用于浮式结构的动力供应和冷却系统的制作方法

1.本发明涉及用于储存和/或运输液态气体的浮式结构领域，更具体地说，涉及安装在这种浮式结构内的气体供应和冷却系统。


背景技术：

2.在由包括旨在被输送到目的地点的液态气体罐的船进行的旅程中，所述船能够使用至少一些所述液态气体，以便通过气体供应系统供应其发动机中的至少一个。同时，有必要将罐内的压力保持在可接受的水平，特别是通过将液态气体货物保持在适当的温度。
3.在这方面，已知使用供应回路，其使得能够吸入已经蒸发的气体，然后压缩该气体，以便供应一个或多个发动机。以平行或替代的方式，由于冷却回路可以使制冷剂流通以便重新液化罐内的已经蒸发的气体的一部分，所以罐内的压力可以降低。
4.这两个回路在浮式结构中是常见的，并且产生了不可忽视的尺寸和成本。因此，一个目的是改进供应和冷却系统，以便减小所述尺寸和成本。减小尺寸还可以限制回路中的线路数量。因此简化了这些回路的维护，并且可以更快地检测到可能在一个或另一个回路中发生的故障。
5.现有的解决方案之一是安装压缩装置，该压缩装置使得可以既能压缩供应发动机的气体，又能压缩制冷剂，以限制压缩装置的数量，但是供应发动机的气体和制冷剂不能满足相同的压缩条件来保证它们相应的功能。


技术实现要素：

6.本发明通过提出一种气体供应和冷却系统来解决这个问题，该气体供应和冷却系统用于浮式结构，浮式结构包括构造成容纳气体的至少一个罐，该供应和冷却系统包括：
[0007]-至少一个供应回路，用于被来自罐的气体穿过，所述供应回路包括至少一个压缩装置，所述供应回路被构造成将压缩装置连接到罐的顶部空间，并将气体供应到装备所述浮式结构的至少一个气体消耗装置，
[0008]-至少一个冷却回路，用于被制冷剂穿过，该冷却回路包括：至少一个热交换器，构造为参与所述罐的内部压力管理；内部热交换器；和涡轮压缩机，包括布置在内部热交换器的第一通道上游的压缩构件和布置在内部热交换器的第一通道下游的涡轮，压缩构件和涡轮通过轴旋转连接，冷却回路在压缩装置的任一侧连接到供应回路，
[0009]
其特征在于，压缩装置包括至少两个压缩级，供应和冷却系统包括控制装置，该控制装置被构造成当压缩装置供应气体消耗装置时串联连接压缩级，而当压缩装置供应冷却回路时并联连接压缩级。
[0010]
冷却回路的作用是通过管理罐的内部压力来冷却罐中容纳的气体。
[0011]
因此，这种供应和冷却系统使得可以在单个压缩装置的辅助下，确保供应气体消耗装置的功能和管理罐中内部压力的功能。压缩装置的压缩级可以串联或并联布置的事实使得可以最佳地压缩通过压缩装置流通的任何流体，而不管其性质和/或目的地。
[0012]
当由压缩装置压缩的流体是来自罐并打算供应气体消耗装置的气体时，压缩装置的压缩级串联布置，以便相对于通过压缩装置的流量更有利于气体的压力。
[0013]
当由压缩装置压缩的流体是允许罐的压力管理的制冷剂时，压缩装置的压缩级并联布置，以便相对于所述制冷剂的加压更有利于通过压缩装置的制冷剂的流量。
[0014]
在运输液态气体货物的过程中，液态气体可以在罐内自然地或以诱导的方式部分蒸发，以便供应气体消耗装置。为了降低罐的内部压力，气态气体可以经由供应回路排出，或者直接或间接地经由冷却回路冷凝并送入罐。
[0015]
压缩装置压缩来自罐的在供应回路中流通的气体。然后，压缩气体可以流向气体消耗装置以供应气体消耗装置，或者流向冷却回路以用作制冷剂。制冷剂也可以是仅用作制冷剂的第三方流体。这种第三方流体也可以被压缩装置压缩。
[0016]
压缩构件和涡轮通过它们的机械连接被驱动与彼此一起旋转。涡轮被驱动旋转，从而驱动轴旋转，轴本身驱动压缩构件旋转。因此，制冷剂最初被压缩构件压缩。然后，制冷剂经由第一通道通过内部热交换器，然后在通过涡轮时膨胀。制冷剂随后流经热交换器，从而可以管理罐的内部压力。因此，可以理解，在冷却回路中流通的制冷剂经由热交换器参与罐中所含的液态气体的冷却。
