WO2016142171A1 - Anordnung mit zwei verdichtern, verfahren zum nachrüsten - Google Patents

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Hans Schulz
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Definitions

  • the invention relates to an arrangement having a first
  • Compressor train comprises a first drive and a first compressor, wherein the second compressor train comprises a second drive and a second compressor, wherein the first compressor train is not mechanically coupled torque transmitting with rotating parts of the second compressor train, wherein the two compressors of under defenceli ⁇ Chen compressor trains by means of a connecting fluid line directly fluid-conductively connected to each other, such that the first compressor is arranged upstream of the second compressor.
  • the invention relates to a Ver ⁇ drive for retrofitting a first compressor to an existing system comprising a second compressor to obtain from an existing system in the course of retrofitting an arrangement according to the invention.
  • the invention is essentially concerned with increasing the performance of compressor systems.
  • Two decisive parameters of the performance are the volume flow and the pressure ratio of the outlet pressure to the inlet pressure of a corresponding compressor unit.
  • essentially the two possibilities arise of raising the diameter of blade rings or impellers or of increasing the speed.
  • These two design options are largely exhausted, since the available materials have already reached the limits of their strength characteristics and accordingly can not bear higher peripheral speeds or diameters in terms of power. Larger diameters also mean additional problems in the manufacture of the rotors and further challenges in the field of rotor dynamics.
  • a preferred field of application of the invention lies in the area of the air compressors embodied as gearbox compressors, which suck in substantially atmospherically - if necessary with the interposition of a filter, so that on
  • Compressor inlet nozzle results in a pressure below atmospheric pressure - and compress the aspirated volume flow by means of several radial compressor stages to a final pressure of about 3 to 200 bar.
  • a transmission compressor is essentially a - relatively large ⁇ SLI - transmission case are mounted on the outside various Spiralgeophu ⁇ se, in which the impellers of the centrifugal compressor are driven by gear sprockets. In each case an intermediate cooling can be provided between the individual compression stages.
  • the largest diameters of wheels of these centrifugal compressor stages are still under two meters and due to the problems already indicated above only with great constructive hurdles using expensive mate- rials and special production to increase.
  • the object of the invention is to make available a compressor installation which provides a higher power with a relatively low cost .
  • the invention proposes a method for retrofitting an existing plant according to the method claim.
  • the respective referenced subordinate Proverbs contain advantageous developments of the invention.
  • An idea essential to the invention is to increase the power of a compressor installation by raising the process fluid sucked in by the second compressor by a factor of 1.1 to 1.6 in the pressure upstream of the inflow.
  • This type of pre-compression or charging of the second compressor can - with substantially constant- the pressure ratio of output pressure to inlet pressure of
  • the second compressor with a pressure ratio between 3 to 60 compressed.
  • the ratio of the pressure conditions between the second compressor and the first compressor can be preferably estimated as between 2.3 to 56, especially before the second compressor Trains t ⁇ provides an at least 3.8-fold higher pressure ratio than said first compressor.
  • the first compressor can be produced due to design very much Güns ⁇ term than the second compressor, and can as a fan (pressure ratio of 1 to 1.3) or blower (pressure ratio from 1.3 to 3.0) are referred to.
  • the belonging to the first compressor train first drive can be configured either as an electric motor, steam turbine or gas turbine. For maximum flexibility and investment, it is particularly useful to choose an electric motor as the first drive.
  • the second drive can also be designed in the form of a turbine or in the form ei ⁇ nes electric motor. If process steam is available, the operation by means of a steam turbine is particularly advantageous.
  • the first compressor may be designed as an axial compressor or a centrifugal compressor, wherein the designation fan or blower can be used due to the low pressure ratio of the first compaction ⁇ ters. In the following, the first compressor is used usually without regard to any pressure ratio of the first compressor, depending on it
  • Pressure ratio in the strict sense may be a fan or a fan.
  • the term of the first compressor also includes the off ⁇ formation of this first compressor se as a fan or Geblä-.
  • Compressor stages comprises and the first drive between a first group of compressor stages and a second group of compressor stages is arranged.
  • both radial impellers each have an axial intake side and an axial Radinseite, it may be enriched insomnia ⁇ ßig, if the Radinnite the first radial impeller axially ⁇ the wheel side of the second radial impeller is ⁇ applied and suck the two radial impellers axially in opposite directions.
  • the drive can either be arranged axially between the two Radinn beau or drive axially on one side of the two wheels.
  • the two impellers of the centrifugal compressor can be NEN common diffuser flow.
  • the double flush corresponds to a parallel arrangement of the radial impellers.
  • An expedient development of the invention provides that the arrangement has a filter upstream of the second compressor. It may be expedient here for the first compressor to be arranged upstream of this filter and for the process fluid to be introduced into the second compressor only after passage of the filter.
  • the first compressor would preferably prefer to suck in atmospherically directly without a filter, and in the event of a retrofit the subsequent system would possibly have to be adapted to a somewhat higher pressure in the filter and upstream of the second compressor in the intake line.
  • the first compressor can also be provided between the filter and the second compressor, so that the process fluid is introduced downstream of the first compressor without passage of a filter di ⁇ rectly into the second compressor. It is expedient that the filter housing, especially in a retrofit, not to be upgraded to a slightly elevated pressure.
  • Compressor train is arranged in a housing of a filter.
  • this surge protection device may comprise a supply adjustment device, which delivers, in the case of pumping at least 80% of the flow cross-section of the connecting Fluidlei ⁇ tung between the first compressor and the second compressor.
  • this infeed may have flaps, which in the case of blocking the cross-sectional area of the connecting fluid line ⁇ a backflow.
  • Such a configuration of these flaps is particularly expedient, so that the aerodynamics of the flaps, driven by the backflowing process fluid, move the flaps into a closed position during a return flow of the process fluid in the direction of the first compressor. For a move out of the
  • a damping can be provided so that the flaps do not open periodically with the pump surges.
  • ⁇ SSIG a configuration of the flaps is such that they are sorted ⁇ wells supported rotatably or pivotably about an axis. These axes preferably extend perpendicular to a longitudinal axis of the fluid-conducting connection or perpendicular to the main flow direction through the fluid-conducting connection.
  • these flaps are arranged like a lamella next to one another, so that in an opening position of these flaps the process fluid flows through the fluid line through a grid formed by the rotation axes of the flaps.
  • a relief device which in the case of pumping the first compaction ⁇ ters and / or the second compressor, a pressure relief of the connecting fluid conduit between the first compressor and the second compressor or at least the section the fluid line between the delivery device and the second compressor by means of an opening in a pressure sink - for example, the environment - relieved of pressure and / or pressure surges.
  • a relief device which in the case of pumping the first compaction ⁇ ters and / or the second compressor, a pressure relief of the connecting fluid conduit between the first compressor and the second compressor or at least the section the fluid line between the delivery device and the second compressor by means of an opening in a pressure sink - for example, the environment - relieved of pressure and / or pressure surges.
  • first compressor is an axial compressor, because the freestanding normally an axial compressor blades are SENS ⁇ tive to pressure surges from pumping operations.
  • first compressor which is designed as a radial compressor, it may be justifiable, especially for reasons of cost, not to provide a surge protection device upstream of the second compressor, since a trained as a radial compressor compressor can be made sufficiently resilient.
  • Particularly useful is an embodiment of a surge protection device with a relief device having a slide valve and is mechanically connected to a delivery device. The slide valve can in this case a axial in the longitudinal direction of the connecting fluid line
  • the arrangement according to the invention is particularly well suited for retrofitting a first compressor to a second compressor train strand of an investment portfolio, so that a Anord ⁇ voltage produced by at least one above-described embodiment of the invention. It is particularly expedient to retrofit the first compressor to the existing as a second compressor, wherein the second compressor is aerodynamically changed such that the pressure ratio of the second compaction ⁇ ter is reduced compared to the state prior to retrofitting. In this way, the overall arrangement resulting from retrofitting of the first compressor and the second compressor can have a higher volume flow than the second compressor alone with the same pressure ratio at the same time. phere. In the retrofit case is often a largely gleichblei ⁇ bendes pressure ratio or the same final pressure desired and a possibly increased flow, since the integration in the existing process requires the already set final pressure from the total compression.
