BE1024383B1

BE1024383B1 - Gasexpansie-inrichting en werkwijze voor het expanderen van gas

Info

Publication number: BE1024383B1
Application number: BE2017/5006A
Authority: BE
Inventors: Henrik Öhman
Original assignee: Atlas Copco Airpower Naamloze Vennootschap
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2018-02-12
Also published as: CN108699907B; CA3013864C; DK3420191T3; CA3013864A1; JP6683824B2; RU2018133236A; RU2719270C2; US20210207482A1; CN108699907A; EP3420191B1; ES2793394T3; US11156088B2; AU2017224783B2; RU2018133236A3; AU2017224783A1; JP2019511663A; EP3420191A2; BE1024383A1

Abstract

Gasexpansie-inrichting (1) voor het expanderen van een gas of een gas-vloeistof mengsel, waarbij de gasexpansie-inrichting (1) een gasexpansie-element (2) omvat met een inlaatpoort (4) voor te expanderen gas en een inlaatleiding (5) omvat voor te expanderen gas, waarbij de inlaatleiding (5) is aangesloten op de inlaatpoort (4), waarbij de gasexpansie-inrichting (1) een eerste vloeistofinjectiepunt (13) omvat voor het injecteren van vloeistof, waarbij het eerste vloeistofinjectiepunt (13) zich bevindt op een positie gelijk met de inlaatpoort (4) of stroomopwaarts van de inlaatpoort (4).

Description

(73) Houder(s) :

ATLAS COPCO AIRPOWER naamloze vennootschap

2610, WILRIJK

België (72) Uitvinder(s) :

ÖHMAN Henrik 2610 WILRIJK België (54) Gasexpansie-inrichting en werkwijze voor het expanderen van gas (57) Gasexpansie-inrichting (1) voor het expanderen van een gas of een gas-vloeistof mengsel, waarbij de gasexpansie-inrichting (1) een gasexpansieelement (2) omvat met een inlaatpoort (4) voor te expanderen gas en een inlaatleiding (5) omvat voor te expanderen gas, waarbij de inlaatleiding (5) is aangesloten op de inlaatpoort (4), waarbij de gasexpansie-inrichting (1) een eerste vloeistofinjectiepunt (13) omvat voor het injecteren van vloeistof, waarbij het eerste vloeistofinjectiepunt (13) zieh bevindt op een positie gelijk met de inlaatpoort (4) of stroomopwaarts van de inlaatpoort (4).

/

BELGISCH UITVINDINGSOCTROOI

FOD Economie, K.M.O., Middenstand & Energie

Publicatienummer: 1024383 Nummer van indiening: BE2017/5006

Dienst voor de Intellectuele Eigendom

Internationale classificatie: F01C 1/00 F01K 27/00 F04F 13/00 Datum van verlening: 12/02/2018

De Minister van Economie,

Gelet op het Verdrag van Parijs van 20 maart 1883 tot Bescherming van de industriële Eigendom;

Gelet op de wet van 28 maart 1984 op de uitvindingsoctrooien, artikel 22, voor de voor 22 September 2014 ingediende octrooiaanvragen ;

Gelet op Titel 1 Uitvindingsoctrooien van Boek XI van het Wetboek van economisch recht, artikel XI.24, voor de vanaf 22 September 2014 ingediende octrooiaanvragen ;

Gelet op het koninklijk besluit van 2 december 1986 betreffende het aanvragen, verlenen en in stand houden van uitvindingsoctrooien, artikel 28;

Gelet op de aanvraag voor een uitvindingsoctrooi ontvangen door de Dienst voor de Intellectuele Eigendom op datum van 09/01/2017.

Overwegende dat voor de octrooiaanvragen die binnen het toepassingsgebied van Titel 1, Boek XI, van het Wetboek van economisch recht (hierna WER) vallen, overeenkomstig artikel XI.19, § 4, tweede lid, van het WER, het verleende octrooi beperkt zal zijn tot de octrooiconclusies waarvoor het verslag van nieuwheidsonderzoek werd opgesteld, wanneer de octrooiaanvraag het voorwerp uitmaakt van een verslag van nieuwheidsonderzoek dat een gebrek aan eenheid van uitvinding als bedoeld in paragraaf 1, vermeldt, en wanneer de aanvrager zijn aanvraag niet beperkt en geen afgesplitste aanvraag indient overeenkomstig het verslag van nieuwheidsonderzoek.

