Οι διαστολείς μπορούν να χρησιμοποιήσουν μείωση της πίεσης για να οδηγούν περιστρεφόμενα μηχανήματα. