ANTI-SURGE SPEED CONTROL FOR TWO OR MORE COMPRESSORSMethod and control system to control the speed of centrifugal compressors (4, 5) operating within a vacuum pressure swing adsorption process to avoid an operation at which surge can occur and directly driven by electric motors (4, 5) that are in turn controlled by a variable frequency drives (12, 13), while subsequently operating the vacuum pressure swing process between set limits of highest adsorption and lowest desorption pressure. An optimal speed for operation of the compressors is determined at which the compressors will operate along a peak efficiency operating line of a compressor map thereof. This speed is adjusted by a feed back speed multiplier when the flow or other parameter referable to flow through the compressors is below a minimum and a feed forward multiplier during evacuation and evacuation with purge steps that multiplies the feed back multiplier to increase speed of the compressors and thereby avoid surge. The speed is then adjusted by a global speed factor which serves to adjust the average speed of the motors over all steps of the repeating cycle such that the process operates within high and low pressure limits.A method of controlling centrifugal compressor speed within a vacuum pressure swing adsorption apparatus, wherein said apparatus comprises two or more centrifugal compressors, wherein each centrifugal compressor has an inlet configured to receive a fluid stream and an outlet configured to discharge a pressurized fluid stream, said method comprising:measuring and calculating the flow rate of a fluid stream entering the inlet of each centrifugal compressor, the centrifugal compressors directly driven by electric motors having a speed controlled by a variable frequency drive;measuring and calculating the pressure of the pressurized fluid stream at the outlet of each compressor and the pressure of the fluid stream at the inlet of each compressor and calculating the pressure ratio of outlet to inlet pressure of each centrifugal compressor;determining an optimal speed of each centrifugal compressor based on the pressure ratio and that lies along the peak efficiency operating line of the centrifugal compressor, the centrifugal compressors directly driven by electric motors having a speed controlled by a variable frequency drive;determining a minimum allowable flow rate of the fluid stream passing through each centrifugal compressor at which surge conditions can occur at the optimal speed;determining a feedback multiplier that when multiplied by the optimal speed will either increase the speed when the flow rate passing through the centrifugal compressor is less than the minimum allowable flow rate or will reduce the speed when the flow rate passing through the centrifugal compressor is greater than or equal to the minimum allowable flow rate;setting a target highest adsorption pressure set point for each adsorption vessel, during steps of a repeating cycle conducted by the vacuum pressure