Besluit:

Artikel 1. - Er wordt aan

ATLAS COPCO AIRPOWER naamloze vennootschap, Boomsesteenweg 957, 2610 WILRIJK België;

vertegenwoordigd door

VAN VARENBERG Patrick, Arenbergstraat 13, 2000, ANTWERPEN;

een Belgisch uitvindingsoctrooi met een looptijd van 20 jaar toegekend, onder voorbehoud van betaling van de jaartaksen zoals bedoeld in artikel XI.48, § 1 van het Wetboek van economisch recht, voor: Gasexpansieinrichting en werkwijze voor het expanderen van gas.

UITVINDER(S):

ÖHMAN Henrik, c/o Atlas Copco Airpower N.V. Boomsesteenweg 957, 2610, WILRIJK;

VOORRANG:

23/02/2016 US 62298682;

AFSPLITSING :

Afgesplitst van basisaanvraag : Indieningsdatum van de basisaanvraag :

Artikel 2. - Dit octrooi wordt verleend zonder voorafgaand onderzoek naar de octrooieerbaarheid van de uitvinding, zonder garantie van de Verdienste van de uitvinding noch van de nauwkeurigheid van de beschrijving ervan en voor risico van de aanvrager(s).

Brussel, 12/02/2018,

Bij bijzondere machtiging:

BE2017/5006

Gasexpansie-inrichting en werkwijze voor het expanderen van gas .

De huidige uitvinding heeft betrekking op gasexpansieinrichting en werkwijze voor het expanderen van gas.

Toepassingen voor meerfasige fluïdumexpansie in een volumetrisch expansie-element dat gekoppeld is aan een generator voor elektrische energie vertonen een brede waaier van kenmerken en beperkingen.

In sommige toepassingen zijn de druk en gassamenstellingen relatief stabiel in de tijd, wat constante bedrijfskarakteristieken en een laag regelniveau toelaat.

In andere toepassingen kunnen de bedrijfsomstandigheden aanzienlijk variëren, wat tot inefficiëntie en/of betrouwbaarheidsproblemen leidt.

Sommige toepassingen, zoals drukverminderingsstations voor aardgas behouden doorgaans een constante druk stroomafwaarts van het drukverminderingsstations maar een variabele druk upstream. De constante druk stroomafwaarts is nodig voor de correcte distributie van gas naar de eindklanten terwijl de variërende druk stroomopwaarts bepaald wordt door effecten zoals variaties in de toevoer en een niet-stabiele regeling.

In dergelijke gevallen wordt de energie die wordt gegenereerd door de expansie-inrichting sterk beïnvloed

BE2017/5006 door de inlaatdruk. Hier zijn twee redenen voor; ten eerste leidt een hogere inlaatdruk tot een verhoogde drukverhouding en bijgevolg een grotere enthalpie-daling per eenheid geëxpandeerde massa, ten tweede leidt een hogere inlaatdruk tot een grotere massastroom wegens een hogere gasdichtheid.

Daar het van vitaal belang is voor het systeem dat de downstream druk in stand wordt gehouden, mag de expansiemachine slechts een massastroom expanderen die equivalent is aan de momentane vraag naar gas op de eindpunten van het gasnet.

Dit leidt tot vereisten voor een complexe variabilite.it van de volumestroom aan de inlaat in een volumetrische expansiemachine met variabele inlaatdruk.

Bestaande oplossingen om de volumestroom in een volumetrische expansie-inrichting te regelen omvatten VSD, oftewel Variable Speed Drive, debietvermindering aan de inlaat en mechanische middelen om het slagvolume van de machine te variëren.

Debietvermindering aan de inlaat betekent dat de dichtheid van het gas kan worden aangepast om de massastroom die wordt geëxpandeerd te regelen. Het nadeel is het duidelijke efficiëntieverlies daar de drukverhouding van de expansieinrichting te alien tijde aanzienlijk wordt gereduceerd behalve wanneer een maximumdebiet vereist is, wat zelden het geval is.