[0017]
控制装置允许压缩级串联或并联连接，这取决于通过压缩装置流通的流体的性质或取决于供应和冷却系统必须响应的需求。
[0018]
根据本发明的一个特征，控制模块包括穿过压缩装置的每个压缩级的主线路。当压缩级串联连接时，被压缩装置压缩的流体在主线路内流通，以便通过每个压缩级。
[0019]
根据本发明的一个特征，控制模块包括连接到主线路的至少一个外围线路和控制在所述外围线路上流通的流动的至少一个阀，外围线路绕过压缩级。每个压缩级被外围线路绕过，以便特别允许压缩级相对于彼此并联连接。因此，流体仅部分地在主线路内流通，并分成与压缩级一样多的部分，每个部分绕过压缩级，同时在外围线路内流通。通过打开或关闭阀，授权进入或不进入主线路和/或外围线路，使得可以绕过压缩级，从而实现串联或并联连接。
[0020]
根据本发明的一个特征，内部热交换器包括彼此热交换的第一通道和第二通道，第一通道布置在热交换器的上游，第二通道布置在热交换器的下游。因此，内部热交换器可以在制冷剂通过涡轮机之前对其进行预冷却。在离开热交换器时，制冷剂通过内部热交换器的第二通道，以调节冷却回路内的温度。
[0021]
根据本发明的一个特征，供应回路的压缩装置是第一压缩装置，供应和冷却系统包括与第一压缩装置并联安装的第二压缩装置。并联安装两个压缩装置允许例如在压缩装置中的一个失效的情况下确保供应和冷却系统的功能。安装两个压缩装置还使得可以同时保证气体消耗装置的供应和罐中内部压力的管理，压缩装置中的每一个专用于需求中的每一个。这两个压缩装置也可以分配给相同的需求。
[0022]
根据本发明的一个特征，第二压缩装置包括至少两个压缩级，控制装置被构造为当第二压缩装置供应气体消耗装置时串联连接第二压缩装置的压缩级，并且当第二压缩装置供应冷却回路时并联连接第二压缩装置的压缩级。换句话说，第二压缩装置的结构与第一压缩装置的结构相同。因此，第二压缩装置也能够供应气体消耗装置或冷却回路。
[0023]
根据本发明的一个特征，供应和冷却系统包括液态气体回路，该回路旨在被来自
罐的液态气体穿过，并被构造成提取罐中容纳的液态气体，热交换器在液态气体回路的液态气体和在冷却回路中流通的制冷剂之间实现热交换。这种操作旨在通过限制罐的顶部空间的气态气体的存在来管理罐的饱和压力。液态气体可以例如被泵送以在液态气体回路内流通。液态气体被制冷剂冷却，以便随后作用于罐内的压力。一旦液态气体通过冷却回路被冷却，所述气体的温度就低于容纳在罐中的液态气体的温度。因此，冷却气体的返回导致罐的平均温度下降，这也确保了罐的饱和压力下降。
[0024]
根据本发明的一个特征，液态气体回路包括用于将液态气体喷射到罐顶部空间中的喷射构件和布置在罐的下部部分中的出口孔。一旦经由热交换器被制冷剂冷却，液态气体可以以喷雾的形式喷射到罐的顶部空间。经由喷射构件在罐的顶部空间喷射冷的液态气体使得可以至少部分冷凝罐的顶部空间中存在的气态气体。因此，气态气体的冷凝使得可以降低罐内的压力。处于冷却液态的气体也可以返回到罐的下部部分。
[0025]
根据本发明的一个特征，供应和冷却系统包括在压缩装置的下游连接到供应回路并延伸直至液态气体回路的返回线路，供应和冷却系统包括第一热交换器，该第一热交换器实现在返回线路中流通的气体和在液态气体回路中流通的气体之间的热交换。可能发生的情况是，气态气体以太大的量被送到气体消耗装置，或者气态气体以太大的量存在于罐的顶部空间中，使得冷却回路不能完全冷凝气态气体。
[0026]
当气态气体被送到气体消耗装置时，过量的气体可以例如被燃烧或释放到大气中。返回线路通过将过量气体流通直至液态气体回路，以便使其返回罐，从而为这种损失提供了一种替代方案。