swing adsorption apparatus where the centrifugal compressor is least likely to encounter surge conditions, other than a pure evacuation step and an evacuation with product purge step thereof, setting a total speed multiplier equal to the product of the feedback multiplier and global speed factor, wherein the global speed factor is determined at the termination of the production with provide purge step which, when multiplied by the optimal speed, will increase the speed of a machine pressurizing the vacuum pressure swing apparatus when the highest pressure obtained is less than target highest adsorption pressure set point and decrease the speed of the machine pressurizing the vacuum pressure swing apparatus when the highest pressure obtained is greater target highest adsorption pressure set point;during the pure evacuation step and the evacuation with product purge step, calculating a feed forward multiplier that will increase the speed during the pure evacuation step and the evacuation with product purge step such that centrifugal compressor is not likely to enter the surge conditions;setting a lowest target desorption set point for each adsorption vessel;determining a vacuum global speed factor at the termination of the evacuation with product purge step which, when multiplied by the optimal speed, will decrease the speed of the machine evacuating the vacuum pressure swing apparatus when the lowest pressure obtained is less than the target lowest desorption pressure set point and increase the speed of the machine evacuating the vacuum pressure swing apparatus when the lowest pressure obtained is greater than the target lowest desorption pressure set point;determining a feed global speed factor at the termination of the production with provide purge step that, when multiplied by the optimal speed, will increase the speed of a machine pressurizing the vacuum pressure swing apparatus when the highest pressure obtained is less than target highest adsorption pressure set point and decrease the speed of the machine pressurizing the vacuum pressure swing apparatus when the highest pressure obtained is greater target highest adsorption pressure set point;calculating a feed total speed multiplier for the machine pressurizing the vacuum pressure swing apparatus by multiplying the feedback multiplier, feed forward multiplier, and feed global speed factor together; calculating a vacuum total speed multiplier for the machine evacuating the vacuum pressure swing apparatus by multiplying the feedback multiplier, feed forward multiplier, and vacuum global speed factor together;calculating an adjusted speed for both the machine pressurizing the vacuum pressure swing apparatus and the machine evacuating the vacuum pressure swing apparatus by multiplying the optimal speed by the feed total speed multiplier or vacuum total speed multiplier, respectively; andgenerating a control signal referable at least to the adjusted speed for each machine and inputting the control signal into the variable frequency drive for each respective machine such that the electric motor and the centrifugal compressor operate at the adjusted speed.
