Айналмалы машиналарды басқару үшін кеңейтушілер қысымды азайтуға болады. Ұзартқышты орнатудың ықтимал артықшылықтарын қалай бағалау керектігі туралы ақпарат осы жерден табуға болады.
Әдетте химиялық процестер индустриясында (CPI), «жоғары қысымды қысымды сұйықтықтар депрессиялануы керек» қысымын бақылау клапандарында ысырап етіледі »[1]. Техникалық және экономикалық факторларға байланысты, бұл энергияны генераторлармен немесе басқа айналмалы машиналармен айналысуға болатын механикалық қуатқа айналдырған жөн. Сығылмайтын сұйықтықтар (сұйықтықтар) үшін бұл гидравликалық энергияны қалпына келтіру турбинасын (HPRT; 1-сілтемені қараңыз) көмегімен қол жеткізіледі. Сығылатын сұйықтықтар (газдар) үшін, кеңейтім - бұл қолайлы машина.
Кеңейтушілер - бұл сұйық каталитикалық крекинг (FCC), тоңазытқыш, табиғи газдың клапандары, ауа бөлінуі немесе шығарындылары сияқты көптеген сәтті қосымшалары бар жетілген технология. Негізінде, қысыммен төмендетілген кез-келген газ ағынын кеңейту үшін қолдануға болады, бірақ «Энергия шығысы» қысым коэффициентіне, газ ағынының температурасы мен ағынының деңгейіне тікелей пропорционал, сонымен қатар техникалық және экономикалық негіздеме. Экспандер енгізу: процесс осы және басқа да факторларға байланысты, мысалы, жергілікті энергетикалық бағалар және өндірушінің қолайлы жабдықтардың болуы.
Турбоэкспандер (турбинаға ұқсас жұмыс істейді) - бұл ең танымал экспландердің ең танымал түрі (1-сурет), әр түрлі технологиялық жағдайларға сәйкес келетін басқа да түрлері бар. Бұл мақалада кеңейткіштер мен олардың компоненттерінің негізгі түрлері енгізіліп, өндірістік менеджерлердің, консультанттардың немесе энергетикалық аудиторлардың әр түрлі бөлімшелеріндегі кеңсе бөлімдерінің кеңейтілген құрамдас бөліктеріне қалай әсер етуі мүмкін.
Геометрияда және функциясында айтарлықтай әр түрлі қарсылық типтері бар. Негізгі түрлері 2-суретте көрсетілген және әр түрі төменде қысқаша сипатталған. Қосымша ақпарат алу үшін, сонымен қатар белгілі бір диаметрдер мен нақты жылдамдық негізінде әр типтің жұмыс күйін салыстыра отырып, графиктер, сонымен қатар анықтама бөлімін қараңыз. 3.
Piston TurboExpander. Поршень мен айналмалы пистон Турбоэкспандрлар кері айналатын ішкі жану қозғалтқышы сияқты жұмыс істейді, жоғары қысымды газды сіңіреді және оны иінді білікке айналдырылған энергияға айналдыру.
Turbo Expander-ді сүйреңіз. Тежегіш турбиналық кеңістік, айналмалы элементтің шеткі перифериясына бекітілген концентрлік ағын камерасынан тұрады. Олар су доңғалақтарымен бірдей жасалған, бірақ концентрлік камералардың көлденең қимасы кіретін жерден шығуға, газдың кеңеюіне мүмкіндік береді.
Радиалды турбоексопондар. Турбоекспандрлердің радиалды ағындары бар, газдың осьтік кірісі мен радиалды шығырзары бар, бұл газға турбиналық доңғалақ арқылы жаңарады. Сол сияқты, осьтік ағындар турбиналар газды турбиналық доңғалақ арқылы кеңейеді, бірақ ағын бағыты айналу осіне параллель болып қалады.
Бұл мақалада радиалды және осьтік турбоекспандалар, олардың құрамдас бөлігі, компоненттері және экономикасы талқыланады.