  • An advantageous development of the invention provides that the arrangement according to the invention is part of a gas turbine, such that the second compressor with a
  • Compressor housing is a direct component of the gas turbine.
  • the first compressor can be optionally connected into the flow path of the fresh air, so that for example in dependence on the ambient conditions ⁇ To the first compressor can take over the function of a supercharger for the gas turbine.
  • a special refinement of this arrangement with a first compressor which can be switched into the flow path provides a shut-off device, for example a flap and a bypass, in addition to a direct intake of the second compressor past the first compressor.
  • the first compressor is arranged so that the front sealer is used only when needed (eg during seasonal fluctuations) and otherwise the second compressor sucks directly through the opened flap.
  • the flap is open, an on ⁇ baumsleitapparat the supercharger can be closed so that no uncontrolled flowing bypass to the open flap takes place
  • the drive of the first Ver ⁇ dichters is not regulated in response to the volume flow set gel, so that the control of the volume flow takes place through the first compressor at approximately constant speed exclusively by means of the decisively.
  • Compressor train another version of a first
  • Ver WhyrStrangs a schematic representation in the cross section of a first compressor train in a modular design, a schematic longitudinal section through an inventive arrangement with a first
  • the first compressor is designed as a radial fan, a schematic representation of a first compressor train as a radial fan in longitudinal section through the first compressor, an alternative embodiment to the representation of Figure 7
  • FIG. 9 shows an embodiment of a pump protection downstream ⁇ Windrise a formed as a radial fan first compressor with a subsequent filter
  • FIG. 10 shows a delivery device of a pump protection device
  • 11 shows a surge protection device, with a combined delivery device and discharge device in a first operating position in the closed position of the relief device
  • FIG. 12 shows the anti-surge device according to FIG. 11 in a second operating position in an open position of the relief device.
  • FIG. 1 shows two alternative embodiments of the filter FIT, FIT '.
  • the filter FIT is located in a housing separate from the first compressor line CT1.
  • the filter FIT ' is located in a common housing with the first compressor train CTl.
  • Compressor train CTL passes the process fluid PF in a downstream connecting fluid line CFC and further downstream to a second compressor train CT2.
  • the second compressor train CT2 has a second compressor C02, which is designed as a gear compressor, so that a first compressor stage C021 of the second compressor C02 is driven by ⁇ means of a first gearbox GRl and a second downstream compressor stage C022 of the second compressor C02 by means of a second Gearbox GR2 is benetrie ⁇ ben.
  • the first gear and the second gear GRl GR2 are driven by a second drive DR2, in a manner not shown the two gear GRl, GR2 Be ⁇ constituents of a common transmission of the Getriebeverdich ⁇ ters are.
  • such transmission compressor are known.
  • These are gearboxes - which are relatively large - on which outside spiral housing of the individual
  • Compressor stages are flanged.
  • a large wheel is arranged in the transmission, which is driven by a common drive for the individual compressor stages.
  • Most of this drive is outside of the transmission housing with ⁇ means of a clutch to the gear housing nadomomentübertra- quietly connected.
  • the individual compressor stages are driven by means of pinion shafts, of which at least one shaft end, usually both shaft ends, protrude from the transmission housing.
  • the wheels of the individual compressor stages are mounted - usually on the fly.
  • the process fluid may be other Prozes ⁇ sen be supplied or simply undergo cooling. Alternatively, the process fluid can also be transferred from a compressor stage directly to the next compressor stage by means of a connecting fluid line.
  • ICL intermediate cooling
  • Compressor stages C021, C022 of the second compressor C02 shown. After compression in the second compressor C02 of the second compressor train CT2, the process fluid PF is fed to further processes PRO.
  • the compression in the first compressor train CT1 takes place at a pressure ratio of between 1.1 and 1.6.
  • the second compressor train CT2 compresses the process fluid PF to a final pressure of about 3 to 60 bar.
  • Compressor train CT1 absorbs almost atmospheric, wherein the process fluid is present in the air.
  • the application as Lucasver ⁇ poet is preferred for the invention embodiment.
  • the first compressor line CT1 sucks slightly below the atmospheric pressure because the upstream filter FIT causes a pressure loss.
  • Figure 2 shows a perspective view of a mögli ⁇ Chen embodiment of the inventive arrangement.
  • a filter FIT is disposed in a filter housing upstream of the first compressor train CT1. The first
  • Compressor train CT1 is integrated with the connecting fluid conduit CFC extending substantially from the filter FIT to the second compressor train CT2. Possible embodiments of such a first compressor COl or of the first compressor line CT1 are shown in FIGS. 3, 4, 5. Downstream of the connecting Fluidlei ⁇ tung CFC is designed as a geared compressors second compressor of the second compressor train C02 CT2 again gege ⁇ ben. The second transmission of the transmission compressor is designated GR2, with the second transmission for each one
  • Compressor stage has its own gear components, which are not extra designated here.
  • the design of this Geretenius ⁇ poet corresponds to the above-described basic training of gearbox compressors.
  • the design of the second compressor is preferred as the transmission compressor.
  • the second drive DR2 of the second compressor line CT2 is located behind the second compressor C02.
  • the first drive DR1 of the f ⁇ th compressor strand CT1 is not visible integrated in the fluid line connects Denden CFC.
  • FIG. 1 Such a type of integrated design of the first compressor train CT1 is shown in FIG.
  • the process fluid PF Downstream of a filter FIT, the process fluid PF is conveyed from the first compressor line CT1 to a higher pressure level, with both the first compressor CO1 and the first drive DR1 integrated in the connecting fluid line CFC between the filter FIT and the downstream second compressor line CT2 (not shown) are.
  • the first compressor COl is designed here as an axial compressor.
  • the two illustrated compressor stages C111, C012 of the first compressor CO1 can in this case be driven in opposite directions with the saving of guide vanes. speaking gear measures for the drive are not reproduced here.
  • the first drive DR1 can also be located radially outside this axial blading.
  • the formation of the first compressor as axial compressor is preferred.
  • An alternative embodiment of an axial compressor as the first compressor COl is shown in FIG. 4, wherein four
  • Compressor stages Coll, C012, C013 are arranged one behind the other axially C014, being on a rotational axis X with respect genome ⁇ men, which extends along the main flow direction of the process fluid PF.
  • This rotation axis X is also shown in FIG. While there is in the Figure 3, the first drive DR1 on one axial side of the entire first compressor col, is arranged in the Figure 4, the first to ⁇ operating DR1 axially between upstream and downstream be ⁇ -sensitive compressor stages Coll to C014.
  • This axial order has the advantage that the axis of the rotor does not protrude particularly far from the drive DR1 and in this way the inherent storage of the engine is sufficient to control the rotor dynamics of the overall arrangement of the first compressor.
  • FIG. 5 shows a specific modularity of the first compressor line CT1. Perpendicular to the axis X, the connecting fluid line CFC is cut here and the individual ones
  • Compressor stages COll to C014 are shown schematically.
  • the cross-section of the connecting fluid line CFC is divided into four segments, one in each segment
  • Compressor stage COll is arranged to C014, so that there is no serial compressor stage arrangement, but a parallel. In this way, smaller blower hineinan ⁇ can be used to vorzuverêtn the process fluid PF before entering the second compressor C02.
  • Figure 6 shows a Schamtician representation of a fiction, ⁇ proper arrangement, wherein the first compressor COl of the first compressor line CT1 is formed as a radial fan and compressed atmospheric intake air before entering the filter FIT.
  • the filter FIT and the first compressor CO1 are in this case arranged outside a machine house for the second compressor train CT2 - or on the other side of a house wall BW of the machine house MH.
  • the housing of the filter FIT is hereby beauf ⁇ strike with an outlet pressure which is higher than the pressure of the atmosphere, and there must be formed reinforced ⁇ forth to atmospheric suction. This is particularly important in the case of retrofitting the first compressor line CT1, since it may be necessary to replace the entire filter Fit with an improved model.
