Genişləndiricilər, fırlanan maşınlara təzyiq azaldılmasından istifadə edə bilərlər. Genişləndirmənin quraşdırılmasının potensial faydalarını necə qiymətləndirməsi barədə məlumatı burada tapa bilərsiniz.
Tipik olaraq kimyəvi proses sənayesində (CPI), "yüksək təzyiq mayelərinin depresifləşdirilməli olduğu təzyiqə nəzarət klapanlarında çox miqdarda enerji boşa çıxır" [1]. Müxtəlif texniki və iqtisadi amillərdən asılı olaraq, bu enerjini sürücülük və ya digər fırlanan maşınlar sürmək üçün istifadə edilə bilən bu enerjini fırlanan mexaniki enerjiyə çevirmək arzu oluna bilər. Təqvib mayelər (mayelər) üçün bu, hidravlik enerji bərpa turbinindən istifadə edərək nail olur (HPRT; istinad 1). Sıxılmış mayelər (qazlar) üçün bir genişləndirici uyğun bir maşındır.
Genişləndiricilər, maye katalitik krekinq (FCC), soyuducu, təbii qaz şəhər klapanları, hava ayrılması və ya egzozlama tullantıları kimi bir çox uğurlu tətbiqetmələri olan yetkin bir texnologiyadir. Prinsipcə, azaldılmış təzyiq olan hər hansı bir qaz axını genişləndirmək üçün istifadə edilə bilər, ancaq enerji çıxışı "[2], həm də texniki və iqtisadi məqam üçün təzyiq nisbəti, temperaturu və axın sürəti birbaşa mütənasibdir. Genişləndirmə icrası: Proses, yerli enerji qiymətləri və istehsalçının uyğun avadanlıq mövcudluğu kimi bu və digər amillərdən asılıdır.
TurboExpander (bir turbinə bənzər bir şəkildə işləyən) ən məşhur genişləndirici (Şəkil 1) növüdür, fərqli proses şərtləri üçün uyğun digər növlər var. Bu məqalə genişləndiricilərin və onların komponentlərinin əsas növlərini təqdim edir və müxtəlif CPI bölmələrində əməliyyat menecerlərinin, məsləhətçilərin və ya enerji auditorlarının genişləndirilməsinin genişləndirilməsinin potensial iqtisadi və ətraf mühit faydalarını qiymətləndirə biləcəklərini ümumiləşdirir.
Həndəsə və funksiyada çox fərqli olaraq müxtəlif müqavimət qrupları var. Əsas növlər Şəkil 2-də göstərilir və hər növ aşağıda qısa şəkildə təsvir edilmişdir. Daha çox məlumat üçün, habelə xüsusi diametrlər və xüsusi sürətlərə əsaslanan hər növün əməliyyat vəziyyətini müqayisə edərək qrafiklər, köməyə baxın. 3.
Piston TurboExpander. Piston və fırlanan piston turboExpanders əks dönən daxili yanma mühərriki kimi fəaliyyət göstərir, yüksək təzyiqli qazı udmaq və saxlanan enerjini krank mili vasitəsilə fırlanan enerjiyə çevirir.
Turbo genişləndiricisini sürün. Əyləc Turbin Generfander, fırlanan elementin periferinə bağlı çömçə finsi olan konsentrik bir axın otağından ibarətdir. Onlar su təkərləri ilə eyni şəkildə hazırlanmışdır, lakin konsentrik otaqların kəsişməsinin kəsişməsindən çıxartmağa imkan verən, qazın genişlənməsinə imkan verir.
Radial TurboExpander. Radial axını turboexpanders bir eksenel giriş və radial bir çıxışa malikdir, qazın turbin percelleri vasitəsilə radially genişlənməsinə imkan verən radial bir çıxış var. Eynilə, eksenel axın turbinləri qazı turbin təkərindən keçdi, ancaq axın istiqaməti fırlanma oxuna paralel olaraq qalır.
Bu məqalə, müxtəlif altpes və iqtisadiyyatı, komponentlərini və iqtisadiyyatlarını müzakirə edərək radial və eksenelli turboeksantlara yönəlmişdir.
