態を概略的に示す。
【図２Ａ】本発明による方法を実施するための圧縮機構成の第６の実施形態を概略的に示す。
【図２Ｂ】本発明による方法を実施するための圧縮機構成の第７の実施形態を概略的に示す。
【図３】本発明による方法を実施するための圧縮機構成の第８の実施形態を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下では、図に従う異なる実施形態は包括的に論じられ、同一の参照符号は、同一又は基本的に同一のユニットを示す。当業者であれば、図に示される実施形態の１つ以上の圧縮機モジュール、弁、冷却ユニット、特定のライン等のような特定の構成要素を、この特定の構成要素以外、あるいは前述の図に示される本実施形態の構成要素の他の全てを含める必要なく、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の特徴と組み合わせてもよいことを理解する。換言すれば、以下の図は、他の実施形態と組み合わせることができる本発明の異なる好ましい態様を示す。図に示される実施形態は全て、ＬＮＧ源から燃料ガスを供給する用途に関するものであるが、当業者であれば、これらの実施形態を他の極低温ガス又は混合ガスが関与する用途に容易に移転できると理解する。
【００３６】
図１Ａは、加圧ガスをタンク１又は液化ガス源から需要家８に供給するための圧縮機構成３００を概略的に示し、気化ガス、この場合ＢＯＧは、タンク１から主入力ライン２を通して圧縮機構成３００に供給される。この実施形態では、圧縮機構成３００は、２つの圧縮機モジュール３及び５を備え、これらは両方とも２段圧縮機である。各圧縮機モジュール３、５は、独立圧縮機システムとして全ての設備、弁、及び機器を含む。圧縮機モジュール３は、圧縮機モジュール５から独立して動作することができ、その逆も同様である。２段圧縮機３、５の代わりに、任意の他の多段圧縮機又は単段圧縮機を使用することができる。更に、また、２つより多い圧縮機モジュールを直列に接続することができ、その場合、１つ、２つ又はこれより多い圧縮機モジュールを迂回させることができることに留意されたい。本実施形態では、バイパスライン６は、第２の圧縮機モジュール５を迂回させる。バイパスライン６は、２つの圧縮機モジュール３と５とを接続する相互接続ライン４から分岐し、ヘッダ７、即ち、需要家８に燃料ガスを供給するための需要家ラインで終端する。
【００３７】
全体的な燃料ガスシステムのプロセス条件が、低圧縮機ヘッド、典型的には低温（−１２０／−６０℃）及び相対的に高い圧力（１．２／１．５バール）を必要とする場合、圧縮機モジュール３のみを運転し、圧縮機モジュール５を迂回させる（したがって好ましくは作動停止される）ことが好ましい。燃料ガスは、圧縮機モジュール３によって加圧された後、バイパスライン６及びヘッダ７を通して需要家８に搬送される。全体的な燃料ガスシステムのプロセス条件が、高圧縮機ヘッド、典型的には高吸引温度（−６０／４０℃）及び相対的に低い吸引圧力（＜１．１バール）を必要とする場合、燃料ガスが両圧縮機モジュール３及び５によって加圧され、次いで、ヘッダ７を通して需要家８に導かれるように、モジュール３とモジュール５の両方を同時に動作させることができる。
【００３８】
燃料ガスシステムが必要とする圧縮機ヘッドが、モジュール３の性能を超えると、モジュール５の自動ラインアップが行われる。これは、モジュール５の起動と、バイパスライン６（即ちモジュールバイパス制御弁）の閉鎖と、圧縮機の負荷上昇とを組み合わせた逐次制御によって達成することができる。
【００３９】
図１Ｂは、図１Ａと同じ目的の圧縮機構成３００の別の実施形態を示す。この構成は、図１Ａの構成に本質的に対応し、これらの違いのみを以下で説明する。バイパスライン６は、圧縮機モジュール３によって加圧され、圧縮機モジュール５を迂回するガスを冷却するための冷却ユニット１０（第１の冷却ユニット）を備える。次いで、加圧及び冷却され迂回された燃料ガスは、ヘッダ７を通して需要家８に搬送される。圧縮機モジュール３及び５の両方が使用される場合、加圧ガスは、別の冷却ユニット２０（第３の冷却ユニット）によって冷却される。次いで、冷却された加圧燃料ガスは、ヘッダ７を通して需要家８に送られる。任意選択的に、別の冷却ユニット（第２の冷却ユニット、図示せず）を、相互接続ライン４内の第２の圧縮機モジュール５の入口に配置することができる。第２の冷却ユニット（図示せず）が、バイパスライン６の分岐点の下流に配置されている場合、第２の圧縮機モジュール５に入るガスのみが冷却される。しかしながら、第２の冷却ユニット（図示せず）が、バイパスライン６の分岐点の上流に配置されている場合、バイパスライン６に入るガスと第２の圧縮機モジュール５に入るガスとの両方を冷却することができる。後者の場合、バイパスライン６内のガス冷却器１０を使用しないでおくことができる。
【００４０】