  • Figures 7 and 8 show a possible embodiment of the f ⁇ th compressor col, as shown in FIG. 6
  • the first drive DR1 axially adjacent to the compressor stages Coll arranged C011 x and the first driving DR1 is in the Figure 8 axially between the two compressor stages Coll, C011 x
  • the difference from the representation lung is in the We ⁇ sentlichen that the radial fan embodiment of Figures 7 and 8 axial suction and radial ejection of Figures 3 and 4 of the axial compressor, and in that the radial compressor stages do not operate in series to each other but parallel.
  • FIG. 9 shows the first compressor CO1 as a radial fan arranged upstream of the filter FIT.
  • the downstream connecting fluid conduit CFC is equipped with the anti-surge device PPC.
  • the anti-surge device PPC is a pressure relief device PRL, with spring-biased flaps in the event of overpressure in the connecting open the fluid line CFC. In this way, the radial blower ⁇ fan of the first compressor COl is protected from surges on the downstream not shown second compressor C02.
  • FIG. 10 shows a delivery device BLO, which may be provided in the connecting fluid line CFC, for protecting the first compressor CO1 from surges from the second compressor C02.
  • this feed device BLO can be part of every pump protection device PPC or otherwise be provided as a non-return flap to prevent backflow.
  • the delivery device BLO is shown on the left of FIG. 10 in a view in the axial direction of an axis X.
  • the axis X corresponds to the main flow direction of the process fluid PF.
  • the feed device BLO comprises a plurality of lamellas next to each other to ⁇ ordered valves that can deliver the flow cross-section of the connec ⁇ denden fluid line CFC to at least 80%. A total tightness is not sought here, but rather high differential pressures from pressure surges should be prevented or shielded.
  • a process fluid PF flows along the normal flow direction.
  • the process fluid PF first closes the middle pair of flaps FLP as a result of the aerodynamic design of the flaps in which the return flow catches and in this way the Klap ⁇ pen FLP depressed.
  • the adjacent flaps are also closed sequentially by the collapse and / or flow redirection of the flaps FLP closed first. In this way, in the fourth image of the sequence-like representation, the complete adjuster BLO is in a closed position.
  • the flaps FLP are provided with unidirectional damping so that it does not result from pump surges to a permanent opening and closing of the delivery device BLO comes.
  • the damped direction of movement is in this case preferably the movement into the opening position.
  • FIGS. 11 and 12 show the embodiment of a surge protection device PPC which combines a delivery device BLO and a pressure relief device PRL.
  • the anti-pump device PPC is shown in FIG. 11 in a normally open operating position and in FIG. 12 in an operating position closed for the normal flow of the process fluid PF.
  • the linking Fluidlei- tung CFC is in this case with a slide valve equipped kitchens SLV ⁇ tet, which is axially displaceable in the direction of an axis X.
  • This slide valve SLV is part of the pressure relief device PRL.
  • Firmly connected to the slide valve SLV is the supply device BLO, which closes the flow cross-section of the connecting fluid line CFC to at least 80 ⁇ 6 ver with an axial backflow of the process fluid PF.
  • the differential pressure via the delivery device BLO of the process fluid PF trying to flow back drives the slide valve SLV to an axial position in which both radially upstream and downstream of the delivery device BLO Outlet of the pressure relief device PRL is open, so that a pressure relief of the process fluid PF takes place.
  • Compressor train CT2 protected against pump surges.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem ersten Verdichterstrang (CT1) und einem zweiten Verdichterstrang (CT2) zur Verdichtung eines Prozessfluids (PF), wobei der erste Verdichterstrang (CT1) einen ersten Antrieb (DR1) und einen ersten Verdichter (CO1) umfasst, wobei der zweite Verdichterstrang (CT2) einen zweiten Antrieb (DR2) und einen zweiten Verdichter (CO2) umfasst, wobei der erste Verdichterstrang (CT1) nicht mit rotierenden Teilen des zweiten Verdichterstrangs (CT2) Drehmoment-übertragend mechanisch gekoppelt ist, wobei die beiden Verdichter (CO1) der unterschiedlichen Verdichterstränge (CT1, CT2) mittels einer verbindenden Fluidleitung (CFC) direkt fluidleitend miteinander verbunden sind, derart, dass der erste Verdichters (CO1) stromaufwärts des zweiten Verdichters (CO2) angeordnet ist. Damit eine Leistungssteigerung gegenüber herkömmlichen Anlagen kostengünstig erreicht werden kann, ist es zweckmäßig, wenn der erste Verdichter (CO1) mit einem Druckverhältnis zwischen 1,1 − 1,6 verdichtet, bevor das Prozessfluid (PF) dem zweiten Verdichter (C02) zugeführt wird.

Description

Beschreibung
Anordnung mit zwei Verdichtern, Verfahren zum Nachrüsten Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem ersten
Verdichterstrang und einem zweiten Verdichterstrang zur Verdichtung eines Prozessfluids , wobei der erste
Verdichterstrang einen ersten Antrieb und einen ersten Verdichter umfasst, wobei der zweite Verdichterstrang einen zweiten Antrieb und einen zweiten Verdichter umfasst, wobei der erste Verdichterstrang nicht mit rotierenden Teilen des zweiten Verdichterstrangs drehmomentübertragend mechanisch gekoppelt ist, wobei die beiden Verdichter der unterschiedli¬ chen Verdichterstränge mittels einer verbindenden Fluidlei- tung direkt fluidleitend miteinander verbunden sind, derart, dass der erste Verdichter stromaufwärts des zweiten Verdichters angeordnet ist. Daneben betrifft die Erfindung ein Ver¬ fahren zum Nachrüsten eines ersten Verdichters zu einer Bestandsanlage umfassend einen zweiten Verdichter, um aus einer Bestandsanlage im Zuge der Nachrüstung eine Anordnung nach der Erfindung zu erhalten.
Die Erfindung beschäftigt sich im Wesentlichen mit der Steigerung der Leistung von Verdichteranlagen. Zwei entscheidende Parameter der Leistung sind der Volumenstrom und das Druckverhältnis von Ausgangsdruck zu Eingangsdruck einer entsprechenden Verdichteranlage. Um bei einer vorgegebenen Anzahl von Verdichterstufen die Leistung der Verdichteranlage weiter zu steigern, ergeben sich im Wesentlichen die beiden Möglich- keiten, den Durchmesser von Schaufelkränzen bzw. Laufrädern anzuheben oder die Drehzahl zu erhöhen. Diese beiden konstruktiven Optionen sind weitestgehend ausgereizt, da die verfügbaren Materialien bereits an den Grenzwerten ihrer Festigkeitskennwerte angelangt sind und dementsprechend keine höheren Umfangsgeschwindigkeiten bzw. Durchmesser kräftemäßig ertragen können. Größere Durchmesser bedeuten darüber hinaus zusätzliche Probleme in der Fertigung der Rotoren und weitere Herausforderungen im Bereich der Rotordynamik. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet der Erfindung liegt im Bereich der als Getriebeverdichter ausgebildeten Luftverdichter, die im Wesentlichen atmosphärisch ansaugen - ggf. unter Zwischen- anordnung eines Filters, so dass am
Verdichtereintrittsstutzen sich ein Druck unter dem Atmosphärendruck ergibt - und den angesaugten Volumenstrom mittels mehrerer radialer Verdichterstufen auf einen Enddruck von etwa 3 bis 200 bar verdichten. Bei einem Getriebeverdichter handelt es sich im Wesentlichen um ein - verhältnismäßig gro¬ ßes - Getriebegehäuse, an dem außen verschiedene Spiralgehäu¬ se angebracht sind, in denen die Laufräder der Radialverdichter von Getrieberitzeln angetrieben werden. Zwischen den einzelnen Verdichtungsstufen kann jeweils eine Zwischenkühlung vorgesehen sein. Die größten Durchmesser von Laufrädern dieser Radialverdichterstufen sind bisher noch unter zwei Meter und aufgrund der bereits oben angedeuteten Probleme nur mit großen konstruktiven Hürden unter Einsatz kostspieliger Mate- rialen und besonderer Fertigungen zu steigern.