BE2017/5006 ° Voor het regelen van het slagvolume wordt doorgaans gebruik gemaakt van een beweegbare schuifklep of een ander klepmechanisme dat het slagvolume van de machine verändert. Dergelijke oplossingen kunnen uiterst efficient zijn maar zijn duur en vergroten de complexiteit van het ontwerp en brengen daardoor de betrouwbaarheid in het gedrang.

• VSD laat een exacte regeling van de geëxpandeerde massastroom toe en behoudt tegelijkertijd een hoge efficiëntie en läge ontwerpcomplexiteit. Maar het koppel van volumetrische expansiemachines is doorgaans weinig afhankelijk van de snelheid of zelfs omgekeerd afhankelijk.

Dit betekent dat een VSD-generator veilig moet kunnen werken bij een läge snelheid en een hoog koppel. Bovendien betekent het dat krachten die op de binnenkant van de volumetrische expansie-inrichting werken, zullen worden gedefinieerd door de inlaatdruk, en niet door het gegenereerde vermögen. M.a.w. de krachten zijn rechtstreeks afhankelijk van het mechanische koppel dat geproduceerd wordt aan de uitgaande as.

In VSD-toepassingen .is het risico van een structurele overbelasting van de expansie-inrichting duidelijk als de inlaatdruk naar boven varieert. Als een overgedimensioneerde expansiemachine wordt gebruikt, zal de efficiëntie hieronder lijden bij elke inlaatdruk in normale bedrijfsomstandigheden. Als een exact gedimensioneerde expansie-inrichting wordt gebruikt, zal de efficiëntie worden geoptimaliseerd bij een normale inlaatdruk terwijl

BE2017/5006 structurele schade kan worden verwacht bij hoge pieken in de inlaatdruk.

Bovendien wordt het ingewikkeld en duur om de snelheid te regelen, in omstandigheden met een uitzonderlijk hoog koppel en een laag toerental.

Een verwant probleem zijn de dure, en complexe, matigingen van het probleem van een te hoog toerental, Wanneer het remkoppel verloren gaat, zal de expansiemachine snel accelereren en gevaarlijke werkingsomstandigheden creëren, die de betrouwbaarheid van het systeem in het gedrang brengen en een overmatige toevoer naar het downstream gasnet tot gevolg hebben.

Een vaak gebruikte matigingstechniek is het gebruik van snelsluit-kleppen vôôr de expansie-inrichting, waardoor de massastroom en het koppel in een fractie van een seconde effectief worden afgesneden.

Dergelijke snelsluit-kleppen veroorzaken een tijdelijk vacuüm in de inlaat van de expansie-inrichting wegens haar rotatietraagheid. Het vacuüm remt de expansiemachine snel af tot stilstand. Het gebruik van snelsluit-kleppen betekent erg hoge kortstondige beiastingen op het mechanische systeem.

Bovendien blijft de expansiemachine hierdoor buiten werking tot ze naar behoren is gecontroleerd, herstart en opnieuw is gesynchroniseerd met het elektriciteitsnet.

BE2017/5006

Het verlies van remkoppel kan te wijten zijn aan een gebroken asverbinding, dan kan een stilstand door een snelsluit-klep adeguaat zijn. Maar het kan ook te wijten zijn aan korte of lange storingen in het elektriciteitsnet, een niet-stabiele toerentalregeling van de VSD of een overbelasting van de remgenerator.

Ook detectie van echte of vermeende noodsituaties, bijvoorbeeld in hulpsystemen of door middel van een noodknop, kan leiden tot de noodzaak van het gebruik van sneIsluit-kleppen.

Een veilige, betrouwbare en snelle manier om het koppel in een expansie-inrichting te begrenzen is daarom wenselijk, en bij voorkeur een manier die continu kan werken zonder bedrijfstijd van de expansiemachine te verliezen, zelfs als een inlaatdruk tijdelijk zou worden aangehouden.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een gasexpansie-inrichting voor het expanderen van een gas of een gas-vloeistof mengsel, waarbij de gasexpansie-inrichting een gasexpansie-element omvat met een inlaatpoort voor te expanderen gas en een inlaatleiding omvat voor te expanderen gas, waarbij de inlaatleiding is aangesloten op de inlaatpoort, waarbij de gasexpansieinrichting een eerste vloeistofinjectiepunt omvat voor het injecteren van vloeistof, waarbij het eerste vloeistofinjectiepunt zieh bevindt op een positie gelijk met de inlaatpoort of stroomopwaarts van de inlaatpoort, en bij voorkeur stroomopwaarts van de inlaatpoort.