[0027]
为了冷凝在返回线路中流通的气态气体，在返回线路中流通的气体和在液态气体回路中流通且已经通过经过热交换器被冷却的液态气体之间发生热交换。因此，热交换器充当返回线路中流通的气体的冷凝器。一旦发生这种热交换，冷凝的气体通过出口孔返回到罐中，或者可以通过喷射构件喷射。
[0028]
根据本发明的一个特征，供应和冷却系统包括第二热交换器，该第二热交换器实现在压缩装置上游的供应回路中流通的气体和在第一热交换器上游的返回线路中流通的气体之间的热交换。在供应线路中流通的气体离开罐时，其温度低于在返回线路中流通的气体。因此，第二热交换器使得可以在气体通过经过第一热交换器冷凝之前预冷却在返回线路中流通的气体。
[0029]
根据本发明的一个特征，热交换器至少部分地设置在罐的顶部空间，也就是说在其中延伸。这是一个替代实施例，其没有液态气体回路。因此，不是冷却在液态气体回路中流通的液态气体，而是热交换器直接放置在罐的顶部空间，并作为用于罐的顶部空间中的气态气体的冷凝器。热交换器例如可以是重力冷凝器。因此，制冷剂在螺旋内流通，并因此冷凝来自罐的顶部空间的环境气态的气体。一旦冷凝，液态气体就与液体货物部分结合。
[0030]
本发明还涵盖一种用于管理包含在罐中的气体的方法，该方法由根据前述特征中任一项的供应和冷却系统实施，该方法包括：
[0031]-第一步骤，确定对气体消耗装置供气的需求或管理罐内压力的需求，
[0032]-第二步骤，由控制模块根据确定的需求串联或并联连接压缩装置的压缩级。
[0033]
因此，这种方法可以使压缩装置的压缩级的连接类型适应给定的需求。
[0034]
根据该方法的一个特征，根据第一操作模式，其压缩级串联连接的第一压缩装置
供应气体消耗装置，而其压缩级并联连接的第二压缩装置供应冷却回路。
[0035]
根据该方法的一个特征，根据第二操作模式，其压缩级串联连接的第一压缩装置和第二压缩装置供应气体消耗装置。
[0036]
根据该方法的一个特征，根据第三操作模式，其压缩级并联连接的第一压缩装置和第二压缩装置供应冷却回路。
附图说明
[0037]
一方面通过阅读以下描述，另一方面通过参考附图以指示性和非限制性的方式给出的几个示例性实施例，本发明的其他特征和优点将更加清楚地显现，在附图中：
[0038]
图1是根据本发明的供应和冷却系统的第一实施例的总示意图；
[0039]
图2是表示供应和冷却系统中存在的压缩装置的结构的图；
[0040]
图3示出了压缩装置的压缩级的第一种布置；
[0041]
图4示出了压缩装置的压缩级的第二种布置；
[0042]
图5是供应和冷却系统的第二实施例的总示意图；
[0043]
图6是表示供应和冷却系统的第二实施例的第一操作模式的示意图；
[0044]
图7是表示供应和冷却系统的第二实施例的第二操作模式的示意图；
[0045]
图8是表示供应和冷却系统的第二实施例的第三操作模式的示意图；
[0046]
图9是供应和冷却系统的第三实施例的总示意图。
具体实施方式
[0047]
图1示出了供应和冷却装置1，其可以布置在能够运输和/或储存液态气体的浮式结构内，例如在罐2内。这种气体例如是天然气。液态气体以非常低的温度储存在罐2中。由于各种原因，例如在运输过程中自然地，液体形式的气体可以在罐2的顶部空间200部分蒸发。气体蒸发现象导致罐2的内部压力增加。内部压力的这种增加必须被调节，例如通过从罐2中排出已经在罐的顶部空间200中形成的气态气体。也可以再冷凝已经蒸发的气体，使得后者返回到液体形式，这导致罐2的内部压力降低。
[0048]
