Müəllif: Lukas Bijikli, məhsul portfelinin meneceri, inteqrasiya edilmiş dişli sürücülər, R & D CO2 sıxılma və istilik nasosları, Siemens Energy.
Uzun illərdir, inteqrasiya edilmiş dişli kompressor (IGC) hava ayırma zavodları üçün seçim texnologiyası olmuşdur. Bu, əsasən yüksək səmərəliliyi ilə əlaqədardır ki, bu da oksigen, azot və inert qaz üçün azaldılmış xərclərə səbəb olur. Bununla yanaşı, dekarbonizasiya üzərində artan diqqət, xüsusilə səmərəlilik və tənzimləmə rahatlığı baxımından IPC-lərə yeni tələblər yerləşdirir. Kapital xərcləri, xüsusilə kiçik və orta müəssisələrdə bitki operatorları üçün vacib amil olmağa davam edir.
Son bir neçə ildə Siemens Energy, hava ayırma bazarının dəyişən ehtiyaclarını ödəmək üçün IGC imkanlarını genişləndirmək məqsədi daşıyan bir neçə tədqiqat və inkişaf (R & D) layihələri başlatdı. Bu məqalədə bu dəyişikliklərin müştərilərin dəyəri və karbon azaldılması məqsədləri ilə necə kömək edə biləcəyimizi və müzakirə etdiyimiz bəzi xüsusi dizayn inkişaflarını vurğulayır.
Bu gün hava ayırma bölmələrinin əksəriyyəti iki kompressorla təchiz olunmuşdur: əsas hava kompressoru (Mac) və təkan hava kompressoru (BAC). Əsas hava kompressoru, adətən atmosfer təzyiqindən təxminən 6 bara qədər bütün hava axını sıxır. Bu axınının bir hissəsi daha sonra BAC-da 60 bara qədər təzyiqə daha da sıxılmışdır.
Enerji mənbəyindən asılı olaraq, kompressor ümumiyyətlə buxar turbin və ya elektrik mühərriki tərəfindən idarə olunur. Buxar turbinini istifadə edərkən, hər iki kompressor əkiz mil qolu ilə eyni turbin tərəfindən idarə olunur. Klassik sxemdə buxar turbinü və HAC (Şəkil 1) arasında bir ara ötürücü quraşdırılmışdır.
Həm elektriklə idarə olunan, həm də buxar turbinli sistemlərdə, kompressor səmərəliliyi, bölmənin enerji istehlakına birbaşa təsir etdiyi üçün dekarbonlaşma üçün güclü bir qoldur. Bu, buxar turbinləri tərəfindən idarə olunan MGP-lər üçün xüsusilə vacibdir, çünki buxar istehsalı üçün istinin çox hissəsi fosil yanacaq-işləyən qazanlarda əldə edilir.
Elektrik mühərrikləri buxar turbin sürücüsünə bir alternativ alternativ təmin etsə də, nəzarət rahatlığına çox vaxt daha çox ehtiyac var. Bu gün inşa edilən bir çox müasir hava ayırma bitkiləri şəbəkə bağlanır və yüksək səviyyədə bərpa olunan enerji istifadəsinə malikdir. Məsələn, Avstraliyada, məsələn, Ammonyak sintezi üçün azot istehsal etmək üçün hava ayırma bölmələrindən (asus) istifadə edəcək bir neçə yaşıl ammiak bitkisi tikmək planları var və yaxınlıqdakı külək və günəş təsərrüfatlarından elektrik alacağı gözlənilir. Bu bitkilərdə, tənzimləmə rahatlığı, elektrik enerjisində təbii dalğalanmaları kompensasiya etmək üçün vacibdir.
Siemens Energy 1948-ci ildə ilk IGC (əvvəllər VK kimi tanınan VK kimi tanınır) inkişaf etdirdi. Bu gün dünya miqyasında 2300-dən çox vahid istehsal edir, bunlardan çoxu 400.000 m3 / saatdan çox axın dərəcələri olan tətbiqlər üçün hazırlanmışdır. Müasir MGP-lərimiz bir binada saatda 1,2 milyon kubmetrə qədər axın sürəti var. Bunlara bir-bir mərhələli versiyalarda 2,5 və ya daha yüksək olan təzyiq nisbətləri olan konsol kompressorlarının gücsüz versiyaları daxildir.
Son illərdə IGC səmərəliliyi, tənzimləmə rahatlığı və kapital xərcləri üçün artan tələbləri ödəmək üçün, aşağıda ümumiləşdirilmiş bəzi diqqətəlayiq dizayn təkmilləşdirmələri etdik.
