本發(fā)明屬于天然氣制冷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種天然氣制冷系統(tǒng)及工藝。

背景技術(shù)：

天然氣制冷系統(tǒng)是將天然氣壓縮、冷卻至其沸點(diǎn)(-161.5℃)溫度后變成液體的制冷系統(tǒng)，其工作原理為，通過壓縮機(jī)將配置好的制冷劑定量輸送至制冷箱，制冷箱對(duì)通有天熱氣的管道進(jìn)行冷卻，并將溫度升高的制冷劑輸送回壓縮機(jī)。上述過程中，當(dāng)天然氣管道負(fù)荷降低(即質(zhì)量流量減少)時(shí)，需要降低向制冷箱供應(yīng)的制冷劑質(zhì)量流量，以此滿足制冷箱對(duì)天然氣進(jìn)行液化的要求。

現(xiàn)有的降低向制冷箱供應(yīng)制冷劑質(zhì)量流量的方式為：1、降低壓縮機(jī)的工作電流，以降低壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而降低壓縮機(jī)對(duì)制冷箱的制冷劑供應(yīng)量，然而，由于降低壓縮機(jī)電流的范圍有限(電流過低會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)發(fā)生喘振)，因此，該種方式不能滿足天然氣管道負(fù)荷降低時(shí)對(duì)降低制冷劑供應(yīng)量的要求；2、從壓縮機(jī)輸出端向天然氣制冷系統(tǒng)的外部抽出制冷劑，以此降低壓縮機(jī)對(duì)制冷箱的制冷劑供應(yīng)量，然而，該種方式一方面難于控制對(duì)制冷劑的抽取量，另一方面，由于難于對(duì)被抽出的制冷劑進(jìn)行儲(chǔ)存，因此，會(huì)造成對(duì)價(jià)格昂貴的制冷劑的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有降低向制冷箱供應(yīng)制冷劑質(zhì)量流量的方式影響壓縮機(jī)的工作穩(wěn)定性，并且造成對(duì)制冷劑浪費(fèi)的技術(shù)問題，提出一種既能保證壓縮機(jī)的工作穩(wěn)定性，又能顯著減少制冷劑浪費(fèi)的天然氣制冷系統(tǒng)及工藝。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種天然氣制冷系統(tǒng)，包括第一壓縮機(jī)，第一壓縮機(jī)包括可輸出制冷劑的第一壓縮機(jī)出口，以及可輸入制冷劑的第一壓縮機(jī)入口，第一壓縮機(jī)出口連接有第一壓縮機(jī)冷卻器，第一壓縮機(jī)冷卻器連接有第一壓縮機(jī)出口分離器，第一壓縮機(jī)出口分離器連接有可對(duì)天然氣管道內(nèi)的天然氣制冷的制冷箱，制冷箱包括與第一壓縮機(jī)出口分離器連接的制冷箱入口，以及與第一壓縮機(jī)入口連接的制冷箱出口，制冷箱出口與第一壓縮機(jī)入口之間連接有可調(diào)節(jié)第一壓縮機(jī)入口壓力的第一閥體，制冷箱連接有可調(diào)節(jié)流通制冷箱的制冷劑質(zhì)量流量的第二閥體。

作為優(yōu)選，第二閥體為節(jié)流閥。

作為優(yōu)選，第二閥體為J-T閥。

作為優(yōu)選，第一閥體為調(diào)壓閥。

作為優(yōu)選，第一閥體為節(jié)流閥。

作為優(yōu)選，第一閥體為J-T閥。

作為優(yōu)選，第一壓縮機(jī)出口分離器連接有第二壓縮機(jī)，第二壓縮機(jī)包括與第一壓縮機(jī)出口分離器連接的第二壓縮機(jī)入口，以及第二壓縮機(jī)出口，第二壓縮機(jī)出口連接有第二壓縮機(jī)冷卻器，第二壓縮機(jī)冷卻器連接有第二壓縮機(jī)出口分離器，第二壓縮機(jī)出口分離器與制冷箱入口連接。

一種天然氣制冷方法，包括以下步驟：

S0：打開第一閥體及第二閥體，啟動(dòng)第一壓縮機(jī)、第一壓縮機(jī)冷卻器及第一壓縮機(jī)出口分離器，根據(jù)天然氣管路中的天然氣負(fù)荷，調(diào)節(jié)第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速；

S1：當(dāng)天然氣管路中的天然氣負(fù)荷降低時(shí)，增大第二閥體的開度，即減小制冷劑質(zhì)量流量，以滿足天然氣液化的需要；

S2：保持第一壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定，根據(jù)第一壓縮機(jī)工作下入口所需的壓力，調(diào)節(jié)第一閥體，直至經(jīng)制冷箱復(fù)熱后的制冷劑壓力與第一壓縮機(jī)入口的壓力相同。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

1、本發(fā)明天然氣制冷系統(tǒng)通過在制冷箱出口與第一壓縮機(jī)入口之間設(shè)置第一閥體，使得第一閥體與第二閥體相互配合，即通過第二閥體調(diào)節(jié)制冷箱的制冷劑質(zhì)量流量，同時(shí)，通過第一閥體調(diào)節(jié)輸入第一壓縮機(jī)入口制冷劑的壓力，從而在滿足了天然氣負(fù)荷變化的同時(shí)，保證了壓縮機(jī)的工作穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明天然氣制冷方法，在面對(duì)天然氣負(fù)荷降低的情況時(shí)，通過應(yīng)用第一閥體來調(diào)節(jié)從第一閥體輸出的制冷劑壓力，以此調(diào)節(jié)輸入第一壓縮機(jī)入口制冷劑的壓力，從而取代了現(xiàn)有改變壓縮機(jī)電流，以及向天然氣制冷系統(tǒng)外抽取制冷劑的方法，進(jìn)而應(yīng)用本發(fā)明天然氣制冷方法既能保證壓縮機(jī)的工作穩(wěn)定性，又顯著減少了制冷劑的浪費(fèi)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明天然氣制冷系統(tǒng)和方法的工作原理示意圖。

以上各圖中：1、第一閥體；2、第一壓縮機(jī)；3、第一壓縮機(jī)冷卻器；4、第一壓縮機(jī)出口分離器；5、第二壓縮機(jī)；6、第二壓縮機(jī)冷卻器；7、第二壓縮機(jī)出口分離器；8、制冷箱；9、第二閥體；10、天然氣管路。

具體實(shí)施方式

下面，通過示例性的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，在沒有進(jìn)一步敘述的情況下，一個(gè)實(shí)施方式中的元件、結(jié)構(gòu)和特征也可以有益地結(jié)合到其他實(shí)施方式中。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

如圖1所示，一種天然氣制冷系統(tǒng)，包括第一壓縮機(jī)2，第一壓縮機(jī)2包括可輸出制冷劑的第一壓縮機(jī)出口，以及可輸入制冷劑的第一壓縮機(jī)入口，第一壓縮機(jī)出口連接有第一壓縮機(jī)冷卻器3，第一壓縮機(jī)冷卻器3連接有第一壓縮機(jī)出口分離器4，第一壓縮機(jī)出口分離器4連接有可對(duì)天然氣管道10內(nèi)的天然氣制冷的制冷箱8，制冷箱8包括與第一壓縮機(jī)出口分離器4連接的制冷箱入口，以及與第一壓縮機(jī)入口連接的制冷箱出口，制冷箱出口與第一壓縮機(jī)入口之間連接有可調(diào)節(jié)第一壓縮機(jī)入口壓力的第一閥體1，制冷箱8連接有可調(diào)節(jié)流通制冷箱8的制冷劑質(zhì)量流量的第二閥體9。

本發(fā)明天然氣制冷系統(tǒng)通過在制冷箱出口與第一壓縮機(jī)入口之間設(shè)置第一閥體1，使得第一閥體1與第二閥體9相互配合，即通過第二閥體9調(diào)節(jié)制冷箱8的制冷劑質(zhì)量流量，同時(shí)，通過第一閥體1調(diào)節(jié)輸入第一壓縮機(jī)入口制冷劑的壓力，從而在滿足了天然氣負(fù)荷變化的同時(shí)，保證了壓縮機(jī)的工作穩(wěn)定性。

針對(duì)第二閥體9的結(jié)構(gòu)，第二閥體9可以為節(jié)流閥。

優(yōu)選的，第二閥體9可以為J-T閥，J-T閥是利用焦耳-湯姆遜節(jié)流膨脹原理設(shè)計(jì)的節(jié)流閥門，其能夠通過節(jié)流減壓使加壓天然氣膨脹而產(chǎn)生低溫。