Турбоэкспандер жоғары қысымды газ ағынынан энергияны сығындады және оны диск жүктемесіне айналдырады. Әдетте жүктеме - бұл білікке қосылған компрессор немесе генератор. Компрессормен турбоэкандер сығылған сұйықтықтың басқа бөліктеріндегі сұйықтықты қысады, олар сығылған сұйықтықты қажет етеді, осылайша зауыттың жалпы тиімділігін арттырады, олар басқаша ысырап етеді. Генераторлық жүктеме бар турбоэкандер энергияны электр энергиясын басқа өсімдік процестерінде қолдануға немесе сатуға арналған жергілікті торға қайтарады.
Турбоэкспандер генераторларын турбиналық доңғалақты тікелей драйв білігі, генераторға немесе редуктордың генераторға генераторға генератордан генераторға тиімді азайтатын беріліс қорабымен жабдықталуы мүмкін. Тікелей Drive Drive Turboexpanders тиімділік, ізді және техникалық қызмет көрсету шығындарында артықшылықтар ұсынады. Gearbox TurboExpanders ауыр және үлкен ізденіс, майлау қосалқы жабдықтарын және тұрақты техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді.
Турбоекспандрлерді ағынды радиалды немесе осьтік турбиналар түрінде жасауға болады. Радиальды ағындарды кеңейтушілерде осьтік кіріс және радиалды шығыңыз, газ ағыны турбинаға айналдыру осінен түбегейлі шығады. Осьтік турбиналар газды айналу осіне осьті ағып кетуге мүмкіндік береді. Осьтік ағындар турбиналар газ ағынынан энергия энергиясын кірістіргіш арқылы шығарады
TurboExpander генераторы үш негізгі компоненттен тұрады: турбиналық дөңгелек, арнайы мойынтіректер және генератор.
Турбиналық дөңгелек. Турбиналық дөңгелектер көбінесе аэродинамикалық тиімділікті оңтайландыру үшін арнайы жасалған. Турбиналық доңғалақ дизайнына әсер ететін қосымшаның айнымалылары кіретін / шығыс қысым, кіріс / розетка температурасы, көлем ағыны және сұйықтық қасиеттері бар. Сығымдау коэффициенті бір кезеңде азаяды болған кезде, бірнеше турбиналық дөңгелектері бар турбоекстеу қажет. Радиалды және осьтік турбиналық дөңгелектерді көп кезең-кезеңмен жобалай алады, бірақ осьтік турбиналық доңғалақтардың осьтік ұзындығы әлдеқайда қысқа және ықшамайды. Көптеген көп қабатты радиалды ағындар турбиналар газды осьтен радиалды және кері, осьтікке дейін ағып, осьтік ағынды турбиналардан гөрі осьтікке дейін қажет етеді.
Мойынтіректер. Мойынтіректердің дизайны турбоекспандтың тиімді жұмыс істеуі үшін өте маңызды. Турбоэкспандерлік дизайнға қатысты подшипниктер әр түрлі болады және майлы мойынтіректер, сұйық пленкалық мойынтіректер, дәстүрлі шариктер және магниттік мойынтіректер болуы мүмкін. Әр әдіс 1-кестеде көрсетілгендей, өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар.
Көптеген турбоэкспандер өндірушілері ерекше артықшылықтарына байланысты магниттік мойынтіректерді «таңдауы» деп таңдайды. Магниттік мойынтіректер машинаның қызмет ету мерзімі ішінде жұмыс істеу және техникалық қызмет көрсету шығындарын едәуір азайтып, магниттік мойынтіректер. Олар сонымен қатар осьтік және радиалды жүктемелердің кең спектріне және асып кету жағдайларына қарсы тұруға арналған. Олардың жоғары бастапқы шығындары өмірлік циклдің аздығымен есепке алынады.
