[发明专利]制冷产生方法和系统

权利要求书

1.一种在以低于环境温度操作的工艺中产生制冷的方法，所述方法包括：

压缩用于该工艺中的工艺流以产生被压缩工艺流；

在具有叶轮的涡轮膨胀机内膨胀被压缩工艺流，以藉此产生排出流，所述叶轮由工艺流通过做功被驱动；

所述涡轮膨胀机被设计成以等于U/C_o的优化值的操作效率参数来操作；

将排出流引入到该工艺中以在该工艺中给予制冷；

通过具有转子的发电机来产生电功率，所述转子联接到叶轮，使得发电机通过膨胀做功被驱动；

通过电磁制动转子来控制发电机的转子速度且因此控制涡轮膨胀机速度，使得所述速度保持在设置点并且发电机的电流输出随着转子速度的减少而增加以及随着转子速度的增加而减少；

控制发电机所产生的电功率的电压和频率，以便保持在线路匹配级别，且发电机所产生的电功率可在线路匹配级别下被引入到本地电网中；以及

通过设置设置点等于操作效率参数与被压缩工艺流在进入涡轮膨胀机中时的焓与排出流在从涡轮膨胀机排出时的焓之间的差的两倍的平方根的乘积再除以pi和叶轮直径的乘积，持续地确定转子速度以及因此涡轮膨胀机速度的设置点。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，发电机是永磁体发电机，其直接联接到叶轮，且发电机的转子速度和电功率由变频驱动器控制，所述变频驱动器用于具有设置点的输入的永磁体发电机。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，被压缩工艺流和排出流焓之间的差通过下述来确定：

基于被压缩工艺流的压力和温度提供被压缩工艺流的焓数据；

测量被压缩工艺流的流率；

测量被压缩工艺流的工艺流温度和压力以及从焓数据、流率以及被压缩工艺流的温度和压力来确定入口焓；

测量排出流的排出流温度和压力以及从焓数据、流率、排出流温度和压力来确定排出流的出口焓；以及

从入口焓减去出口焓。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：

通过流量传感器来测量流率，所述流量转换器产生与该流率相关的流率信号；

通过温度传感器和压力转换器来测量被压缩工艺流的温度和压力以及排出流的温度和压力，所述温度传感器和压力转换器产生与被压缩工艺流的温度和压力以及排出流的温度和压力相关的温度和压力信号；

辅助控制器，响应于流率信号、温度和压力信号并且在数据库中预编程有焓数据，所述辅助控制器配置成确定入口焓、出口焓、工艺入口流和排出流的焓之间的差、所述差两倍的平方根、将所述平方根除以pi和叶轮直径以计算转子速度的设置点。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其中：

该工艺是低温空气分离设备；

工艺流包括被压缩且净化的空气；

工艺流在增压器压缩机中被压缩以产生被压缩工艺流；

被压缩工艺流在空气分离设备的主热交换器内被至少部分地冷却；

被压缩工艺流在被至少部分地冷却之后被引入到涡轮膨胀机中；以及

通过将排出流引入到用于低温空气分离设备的高压塔和低压塔的至少一个中来将制冷给予到该工艺中，以将空气蒸馏为富含氧气组分和富含氮气组分。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，被压缩且净化的空气在主热交换器内被冷却，且排出流处于液态。