TurboExpander yüksək təzyiqli qaz axınından enerji çıxarır və sürücü yükünə çevirir. Adətən yük bir mil ilə əlaqəli bir kompressor və ya generatordur. Kompressor olan bir TurboExpander, sıxılmış maye tələb edən proses axınının digər hissələrində maye kompressoru, bununla da, başqa bir şəkildə boşa çıxan enerjidən istifadə edərək bitkinin ümumi səmərəliliyini artırır. Bir generator yükü olan bir turboExpander enerjini digər bitki proseslərində istifadə edilə bilən və ya satış üçün yerli şəbəkəyə qaytarıla bilən enerjini elektrikə çevirir.
TurboExpander generatorları, ya turbin təkərindən, ya da generatora turbine təkərindən və ya gear nisbəti vasitəsilə turbin təkərindən giriş sürətini effektiv şəkildə azaltan bir sürət qutusu ilə təchiz oluna bilər. Birbaşa sürücü turboExPanders səmərəliliyi, iz izi və istismar xərclərində üstünlüklər təklif edir. GearBox TurboExPanders daha ağırdır və daha böyük bir iz izi, yağlama köməkçi avadanlıq və müntəzəm təmir tələb edir.
Axın-turboeksanders radial və ya eksenel turbinlər şəklində edilə bilər. Radial axınının genişləndiriciləri bir eksenel giriş və radial bir çıxış ehtiva edir ki, qaz axını turbinin fırlanma oxundan radikal şəkildə çıxır. Eksenel turbinlər qazın axınlığı boyunca axəli axmasına imkan verir. Eksenel axın turbinləri, giriş bələdçisi vasitəsilə qaz axınından enerji çıxarır
TurboExpander generatoru üç əsas komponentdən ibarətdir: bir turbin təkəri, xüsusi rulmanlar və bir generator.
Turbin təkəri. Turbin təkərləri, aerodinamik səmərəliliyi optimallaşdırmaq üçün tez-tez xüsusi olaraq hazırlanmışdır. Turbin təkər dizaynına təsir edən tətbiq dəyişənləri giriş / çıxış təzyiqi, giriş / çıxış temperaturu, həcm axını və maye xüsusiyyətlərinə daxildir. Sıxılma nisbəti bir mərhələdə azaldılmaq üçün çox yüksək olduqda, bir çox turbin təkərləri olan bir turboExpander tələb olunur. Həm radial, həm də eksenel turbin təkərləri çox mərhələli olanlar kimi hazırlana bilər, lakin eksenel turbin təkərləri daha qısa bir eksenel uzunluğu var və buna görə daha yığcamdır. Multistage radial axın turbinləri qazdan eksenal axın turbinlərindən daha yüksək sürtünmə itkisi yaratmaq üçün ekseneldən axşama və arxi-si-si-səda axınına qədər axın tələb edir.
rulmanlar. TurboExpanderin səmərəli işləməsi üçün vacibdir. TurboExpander dizaynları ilə əlaqəli rulman növləri geniş şəkildə dəyişir və neft yatakları, maye film rulmanları, ənənəvi top rulmanları və maqnit rulmanları daxil ola bilər. Hər metodun cədvəl 1-də göstərildiyi kimi, öz üstünlükləri və çatışmazlıqları var.
Bir çox turboExpander istehsalçıları, unikal üstünlükləri səbəbindən "seçim hesabları" olaraq maqnit rulmanlarını seçirlər. Maqnetik rulmanlar, TurboExpander-in dinamik komponentlərinin sürtünmə işləməsini təmin edir, maşınların həyatı üzərində əməliyyat və texniki xidmət xərclərini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Onlar, eyni zamanda eksenel və radial yük və həddindən artıq şəraitə tab gətirmək üçün hazırlanmışdır. Onların daha yüksək ilkin xərcləri daha aşağı həyat dövrü xərcləri ilə əvəz olunur.