динамо. Генератор турбинаның вахталық энергиясын алады және оны электромагниттік генератордың көмегімен пайдалы электр энергиясына айналдырады (индукциялық генератор немесе тұрақты магниттік генератор болуы мүмкін). Индукциялық генераторлар төмен бағаланған жылдамдыққа ие, сондықтан жылдамдық турбиналық қосымшалар беріліс қорабын қажет етеді, бірақ электр энергиясын жеткізу үшін айнымалы жиілік жетегінің қажеттілігін (VFD) алып тастауға арналған. Екінші жағынан, тұрақты магниттік генераторлар, турбинаға тікелей білікпен байланысуға болады және электр желісіне қуат көзіне ауыспалы жиіліктегі жетістіктер арқылы берілуі мүмкін. Генератор жүйеде қол жетімді біліктің қуатына негізделген максималды қуатты жеткізуге арналған.
Тығыздағыштар. Сондай-ақ, мөрі турбоекс жоқ жүйесін жобалау кезінде де маңызды компонент болып табылады. Жоғары тиімділікті сақтау және экологиялық стандарттарға сәйкес келу үшін, мүмкін, ықтимал технологиялық газдың ағып кетуіне жол бермеу керек. Турбоекспандрлерді динамикалық немесе тұрақты тығыздағыштармен жабдықтауға болады. Динамикалық тығыздағыштар, мысалы, лабиринт пломбалары және құрғақ газ тығыздағыштары, әдетте, айналмалы біліктің айналасында пломбамен қамтамасыз етеді, әдетте, турбиналық дөңгелек, подшипниктер және генератор орналасқан құрылғы орналасқан. Динамикалық тығыздағыштар уақыт өте келе тозады және олардың дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін үнемі техникалық қызмет көрсетуді және тексеруді қажет етеді. Барлық турбоекспандер компоненттері бір корпуста болған кезде, корпустың, оның ішінде генераторға, магниттік протекторларға немесе сенсорларға кез-келген стендтерді қорғау үшін статикалық тығыздағыштарды пайдалануға болады. Бұл ауа өткізбейтін тығыздағыштар газдың ағып кетуінен тұрақты қорғаныс береді және техникалық қызмет көрсету немесе жөндеуді қажет етеді.
Процесс тұрғысынан, кеңістікті орнатуға арналған негізгі талап - жоғары қысымды (конденсацияланбайтын) газды аз қысым, қысымсыз жүйеге, қысымның төмендеуіне, қысымның төмендеуіне және жабдықтардың қалыпты жұмысын қамтамасыз етеді. Жұмыс параметрлері қауіпсіз және тиімді деңгейде сақталады.
Қысымды қысқарту функциясы бойынша, кеңістікті дроссельдік клапан деп те аталатын Джуль-Томсон (JT) клапанын ауыстыру үшін қолдануға болады. JT клапаны изентропты жолмен жүреді, өйткені исентропикалық жолмен жүреді, ал соңғысы итерпиялық жолмен қозғалады, соңғысы газдың энтальпияын азайтады және EnterAngy айырмашылығын білікті қуат көзіне айналдырады, осылайша JT клапаннан төмен розетка температурасын шығарады. Бұл газдың температурасын азайту болып табылатын криогендік процестерде пайдалы.
Егер электр газының температурасында төмен лимит болса (мысалы, газ температурасы газ температурасы мұздату, ылғалдану, ылғалдану немесе минималды дизайн температурасы), кем дегенде бір жылытқыш қосу керек. Газ температурасын басқарыңыз. Алдын ала қыздар кеңеген кезде, боран газынан энергияның кейбір энергиясы кеңістіктен де қалпына келтіріледі, осылайша оның қуат өндірісін ұлғайтады. Розетканың температурасын бақылау қажет болған кейбір конфигурацияларда, екінші қуғынға дейін, оны тезірек бақылауды қамтамасыз ету үшін кеңейтуге болады.
3-суретте 3-суретте JT клапанын алмастыратын алдын-ала генератордың жалпы ағынды диаграммасының қарапайым диаграммасы көрсетілген.