供应和冷却系统1包括供应回路3。该供应回路3被构造为吸入已经在罐2的顶部空间200中形成的蒸发气体。该气体随后可以用作第一气体消耗装置5和/或第二气体消耗装置6的燃料。举例来说，第一气体消耗装置5可以是允许推进浮式结构的发动机，第二气体消耗装置6可以是负责为浮式结构供电的辅助马达。
[0049]
为了调整在供应回路3中流通的气体的压力，以将其升高到与气体消耗装置相适应的压力，供应回路3包括确保气体压缩的压缩装置10。后者则可以供应气体消耗装置。如果后者不需要通过气体供应能量，则可以例如通过燃烧器7消除该气体。
[0050]
供应和冷却系统还包括冷却回路4。冷却回路4被构造成直接或间接地参与罐2的压力管理。冷却回路4被构造成使制冷剂流通，该制冷剂例如可以是吸入供应回路3中的气体，或者第三方制冷剂。
[0051]
冷却回路4连接到供应回路3，更具体地，连接到压缩装置10的上游和下游。后者因此可以参与制冷剂的流通和压缩。
[0052]
从上面可以理解，压缩装置10可以参与供应回路3的活动或冷却回路4的活动。这
种活动的确定可以例如取决于布置在压缩装置10上游的供应回路3上的第一阀41的位置和与冷却回路4的连接，布置在压缩装置10下游的供应回路3上的第二阀42的位置和与冷却回路4的连接，布置在压缩装置10下游的冷却回路4上的第三阀43的位置和与供应回路3的连接，布置在压缩装置10上游的冷却回路4上的第四阀44的位置和与供应回路3的连接。
[0053]
因此，当第一阀41和第二阀42处于打开位置，并且第三阀43和第四阀44处于关闭位置时，压缩装置10集成到供应回路3中，用于压缩气体以供应气体消耗装置。
[0054]
当第一阀41和第二阀42处于关闭位置，并且第三阀43和第四阀44处于打开位置时，压缩装置10集成到冷却回路4中，用于压缩制冷剂以参与罐2的压力管理。
[0055]
冷却回路4包括涡轮压缩机13、内部热交换器18和热交换器17。涡轮压缩机13包括通过轴16彼此机械连接的压缩构件14和涡轮15。压缩构件14布置在内部热交换器18的第一通道的上游，而涡轮15布置在热交换器18的同一第一通道的下游。涡轮15设置为旋转，从而驱动轴16，轴16本身驱动压缩构件14。因此，制冷剂最初被压缩构件14压缩，然后穿过内部热交换器18的第一通道，随后被涡轮15膨胀。膨胀允许流通通过热交换器17、然后通过内部热交换器18的第二通道的制冷剂的温度降低。因此，在内部热交换器18的第一通道内流通的制冷剂和在内部热交换器18的第二通道内流通的制冷剂之间存在热交换，以便调节在冷却回路4中流通的制冷剂的温度。
[0056]
供应和冷却系统1还包括液态气体回路8，来自罐2的液态气体在液态气体回路8内流通。液态气体回路8允许在罐2的顶部空间200中蒸发的气体冷凝，从而参与罐的压力管理。
[0057]
罐2中的液态气体通过泵19被吸入液态气体回路8。液态气体然后流通，直到它通过热交换器17。因此可以理解，在热交换器17内进行的热交换是在冷却回路4中流通的制冷剂和在液态气体回路8中流通的液态气体之间进行的。液态气体因此从热交换器17冷却离开。
[0058]
冷却后，液态气体可以通过出口孔21返回罐2的下部部分。这种操作有助于降低罐2的平均温度，这导致罐2的饱和压力下降，从而导致罐2中的压力下降。
[0059]
处于冷却液态的气体也可以以喷雾的形式喷射到罐2的顶部空间200中。为此，液态气体回路包括用于喷射液态气体的喷射构件20。液态气体的喷射使得可以冷凝已经在罐2的顶部空间200中蒸发的气体。因此，气体的冷凝减少了蒸发气体的量，从而导致罐2的内部压力下降。为了允许或不允许液态气体的流通，液态气体回路8包括附加阀51。
[0060]