針對(duì)第一閥體1的結(jié)構(gòu)，第一閥體1可以為調(diào)壓閥。

針對(duì)第一閥體1的結(jié)構(gòu)，第一閥體1還可以為節(jié)流閥。

優(yōu)選的，第一閥體1為J-T閥。

另外，第一壓縮機(jī)出口分離器4連接有第二壓縮機(jī)5，第二壓縮機(jī)5包括與第一壓縮機(jī)出口分離器4連接的第二壓縮機(jī)入口，以及第二壓縮機(jī)出口，第二壓縮機(jī)出口連接有第二壓縮機(jī)冷卻器6，第二壓縮機(jī)冷卻器6連接有第二壓縮機(jī)出口分離器7，第二壓縮機(jī)出口分離器7與制冷箱入口連接。

本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用上述天然氣制冷裝置的天然氣制冷方法，包括以下步驟，

啟動(dòng)步驟(S0):打開第一閥體1及第二閥體9，啟動(dòng)第一壓縮機(jī)2、第一壓縮機(jī)冷卻器3及第一壓縮機(jī)出口分離器4，根據(jù)天然氣管路10中的天然氣負(fù)荷，調(diào)節(jié)第一壓縮機(jī)2的轉(zhuǎn)速；

制冷箱冷量調(diào)節(jié)步驟(S1):當(dāng)天然氣管路10中的天然氣負(fù)荷降低時(shí)，增大第二閥體8的開度，即減小制冷劑質(zhì)量流量，以滿足天然氣液化的需要，其中，增大第二閥體8的開度可以增大制冷劑的膨脹，即增大制冷劑的壓力，以此增大制冷劑的體積，進(jìn)而在制冷劑密度一定的情況下，增大了制冷劑的質(zhì)量流量；

壓縮機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)步驟(S0)：保持第一壓縮機(jī)2的轉(zhuǎn)速恒定，根據(jù)第一壓縮機(jī)2工作下入口所需的壓力，調(diào)節(jié)第一閥體1，直至經(jīng)制冷箱8復(fù)熱后的制冷劑壓力與第一壓縮機(jī)入口的壓力相同，其中，第一閥體1可根據(jù)第一壓縮機(jī)2所需要的輸入壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)輸入至第一壓縮機(jī)入口的制冷劑壓力。

需要說明的是，從第二閥體9流出的高壓、低溫制冷劑，經(jīng)制冷箱8復(fù)熱后，會(huì)變?yōu)榈蛪?、高溫的制冷劑，?dāng)該低壓、高溫的制冷劑輸入至第一壓縮機(jī)2時(shí)會(huì)使得第一壓縮機(jī)2發(fā)生喘振，進(jìn)而會(huì)影響第一壓縮機(jī)2的工作穩(wěn)定性。此外，壓縮機(jī)擁有自主的控制系統(tǒng)和控制邏輯，當(dāng)壓縮機(jī)處于喘振邊緣時(shí)，系統(tǒng)會(huì)采取與之對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，這個(gè)信號(hào)可以反饋給系統(tǒng)，第一閥體1動(dòng)作信號(hào)來自于入口的壓力變送器，壓力變送器檢測(cè)數(shù)值與系統(tǒng)信號(hào)共同完成對(duì)第一閥體1的控制。

基于上述，并且根據(jù)公知常識(shí)可直接推知，為了解決第一壓縮機(jī)2需要輸入的制冷劑壓力與實(shí)際輸入的制冷劑壓力不相匹配的技術(shù)問題，需要從兩個(gè)方面考慮：1、從需求的角度出發(fā)，調(diào)低第一壓縮機(jī)2的輸入電流，即降低第一壓縮機(jī)2的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而降低對(duì)輸入制冷劑壓力的需求；2、從供給的角度出發(fā)，減少制冷劑的供給量，以降低輸入第一壓縮機(jī)2制冷劑的壓力，即向天然氣制冷系統(tǒng)外抽出較多的制冷劑。

然而由背景技術(shù)可知，上述兩種本領(lǐng)域的慣用技術(shù)手段不能從根本上保證壓縮機(jī)的穩(wěn)定性，同時(shí)，減少制冷劑的浪費(fèi)。

而本發(fā)明天然氣制冷方法，在面對(duì)天然氣負(fù)荷降低的情況時(shí)，通過創(chuàng)造性地應(yīng)用第一閥體1來調(diào)節(jié)從第一閥體1輸出的制冷劑壓力，以此調(diào)節(jié)輸入第一壓縮機(jī)入口制冷劑的壓力，從而取代了現(xiàn)有改變壓縮機(jī)電流，以及向天然氣制冷系統(tǒng)外抽取制冷劑的方法，進(jìn)而應(yīng)用本發(fā)明天然氣制冷方法既能保證壓縮機(jī)的工作穩(wěn)定性，又顯著減少了制冷劑的浪費(fèi)。