Басқа технологиялық конфигурацияларда кеңістікті қалпына келтірілген энергияны тікелей компрессорға беруге болады. Кейде «командирлер» деп аталатын бұл машиналар, әдетте, кеңею және сығымдау кезеңдері бар, оларда бір немесе бірнеше біліктерге қосылады, бұл екі кезең арасындағы жылдамдықты реттеу үшін беріліс қорабын қамтуы мүмкін. Сондай-ақ, ол сығымдау сатысына көбірек қуат беру үшін қосымша қозғалтқышты қамтуы мүмкін.
Төменде жүйенің дұрыс жұмыс істеуін және тұрақтылығын қамтамасыз ететін ең маңызды компоненттер бар.
Айналып өту клапаны немесе қысымды төмендететін клапан. Айналым клапаны TurboExpander жұмыс істемеуіне мүмкіндік береді (мысалы, техникалық қызмет көрсету үшін немесе төтенше жағдай), ал қысымды төмендететін клапанның жалпы ағынның жалпы ағынының жалпы ағынының жалпы ағыны кеңейтілген газбен қамтамасыз ету үшін пайдаланылады.
Апаттық өшіру клапаны (ESD). ESD клапандары механикалық зақымданбау үшін төтенше жағдайға түсетін газ ағынын бұғаттау үшін қолданылады.
Құралдар мен басқару элементтері. Ішкі және шығыс қысымын, ағынның жылдамдығын, айналу жылдамдығын және қуат шығысын бақылау үшін маңызды айнымалылар.
Шамадан тыс жылдамдықпен жүргізу. Құрылғы турбинаға ағып кетеді, турбиналық ротордың баяулауын тудырады, осылайша жабдықты жабдықтарға зақымдауы мүмкін күтпеген жылдамдыққа байланысты шамадан тыс жылдамдықпен қорғайды.
Қысымдық қауіпсіздік клапаны (PSV). PSV-ді турбоекспандерден кейін және аз қысым жабдықтарын қорғау үшін жиі орнатылады. ПСВ әдетте айналма клапанды ашуға мүмкіндік беретін ең ауыр шартты жағдайларға төтеп беруге арналған. Егер қолданыстағы қысымды азайту станциясына қосылса, технологиялық дизайн тобы қолданыстағы PSV-дің тиісті қорғаныс беретіндігін анықтауы керек.
Жылытқыш. Жылытқыштар турбинадан өтетін газдан туындаған температураның төмендеуіне өтеледі, сондықтан газ алдын ала қыздыруы керек. Оның негізгі функциясы - газдың көтерілуінің температурасын жоғарылату үшін, газдың температурасын ұстап тұру үшін, артық мағынаден жоғары шығады. Температураны көтерудің тағы бір пайдасы - электр қуатын ұлғайту, сонымен қатар жабдық саптамаларына теріс әсер етуі мүмкін коррозияның, конденсацияның немесе ылғалдандыратын заттарды арттыру. Құрамында жылу алмастырғыштары бар жүйелерде (3-суретте көрсетілгендей), газ температурасы әдетте жылытылатын сұйықтықтың ағынын алдын ала көре алмайтын етіп бақылайды. Кейбір дизайнда жылу алмастырғыштың орнына жалын жылытқышы немесе электр жылытқышы қолданыла алады. Жылытқыштар бұрыннан бар JT клапан станциясында болуы мүмкін және кеңейтуді қосуы мүмкін, және кеңейтілген жылытқыштарды орнатуды қажет етпеуі мүмкін, керісінше жылытылатын сұйықтықтың ағынын жоғарылату қажет емес.