BE2017/5006

Hierdoor kan, wanneer er een te hoog koppel wordt gedetecteerd, vloeistof geïnjecteerd worden in de gasstroom, stroomopwaarts van de inlaatpoort, of gelijk met de inlaatpoort, zodat deze vloeistof samen met het gas in een expansiekamer komt.

Bij werking op hoge snelheid zorgt de vloeistof die geïnjecteerd wordt voor een remeffect op het inlaatgas. De energie die nodig is om de vloeistof te versnellen, verlaagt de totale druk van het gas, waardoor de drukverhouding van de expansie en de volumetrische instroom van de gasexpansie-inrichting wordt verlaagd. Daardoor wordt het koppel beperkt.

Bij werking op läge snelheid vu.lt de vloeistof die geïnjecteerd wordt een groot deel van het kamervolume dat anders wordt ingenomen door inlaatgas. Bijgevolg wordt de volumetrische instroom van gas gereduceerd. De drukverhouding blijft behouden maar de massastroom wordt gereduceerd. Daardoor wordt het koppel beperkt.

Verder kan, wanneer een noodsituatie wordt gedetecteerd die een snelle stillegging van de gasexpansie-inrichting vereist, vloeistof geïnjecteerd worden stroomopwaarts van de inlaatpoort.

De vloeistof heeft dan het effect zoals hierboven beschreven, maar verlaagt ook aanzienlijk de hoge snelheid die anders kortstondig zou optreden. Dit betekent dat een beschermingskiep, voor de expansie-inrichting, kan worden gesloten met een trägere bedieningssnelheid dan anders het '7

B E2017/5006 snelle, en dure, hiervoor een een mogelijk de gasexpansiezijn na een geval zou zijn. Bijgevolg is een extreem snelsluit-klep overbodig maar kan standaardklep gebruikt worden, komt kortdurende overbelasting niet voor en kan inrichting sneller weer operatineel noodsituatle.

Een dergelijke noodsituatie kan optreden bij een technische storing, bijvoorbeeld een loskoppeling van het energienet waaraan energie geleverd wordt, of het verlies van de mechanische koppeling tussen het expansie-element en de generator, en kan op vele, aan de man van het vak bekende manieren gedetecteerd worden.

Een dergelijke noodsituatie kan ook optreden indien een hulpapparaat, terecht of onterecht, een noodsignaal geeft, of indien noodstopprocedure wordt geactiveerd door menselijk optreden of door software.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de gasexpansieinrichting voorzien van middelen voor het aanzetten en uitzetten van een stroom van de genoemde vloeistof naar het eerste vloeistofinjectiepunt, zodat het eerste vloeistofinjectiepunt naar behoefte ai dan niet gebruikt kan worden.

Bij voorkeur zijn deze middelen aangesloten op een stuureenheid om de middelen te sturen en is het gasexpansie-element mechanisch gekoppeld aan een generator, dusdanig dat het expansie-element de generator kan

BE2017/5006 aandrijven, waarbij de stuureenheid is verbonden met de generator.

Hierdoor kunnen werkingscondities en gemeten parameters van de generator gebruikt worden voor de aansturing van de genoemde middelen.

Bij voorkeur is de gasexpansie-inrichting voorzien van een vloeistofafscheider voor het afscheiden van vloeistof uit gas dat in het gasexpansie-element geëxpandeerd is, waarbij het eerste vloeistofinjectiepunt verbonden is met een vloeistofuitlaat van de vloeistofafscheider.

Hierdoor kan dezelfde vloeistof die toch al vanuit het gas wordt afgescheiden, normaal gesproken olie, gebruikt worden voor de voeding van het eerste vloeistofinjectiepunt.