Die Erfindung hat es sich ausgehend von dem oben erläuterten Problemfeld zur Aufgabe gemacht, eine Verdichteranlage zur Verfügung zu stellen, die mit verhältnismäßig geringem Auf¬ wand eine höhere Leistung zur Verfügung stellt. Daneben ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Nachrüstung bestehender Verdichteranlagen zu schaffen, so dass die jeweils nachgerüstete Verdichteranlage eine höhere Leistung be¬ reitstellt, insbesondere einen höheren Volumenstrom. Diese beiden Aufgaben sollen damit einhergehen, dass nicht zwingend eine weitere Annährung der Belastung von Bauteilen bzw. Materialien an entsprechende Grenzwerte stattfindet oder teurere Materialien eingesetzt werden müssen.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird eine Anordnung der eingangs genannten Art mit den zusätzlichen Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weiterhin schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Nachrüstung einer Bestandsanlage gemäß dem Verfahrensanspruch vor. Die jeweils rückbezogenen Unteran- Sprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung .
Ein erfindungswesentlicher Gedanke besteht darin, die Leis- tung einer Verdichteranlage dadurch anzuheben, dass das von dem zweiten Verdichter angesaugte Prozessfluid bereits um den Faktor 1,1 bis 1,6 im Druck stromaufwärts der Zuströmung angehoben ist. Diese Art von Vorverdichtung oder Aufladung des zweiten Verdichters kann - bei im Wesentlichen gleichbleiben- dem Druckverhältnis von Ausgangsdruck zu Eingangsdruck der
Gesamtanlage - zu einer Normvolumenstromsteigerung oder Mas- senstromsteigerung zwischen 10% und 40% gegenüber einer nicht aufgeladenen Anordnung führen. Der Aufwand für eine erfindungsgemäße Aufladung ist hierbei verhältnismäßig gering, da das Druckverhältnis des ersten Verdichters klein ist. Für ein derartiges Druckverhältnis ist es beispielsweise ausreichend, in der Zuströmung zu dem zweiten Verdichter ein Gebläse vorzusehen bzw. nachzurüsten, das erfindungsgemäß einen eigenen Antrieb aufweist und dementsprechend weitestgehend unabhängig von dem ersten Verdichter betrieben werden kann. Besonders interessant ist die erfindungsgemäße Lösung als Nachrüstung für bereits bestehende Anlagen, die in einem Prozess einge¬ bunden sind, der sich insbesondere durch eine Steigerung des Volumenstroms in seiner Produktivität steigern lässt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der zweite Verdichter mit einem Druckverhältnis zwischen 3 bis 60 verdichtet. Das Verhältnis der Druckverhältnisse zwischen dem zweiten Verdichter und dem ersten Verdichter kann bevorzugt etwa zwischen 2,3 bis 56 beziffert werden, besonders bevor¬ zugt leistet der zweite Verdichter ein mindestens 3,8-fach höheres Druckverhältnis als der erste Verdichter. Aus diesem Grund kann der erste Verdichter bauartbedingt sehr viel güns¬ tiger hergestellt werden als der zweite Verdichter und kann als Ventilator (Druckverhältnis von 1 bis 1,3) oder Gebläse (Druckverhältnis von 1,3 bis 3,0) bezeichnet werden. Der zu dem ersten Verdichterstrang gehörige erste Antrieb kann entweder als Elektromotor, Dampfturbine oder Gasturbine ausgebildet sein. Für eine maximale Flexibilität und einen geringeren Investitionsaufwand ist es besonders zweckmäßig als ersten Antrieb einen Elektromotor zu wählen. Der zweite Antrieb kann ebenfalls in Form einer Turbine oder in Form ei¬ nes Elektromotors ausgebildet sein. Sofern Prozessdampf zur Verfügung steht, ist der Betrieb mittels einer Dampfturbine besonders vorteilhaft. Der erste Verdichter kann als Axial- Verdichter oder als Radialverdichter ausgebildet sein, wobei in Folge des geringen Druckverhältnisses des ersten Verdich¬ ters auch die Bezeichnung Ventilator oder Gebläse benutzt werden kann. Im Folgenden wird in der Regel ohne Rücksicht auf ein etwaiges Druckverhältnis des ersten Verdichters der Betriff erster Verdichter benutzt, wobei es sich je nach
Druckverhältnis im engeren Sinne um einen Ventilator oder ein Gebläse handeln mag. In der Begriffswelt dieser Patentanmel¬ dung umfasst der Begriff des ersten Verdichters auch die Aus¬ bildung dieses ersten Verdichters als Ventilator oder Geblä- se .
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Verdichter mindestens zwei
Verdichterstufen umfasst und der erste Antrieb zwischen einer ersten Gruppe von Verdichterstufen und einer zweiten Gruppe von Verdichterstufen angeordnet ist.
Bei einer Ausbildung des ersten Verdichters als mindestens zweiflutiger, insbesondere doppelflutiger Radialverdichter, wobei beide Radiallaufräder jeweils eine axiale Ansaugseite und eine axiale Radscheibenseite aufweisen, kann es zweckmä¬ ßig sein, wenn die Radscheibenseite des ersten Radiallaufrads axial der Radscheibenseite des zweiten Radiallaufrads zuge¬ wendet ist und die beiden Radiallaufräder axial aus entgegen- gesetzten Richtungen ansaugen. Hierbei kann der Antrieb entweder zwischen den beiden Radscheibenseiten axial angeordnet sein oder axial auf einer Seite die beiden Laufräder antreiben. Die beiden Laufräder des Radialverdichters können in ei- nen gemeinsamen Diffusor abströmen. Die Doppelflutigkeit entspricht einer Parallelanordnung der Radiallaufräder .
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anordnung einen Filter stromaufwärts des zweiten Verdichters aufweist. Hierbei kann es sinnvoll sein, dass der erste Verdichter stromaufwärts dieses Filters angeordnet ist und das Prozessfluid erst nach Passage des Filters in den zweiten Verdichter eingeleitet wird. Hierbei würde der erste Verdich- ter bevorzugt ohne Filter direkt atmosphärisch ansaugen und bei einer Nachrüstung wäre die nachfolgende Anlage ggf. auf einen etwas höheren Druck in dem Filter und vor dem zweiten Verdichter in der Ansaugleitung anzupassen. Alternativ kann der erste Verdichter auch zwischen dem Filter und dem zweiten Verdichter vorgesehen werden, so dass das Prozessfluid stromabwärts des ersten Verdichters ohne Passage eines Filters di¬ rekt in den zweiten Verdichter eingeleitet wird. Hierbei ist es zweckmäßig, dass das Filtergehäuse, insbesondere bei einer Nachrüstung, nicht auf einen etwas erhöhten Druck ertüchtigt werden muss.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass zumin¬ dest der erste Verdichter oder der gesamte erste
Verdichterstrang in einem Gehäuse eines Filters angeordnet ist.
Häufig stehen entsprechende Filter mit ihrem eigenen Gehäuse außerhalb eines Maschinenhauses, so dass bei einer Erweite¬ rung eines derartigen Filters um beispielsweise den ersten Verdichter oder Verdichterstrang größere konstruktive Freiheiten gegeben sind, als innerhalb des Maschinenhauses, wo der zweite Verdichterstrang angeordnet ist. Dieser Vorteil ergibt sich auch bei einer Anordnung des ersten Verdichters stromaufwärts des Filters, wie es bereits oben beschrieben ist.