Birinci Mac mərhələsində adətən istifadə olunan bir sıra periklərin dəyişən səmərəliliyi bıçaq həndəsəsini dəyişir. Bu yeni pervane, 89% -ə qədər dəyişkən effektivliklərlə, adi LS diffuzorları ilə birlikdə yeni nəsil hibrid diffuzorları ilə birlikdə 90% -dən çoxu ilə əldə edilə bilər.
Bundan əlavə, pervane, birinci mərhələni daha yüksək enerji sıxlığı və sıxılma nisbəti olan ilk mərhələni təmin edən bir mach nömrəsi var. Bu, üç mərhələli Mac sistemlərində dişlilərin ötürülməsi gücünü azaldır, kiçik diametrli dişli və birinci mərhələlərdə daha kiçik diametrli dişli və birbaşa sürücü sürət qutularından istifadə etməyə imkan verir.
Ənənəvi tam uzunluğu LS Vane Diffuser ilə müqayisədə, növbəti nəsil hibrid diffuzoru, 3% -i və 3% -i nəzarət amilinin artan mərhələsi səmərəliliyinə malikdir. Bu artım bıçaqları qarışdırmaqla nail olunur (yəni bıçaqlar tam hündürlüyə və qismən yüksəklik hissələrə bölünür). Bu konfiqurasiyada
Təcavüzkar və diffuzor arasındakı axın çıxışı, adi LS diffuzorunun bıçaqlarından daha çox pervane-dən daha yaxın olan bıçağın hündürlüyünün bir hissəsi ilə azalır. Adi LS Diffuser-də olduğu kimi, tammetrajlı bıçaqların aparıcı kənarları, bıçaqlara zərər verə biləcək təsirli-diffuser qarşılıqlılığının qarşısını almaq üçün parkerdən bərabərdir.
Kəskinliyə yaxın bıçaqların yüksəkliyini qismən artıran bıçaqların hündürlüyü də nasaz meydançası yaxınlığında axın istiqamətini də yaxşılaşdırır. Çünki tam uzunluqlu vane bölmənin aparıcı kənarı adi LS diffuzoru kimi eyni diametrdə qalır, daha geniş tətbiq və tənzimləmə üçün imkan verməyə imkan verir.
Su enjeksiyonu su damlalarını emiş borusundakı hava axınına enjekte etmək ehtiva edir. Dropletlər buxarlanır və prosesi qaz axınından buxarlanır və içəri temperaturu sıxılma mərhələsinə endirir. Bu, istropik güc tələblərinin azalması və səmərəliliyin 1% -dən çox artması ilə nəticələnir.
Dişli şaftın sərtləşdirilməsi, diş genişliyini azaltmağa imkan verən vahid bölgəsinə icazə verilən stresin artırılmasına imkan verir. Bu, sürət qutusundakı mexaniki zərərləri 25% -ə qədər azaldır, nəticədə ümumi effektivliyin 0,5% -ə qədər artması ilə nəticələnir. Bundan əlavə, əsas kompressor xərcləri 1% -ə qədər azaldıla bilər, çünki böyük sürət qutusunda daha az metal istifadə olunur.
Bu pervane, 0,25-ə qədər axın əmsalı (φ) ilə işləyə bilər və 65 dərəcə paneldən 6% daha çox baş verir. Bundan əlavə, axın əmsalı 0,25-ə çatır və IGC maşınının ikiqat axını dizaynında, həcmli axın 1,2 milyon m3 / saat / hətta 2,4 milyon m3 / saata çatır.
Daha yüksək bir PHI dəyəri eyni həcm axınının üstündə daha kiçik bir diametrli bir pervantın istifadəsinə imkan verir, bununla da əsas kompressorun dəyərini 4% -ə qədər azaldır. Birinci mərhələ perçinin diametri daha da azaldıla bilər.
Ali başı çıxışdakı ətrafdakı dövrün əsas komponentini artıran 75 ° çarxı ucaltma bucağı ilə əldə edilir və bununla da Eulerin tənliyinə görə daha yüksək baş verir.
Yüksək sürətli və yüksək səmərəli pervanterlərlə müqayisədə, imkansızların səmərəliliyi, dəyişmədən daha yüksək itkilər səbəbindən bir qədər azalır. Bu, orta ölçülü bir ilbizdən istifadə etməklə kompensasiya edilə bilər. Bununla birlikdə, bu könülsüz, dəyişkən səmərəliliyi 87% -ə qədər olan effektivliyi 1,0 və 0,24-cü bir axın əmsalı ilə nail olmaq olar.