Ook bij voorkeur omvat de gasexpansie-inrichting een tweede vloeistofinjectiepunt dat geeonfigureerd is om de genoemde vloeistof in het gasexpansie-element te injecteren op een positie stroomafwaarts van de inlaatpoort en is de gasexpansie-inrichting voorzien van een reservoir of aanvoerleiding voor de genoemde vloeistof, waarbij het eerste vloeistofinjectiepunt en het tweede vloeistofinjectiepunt beide verbonden zijn aan deze aanvoerleiding of dit reservoir.

Hierdoor kan dezelfde vloeistof die normaal gesproken toch al geinjecteerd wordt via het tweede vloeistofinjectiepunt voor koeling en/of smering ook aan het eerste

BE2017/5006 vloeistofinjectiepunt zodat de complexiteit van de inrichting lager wordt.

Bij voorkeur omvatten de genoemde middelen een driewegventiel met drie verbindingspoorten, waarbij een eerste van de verbindingspoorten is verbonden met de aanvoerleiding of het reservoir en overige verbindingspoorten elk verbonden zijn met één van de genoemde vloeistofinj ectiepunten.

Hierdoor kan op een gemakkelijke wijze voeding van het tweede vloeistofinjectiepunt, die wenselijk is bij normale werking, afgeleid worden naar het eerste vloeistofinjectiepunt indien de werking zodanig wordt dat gebruik van het eerste vloeistofinjectiepunt wenselijk is.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het eerste vloeistofinjectiepunt zodanig geplaatst dat de injectierichting stroomopwaarts is. Dit zorgt voor een maximaal remeffect bij het voorkomen van een hoog koppel bij werking op hoge sneiheid, omdat de richting van de vloeistof dan omgekeerd moet worden door het stromende gas.

De uitvinding betreft verder een expanderen van gas, waarin dit gas inrichting volgens de uitvinding slechts bij het detectie van werkingstoestand via het eerste vloeistof wordt geïnjecteerd.

werkwijze voor het door een gasexpansiegeleid wordt, waarin een uitzonderlijke vloeistofinj ectiepunt

BE2017/5006

Hierbij geeft bijvoorbeeld een overschrijding van een eerste drempelwaarde van een koppel een eerste uitzonderlijke werkingstoestand aan.

Dit koppel is het koppel van mechanisch gekoppelde assen van de generator en het expansie-element. Dit kan op diverse plaatsen gemeten worden of afgeleid worden op aan een vakman bekende wijze uit andere gemeten waarden zoals draaisnelheid en vermögen.

Hierbij geeft bijvoorbeeld het voordoen van een noodsituatie die het stilleggen van de gasexpansieinrichting vereist een tweede uitzonderlijke werkingstoestand aan.

Hierbij is bijvoorbeeld het overschrijden van een grenswaarde van de draaisnelheid van het expansie-element of het onderschrijden van een tweede drempelwaarde van een koppel of het onderschrijden van een eerste grenswaarde van een gegenereerd elektrisch vermögen een noodsituatie.

De uitvinding kan alternatief worden gedefinieerd door middel van de volgende clausules:

1. Gasexpansie-inrichting omvattende een gasexpansieelement met een inlaatpoort aangesloten op een inlaatleiding voor gas onder druk, waarbij de gasexpansieinrichting een vloeistofinjectiepunt omvat dat zieh vôôr de inlaatpoort bevindt.

ΒΕ2017/5006

2. Gasexpansie-inrichting volgens clausule 1, waarin de gasexpansie-inrichting verder een hoofdvloeistofinjectiepunt omvat dat geconfigureerd is om vloeistof in het gasexpansie-element te injecteren, op een plaats achter de inlaatpoort.

3. Gasexpansie-inrichting volgens clausules 1 en 2, waarin het vloeistofinjectiepunt en het hoofdvloeistofinjectiepunt beide verbonden zijn via een vloeistofleiding met twee verbindingspoorten van een driewegventiel, waarbij de derde verbindingspoort van het driewegventiel verbonden is met een vloeistofafvoer van een vloeistofafscheider aangesloten op de uitlaat van het gasexpansie-element.

. Gasexpansie-inrichting volgens clausules 1 en 2 waarin injectieregelmiddelen zijn voorzien voor het regelen van het debiet van de vloeistof die wordt geinjecteerd via het vloeistofinjectiepunt en het debiet van de vloeistof geinjecteerd via het hoofdvloeistofinjectiepunt.