图2示意性地示出了压缩装置10的内部结构。根据供应和冷却系统所要满足的需求，压缩装置内的流体的压缩可以以各种方式进行。流体在压缩装置10内被多个压缩级压缩。在图2中，压缩装置10包括第一压缩级30和第二压缩级31。每个压缩级之后是冷却器35。压缩装置10可以包括两个以上的压缩阶段。
[0061]
压缩级可以串联或并联连接在一起。这种连接是通过控制模块9实现的。控制模块9包括从压缩装置10的一端延伸到另一端的主线路32。第一压缩级30和第二压缩级31都布置在主线路32上。
[0062]
控制模块9还包括第一外围线路33，其通过布置在第一压缩级30上游的第一连接件和布置在第一压缩级30的冷却器35下游的第二连接件连接到主线路32。因此，第一外围线路33被构造成使气体绕过第一压缩级30在其中流通。第一外围线路包括第一阀36。
[0063]
控制模块9还包括第二外围线路34，其通过布置在第一压缩级30的冷却器35下游的第一连接件和布置在第二压缩级31的冷却器35下游的第二连接件连接到主线路32。因此，第二外围线路34被构造成使气体绕过第一压缩级30在其中流通。
[0064]
第一外围线路33的第二连接件布置在第二外围线路34的第一连接件的下游。因此，在第一外围线路33中流通的气体此后不能在第二外围线路34中流通。第二外围线路34的第一连接件包括第二阀37，其例如可以是三通阀。
[0065]
图3示出了压缩装置10的压缩级的第一种布置。在图3和图4中，代表控制模块9的线的实线对应于流体在其中流通的线路，而虚线对应于流体不流通的线路。在该第一种布置中，压缩级彼此串联连接。当流通通过压缩装置10的气体打算供应图1所示的气体消耗装置时，压缩级的串联连接由控制模块9实现。当气体打算供应所述气体消耗装置时，气体压力必须优于流速。因此，气体必须被所有的压缩级压缩，并且所述压缩级的串联连接更合适。
[0066]
当压缩级串联连接时，第一阀36关闭。因此，气体仅在主线路32内流通，并被第一压缩级30压缩，然后通过第一压缩级30的冷却器35。气体然后到达第二阀37，该第二阀37保持气体在主线路32内的流通，使得气体被第二压缩级31压缩，然后在离开压缩装置10之前穿过第二压缩级31的冷却器35。
[0067]
图4示出了压缩装置10的压缩级的第二种布置。在图4中，压缩级彼此并联布置。当压缩装置10压缩打算在冷却回路内流通的制冷剂时，指示并联布置，以便相比于制冷剂的压力更有利于制冷剂的流速。对于压缩级的该第二种布置，控制模块9打开布置在第一外围线路33上的第一阀36。
[0068]
根据这种布置，制冷剂在主线路32内流通并分成两部分。第一部分继续其在主线路32中的流通，并被第一压缩级30压缩，然后通过第一压缩级30的冷却器35。第二部分在第一外围线路33内流通并绕过第一压缩级30。然后，第二部分到达主线路32，并且被第二压缩级31压缩，并且被第二压缩级31的冷却器35冷却。
[0069]
第一制冷剂部分到达第二阀37，第二阀37将制冷剂引向第二外围线路34，从而绕过第二压缩级31。
[0070]
因此，两个制冷剂部分均已被压缩级压缩。并联连接压缩级确保了比串联连接更高的流体流速。
[0071]
图5示出了供应和冷却系统1的第二实施例。该第二实施例与第一实施例的不同之处在于，它包括第一压缩装置11和第二压缩装置12。第一压缩装置11安装在供应回路3中，而第二压缩装置12安装在冷却回路4中。然而，这两个压缩装置的功能并不由它们的位置来限定，这将在后面详细描述。
[0072]
两个压缩装置的存在也使得可以在供应和冷却系统1内建立冗余。因此，例如，如果压缩装置中的一个发生故障，另一个压缩装置仍然可以执行其功能并保持供应和冷却系统1可操作。
[0073]