Dinamo. Generator turbinin fırlanma enerjisini alır və bir elektromaqnit generatoru (induksiya generatoru və ya daimi maqnit generatoru ola bilər) istifadə edərək faydalı elektrik enerjisinə çevirir. Induksiya generatorları daha aşağı qiymətləndirilən bir sürətə sahibdir, buna görə yüksək sürətli turbin tətbiqetmələri sürət qutusu tələb edir, lakin yaradılan elektrik enerjisini təmin etmək üçün dəyişən tezlik sürücüsü (VFD) ehtiyacını aradan qaldırmaq, şıltaq tezliyinə uyğunlaşdırmaq üçün hazırlana bilər. Digər tərəfdən daimi maqnit generatorları, birbaşa şaft ola bilər və dəyişkən bir tezlik sürücüsü vasitəsilə grid gücünü ötürə bilər. Generator, sistemdə mövcud olan mil gücünə görə maksimum güc çatdırmaq üçün hazırlanmışdır.
Möhürlər. Mühür, eyni zamanda, turboExpander sistemini tərtib edərkən kritik bir komponentdir. Yüksək səmərəliliyi qorumaq və ekoloji standartlara cavab vermək üçün potensial proses qazının qarşısını almaq üçün sistemlər möhürlənməlidir. TurboExPanders dinamik və ya statik möhürlərlə təchiz edilə bilər. Labirint möhürləri və quru qaz möhürləri kimi dinamik möhürlər, birja təkəri, rulmanlar və generatorun yerləşdiyi maşının qalan hissəsi arasında fırlanan bir şaft ətrafında möhür verin. Dinamik möhürlər zamanla köhnəlir və düzgün işləməyi təmin etmək üçün müntəzəm təmir və yoxlama tələb edir. Bütün TurboExpander komponentləri bir mənzildə olduqda, statik möhürlər, həm mənzildən, o cümlədən generatora, maqnit daşıyan sürücülərə və ya sensorlardan istifadə etmək üçün istifadə edilə bilər. Bu hava keçirməyən möhürlər qaz sızmasından daimi qorunma təmin edir və heç bir təmir və ya təmir tələb etmir.
Bir proses nöqteyi-nəzərindən, genişləndirmə üçün əsas tələb, yüksək təzyiqli bir şəkildə (qatılaşdırıla bilən) qazı, avadanlıqların normal işləməsi üçün kifayət qədər axın, təzyiq düşməsi və istifadəsi ilə aşağı təzyiqli bir sistemə, təzyiqli bir sistemin təmin edilməsidir. Əməliyyat parametrləri təhlükəsiz və səmərəli səviyyədə saxlanılır.
Təzyiq azaldılması funksiyası baxımından, genişləndirici Joule-Thomson (JT) klapanını, throttle klapan kimi də bildirmək üçün istifadə edilə bilər. JT qapağı bir istropik bir yol boyunca hərəkət etdiyindən və genişləndirilmiş bir yolda hərəkət edir, ikincisi qazın enişini azaldır və Enthalpy fərqini şaft gücünə çevirir və bununla da JT qapağından daha aşağı bir xarici temperatur istehsal edir. Bu, hədəfi qazın temperaturunu azaltmaq üçün olan kriogen proseslərdə faydalıdır.
Çıxış qazının temperaturunda daha aşağı bir məhdudiyyət varsa (məsələn, qaz temperaturu donma, nəmləndirmə və ya minimum maddi dizayn temperaturu), ən azı bir qızdırıcıya əlavə edilməlidir. Qaz temperaturunu idarə edin. Təchizatçı genişləndiricinin yuxarı axını olduqda, yem qazının bəzi enerjisi də genişləndirilmişdir, bununla da gücünü artırır. Çıxış temperaturuna nəzarət tələb olunduğu bəzi konfiqurasiyalarda, genişləndirildikdən sonra ikinci bir reheater quraşdırıla bilər.
Şəkil 3-də bir JT qapağını əvəz etmək üçün istifadə olunan əvvəlcədən istiləşmə cihazı olan genişləndirici generatorun ümumi axın diaqramının sadələşdirilmiş diaqramını göstərir.