5. Gasexpansie-inrichting volgens clausules 3 en 4, waarin de regelmiddelen het driewegventiel omvatten.

6. Gasexpansie-inrichting volgens clausule 3, waarin het driewegventiel is aangesloten op een regelaar.

7. Gasexpansie-inrichting volgens clausule 6, waarin de regelaar verder is aangesloten op een generator die is aangesloten op het gasexpansie-element, dusdanig dat het expansie-element de generator kan aandrijven.

BE2017/5006

8. Werkwijze voor het bedienen van een gasexpansieinrichting volgens clausule 1, waarin tijdens normale werking de vloeistofinjectie via het vloeistofinjectiepunt is uitgeschakeld.

9. Werkwijze voor het bedienen van een gasexpansieinrichting volgens clausule 1, waarin bij werking tegen hoge snelheid de vloeistofinjectie via het vloeistofinjectiepunt wordt geactiveerd wanneer het koppel of de inlaatdruk een eerste vooraf ingestelde drempelwaarde overschrijdt.

10. Werkwijze voor het bedienen van een gasexpansieinrichting volgens clausule 1, waarin bij werking tegen läge snelheid de vloeistofinjectie via het vloeistofinjectiepunt wordt geactiveerd wanneer het koppel of de inlaatdruk een tweede vooraf ingestelde drempelwaarde overschrijdt.

11. Werkwijze voor het bedienen van een gasexpansieinrichting volgens clausule 1, waarin tijdens normale werking de vloeistofinjectie via het vloeistofinjectiepunt wordt geactiveerd wanneer onder een vermögen- of koppellimiet wordt gegaan; of een snelheidslimiet wordt overschreden. De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het registreren van de bewegingen van de ledematen van een geleed lichaam.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend

BE2017/5006 karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een gasexpansie-inrichting volgens de uitvinding en een bijhorende werkwijze, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin:

figuur 1 schematisch een gasexpansie-inrichting volgens de uitvinding weergeeft;

figuur 2 het werkingsprincipe van de gasexpansieinrichting illustreert.

De gasexpansie-inrichting 1 in dit voorbeeld betreft een dubbelschroefs aardgasexpansie-inrichting met olie-injectie naar de expansie.

De uitvinding is echter analoog toepasbaar voor andere types volumetrische expansiemachine en voor andere fluïda dan olie en aardgas.

De gasexpansie-inrichting 1, zoals getoond in figuur 1, omvat een dubbelschroefs expansie-element 2 en een electriciteitsgenerator 3, die mechanisch aan eikaar gekoppeld zijn.

Het expansie-element 2 omvat een inlaatpoort 4 voor aardgas die is aangesloten op een inlaatleiding 5 voor aardgas. In de inlaatleiding 5 is een afsluitklep 6 voorzien.

Stroomafwaarts van het expansie-element 2 is een olieafscheider 7 voorzien voor het scheiden van olie en gas. Deze heeft een uitlaat 8 voor geëxpandeerd gas en een uitlaat 9 voor olie.

BE2017/5006

De uitlaat 9 voor olie is via een oliepomp 11 aangesloten op een eerste verbindingspoort van een driewegventiel 12.

De twee andere verbindingspoorten van het driewegventiel 12 zijn aangesloten op vloeistofinjectiepunten,

Dit betreft meer specifiek een eerste vloeistofinjectiepunt 13 dat net stroomopwaarts van de inlaatpoort 4 is aangebracht in het expansie-element 2 of in de inlaatleiding 5 en een tweede vloeistofinjectiepunt 14 dat stroomafwaarts van de inlaatpoort 4 is aangebracht.

Het eerste vloeistofinjectiepunt 13 heeft hierbij een injectierichting die tegenstrooms is met de stroomrichting van het gas.

De gasexpansie-inrichting 1 is verder voorzien van een elektronische stuureenheid 15, die dataoverdragend verbonden is met de afsluitklep 6, het driewegventiel 12 en de generator 3.

De werking van de gasexpansie-inrichting 1 is simpel en als volgt.

Bij normale werking, dat wil zeggen als er geen hoger koppel dan gewenst wordt gedetecteerd, is het driewegventiel 12 zodanig ingesteid dat alle olie naar het tweede vloeistofinjectiepunt 14 wordt gestuurd. De werking is dan analoog aan een traditionele gasexpansie-inrichting.