Besonders zweckmäßig ist die Ausstattung der Anordnung mit einer Pumpschutzvorrichtung. Die Pumpschutzvorrichtung kann insbesondere zum Schutz des ersten Verdichters vor einem Pumpvorgang des zweiten Verdichters vorgesehen sein. Aufgrund des sehr viel höheren Druckverhältnisses des zweiten Verdich¬ ters sind entsprechende Pumpvorgänge an diesem Aggregat ein- hergehend mit einem vergleichsweise höheren Zerstörungspotential. Mit Vorteil kann diese Pumpschutzvorrichtung eine Zu- stellvorrichtung aufweisen, die im Falle des Pumpens mindestens 80% des Strömungsquerschnitts der verbindenden Fluidlei¬ tung zwischen dem ersten Verdichter und dem zweiten Verdich- ter zustellt. Sinnvoll kann diese ZuStellvorrichtung Klappen aufweisen, die die Querschnittsfläche der verbindenden Fluid¬ leitung im Falle eine Rückströmung versperren. Besonders zweckmäßig ist eine derartige Ausbildung dieser Klappen, so dass bei einer Rückströmbewegung des Prozessfluids in Rich- tung des ersten Verdichters die Aerodynamik der Klappen getrieben von dem rückströmenden Prozessfluid die Klappen in eine Schließposition bewegt. Für eine Bewegung aus der
Schließposition zurück in die Öffnungsposition kann eine Dämpfung vorgesehen sein, so dass die Klappen nicht perio- disch mit den Pumpstößen auf und zu gehen. Besonders zweckmä¬ ßig ist eine Ausbildung der Klappen derart, dass diese je¬ weils um eine Achse drehbar bzw. schwenkbar gelagert sind. Diese Achsen erstrecken sich bevorzugt senkrecht zu einer Längsachse der fluidleitenden Verbindung bzw. senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung durch die fluidleitende Verbindung. Besonders bevorzugt sind diese Klappen lammellenartig nebeneinander angeordnet, so dass in einer Öffnungsposition dieser Klappen das Prozessfluid durch die Fluidleitung durch ein von den Dreh-Achsen der Klappen gebildetes Gitter hin- durch strömt. In einer Schließposition werden die Zwischenräume zwischen den Drehachsengittern durch die jalousieartigen bzw. lammellenartigen Klappen verschlossen. Alternativ oder zusätzlich zu der ZuStellvorrichtung der Pumpschutzvorrichtung ist es sinnvoll, wenn eine Entlastungsvorrichtung vorgesehen ist, die im Falle des Pumpens des ersten Verdich¬ ters und/oder des zweiten Verdichters eine Druckentlastung der verbindenden Fluidleitung zwischen dem ersten Verdichter und dem zweiten Verdichter oder auf mindestens dem Abschnitt der Fluidleitung zwischen der ZuStellvorrichtung und dem zweiten Verdichter mittels einer Öffnung in eine Drucksenke - zum Beispiel die Umgebung - von Druck und/oder Druckstößen druckentlastet. Eine derartige Entlastungsvorrichtung
und/oder ZuStellvorrichtung ist besonders sinnvoll, wenn der erste Verdichter ein Axialverdichter ist, weil die in der Regel freistehenden Schaufeln eines Axialverdichters empfind¬ lich gegenüber Druckstößen aus Pumpvorgängen sind. Bei einem ersten Verdichter, der als Radialverdichter ausgebildet ist, kann es vertretbar sein, insbesondere aus Kostengründen keine Pumpschutzvorrichtung stromaufwärts des zweiten Verdichters vorzusehen, da ein als Radialverdichter ausgebildeter Verdichter hinreichend belastbar ausgebildet sein kann. Besonders zweckmäßig ist eine Ausbildung einer Pumpschutzvorrichtung mit einer Entlastungsvorrichtung, die ein Schiebeventil aufweist und mit einer ZuStellvorrichtung mechanisch verbunden ist. Das Schiebeventil kann hierbei eine sich in Längsrichtung der verbindenden Fluidleitung axiale
Verschieblichkeit aufweisen, die in Folge einer Rückströmung des Prozessfluids auf die ZuStellvorrichtung wirkenden Diffe¬ renzkraft axial verschoben wird, derart, dass eine druckent¬ lastende Öffnung in der verbindenden Fluidleitung aufgrund des damit offenen Schiebeventils entsteht.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders gut geeignet zum Nachrüsten eines ersten Verdichterstrangs zu einem zweiten Verdichterstrang eines Anlagenbestandes, so dass eine Anord¬ nung nach mindestens einer vorab beschriebenen Ausbildung der Erfindung entsteht. Besonders zweckmäßig ist eine Nachrüstung des ersten Verdichters zu dem als Bestand vorhandenen zweiten Verdichter, wobei der zweite Verdichter aerodynamisch derart geändert wird, dass das Druckverhältnis des zweiten Verdich¬ ters gegenüber dem Zustand vor der Nachrüstung verringert ist. Auf diese Weise kann die durch Nachrüstung entstandene Gesamtanordnung aus erstem Verdichter und zweitem Verdichter einen höheren Volumenstrom aufweisen als der zweite Verdichter alleine bei gleichzeitig gleichem Druckverhältnis zur At- mosphäre. Im Nachrüstfall ist oft ein weitgehend gleichblei¬ bendes Druckverhältnis bzw. der gleiche Enddruck gewünscht und ein ggf. erhöhter Volumenstrom, da die Einbindung in den bereits bestehenden Prozess den schon vorher festgelegten Enddruck aus der Gesamtverdichtung fordert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erfindungsgemäße Anordnung Bestandteil einer Gasturbine ist, derart, dass der zweite Verdichter mit einem
Verdichtergehäuse direkter Bestandteil der Gasturbine ist.
Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der erste Verdichter optional in den Strömungspfad der Frischluftansaugung eingeschaltet werden kann, so dass zum Beispiel in Abhängigkeit von den Um¬ gebungsbedingungen der erste Verdichter die Funktion eines Vorverdichters für die Gasturbine übernehmen kann.
Eine spezielle Weiterbildung dieser Anordnung mit in den Strömungspfad einschaltbarem ersten Verdichter sieht ein Absperrorgan vor, beispielsweise eine Klappe und einen Bypass neben einer direkten Ansaugung des zweiten Verdichters vorbei an dem ersten Verdichter. In dem Bypass ist der erste Verdichter angeordnet, so dass der Vorderdichter nur bei Bedarf (z. B. bei jahreszeitlichen Schwankungen) benutzt wird und anderenfalls der zweite Verdichter direkt durch die geöffnete Klappe ansaugt. Wenn die Klappe geöffnet ist, kann ein Ein¬ trittsleitapparat des Vorverdichters geschlossen werden, so dass kein unkontrolliert strömender Bypass zu der geöffneten Klappe stattfindet Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Verdichter einen Eintrittsleitapparat aufweist, der den Eintrittsquerschnitt an das erforderliche Schluckvermögen anpasst. Besonders bevorzugt ist der Antrieb des ersten Ver¬ dichters nicht in Abhängigkeit von dem Sollvolumenstrom gere- gelt, so dass die Regelung des Volumenstroms durch den ersten Verdichter bei annähernd konstanter Drehzahl ausschließlich mittels des Eintrittsleitappartes erfolgt. In der Folge ist die Erfindung anhand einiger Ausführungsbei¬ spiele unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen : eine schematische Prozessübersicht über eine Anord¬ nung nach der Erfindung, eine dreidimensionale schematische Darstellung ei¬ ner Anordnung nach der Erfindung, eine schematische Wiedergabe im Längsschnitt einer Kombination aus einem Filter mit einem ersten
Verdichterstrang, eine andere Ausführung eines ersten
VerdichterStrangs , eine schematische Darstellung im Querschnitt eines ersten Verdichterstrangs in modularer Ausführung, ein schematischer Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem ersten
Verdichterstrang, dessen erster Verdichter als Radialgebläse ausgebildet ist, eine schematische Darstellung eines ersten Verdichterstrangs als Radialgebläse im Längsschnitt durch den ersten Verdichter, eine alternative Ausbildung zu der Darstellung der Figur 7
Figur 9 ein Ausführungsbeispiel eines Pumpschutzes stromab¬ wärts eines als Radialgebläse ausgebildeten ersten Verdichters mit einem anschließenden Filter,
Figur 10 eine ZuStellvorrichtung eines Pumpschutzes, Figur 11 einen Pumpschutz, mit einer kombinierten Zustell- vorrichtung und Entlastungsvorrichtung in einer ersten Betriebsposition in Geschlossenstellung der Entlastungs orrichtung,
Figur 12 die Pumpschutzvorrichtung nach Figur 11 in einer zweiten Betriebsposition in einer Offenstellung der EntlastungsVorrichtung . Eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem ersten
Verdichterstrang CTl und einem zweiten Verdichterstrang CT2 ist in schematischer Darstellung in einer Draufsicht auf die Längsachse der Gesamtanordnung bereits in Figur 1 wiedergege¬ ben. Ein Prozessfluid PF wird durch einen Filter FIT, FIT' angesaugt und in einem als Gebläse ausgebildeten ersten Verdichter COl eines ersten Verdichterstrangs CTl auf ein höhe¬ res Druckniveau befördert. Die Figur 1 zeigt zwei alternative Ausführungen des Filters FIT, FIT'. In einer ersten Möglichkeit befindet sich der Filter FIT in einem von dem ersten Verdichterstrang CTl getrennten Gehäuse. In der zweiten Ausführung befindet sich der Filter FIT' in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem ersten Verdichterstrang CTl.