図１Ｃは、図１Ｂの圧縮機構成に類似する圧縮機構成の、別の実施形態を概略的に示し、主な違いは、圧縮機モジュール５のサージ防止ライン９がモジュール５に完全には組み込まれていないことである。当業者には既知のとおり、圧縮機は、所与の体積のガスが圧縮機に常に入るように流量調整弁を有するサージ防止ラインを有してもよい。図１Ｃでは、圧縮機モジュール５のサージ防止ライン９は、第２の圧縮機モジュール５を出る冷却された圧縮ガスが、圧縮機モジュール５の入口に戻るように、冷却ユニット３０（第４の冷却ユニット、図１Ｂの第３の冷却ユニット２０と同じ）の下流のヘッダ７から分岐する。これにより、モジュール５の圧縮機性能のより経済的な利用がもたらされる。
【００４１】
図１Ｄは、本質的に図１Ｃの実施形態に基づく別の実施形態を示す。しかしながら、この実施形態のバイパスライン６は、第４の冷却ユニット３０の上流のヘッダ７内で終端する。この構成により、第２の圧縮機モジュール５を迂回するガスは冷却ユニット３０に搬送され、したがって、需要家８に到達する前に冷却され得るため、バイパスライン６内に冷却ユニット１０は必要ない。一方、圧縮機モジュール３及び５の両方を通して搬送されるガスもまた、需要家８に到達する前に冷却ユニット３０によって冷却され得る。サージ防止ライン９に関しては、図１Ｃに関連して行ったものと同じ記載が当てはまる。
【００４２】
図１Ｅは、圧縮機モジュールの２つの並列列を備え、列の圧縮機モジュールは、直列であり、列内の圧縮機モジュールは、並列列内の圧縮機モジュールに並列に配置されている圧縮機構成３００の別の実施形態を概略的に示す。この実施形態では、第１の列は、直列に接続された２つの圧縮機モジュール３２及び５２を備え、第２の並列列もまた、直列に接続された２つの圧縮機モジュール３１及び５１を備える。この実施形態では、各圧縮機モジュール３１、３２、５１、５２は、２段圧縮機である。他の１段又は多段圧縮機モジュールも使用することができる。一般に、２つの列のうちの１つが動作可能であり、もう一方の列は予備である。しかしながら、本圧縮機構成のモジュール式手法により、１つの列の第１の圧縮機モジュールが、他の列の第２の圧縮機モジュールに供給する動作が可能になる。これは、手動弁４２などの断路又は遮断デバイスを備えた交差ライン４１によって達成される。このような構成により、加圧ガスを圧縮機モジュール３２から交差ライン４１を通して第２の列の圧縮機モジュール５１に導き、圧縮機モジュール５１から需要家８に加圧ガスを供給することが可能である。このような動作では、圧縮機モジュール３１及び圧縮機モジュール５２を迂回させ、したがって、これらを作動停止することができる。あるいは、圧縮機モジュール３１からの加圧ガスを交差ライン４１を通して圧縮機モジュール５２に搬送し、次いで、需要家８に供給することができる。この場合、迂回された圧縮機３２及び５１は、作動停止することができる。
【００４３】
図１Ｅに示される構成により、加圧ガスを需要家８に供給することも可能であり、このガスは、圧縮機モジュール３１又は圧縮機モジュール３２のうちの１つのみによって加圧されることに留意されたい。これは、それぞれバイパスライン６及びバイパスライン６１によって可能となる。例えば、弁４２が閉じられている場合、圧縮機モジュール３１からの圧縮ガスは、バイパスライン６１を通してヘッダ７に送られ得る。同様に、弁４２が閉じられている場合、圧縮機モジュール３２からのガスは、バイパスライン６を通してヘッダ７に導かれ得る。
【００４４】
図１Ｅに示される構成は、需要家のニーズに応じた非常に柔軟な動作を提供する。需要家８への質量流量を増加させるために、両方の列を同時に動作させることも可能である。これは、バイパスライン６１及びバイパスライン６並びに交差ライン４１を閉じることにより達成される。
【００４５】
図２Ａは、各列が１つの圧縮機モジュールのみを備える、即ち、２つの圧縮機モジュール３３と５３とが並列に配置された２つの並列列を備える圧縮機構成３００の更に別の実施形態を示す。並列圧縮機モジュールは、一般に、燃料ガス需要家に低温かつ幾分高圧のＢＯＧを供給するために使用され、１つの圧縮機モジュールが動作し、もう一方は予備である。しかしながら、いくつかのＢＯＧ条件においては、１つの圧縮機モジュールでは必要な燃料ガス圧を維持することが困難な場合がある。この欠点を克服するために、図２Ａの実施形態は、弁１０１を有する交差ライン１００を設け、交差ライン１００は、その開状態にある交差ライン１００によって２つの並列圧縮機モジュール３３と５３とが直列で動作することができるように、圧縮機モジュール３３の出口を圧縮機モジュール５３の入口と接続する。このため、１つの圧縮機モジュールでは必要な燃料ガス圧を維持することができない場合、燃料ガス圧縮に使用する段数を増加させるために、交差ライン１００内の弁１０１を開くことにより、圧縮機モジュール３３と圧縮機モジュール５３の両方を直列に接続することができる。
【００４６】