BE2017/5006 ln figuur 2 is dit schematisch weergegeven. De horizontale as geeft de voortgang van de rotatie van een rotor van het expansie-element 2 weer. De verticale as geeft het volume van een expansiekamer weer.

Hierbij is de inlaatpoort 4 open naar de expansiekamer tussen de punten aangeduid met A en B. Net nadat de inlaatpoort 4 gesloten is wordt via het tweede vloeistofinjectiepunt 14 olie geïnjecteerd, schematisch aangegeven met het interval van punt C tot punt D.

Dit wordt zo gedaan omdat, voor een kostenefficiënte toepassing van een schroefexpansie-inrichting, de omtreksnelheid van de rotors zo hoog mogelijk moet zijn. Daarom moet de olie-injectie naar de inlaat van de machine worden geminimaliseerd om de wrijvingsverliezen te beperken die een optimale vulling van de expansiekamer reduceren.

De olie-injectie is daarom doorgaans dusdanig geregeld dat de olie in de expansiekamer komt nadat de inlaatpoort is gesloten, wanneer de olie geen invloed meer heeft op het vulproces van de kamer met gas,

Om een goed effect te krijgen van de geïn j ecteerde olie, wordt die vaak onder hoge druk ingespoten, meteen nadat de inlaatpoort is gesloten. De oliedruk is doorgaans hoger dan de gasdruk aan de inlaat van de pijpleiding, ondanks het feit dat de kamerdruk wordt verlaagd onmiddellijk nadat de inlaatpoort sluit.

In een eerste uitzonderlijke werkingstoestand, namelijk indien een hoger dan gewenst koppel in de generator 3

BE2017/5006 gemeten wordt of berekend wordt door de stuureenheid 15, wordt het driewegventiel 12 zodanig ingesteld dat alle olie naar het eerste vloeistofinjectiepunt 13 stroomt.

Dit heeft twee effecten. Het eerste effect is dat de olie bij injectie een versnelling en richtingsverandering ondergaat door het langsstromende gas, zodat de effectieve inlaatdruk van het gas verlaagd wordt. Het tweede effect is dat de olie in de expansiekamer van het expansie-element stroomt, zodat er minder plaats is voor het gas, Bij een hoge draaisnelheid zal het eerste effect sterk de overhand hebben en bij een läge draaisnelheid zal het tweede effect sterk de overhand hebben.

In beide gevallen wordt het koppel gereduceerd zodat een overbelasting van de gasexpansie-inrichting 1 vermeden wordt.

In een tweede uitzonderlijke werkingstoestand, namelijk bij detectie van een noodsituatie, wordt ook het driewegventiel 12 zodanig ingesteld dat alle olie naar het eerste vloeistofinjectiepunt 13 stroomt, met de bovengenoemde effecten, en wordt aanvullend de afsluitklep 6 gesloten door de stuureenheid 15, zodat de gasexpansie-inrichting 1 snel tot stilstand komt op een wijze die geen schade aan de gasexpansie-inrichting 1 veroorzaakt.

In het bovenstaande refereren stroomafwaarts en stroomopwaarts aan de stroomrichting van het gas.

BE2017/5006

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een gasexpansie-inrichting en een werkwijze volgens de uitvinding kunnen in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

BE2017/5006

Claims

Conclusies,

1. - Gasexpansie-inrichting (1) voor het expanderen van een 5 gas of een gas-vloeistof mengsel, waarbij de gasexpansieinrichting (1) een gasexpansie-element (2) omvat met een inlaatpoort (4) voor te expanderen gas en een inlaatleiding (5) omvat voor te expanderen gas, waarbij de inlaatleiding (5) is aangesloten op de inlaatpoort (4), waarbij de

10 gasexpansie-inrichting (1} een eerste vloeistofinjectiepunt (13} omvat voor het injecteren van vloeistof, waarbij het eerste vloeistofinjectiepunt (13) zieh bevindt op een positie gelijk met de inlaatpoort (4) of stroomopwaarts van de inlaatpoort (4).
2. - Gasexpansie-inrichting (1) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de vloeistof olie is.
3. - Gasexpansie-inrichting (1) volgens één van de

20 voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het gasexpansie-element een dubbelschroefs gasexpansie-element (2) is .
4. - Gasexpansie-inrichting (1) volgens één van de

25 voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat deze voorzien is van een vloeistofafscheider (7) voor het afscheiden van vloeistof uit gas dat in het gasexpansieelement (2) geëxpandeerd is, waarbij het eerste vloeistofinjectiepunt {13} verbonden is met een

30 vloeistofuitlaat (9) van de vloeistofafscheiden (7).