Digər proses konfiqurasiyasında, genişlənən enerji birbaşa kompressora köçürülə bilər. Bəzən "komandirlər" adlandırılan bu maşınlar, ümumiyyətlə, bir və ya daha çox val ilə əlaqəli bir və ya daha çox val ilə əlaqəli genişləndirmə mərhələləri və iki mərhələ arasındakı sürət fərqini tənzimləmək üçün bir sürət qutusu da daxil ola bilər. Sıxılma mərhələsinə daha çox güc təmin etmək üçün əlavə bir motor da daxil ola bilər.
Aşağıda sistemin düzgün işləməsini və sabitliyini təmin edən ən vacib komponentlərdən bəziləri var.
Bypass klapan və ya təzyiq azaldılması klapan. Bypass klapanı, TurboExpander işləmədiyi zaman (məsələn, texniki xidmət və ya təcili yardım) klapan, ümumi axın genişləndirmə qabiliyyətinin artırılması üçün davamlı əməliyyat üçün istifadə olunur.
Təcili bağlama klapan (ESD). ESD klapanları mexaniki zərər çəkməmək üçün təcili yardım içində qaz axınını qarşısını almaq üçün istifadə olunur.
Alətlər və nəzarət. Monitor üçün vacib dəyişənlərə giriş və çıxış təzyiqi, axın sürəti, fırlanma sürətini və güc çıxışı daxildir.
Həddindən artıq sürətdə sürmək. Cihaz turbinə axını kəsir, turbin rotorunun yavaşlatmasına səbəb olan, bununla da avadanlıqları zərər verə biləcək gözlənilməz proses şərtləri səbəbindən avadanlıqları həddindən artıq sürətdən qoruyur.
Təzyiq Təhlükəsizliyi Valve (PSV). PSV-lər tez-tez boru kəmərlərini və aşağı təzyiq cihazlarını qorumaq üçün turboExpanderdən sonra quraşdırılır. PSV, Adətən Bypass klapanının açılmasının uğursuzluğunu daxil edən ən ağır şərtlərə tab gətirmək üçün hazırlanmış olmalıdır. Mövcud bir təzyiqin azaldılması stansiyasına bir genişləndirici əlavə olunarsa, proses dizayn komandası mövcud PSV-nin adekvat qorunmasını təmin etməməsini müəyyənləşdirməlidir.
Qızdırıcı. Qızdırıcılar turbindən keçən qazın səbəb olduğu temperaturun düşməsini kompensasiya edir, buna görə qaz əvvəlcədən isidilməlidir. Onun əsas funksiyası, qazın temperaturunu minimum dəyərdən yuxarı qoyaraq qazın temperaturunu qorumaq üçün yüksələn qaz axınının temperaturunu artırmaqdır. Temperaturun qaldırılmasının başqa bir faydası, enerji çıxışını artırmaq, eləcə də avadanlıq nozzlesinə mənfi təsir göstərə biləcək korroziya, kondensasiya və ya nəmləndirmənin qarşısını almaqdır. İstilik dəyişdiriciləri olan sistemlərdə (Şəkil 3-də göstərildiyi kimi), qaz istiliyi ümumiyyətlə qızdırılan mayenin axınını əvvəlcədən qızdırma halına gətirərək idarə olunur. Bəzi dizaynlarda bir istilik dəyişdiricisi yerinə bir alov qızdırıcısı və ya elektrik qızdırıcısı istifadə edilə bilər. Qızdırıcılar artıq mövcud JT valve stansiyasında mövcud ola bilər və genişləndirmə əlavə etmək əlavə bir qızdırıcılar qurmağı tələb edə bilməz, əksinə qızdırılan maye axını artırır.
Yağlama yağı və möhür qaz sistemləri. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, genişləndiricilər, sürtkü yağları və möhürləmə qazlarını tələb edə biləcək müxtəlif möhür dizaynlarından istifadə edə bilərlər. Mümkün olduqda, sürtkü yağı proses qazları ilə əlaqə qurarkən yüksək keyfiyyətli və təmizlik qorumalıdır və yağ özlülük səviyyəsi yağlanmış rulmanların tələb olunan əməliyyat diapazonunda qalmalıdır. Möhürlənmiş qaz sistemləri, ümumiyyətlə, nəqliyyat qutusundan genişləndirmə qutusuna girməsinin qarşısını almaq üçün bir neft yağlama cihazı ilə təchiz olunmuşdur. Karbohidrogen sənayesində istifadə olunan kupderlərin xüsusi tətbiqləri üçün, Lube yağı və möhür qaz sistemləri adətən API 617 [5] hissə 4 xüsusiyyətləri üçün hazırlanmışdır.