本発明によるモジュール式手法を異なるタイプの圧縮機に適用可能な場合であっても、（増速機内蔵型機械とは対照的に）全機械速度範囲を利用できるため、ＶＤＶ（可変ディフューザベーン）及びＶＦＤ（可変周波数ドライブ）を備えた磁気軸受圧縮機が、最も柔軟かつ最も効率的な解決策を提供するであろう。これにより、各圧縮機段の動作点の効率最適化が可能になる。ＶＦＤ及びＶＤＶによって、下流の圧縮機モジュールを第１の圧縮機モジュールの吐出量に相当する新たな吸引条件（典型的には中位圧力レベル、４０℃）に適応させ、燃料ガスを必要な圧力で需要家８に供給することができる。
【００４７】
図２Ｂは、本質的に図２Ａの実施形態に基づく別の実施形態を示す。この実施形態では、３つの同一圧縮機モジュール３４、５４、７４が並列に配置され、それぞれは、タンク１から主入力ライン２によって供給される。各圧縮機モジュールは、他の２つの圧縮機モジュールのいずれかと直列に相互接続することができる。これは、全てのモジュール吐出側を全てのモジュール吸引側に接続するヘッダ２００を設置することにより達成される。３つのモジュールのうち２つのモジュールを直列に相互接続するためには追加の弁が必要である。残りの１つは予備と考えられ、作動停止され得る。図２Ｂに示される構成では、圧縮機モジュール３４、５４又は７４のいずれか１つを単独で動作させて、加圧ガスを需要家８に供給することができる。この場合、ガスは、ヘッダ２００を通して搬送されない。更に、３つのモジュールのうちの２つを直列で動作させることができる。最終的に、需要家８に供給される燃料ガスのより高い圧力を得るために、全ての圧縮機モジュール３４、５４、及び７４を直列で動作させることができる。一方、高質量流量又は負荷要件は、モジュール３４、５４及び７４のうちの２つ又は３つを並列で動作させることにより満たすことができる。
【００４８】
図３は、第１の列が、並列に配置された３つの圧縮機モジュール５１、５２、５３を備える圧縮機群５０であり、第２の列が、１つの圧縮機モジュール５５を備える２つの並列列を備える圧縮機構成３００の別の実施形態を示す。このような構成は、ＬＮＧが輸出ターミナル４００から船の貯蔵タンク１に送られるＬＮＧ船の充填作業中に特に有用である。タンクの冷却及びタンク内ピストン効果により、タンク充填は、通常、ターミナル４００に送り返される大量のＢＯＧを発生させる。これは、高体積流量及び低ヘッド性能を備える高負荷圧縮機５５によって達成される。圧縮機の吸引側は、タンク１に接続され、圧縮機の吐出側は、専用の蒸気ヘッダ７１及び充填アームによって陸側施設に接続される。予備要件のため、２つの高負荷圧縮機が設置されている。圧縮機群５０の圧縮機５１、５２及び５３の充填は必須ではなく、したがって、これらの合計容量は、高負荷圧縮機５５の予備とみなすことができる。燃料ガス圧縮機５１、５２及び５３は、全て並列で運転することができ、それらの吐出流を弁８４を介して蒸気ヘッダ７１に送り、弁８３を閉じることにより、燃料ガスヘッダ７から遮断することができる。燃料ガス圧縮機の特性により、燃料ガス圧縮機の最小限の背圧を維持するために弁８４が必要である。高負荷圧縮機５５を動作させるために、弁８１及び弁８２が設けられる。
【符号の説明】
【００４９】
１                      タンク、液化ガス源
２                      主入力ライン
３                      （第１の）圧縮機モジュール
４                      相互接続ライン
５                      （第２の）圧縮機モジュール
６                      バイパスライン
７                      ヘッダ、需要家ライン
８                      需要家
９                      サージ防止ライン
１０                    第１の冷却ユニット
２０                    第３の冷却ユニット
３０                    第４の冷却ユニット
３１、３２、３３        圧縮機モジュール
５１、５２、５３        圧縮機モジュール
３４、５４、７４        圧縮機モジュール
４１                    交差ライン
４２                    弁
５０                    圧縮機群
５１、５２、５３        圧縮機モジュール
５５                    圧縮機モジュール
６１                    バイパスライン
７１                    蒸気ヘッダ
７２                    装填ヘッダ
８１、８２、８３、８４  弁
１００                  交差ライン
１０１                  弁
２００                  ヘッダ
３００                  圧縮機構成
４００                  ターミナル
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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