Мұнай және тығыздағыш газ жүйелері майымен майлау. Жоғарыда айтылғандай, кеңейткіштер жылауы мен тығыздағыш газдарды қажет етуі мүмкін әртүрлі тығыздағыштарды қолдана алады. Қажет болған жағдайда, майлы газдар технологиялық газдармен байланыста болған кезде жоғары сапа мен тазалықты сақтау керек, ал мұнай тұтқырлығы деңгейі майланған мойынтіректердің қажетті жұмыс ауқымында қалуы керек. Жабық газ жүйелері әдетте майлау қондырғысымен жабдықталған. Көмірсутектер саласында қолданылатын құрама қосымшалар үшін, мұнай және итбалық газ жүйелері әдетте API 617 стандартының сипаттамаларына арналған.
Айнымалы жиілік жетегі (VFD). Генератор индукция болған кезде, әдетте, ауыспалы токтың (айнымалы ток) сигналын реттеу үшін қосылады. Әдетте, айнымалы жиіліктік дискілерге негізделген конструкциялар редукторларды немесе басқа механикалық компоненттерді пайдаланатын дизайнға қарағанда жалпы тиімділігі жоғары. VFD-мен негізделген жүйелер сонымен қатар Expand AlP жылдамдығы өзгеруіне әкелетін процесстің өзгерістерінің кең ауқымын орналастыра алады.
Берілу. Кейбір экспландер дизайндары кеңістікті Excander-дің жылдамдығын генератордың жылдамдығына дейін төмендету үшін пайдаланады. Беріліс қорабын пайдалану құны жалпы тиімділікті төмендетеді, сондықтан қуат шығуы төмен.
Баға ұсыныстарын сұраныс дайындау кезінде (RFQ) (RFQ) (RFQ), технологиялық инженер алдымен операциялық жағдайларды, соның ішінде келесі ақпаратты анықтауы керек:
Механикалық инженерлер басқа инженерлік пәндерден мәліметтерді қолдана отырып, қосымша генератордың техникалық сипаттамалары мен техникалық сипаттамаларын аяқтайды. Бұл кірістер мыналарды қамтуы мүмкін:
Техникалық сипаттамаларға сонымен қатар өндіруші ұсынған құжаттар мен сызбалар тізбесі, сондай-ақ Жеткізілім көлемі, сондай-ақ Жобаның талап етілетін қолданыстағы сынақ рәсімдері болуы керек.
Тендерлік процестің бір бөлігі ретінде өндіруші ұсынған техникалық ақпарат келесі элементтерді қамтиды:
Егер ұсыныстың қандай да бір аспектісі бастапқы сипаттамадан өзгеше болса, өндіруші де ауытқулардың тізімін және ауытқулардың себептерін ұсынуы керек.
Ұсыныс қабылданғаннан кейін, жобаны әзірлеу тобы сәйкестік туралы сұранысты қарауға және ауытқулардың техникалық жағынан негізделген-көрсетілмегенін анықтауы керек.
Ұсыныстарды бағалау кезінде ескерілетін басқа техникалық пікірлер:
Соңында, экономикалық талдау жүргізілуі керек. Әр түрлі нұсқалар әр түрлі бастапқы шығындарға әкелуі мүмкін, өйткені әр түрлі бастапқы шығындар, бұл жобаның ұзақ мерзімді экономикасын салыстыру және инвестициялардың қайтарылуын салыстыру үшін ақша ағындары немесе өмірлік циклдің құнын талдау ұсынылады. Мысалы, жоғары мерзімді перспективада жоғары мерзімді перспективада жоғары өнімділік немесе техникалық қызмет көрсету талаптарының төмендеуі болуы мүмкін. Талдаудың осы түрі бойынша нұсқаулар алу үшін «Сілтемелер» бөлімін қараңыз. 4.
Барлық турбоекспандер-генератор қосымшалары белгілі бір қолданыстағы энергияның жалпы мөлшерін анықтау үшін бастапқы қуатты есептеуді талап етеді. TurboExpander генераторы үшін энергетикалық әлеует изентропикалық (тұрақты энтропия) ретінде есептеледі. Бұл үйкеліссіз қайтымды адиабатикалық процесті қарастырудың тамаша термодинамикалық жағдайы, бірақ бұл нақты энергетикалық әлеуетті бағалаудың дұрыс процесі.