Nach Austritt aus dem ersten Verdichter COl des ersten
Verdichterstrangs CTl gelangt das Prozessfluid PF in eine stromabwärts gelegene verbindende Fluidleitung CFC und weiter stromabwärts zu einem zweiten Verdichterstrang CT2. Der zweite Verdichterstrang CT2 weist einen zweiten Verdichter C02 auf, der als Getriebeverdichter ausgebildet ist, so dass eine erste Verdichterstufe C021 des zweiten Verdichters C02 mit¬ tels eines ersten Getriebes GRl angetrieben ist und eine zweite stromabwärts gelegene Verdichterstufe C022 des zweiten Verdichters C02 mittels eines zweiten Getriebes GR2 angetrie¬ ben ist. Das erste Getriebe GRl und das zweite Getriebe GR2 sind mittels eines zweiten Antriebes DR2 angetrieben, wobei in nicht dargestellter Weise die beiden Getriebe GRl, GR2 Be¬ standteile eines gemeinsamen Getriebes des Getriebeverdich¬ ters sind. Grundsätzlich sind derartige Getriebeverdichter bekannt. Es handelt sich hierbei um Getriebegehäuse - die verhältnismäßig groß sind -, an denen außen Spiralgehäuse der einzelnen
Verdichterstufen angeflanscht sind. In der Regel ist in dem Getriebe ein Großrad angeordnet, das von einem gemeinsamen Antrieb für die einzelnen Verdichterstufen angetrieben wird. Meist ist dieser Antrieb außerhalb des Getriebegehäuses mit¬ tels einer Kupplung an das Getriebegehäuse drehmomentübertra- gend angebunden. Die einzelnen Verdichterstufen werden mittels Ritzelwellen angetrieben, von denen mindestens ein Wellenende, meist beide Wellenenden, aus dem Getriebegehäuse herausragen. An den herausragenden Wellenenden sind die Lauf- räder der einzelnen Verdichterstufen - in der Regel fliegend gelagert -angebracht. Zwischen den einzelnen Verdichterstufen des Getriebeverdichters kann das Prozessfluid anderen Prozes¬ sen zugeführt werden oder schlicht eine Kühlung erfahren. Alternativ kann das Prozessfluid auch von einer Verdichterstufe direkt zu der nächsten Verdichterstufe mittels einer verbin- denden Fluidleitung übergeleitet werden. In der Figur 1 ist eine Zwischenkühlung ICL zwischen den beiden
Verdichterstufen C021, C022 des zweiten Verdichters C02 dargestellt. Nach der Verdichtung in dem zweiten Verdichter C02 des zweiten Verdichterstrangs CT2 wird das Prozessfluid PF weiteren Prozessen PRO zugeleitet.
Die Verdichtung in dem ersten Verdichterstrang CT1 findet bei einem Druckverhältnis zwischen 1,1 bis 1,6 statt. Der zweite Verdichterstrang CT2 verdichtet das Prozessfluid PF auf einen Enddruck von etwa 3 bis 60 bar. Der erste
Verdichterstrang CT1 saugt nahezu atmosphärisch an, wobei das Prozessfluid vorliegend Luft ist. Die Anwendung als Luftver¬ dichter ist die für die Erfindung bevorzugte Ausführungsart. Der erste Verdichterstrang CT1 saugt etwas unterhalb des at- mosphärischen Drucks an, weil der stromaufwärts angeordnete Filter FIT einen Druckverlust verursacht. Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer mögli¬ chen Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung. Ein Filter FIT ist in einem Filtergehäuse stromaufwärts des ersten Verdichterstrangs CT1 angeordnet. Der erste
Verdichterstrang CT1 befindet sich integriert in der verbindenden Fluidleitung CFC, die sich im Wesentlichen von dem Filter FIT zu dem zweiten Verdichterstrang CT2 erstreckt. Mögliche Ausführungen eines solchen ersten Verdichters COl bzw. des ersten Verdichterstrangs CT1 sind in den Figuren 3, 4, 5 dargestellt. Stromabwärts der verbindenden Fluidlei¬ tung CFC ist ein als Getriebeverdichter ausgebildeter zweiter Verdichter C02 des zweiten Verdichterstrangs CT2 wiedergege¬ ben. Das zweite Getriebe des Getriebeverdichters ist als GR2 bezeichnet, wobei das zweite Getriebe für jede einzelne
Verdichterstufe eigene Getriebekomponenten aufweist, die hier nicht extra ausgewiesen sind. Die Bauart dieses Getriebever¬ dichters entspricht der zuvor beschriebenen grundsätzlichen Ausbildung von Getriebeverdichtern. Erfindungsgemäß ist die Ausführung des zweiten Verdichters als Getriebeverdichter be- vorzugt. In axialer Verlängerung des Stroms des Prozessfluid- s PF durch die verbindende Fluidleitung CFC befindet sich hinter dem zweiten Verdichter C02 der zweite Antrieb DR2 des zweiten Verdichterstrangs CT2. Der erste Antrieb DR1 des ers¬ ten Verdichterstrangs CT1 ist nicht sichtbar in der verbin- denden Fluidleitung CFC integriert.
Eine derartige Bauart der integrierten Ausbildung des ersten Verdichterstrangs CT1 ist in der Figur 3 wiedergegeben.
Stromabwärts eines Filter FIT wird das Prozessfluid PF von dem ersten Verdichterstrang CT1 auf ein höheres Druckniveau befördert, wobei sowohl der erste Verdichter COl als auch der erste Antrieb DR1 in der verbindenden Fluidleitung CFC zwischen dem Filter FIT und dem nicht weiter dargestellten stromabwärtigen zweiten Verdichterstrang CT2 integriert sind. Der erste Verdichter COl ist hierbei als Axialverdichter ausgeführt. Die beiden dargestellten Verdichterstufen COll, C012 des ersten Verdichters COl können hierbei unter Einsparung von Leitschaufeln gegenläufig angetrieben sein, wobei ent- sprechende getriebliche Maßnahmen für den Antrieb hier nicht wiedergegeben sind. Der erste Antrieb DR1 kann sich auch radial außerhalb dieser Axialbeschaufelung befinden. Für die integrale Ausbildung des ersten Verdichters COl in Verlänge- rung der verbindenden Fluidleitung oder als integraler Bestandteil der verbindenden Fluidleitung CFC ist die Ausbildung des ersten Verdichters als Axialverdichter bevorzugt. Eine alternative Ausbildung eines Axialverdichters als ersten Verdichter COl zeigt die Figur 4, wobei vier
Verdichterstufen COll, C012, C013, C014 axial hintereinander angeordnet sind, wobei auf eine Rotationsachse X bezuggenom¬ men wird, die sich entlang der Hauptströmungsrichtung des Prozessfluids PF erstreckt. Diese Rotationsachse X ist auch in der Figur 3 wiedergegeben. Während sich in der Figur 3 der erste Antrieb DR1 auf einer axialen Seite des gesamten ersten Verdichters COl befindet, ist in der Figur 4 der erste An¬ trieb DR1 axial zwischen stromaufwärts und stromabwärts be¬ findlichen Verdichterstufen COll bis C014 angeordnet. Diese Axialreihenfolge hat den Vorteil, dass die Achse des Rotors nicht besonders weit aus dem Antrieb DR1 herausragt und auf diese Weise die dem Motor innewohnende Lagerung ausreichend ist, die Rotordynamik der Gesamtanordnung des ersten Verdichters zu kontrollieren. Eine vergleichbare Betrachtung enthal¬ ten die Figuren 7 und 8 hinsichtlich der Ausführung des ers- ten Verdichterstrangs CT1 bzw. des ersten Verdichters COl als Radialverdichter .