BE2017/5006
5. - Gasexpansie-inrichting (1) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat deze voorzien is van middelen (12) voor het aanzetten en uitzetten van een stroom van de genoemde vloeistof naar het eerste vloeistofinjectiepunt (13).
6. - Gasexpansie-inrichting (1) volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de gasexpansie-inrichting (1) een stuureenheid (15) omvat om de genoemde middelen (12) aan te sturen.
7. Gasexpansie-inrichting (1) volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat het gasexpansie-element (2) is gekoppeid aan een generator (3), dusdanig dat het expansieelement (2) de generator (3) kan aandrijven, waarbij de stuureenheid (15) dataoverdragend is verbonden met de generator ( 3) .
8. - Gasexpansie-inrichting (1) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de gasexpansie-inrichting (1) een tweede vloeistofinjectiepunt (14) omvat dat geconfigureerd is om de genoemde vloeistof in het gasexpansie-element (2) te injecteren op een positie stroomafwaarts van de inlaatpoort (4).
9. - Gasexpansie-inrichting (1) volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat deze voorzien is van een reservoir of aanvoerleiding voor de genoemde vloeistof, waarbij het eerste vloeistofinjectiepunt (13) en het tweede vloeistofinjectiepunt (14) beide verbonden zijn aan deze aanvoerleiding of dit reservoir.

BE2017/5006
10. Gasexpansie-inrichting (1) volgens conclusie 9 en één van de conclusies 5 tot 7, daardoor gekenmerkt dat de genoemde middelen een driewegventiel (12) omvatten met drie verbind!ngspoorten, waarbij een eerste van de

5 verbindingspoorten is verbonden met de aanvoerleiding of het reservoir en overige verbindingspoorten elk verbonden zijn met één van de genoemde vloeistof in j ectiepunten (13,

14) .

10
11.- Gasexpansie-inrichting (1) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het eerste vloeistofinjectiepunt (13) zodanig geplaatst is dat de injectierichting van de vloeistof stroomopwaarts is.

15
12. Werkwijze voor het expanderen van gas, waarin dit gas door een gasexpansie-inrichting (1) volgens één van de voorgaande conclusies geieid wordt, waarin slechts bij het detectie van een uitzonderlijke werkingstoestand via het eerste vloeistofinjectiepunt (13) vloeistof wordt

20 gernjecteerd.
13. Werkwijze volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat een overschrijding van een eerste drempelwaarde van een koppel een eerste uitzonderlijke werkingstoestand aangeeft.
14. Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, daardoor gekenmerkt dat het voordoen van een noodsituatie die het stilleggen van de gasexpansie-inrichting (1) vereist een tweede uitzonderlijke werkingstoestand aangeeft.
15. Werkwijze volgens één van de conclusies 12 tot daardoor gekenmerkt dat het gas aardgas is.

BE2017/5006

14,

BE2017/5006

BE2017/5006

Gasexpansie-inrichting en werkwijze voor het expanderen van gas .

5 Gasexpansie-inrichting (1) voor het expanderen van een gas of een gas-vloeistof mengsel, waarbij de gasexpansieinrichting (1) een gasexpansie-element (2) omvat met een inlaatpoort (4) voor te expanderen gas en een inlaatleiding (5) omvat voor te expanderen gas, waarbij de inlaatleiding

10 (5) is aangesloten op de inlaatpoort (4), waarbij de gasexpansie-inrichting {1) een eerste vloeistofinjectiepunt (13) omvat voor het injecteren van vloeistof, waarbij het eerste vloeistofinjectiepunt ¢13) zieh bevindt op een positie gelijk met de inlaatpoort (4) of stroomopwaarts van

15 de inlaatpoort (4).