供应回路3和冷却回路4都包括多个阀，这些阀允许通向每个压缩装置的每个回路，使得压缩装置能够满足气体消耗装置的气体供应需求，或者如果必要的话，满足冷却回路的制冷剂供应需求。因此，除了在第一实施例中已经发现的四个阀之外，供应和冷却系统1的第二实施例包括第五阀45、第六阀46、第七阀47、第八阀48、第九阀49和第十阀50。
[0074]
取决于供应和冷却系统1的构造，第五阀45和第六阀46允许第一压缩装置11连接到冷却回路4，或者第二压缩装置12连接到供应回路3。
[0075]
第七阀47和第八阀48安装在第一压缩装置11的任一侧，并且当它们处于关闭位置时，可以隔离第一压缩装置11。在第一压缩装置11发生故障的情况下，关闭这些阀是有用的。第九阀49和第十阀50使得它们能够将第二压缩装置12与供应和冷却系统1的其余部分隔离。
[0076]
供应和冷却系统1还包括连接到供应回路3的返回线路60，位于第二气体消耗装置6和燃烧器7的上游。返回线路60使得可以在供应线路3内流通的多余气体再流通，并且对于气体消耗装置的消耗是不必要的。因此，气体不是被燃烧器7消除，而是在返回线路中流通，以便返回罐2。
[0077]
为了再冷凝在返回线路60中流通的气体，供应和冷却系统1包括第一热交换器61和第二热交换器62。第一热交换器61操作在返回线路60中流通的气体和在液态气体回路8中流通的冷却的液态气体之间的热交换，在液态气体回路8中可以布置分支以穿过第一热交换器61，从而再冷凝在返回线路60中流通的气体。
[0078]
第二热交换器62布置在第一热交换器61的上游，并在返回线路中流通的气体和在罐2出口处来自供应回路3的气体之间进行热交换。由于离开罐2的气体必然处于较低的温度，这使得可以冷却在返回线路60中流通的气体。因此，所述气体最初通过穿过第二热交换器62被预冷却，然后通过穿过第一热交换器61被再冷凝。在后者的出口处，再冷凝的气体到达液态气体回路8，然后经由出口孔21或经由喷射构件20喷射而到达罐2。
[0079]
图6、7和8表示根据三种不同操作模式的供应和冷却系统1的第二实施例。对于这些操作模式中的每一个，两个装置满足气体消耗装置的供应需求和/或冷却回路4的供应需求。实线表示流体在其中流通的管道，而虚线表示没有流体流通的管道。
[0080]
因此，图6示出了供应和冷却系统1的第一操作模式。在该第一操作模式中，第一压缩装置11连接到供应回路3以便供应气体消耗装置，第二压缩装置12连接到冷却回路4以便供应后者。因此，如图3所示，第一压缩装置11的压缩级串联布置，而如图4所示，第二压缩装置12的压缩级并联布置。第五阀45和第六阀46关闭，以便将供应回路3和第一压缩装置11与冷却回路4和第二压缩装置12隔离。
[0081]
图7示出了供应和冷却系统1的第二操作模式。在该第二操作模式中，第一压缩装置11和第二压缩装置12连接到供应回路3，以便供应气体消耗装置。因此，第一压缩装置11和第二压缩装置12的压缩级都串联布置，如图3所示。第五阀45和第六阀46打开，以便将第二压缩装置12连接到供应回路3，并且第三阀43和第四阀44关闭，以便将冷却回路4与供应和冷却系统1的其余部分隔离。
[0082]
尽管在液态气体回路8中流通的液态气体由于冷却回路4的不工作而没有被冷却，但是液态气体可以在其中流通，以便冷凝可能在返回线路60中流通的气体。
[0083]
图8示出了供应和冷却系统1的第三操作模式。在该第二操作模式中，第一压缩装置11和第二压缩装置12连接到冷却回路4，以便向冷却回路4供应。因此，第一压缩装置11和第二压缩装置12的压缩级都并联设置，如图4所示。第五阀45和第六阀46打开，以便将第一压缩装置11连接到冷却回路4，并且第一阀41和第二阀42关闭，以便将供应回路3与供应和冷却系统1的其余部分隔离。
[0084]