Dəyişən tezlik sürücüsü (VFD). Generator induksiya olduqda, bir VFD, ümumiyyətlə, Utility Tezliyinə uyğun olaraq alternativ cərəyan (AC) siqnalını tənzimləmək üçün açılır. Tipik olaraq, dəyişən tezlikli sürücülərə əsaslanan dizaynlar, sürət qutularından və ya digər mexaniki komponentlərdən istifadə edən dizaynlardan daha yüksək səviyyədədir. VFD-based sistemlər, genişləndirici mil sürətinin sürətlənmələri ilə nəticələnə biləcək daha geniş bir proses dəyişikliklərini də təmin edə bilər.
Keçmə. Bəzi genişləndirici dizaynlar genişləndiricinin sürətini generatorun qiymətləndirilmiş sürətinə endirmək üçün sürət qutusundan istifadə edir. Bir sürət qutusundan istifadə dəyəri ümumi səmərəliliyi daha aşağı və buna görə daha aşağı güc çıxışıdır.
Bir genişləndirici üçün sitatura (RFQ) bir sorğu hazırlayarkən, proses mühəndisi əvvəlcə əməliyyat şərtlərini, o cümlədən aşağıdakı məlumatları müəyyənləşdirməlidir:
Mexanik mühəndislər tez-tez digər mühəndislik fənlərindən məlumat istifadə edərək genişləndirici generatorun spesifikasiyasını və spesifikasiyalarını tez-tez tamamlayırlar. Bu girişlər aşağıdakıları əhatə edə bilər:
Xüsusiyyətlər, həmçinin istehsalçının tender prosesi və tədarükün həcmi, eləcə də layihənin tələb etdiyi tətbiqetmə prosedurları kimi istehsalçı tərəfindən təqdim olunan sənədlərin və rəsmlərin siyahısını da əhatə etməlidir.
İstehsalçının tender prosesi çərçivəsində verdiyi texniki məlumatlar ümumiyyətlə aşağıdakı elementləri əhatə etməlidir:
Təklifin hər hansı bir tərəfi orijinal spesifikasiyalardan fərqlənirsə, istehsalçı ayrıca sapmaların siyahısını və sapmaların səbəblərini də təmin etməlidir.
Bir təklif alındıqdan sonra Layihənin İnkişafı Komandası uyğunluq tələbini nəzərdən keçirməlidir və dəyişiklərin texniki cəhətdən haqlı olub olmadığını müəyyənləşdirməlidir.
Təklifləri qiymətləndirərkən nəzərə alınacaq digər texniki mülahizələr aşağıdakılardır:
Nəhayət, iqtisadi təhlil aparmaq lazımdır. Fərqli seçimlər fərqli ilkin xərclərlə nəticələnə bilər, layihənin uzunmüddətli iqtisadiyyatı və investisiya qoyuluşunu müqayisə etmək üçün pul vəsaitlərinin hərəkəti və ya həyat dövrü xərclərinin təhlili aparılması tövsiyə olunur. Məsələn, daha yüksək ilkin investisiya məhsuldarlığı və ya azaldılmış təmir tələbləri ilə uzunmüddətli müddətdə ofset ola bilər. Bu tip analiz üzrə təlimatlar üçün "İstinadlar" baxın. 4.
Bütün TurboExpander-generator tətbiqləri müəyyən bir tətbiqdə bərpa edilə bilən mövcud enerjinin ümumi miqdarını təyin etmək üçün ilkin ümumi güc hesablamasını tələb edir. TurboExpander generatoru üçün enerji potensialı isentropik (daimi entropiya) prosesi kimi hesablanır. Bu, sürtünmədən geri çevrilə bilən bir Adiabatik prosesi nəzərdən keçirmək üçün ideal termodinamik vəziyyətdir, lakin bu, faktiki enerji potensialını qiymətləndirmək üçün düzgün bir prosesdir.