Kiçik dəyişdirmə, böyük dişli diametri azaldıqda digər uçutlarla toqquşmamağa imkan verir. Operatorlar, maksimum icazə verilən dişli sürətini aşmadan 6 qütblü motordan daha yüksək sürətlə 4-qütblü motor (1000 rpm-dən 1500 rpm) keçərək xərcləri qənaət edə bilərlər. Bundan əlavə, bu, dükan və böyük dişli üçün maddi xərcləri azalda bilər.
Ümumiyyətlə, əsas kompressor kapital xərclərində 2% -ə qədər qənaət edə bilər, üstəgəl mühərrik də kapital xərclərində 2% qənaət edə bilər. Kompakt uçurtmazlıqlar bir qədər daha səmərəlidir, onlardan istifadə etmək qərarı əsasən müştərinin prioritetlərindən (səmərəliliyi) prioritetlərindən (səmərəliliyi) asılıdır və layihə-layihə əsasında qiymətləndirilməlidir.
Nəzarət qabiliyyətlərini artırmaq üçün iGV çox mərhələlərin qarşısında quraşdırıla bilər. Bu, yalnız IGV-ləri birinci mərhələyə qədər daxil olan IGC layihələrindən daha sərt kontrastdadır.
İGC-nin əvvəllər iTerations, Vortex əmsalı (yəni ikinci iGV-nin bucağının bucağına bölünən ikinci iGV), axınının irəli (açı> 0 °, başı azaldan) və ya tərs vorteks (bucaq <0) olmasından asılı olmayaraq sabit olaraq qaldı. °, təzyiq artır). Bu əlverişsizdir, çünki bucaq əlaməti müsbət və mənfi vortalar arasında dəyişir.
Yeni konfiqurasiya, maşın irəliyə və tərs Vortex rejimində olanda iki fərqli vorteks nisbətinin istifadə olunmasına imkan verir və bununla da daimi səmərəliliyi qoruyarkən idarəetmə diapazonunu 4% artırmağa imkan verir.
BAC-lərdə ümumiyyətlə istifadə olunan ls diffuzoru daxil etməklə çox mərhələli səmərəliliyi 89% -ə qədər artırıla bilər. Bu, digər səmərəliliyi yaxşılaşdırılması ilə birlikdə, ümumi qatarın səmərəliliyini qoruyarkən BAC mərhələlərinin sayını azaldır. Mərhələlərin sayının azaldılması bir intercooler, əlaqəli proses qaz boru kəmərinin və rotor və stator komponentlərinin, nəticədə 10% -nin qənaətinə səbəb olduğunu aradan qaldırır. Bundan əlavə, bir çox hallarda əsas hava kompressorunu və gücləndirici kompressoru bir maşında birləşdirmək mümkündür.
Daha əvvəl qeyd olunduğu kimi, buxar turbinü və vac arasında aralıq ötürücü tələb olunur. Siemens Energy-dən olan yeni IGC dizaynı ilə bu biler dişli panion şaftı ilə böyük dişli (4 dişli) arasında boş bir mili əlavə edərək sürət qutusuna birləşdirilə bilər. Bu, ümumi xəttin qiymətini (əsas kompressor plus köməkçi avadanlıq) 4% -ə qədər azalda bilər.
Bundan əlavə, 4 piyon dişli 6-qütbdən 4-qütblü mühərrikdən 4-qütb mühərrikinə keçmək üçün kompakt diyirləmə mühərriklərinə daha səmərəli alternativdir (maksimum icazə verilən pinion sürəti azaldılsa və ya olduqda). ) Keçmiş.
Onların istifadəsi, istilik nasosları və buxar sıxılması, həmçinin karbon ələ keçirmə, istifadəsi və saxlama (CCUS) inkişafları da daxil olmaqla, sənaye dekarbonizasiyası üçün vacib bir neçə bazarda daha çox yayılmışdır.
Siemens Energy, IGC-lərin dizayn və işləməsi üçün uzun bir tarixə malikdir. Yuxarıda (və digər) tədqiqat və inkişaf səyləri ilə sübut olunduqda, bu maşınları daima tətbiq ehtiyaclarını ödəmək və aşağı xərclər üçün artan bazar tələbatını ödəmək, artan səmərəlilik və artan davamlılıq üçün artan bazar tələbləri ilə tanış olmağa can atırıq. Kt2
Time vaxt: Apr-28-2024