因为供应回路3是不工作的，所以在罐2中蒸发的气体不会被吸入，因此也没有多余的气体在返回线路60中流通。因此，用于管理罐2的内部压力的手段是使用液态气体回路8，以便由于冷却回路4而冷却液态气体，然后经由喷射构件20或出口孔21将冷却的液态气体返回到罐2。
[0085]
图9示出了供应和冷却系统1的第三实施例。该第三实施例既不包括前述液态气体回路，也不包括第二实施例的返回线路。
[0086]
该第三实施例的不同之处在于热交换器17的定位，该热交换器17在这里至少部分地直接放置在罐2内。因此，热交换器17直接参与罐的压力的管理，而不是像前面的实施例那样通过冷却液态气体回路来间接参与。
[0087]
因此，热交换器17仅包括制冷剂通过的单一通道。该通道可以由螺旋管道组成，使得热交换器17内的制冷剂路径更长。因此，热交换器17冷却罐2的顶部空间200。因此，在罐2的顶部空间200中蒸发的气体在热交换器17附近冷凝，并落回到罐2中。因此，热交换器17在这里充当重力冷凝器。
[0088]
两个压缩装置、供应回路3和冷却回路4的操作与图5中描述的相同。
[0089]
当然，本发明不限于刚刚描述的示例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以对这些示例进行多种修改。
[0090]
刚刚描述的本发明清楚地实现了其设定目标，并且使得可以提出一种用于浮式结构的供应和冷却系统成，该供应和冷却系统包括至少一个压缩装置，该压缩装置能够根据其压缩级的连接来满足各种需求。在不脱离本发明的情况下，可以实施这里没有描述的变型，只要根据本发明，它们包括根据本发明的供应和冷却系统。

技术特征：
1.一种气体供应和冷却系统(1)，用于浮式结构，所述浮式结构包括构造成容纳气体的至少一个罐(2)，所述供应和冷却系统(1)包括：至少一个供应回路(3)，用于被来自所述罐(2)的气体穿过，并且包括至少一个压缩装置(10)，所述供应回路(3)被构造为将所述压缩装置(10)连接到所述罐(2)的顶部空间(200)，并且将气体供应到装备所述浮式结构的至少一个气体消耗装置(5，6)，至少一个冷却回路(4)，用于被制冷剂穿过，包括：至少一个热交换器(17)，所述热交换器(17)被构造为参与所述罐(2)的内部压力管理；内部热交换器(18)；和涡轮压缩机(13)，所述涡轮压缩机(13)包括布置在所述内部热交换器(18)的第一通道上游的压缩构件(14)和布置在所述内部热交换器(18)的第一通道下游的涡轮(15)，所述压缩构件(14)和所述涡轮(15)通过轴(16)旋转地连接，所述冷却回路(4)在所述压缩装置(10)的任一侧连接到所述供应回路(3)，其特征在于，所述压缩装置(10)包括至少两个压缩级(30，31)，所述供应和冷却系统(1)包括控制装置(9)，所述控制装置被构造成当所述压缩装置(10)供应所述气体消耗装置(5，6)时串联连接所述压缩级(30，31)，并且当所述压缩装置(10)供应所述冷却回路(4)时并联连接所述压缩级(30，31)。2.根据权利要求1所述的供应和冷却系统(1)，其中，所述控制模块(9)包括穿过所述压缩装置(10)的每个所述压缩级(30，31)的主线路(32)。3.根据权利要求2所述的供应和冷却系统(1)，其中，所述控制模块(9)包括连接到所述主线路(32)的至少一个外围线路(33，34)和控制在所述外围线路(33，34)上流通的流量的至少一个阀(36，37)，所述外围线路(33，34)绕过压缩级(30，31)。4.根据前述权利要求中任一项所述的供应和冷却系统(1)，其中，所述内部热交换器(18)包括彼此热交换的第一通道和第二通道，所述第一通道布置在所述热交换器(17)的上游，所述第二通道布置在所述热交换器(17)的下游。5.