İSentropic potensial enerji (IPP), TurboExpander-in giriş və çıxışındakı xüsusi Enthalpy fərqini vuraraq nəticəni kütləvi axın sürəti ilə vuraraq hesablanır. Bu potensial enerji bir istropik miqdarı (1) (1)) kimi ifadə ediləcəkdir:
İpp = (hinlet - h (i, e)) × ṁ x ŋ (1)
H (i, e) isTropic outlet istiliyini nəzərə alaraq xüsusi bir Enthalpy, kütləvi axın sürətidir.
ISTropik potensial enerji potensial enerjini qiymətləndirmək üçün istifadə edilə bilər, bütün real sistemlər sürtünmə, istilik və digər köməkçi enerji itkisini əhatə edir. Beləliklə, həqiqi güc potensialını hesablayarkən aşağıdakı əlavə giriş məlumatları nəzərə alınmalıdır:
TurboExpander tətbiqlərində, temperatur əvvəllər qeyd olunan boru donması kimi istenmeyen problemlərin qarşısını almaq üçün minimum səviyyədədir. Təbii qaz axdığı yerlərdə, nəmləndirmə demək olar ki, həmişə mövcuddur, yəni turboExpander və ya boğaz klapanının aşağı axınının aşağı və xarici temperaturu 0 ° C-dən aşağı düşərsə, daxili və xarici olaraq dondurulacaq. Buz meydana gəlməsi axın məhdudlaşdırılması ilə nəticələnə bilər və nəticədə sistemə bağlanacaq. Beləliklə, daha real potensial elektrik ssenarisini hesablamaq üçün "İstədiyiniz" çıxış temperaturu istifadə olunur. Bununla birlikdə, hidrogen kimi qazlar üçün, temperatur həddi daha aşağıdır, çünki hidrogen qazdan mayedən mayedən (-253 ° C) çatana qədər dəyişmir. Xüsusi Enthalpy-ni hesablamaq üçün bu istədiyiniz çıxış istiliyindən istifadə edin.
TurboExpander sisteminin səmərəliliyi də nəzərə alınmalıdır. İstifadə olunan texnologiyadan asılı olaraq sistem səmərəliliyi əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Məsələn, turbindən bir generatora fırlanma enerjisini köçürmək üçün bir eniş gücünü istifadə edən bir turboExpander, turbindən birbaşa sürücüdən istifadə edən bir sistemdən daha çox sürtünmə itkisi yaşayacaqdır. TurboExpander sisteminin ümumi səmərəliliyi bir faiz şəklində ifadə olunur və turboExpander-in həqiqi güc potensialını qiymətləndirərkən nəzərə alınır. Həqiqi güc potensialı (pp) aşağıdakı kimi hesablanır:
Pp = (hinlet - hexit) × ṁ x ṅ (2)
Təbii qaz təzyiqinin relyef tətbiqinə baxaq. ABC, əsas boru kəmərindən təbii qaz nəql edən və yerli bələdiyyələrə paylayan təzyiqlərin azaldılması stansiyasını işlədir və saxlayır. Bu stansiyada qaz inleti təzyiqi 40 bardır və çıxış təzyiqi 8 bardır. Əvvəlcədən qızdırılmış giriş qaz temperaturu, boru kəmərinin dondurulmasının qarşısını almaq üçün qazı qızdıran 35 ° C-dir. Buna görə, çıxış qaz istiliyi 0 ° C-dən aşağı düşməməsi üçün idarə edilməlidir. Bu nümunədə təhlükəsizlik amilini artırmaq üçün minimum çıxış temperaturu kimi 5 ° C-dən istifadə edəcəyik. Normallaşdırılmış həcmli qaz axını dərəcəsi 50.000 NM3 / saatdır. Güc potensialını hesablamaq üçün, bütün qazın turbo genişləndiricisindən keçdiyini və maksimum güc çıxışı hesabladığını güman edəcəyik. Aşağıdakı hesablamadan istifadə edərək ümumi güc çıxış potensialını qiymətləndirin:
Time vaxt: May-25-2024