Eine spezielle Modularität des ersten Verdichterstrangs CT1 zeigt Figur 5. Senkrecht zu der Achse X ist hier die verbin- dende Fluidleitung CFC geschnitten und die einzelnen
Verdichterstufen COll bis C014 sind schematisch wiedergegeben. Der Querschnitt der verbindenden Fluidleitung CFC ist in vier Segmente aufgeteilt, wobei in jedem Segment eine
Verdichterstufe COll bis C014 angeordnet ist, so dass keine serielle Verdichterstufenanordnung vorliegt, sondern eine parallele. Auf diese Weise können kleinere Gebläse nebeneinan¬ der eingesetzt werden, das Prozessfluid PF vor Eintritt in den zweiten Verdichter C02 vorzuverdichten . Figur 6 zeigt eine schamtische Darstellung einer erfindungs¬ gemäßen Anordnung, wobei der erste Verdichter COl des ersten Verdichterstrangs CT1 als Radialgebläse ausgebildet ist und atmosphärisch angesaugte Luft vor dem Eintritt in den Filter FIT verdichtet. Der Filter FIT und der erste Verdichter COl sind hierbei außerhalb eines Maschinenhauses für den zweiten Verdichterstrang CT2 - bzw. jenseitig einer Hauswand BW des Maschinenhauses MH angeordnet. Das Gehäuse des Filters FIT ist hierbei mit einem Austrittsdruck beauf¬ schlagt, der über dem Druck der Atmosphäre liegt und muss da¬ her gegenüber einer atmosphärischen Ansaugung verstärkt ausgebildet sein. Dies hat insbesondere im Falle der Nachrüstung des ersten Verdichterstrangs CT1 Bedeutung, da möglicherweise der gesamte Filter Fit durch ein ertüchtigtes Modell ersetzt werden muss.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine mögliche Ausführung des ers¬ ten Verdichters COl, wie er in Figur 6 dargestellt ist. Ver- gleichbar mit den Axialverdichtern der Figuren 3 und 4 ist hierbei in der Figur 7 der erste Antrieb DR1 axial neben den Verdichterstufen COll, C011x angeordnet und in der Figur 8 befindet sich der erste Antrieb DR1 axial zwischen den beiden Verdichterstufen COll, C011x. Der Unterschied zu der Darstel- lung der Figuren 3 und 4 des Axialverdichters liegt im We¬ sentlichen darin, dass die Radialgebläseausführung der Figuren 7 und 8 axial ansaugen und radial auswerfen, sowie darin, dass die Radialverdichterstufen nicht seriell zueinander arbeiten sondern parallel.
Die Figuren 9, 10, 11 und 12 beschäftigen sich mit einer Pumpschutzvorrichtung PPC für die Anordnung. Figur 9 zeigt den ersten Verdichter COl als Radialgebläse in Anordnung stromaufwärts des Filters FIT. Die sich stromabwärts befin- dende verbindende Fluidleitung CFC ist mit der Pumpschutzvorrichtung PPC ausgerüstet. Bei der Pumpschutzvorrichtung PPC handelt es sich um eine Druckentlastungsvorrichtung PRL, wobei federvorgespannte Klappen bei Überdruck in der verbinden- den Fluidleitung CFC öffnen. Auf diese Weise ist das Radial¬ gebläse des ersten Verdichters COl vor Pumpstößen auf dem nicht dargestellten stromabwärts befindlichen zweiten Verdichter C02 geschützt.
Die Figur 10 zeigt eine ZuStellvorrichtung BLO, die in der verbindenden Fluidleitung CFC vorgesehen sein kann, den ersten Verdichter COl vor Pumpstößen aus dem zweiten Verdichter C02 zu schützen. Grundsätzlich kann diese Zustellvorrich- tung BLO Bestandteil jeder Pumpschutzvorrichtung PPC sein oder auch sonst als Rückschlagklappe zur Verhinderung von Rückströmungen vorgesehen sein. Die ZuStellvorrichtung BLO ist links der Figur 10 in einer Sicht in Axialrichtung einer Achse X wiedergegeben. Die Achse X entspricht hierbei der Hauptströmungsrichtung des Prozessfluids PF. Die Zustellvor- richtung BLO umfasst mehrere lamellenartig nebeneinander an¬ geordnete Klappen, die den Strömungsquerschnitt der verbin¬ denden Fluidleitung CFC zu mindestens 80% zustellen können. Eine totale Dichtigkeit ist hierbei nicht angestrebt, viel- mehr sollen hohe Differenzdrücke aus Druckstößen verhindert werden bzw. abgeschirmt werden. In der rechts von der
Querschnittsdarstellung wiedergegebenen Aktionssequenz sind mehrere Klappen FLP - in Drehachsrichtung senkrecht zur
Hauptströmungsrichtung betrachtet - nebeneinander zunächst in Offenstellung angeordnet. Ein Prozessfluid PF strömt entlang der normalen Strömungsrichtung. Bei Umkehr der Strömungsrichtung - also bei einer Rückströmung - des Prozessfluids PF schließt sich zunächst das mittlere Paar von Klappen FLP in Folge der aerodynamischen Gestaltung der Klappen, in denen sich die Rückströmung verfängt und auf diese Weise die Klap¬ pen FLP zudrückt. Vergleichbar mit einem Dominoeffekt werden auch die benachbarten Klappen sequenziell durch das Zuklappen und/oder die Strömungsumleitung der zuerst zugeklappten Klappen FLP zugeklappt. Auf diese Weise befindet sich in dem vierten Bild der sequenzartigen Darstellung die komplette Zu- stellvorrichtung BLO in einer Geschlossen-Position . Bevorzugt sind die Klappen FLP mit einer in eine Richtung arbeitenden Dämpfung versehen, so dass es nicht in Folge von Pumpstößen zu einem permanenten Öffnen und Schließen der Zustellvorrich- tung BLO kommt. Die gedämpfte Bewegungsrichtung ist hierbei bevorzugt die Bewegung in die Öffnungs-Position. Die Figuren 11 und 12 zeigen die Ausführung einer Pumpschutzvorrichtung PPC, die eine ZuStellvorrichtung BLO und eine Druckentlastungsvorrichtung PRL miteinander kombiniert. Hierbei befindet sich die Pumpschutzvorrichtung PPC in der Figur 11 in einer normalen offenen Betriebsposition und in der Fi- gur 12 in einer für die Normalströmung des Prozessfluids PF geschlossenen Betriebsposition. Die verbindende Fluidlei- tung CFC ist hierbei mit einem Schiebeventil SLV ausgestat¬ tet, das in Richtung einer Achse X axial verschieblich ist. Dieses Schiebeventil SLV ist Bestandteil der Druckentlas- tungsvorrichtung PRL. Fest verbunden mit dem Schiebeventil SLV ist die ZuStellvorrichtung BLO, die bei einer axialen Rückströmung des Prozessfluids PF den Strömungsquerschnitt der verbindenden Fluidleitung CFC zu mindestens 80 ~6 ver schließt. Gegen die Kraft einer Rückstellfeder EEL und eines Dämpfers DMP treibt der Differenzdruck über die Zustellvor- richtung BLO des Prozessfluids PF, das zurück zu strömen versucht, das Schiebeventil SLV in eine Axialposition, in der sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts der Zustellvor- richtung BLO ein radialer Auslass der Druckentlastungsvor- richtung PRL geöffnet ist, so dass eine Druckentlastung des Prozessfluids PF erfolgt. Auf diese Weise sind sowohl strom¬ aufwärts als auch stromabwärts der Pumpschutzvorrichtung PPC der erste Verdichterstrang CT1 und der zweite
Verdichterstrang CT2 vor Pumpstößen geschützt.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung mit einem ersten Verdichterstrang (CT1) und einem zweiten Verdichterstrang (CT2) zur Verdichtung eines Prozessfluids (PF) ,
wobei der erste Verdichterstrang (CT1) einen ersten Antrieb (DR1) und einen ersten Verdichter (COl) umfasst, wobei der zweite Verdichterstrang (CT2) einen zweiten Antrieb (DR2) und einen zweiten Verdichter (C02) umfasst, wobei der erste Verdichterstrang (CT1) nicht mit rotierenden Teilen des zweiten Verdichterstrangs (CT2) Drehmo- ment-übertragend mechanisch gekoppelt ist,
wobei die beiden Verdichter (COl) der unterschiedlichen Verdichterstränge (CT1, CT2) mittels einer verbindenden Fluidleitung (CFC) direkt fluidleitend miteinander verbunden sind,
derart, dass der erste Verdichters (COl) stromaufwärts des zweiten Verdichters (C02) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Verdichter (COl) mit einem Druckverhältnis zwi¬ schen 1,1 - 1,6 verdichtet, bevor das Prozessfluid (PF) dem zweiten Verdichter (C02) zugeführt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
wobei der zweite Verdichter (C02) mit einem Druckverhältnis zwischen 3 - 60 verdichtet.