2개 이상의 압축기를 위한 서지-방지 속도 제어차례로 가변 주파수 드라이브(12, 13)에 의해 제어되는 전기 모터(4, 5)에 의해 직접 구동되고 서지가 일어날 수 있는 작동을 피하도록 진공 압력 스윙 흡착 공정 내에서 작동하면서, 후속적으로 최고 흡착 압력 및 최저 탈착 압력의 설정 한계들 사이에서 진공 압력 스윙 공정을 작동시키는, 원심 압축기(4, 5)의 속도를 제어하는 방법 및 제어 시스템. 압축기가 그의 압축기 맵의 피크 효율 작동선을 따라 작동할, 압축기의 작동을 위한 최적 속도가 결정된다. 이러한 속도는 유동 또는 압축기를 통한 유동과 관련될 수 있는 다른 파라미터가 최소치 미만일 때 피드백 속도 승수에 의해 조절되고, 배출 단계 및 배출과 퍼지 단계 동안에, 압축기의 속도를 증가시킴으로써 서지를 피하도록 피드백 승수에 곱해지는 피드포워드 승수에 의해 조절된다. 이어서, 속도는 공정이 고압 한계 및 저압 한계 내에서 작동하도록 반복 사이클의 모든 단계에 걸쳐 모터의 평균 속도를 조절하도록 역할하는 전역 속도 계수에 의해 조절된다.유체 스트림(stream)을 수용하도록 구성된 입구 및 가압된 유체 스트림을 토출하도록 구성된 출구를 각각 갖는 2개 이상의 원심 압축기들을 포함하는 진공 압력 스윙 흡착 장치(vacuum pressure swing adsorption apparatus) 내에서 원심 압축기 속도를 제어하는 방법으로서,각각의 원심 압축기의 입구로 진입하는 유체 스트림의 유량을 측정 및 계산하는 단계 - 원심 압축기들은 가변 주파수 드라이브(variable frequency drive)에 의해 제어되는 속도를 갖는 전기 모터들에 의해 직접 구동됨 -;각각의 압축기의 출구에서의 가압된 유체 스트림의 압력 및 각각의 압축기의 입구에서의 유체 스트림의 압력을 측정 및 계산하고, 각각의 원심 압축기의 입구 압력에 대한 출구 압력의 압력비를 계산하는 단계;압력비에 기초하고 원심 압축기의 피크 효율 작동선(peak efficiency operating line)을 따라 놓이는 각각의 원심 압축기의 최적 속도를 결정하는 단계 - 원심 압축기들은 가변 주파수 드라이브에 의해 제어되는 속도를 갖는 전기 모터들에 의해 직접 구동됨 -;각각의 원심 압축기를 통과하는 유체 스트림의 최소 허용 유량 - 여기서 서지(surge) 조건들이 최적 속도에서 일어날 수 있음 - 을 결정하는 단계;최적 속도가 곱해진 때, 원심 압축기를 통과하는 유량이 최소 허용 유량 미만인 경우 속도를 증가시키거나 원심 압축기를 통과하는 유량이 최소 허용 유량 이상인 경우 속도를 감소시킬 피드백 승수(feedback multiplier)를 결정하는 단계;각각의 흡착 용기(vessel)에 대한 목표 최고 흡착 압력 설정점을 설정하는 단계;진공 압력 스윙 흡착 장치에 의해 수행되는 반복 사이클의 순수 배출 단계(pure evacuation step) 및 배출과 생성물 퍼지 단계(evacuation with product purge step) 이외의, 원심 압축기가 서지 조건들에 직면할 가능성이 최소인 그의 단계들 동안에, 피드백 승수와 전역 속도 계수(global speed factor)의 곱과 동일한 총 속도 승수(total speed multiplier)를 설정하는 단계 - 최적 속도가 곱해진 때, 얻어진 최고 압력이 목표 최고 흡착 압력 설정점 미만인 경우 진공 압력 스윙 장치를 가압하는 기계의 속도를 증가시키고, 얻어진 최고 압력이 목표 최고 흡착 압력 설정점 초과인 경우 진공 압력 스윙 장치를 가압하는 기계의 속도를 감소시킬 전역 속도 계수는 생성과 퍼지 제공 단계(production with provide purge step)의 종료시에 결정됨 -;순수 배출 단계 및 배출과 생성물 퍼지 단계 동안에, 원심 압축기가 서지 조건들에 진입할 가능성이 없도록, 순수 배출 단계 및 배출과 생성물 퍼지 단계 동안에 속도를 증가시킬 피드포워드 승수(feed forward multiplier)를 계산하는 단계;각각의 흡착 용기를 위한 최저 목표 탈착(desorption) 설정점을 설정하는 단계;최적 속도가 곱해진 때, 얻어진 최저 압력이 목표 최저 탈착 압력 설정점 미만인 경우 진공 압력 스윙 장치를 배출시키는 기계의 속도를 감소시키고, 얻어진 최저 압력이 목표 최저 탈착 압력 설정점 초과인 경우 진공 압력 스윙 장치를 배출시키는 기계의 속도를 증가시킬 진공 전역 속도 계수(vacuum global speed factor)를 배출과 생성물 퍼지 단계의 종료시에 결정하는 단계;최적 속도가 곱해진 때, 얻어진 최고 압력이 목표 최고 흡착 압력 설정점 미만인 경우 진공 압력 스윙 장치를 가압하는 기계의 속도를 증가시키고, 얻어진 최고 압력이 목표 최고 흡착 압력 설정점 초과인 경우 진공 압력 스윙 장치를 가압하는 기계의 속도를 증가시킬 공급 전역 속도 계수(feed global speed factor)를 생성과 퍼지 제공 단계의 종료시에 결정하는 단계;피드백 승수, 피드포워드 승수, 및 공급 전역 속도 계수를 함께 곱함으로써, 진공 압력 스윙 장치를 가압하는 기계를 위한 공급 총 속도 승수를 계산하는 단계;피드백 승수, 피드포워드 승수, 및 진공 전역 속도 계수를 함께 곱함으로써, 진공 압력 스윙 장치를 배출시키는 기계를 위한 진공 총 속도 승수를 계산하는 단계;최적 속도에 각각 공급 총 속도 승수 또는 진공 총 속도 승수를 곱함으로써, 진공 압력 스윙 장치를 가압하는 기계 및 진공 압력 스윙 장치를 배출시키는 기계 둘 모두를 위한 조절된 속도를 계산하는 단계; 및각각의 기계를 위한 조절된 속도와 적어도 관련될 수 있는 제어 신호를 발생시키고, 전기 모터 및 원심 압축기가 조절된 속도로 작동하도록 제어 신호를 각각의 각자의 기계를 위한 가변 주파수 드라이브 내로 입력하는 단계를 포함하는, 방법.