Isentropic Poller Energy (IPP) TurboExpander-дің шығатын және шығысындағы ерекше энтальпияның айырмашылығын көбейту арқылы есептеледі және нәтижені жаппай ағынның мөлшері бойынша көбейту арқылы есептеледі. Бұл әлеуетті энергия изентроптық мөлшері ретінде көрсетіледі (теңдеу (1)):
IPP = (Хинлет - Н (i, e)) × ṁ x ŋ (1)
мұндағы h (i, e) исентропты розетка температурасын ескере отырып, нақты энтальпия және ṁ - бұл массаның ағынының мөлшері.
Итерропикалық әлеуетті энергияны әлеуетті энергияны бағалау үшін қолдануға болады, бірақ барлық нақты жүйелер үйкеліс, жылу және басқа да қосымша энергия шығындарын қамтиды. Осылайша, нақты қуат әлеуетін есептеу кезінде келесі қосымша кіріс деректерін ескеру қажет:
Көптеген TurboExpander қосымшаларында температура минимуммен шектеледі, мысалы, бұрмаланған проблемалардың алдын алу, мысалы, құбырды мұздату сияқты. Табиғи газ ағатын жерде, гидрлер әрдайым дерлік болады, яғни турбоэкспандер мен дроссель клапанының төменгі ағыны ішкі және сырттай клапанның құбыры 0 ° C-тан төмен болса, ішке және сыртқы жағылады. Мұзды қалыптастыру ағынның шектеуіне әкелуі мүмкін және, сайып келгенде, жүйені жібіту үшін жабады. Осылайша, «қалаған» розетка температурасы нақты ықтимал күш сценарийін есептеу үшін қолданылады. Алайда, сутегі сияқты газдар үшін, температура шегі әлдеқайда төмен, себебі сутектің газдан сұйықтыққа (-253 ° C) дейін өзгермейді. Нақты энтальпияны есептеу үшін осы қалаған розетканы температураны қолданыңыз.
Турбоэкспандер жүйесінің тиімділігі де қаралуы керек. Пайдаланылған технологияға байланысты жүйенің тиімділігі айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Мысалы, турбиналық энергияны генераторға ауыстыру үшін редукторды қолданатын турбоэкандер, генераторға турбинаға дейін, турбинадан генераторға тікелей жетіспейтін жүйеге қарағанда үлкен үйкеліс жоғалады. Турбоэкспандер жүйесінің жалпы тиімділігі пайызбен көрсетіледі және турбоексопанданың нақты қуат әлеуетін бағалау кезінде ескеріледі. Нақты қуат әлеуеті (PP) келесідей есептеледі:
PP = (Хинлет - Гекси) × ṁ x ṅ (2)
Табиғи газ қысымын жеңілдетуді қарастырайық. ABC табиғи газды магистральдық газ құбырынан тасымалдайтын және оны жергілікті муниципалитеттерге тарататын қысымды төмендету станциясын пайдаланады және жүргізеді. Бұл станцияда газдың кіріс қысымы 40 бар, ал шығыс қысымы 8 бар. Алдын ала қыздырылған газдың температурасы 35 ° C құрайды, ол газ құбырын мұздатудың алдын алу үшін газды қызықтырады. Сондықтан, шығатын газдың температурасы 0 ° C-тан төмен болмайтындай етіп бақылау керек. Бұл мысалда қауіпсіздік коэффициентін арттыру үшін 5 ° C температурада 5 ° C қолданамыз. Нормаланған көлемді газ ағынының мөлшері 50 000 нм3 / сағ құрайды. Қуат потенциалды есептеу үшін барлық газ турбо-экспандер арқылы ағып, қуат шығысын есептейді деп болжаймыз. Төмендегі есептеу көмегімен электр қуатының жалпы әлеуетін бағалаңыз:
POST уақыты: 25-2024