3. Anordnung nach Anspruch 1,
wobei der erste Antrieb (DR1) entweder eine Gasturbine oder eine Dampfturbine oder ein Elektromotor ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1,
wobei der zweite Antrieb (DR2) entweder eine Gasturbine oder eine Dampfturbine oder ein Elektromotor ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der erste Verdichter (COl) ein Radialverdichter ist oder ein Axialverdichter ist oder ein Querstromgebläse ist.
6. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,
wobei der erste Verdichter (COl) mindestens eine erste Verdichterstufe (COll) und eine zweite
Verdichterstufe (C012) umfasst,
wobei der erste Antrieb (DR1) zwischen der ersten
Verdichterstufe (COll) und der zweiten
Verdichterstufe (CS12) angeordnet ist.
7. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden An- Sprüche,
wobei der erste Verdichter (COll) als mindestens zweistufi¬ ger Radialverdichter ausgebildet ist,
wobei mindestens die erste und die zweite
Verdichterstufe (C012, C021) eine Ansaugseite (SS) und eine Radscheibenseite (BS) aufweisen,
wobei die Radscheibenseite (BS) der ersten
Verdichterstufe (COll) axial der Radscheibenseite (BS) der zweiten Verdichterstufe (C021) zugewendet ist und die bei¬ den Verdichterstufen (COll, C021) axial aus entgegengesetz- ten Richtungen ansaugen.
8. Anordnung nach Anspruch 5,
wobei zwischen den beiden Radscheibenseiten (BS) der ersten Verdichterstufe (COll) und der zweiten
Verdichterstufe (C021) axial der erste Antrieb (DR1) ange¬ ordnet ist.
9. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6,
wobei der erste Verdichterstrang (CT1) stromaufwärts eines
Filters (FIT) angeordnet ist und ein Prozessfluid (PF) erst nach Passage des Filters (FIT) in den zweiten Verdich- ter (C021) eingeleitet wird.
10. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6,
wobei stromaufwärts des ersten Verdichters (COl) ein Fil¬ ter (FIT) angeordnet ist und das Prozessfluid (PF) stromab¬ wärts ohne Passage eines Filters (FIT) direkt in den zwei¬ ten Verdichter (COl) eingeleitet wird.
11. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zumindest der erste Verdichter (COl) oder der gesamte erste Verdichterstrang (CT1) in einem Gehäuse (FCS) eines Filters (FIT) angeordnet ist.
12. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwischen dem ersten Verdichter (COl) und dem zweiten Verdichter (C02) mindestens eine Pumpschutzvorrichtung (PPC) vorgesehen ist,
wobei die Pumpschutzvorrichtung (PPC) eine Zustellvorrich- tung (BLO) aufweist,
wobei die ZuStellvorrichtung (BLO) im Falle des Pumpens mindestens 80% des Strömungsquerschnitts der verbindenden Fluidleitung (CFC) zwischen dem ersten Verdichter (COl) und dem zweiten Verdichter (COl) zustellt.
13. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwischen dem ersten Verdichter (COl) und dem zweiten
Verdichter (C02) mindestens eine Pumpschutzvorrichtung (PPC) vorgesehen ist, wobei die Pumpschutzvorrichtung (PPC) eine Druckentlastungsvorrichtung (PRL) umfasst, die im Falle des Pumpens des ersten Verdichters (COl) und/oder des zweiten Verdichters (C02) eine Druckentlastung der verbindenden Fluidleitung zwischen dem ersten Verdichter (COl) und dem zweiten Verdichter (C02) oder auf zumindest dem Abschnitt der Fluidleitung (CFC) zwischen der Zu- Stellvorrichtung (BLO) und dem zweiten Verdichter (C02) durch eine Öffnung in eine Drucksenke von Druck und/oder Druckstößen druckentlastet.
14. Anordnung nach mindestens dem vorhergehenden Anspruch 12,
wobei der erste Verdichter (COl) ein Axialverdichter ist.
15. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden An- sprüche 1 bis 9,
wobei der erste Verdichter (COl) als Radialverdichter ausgebildet ist und keine Pumpschutzvorrichtung (PPC) stromaufwärts des zweiten Verdichters (C02) vorgesehen ist.
16. Anordnung nach mindestens dem Anspruchl2,
wobei die ZuStellvorrichtung (BLO) derart ausgebildet ist, dass bei einer Rückströmung des Prozessfluids (PF) von dem zweiten Verdichterstrang (CT1) zu dem ersten
Verdichterstrang (CT1) die ZuStellvorrichtung (BLO) von dem zurück strömenden Prozessfluid (PF) getrieben die verbindende Fluidleitung zu mindestens 80% der Querschnittsfläche versperrt .
17. Anordnung nach mindestens dem Anspruch 14,
wobei die ZuStellvorrichtung (BLO) mit einem Schiebeventil (SLV) verbunden ist und ein aus den Differenzdruck des Zustellers sich ergebender mechanischer Schub das Schiebe¬ ventil (SLV) in eine Öffnungsposition bewegt, derart, dass die verbindende Fluidleitung zwischen dem ersten
Verdichterstrang (CT1) und dem zweiten
Verdichterstrang (CT2) mit einer Drucksenke (PRL) verbunden ist, so dass eine Druckentlastung der Verbindungsleitung entsteht .
18. Verfahren zum Nachrüsten und/oder zum Aufrüsten eines ersten Verdichterstrangs (CT1) zu einem zweiten
Verdichterstrang (CT2) eines Anlagenbestandes, so dass eine Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprü- che 1 bis 17 entsteht, wobei der erste
Verdichterstrang (CT1) mit einen ersten Antrieb (DR1) und einen ersten Verdichter (COl),
stromaufwärts eines zweites Verdichterstrang (CT2) umfas¬ send einen zweiten Antrieb (DR2) und einen zweiten Verdichter (C02), angeordnet wird,
wobei der erste Verdichterstrang (CT1) nicht mit rotierenden Teilen des zweiten Verdichterstrangs (CT2) Drehmoment¬ übertragend mechanisch gekoppelt ist,
wobei die beiden Verdichter (COl) der unterschiedlichen Verdichterstränge (CT1, CT2) mittels einer verbindenden Fluidleitung (CFC) fluidleitend miteinander verbunden sind, derart, dass der erste Verdichters (COl) stromaufwärts des zweiten Verdichters (C02) angeordnet ist,
wobei der erste Verdichter (COl) mit einem Druckverhältnis zwischen 1,1 - 1,6 verdichtet, bevor das Prozessfluid dem zweiten Verdichter (C02) zugeführt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei in einem Schritt der Nachrüstung der zweite Verdichter aerodynamisch derart geändert wird, dass das Druckverhältnis gegenüber dem Zustand vor der Nachrüstung verringert ist.
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