根据前述权利要求中任一项所述的供应和冷却系统(1)，其中，所述供应回路(3)的压缩装置(10)是第一压缩装置(11)，所述供应和冷却系统(1)包括与所述第一压缩装置(11)并联安装的第二压缩装置(12)。6.根据权利要求5所述的供应和冷却系统(1)，其中，所述第二压缩装置(12)包括至少两个压缩级(30，31)，所述控制装置(9)被构造成当所述第二压缩装置(12)供应所述气体消耗装置(5，6)时串联连接所述第二压缩装置(12)的压缩级(30，31)，并且当所述第二压缩装置(12)供应所述冷却回路(5，6)时并联连接所述第二压缩装置(12)的压缩级(30，31)。7.根据前述权利要求中任一项所述的供应和冷却系统(1)，包括液态气体回路(8)，所述液态气体回路用于被来自所述罐(2)的液态气体穿过，并且被构造成获取所述罐(2)中容纳的液态气体，所述热交换器(17)在所述液态气体回路(8)的液态气体和在所述冷却回路(4)中流通的制冷剂之间实现热交换。8.根据权利要求7所述的供应和冷却系统(1)，其中，所述液态气体回路(8)包括用于将液态气体喷射到罐顶部空间(200)中的喷射构件(20)和布置在所述罐(2)的下部部分中的出口孔(21)。9.根据权利要求7或8所述的供应和冷却系统(1)，包括在所述压缩装置(10，11，12)的下游连接到所述供应回路(3)并延伸直至所述液态气体回路(8)的返回线路(60)，所述供应
和冷却系统(1)包括第一热交换器(61)，所述第一热交换器实现在所述返回线路(60)中流通的气体和在所述液态气体回路(8)中流通的气体之间的热交换。10.根据权利要求9所述的供应和冷却系统(1)，包括第二热交换器(62)，所述第二热交换器实现在所述压缩装置(10，11，12)上游的供应回路(3)中流通的气体和在所述第一热交换器(61)上游的返回线路(60)中流通的气体之间的热交换。11.根据权利要求1至6中任一项所述的供应和冷却系统(1)，其中，所述热交换器(17)至少部分地布置在所述罐(2)的顶部空间(200)处。12.一种用于管理包含在罐(2)中的气体的管理方法，通过根据前述权利要求中任一项所述的供应和冷却系统(1)来实施，包括：第一步骤，确定对所述气体消耗装置(5，6)进行供应的需求或者管理所述罐(2)的内部压力的需求，第二步骤，由所述控制模块(9)根据所确定的需求串联或并联连接所述压缩装置(10)的压缩级(30，31)。13.根据权利要求12结合权利要求4所述的管理方法，其中，根据第一操作模式，其压缩级(30，31)串联连接的第一压缩装置(11)供应所述气体消耗装置(5，6)，而其压缩级(30，31)并联连接的第二压缩装置(12)供应冷却回路(4)。14.根据权利要求13所述的管理方法，其中，根据第二操作模式，其压缩级(30，31)串联连接的第一压缩装置(11)和第二压缩装置(12)供应所述气体消耗装置(5，6)。15.根据权利要求14所述的管理方法，其中，根据第三操作模式，其压缩级(30，31)并联连接的第一压缩装置(11)和第二压缩装置(12)向所述冷却回路(4)供应。

技术总结
本发明涉及一种动力力供应和冷却系统(1)，用于包括罐(2)的浮式结构，所述动力力供应和冷却系统包括：包括至少一个压缩装置(10)的供应回路(3)，供应回路(3)被构造为向气体消耗装置(5，6)供应气体；冷却回路(4)，包括被构造为参与管理罐(2)的内部压力的热交换器(17)，冷却回路(4)在压缩装置(10)的任一侧连接到供应回路(3)，其特征在于，压缩装置(10)包括两个压缩级(30，31)，所述动力供应和冷却系统(1)包括控制装置(9)，该控制装置被构造成串联或并联连接压缩级(30，31)。31)。31)。


技术研发人员：B
受保护的技术使用者：气体运输技术公司
技术研发日：2021.12.13
技术公布日：2023/9/7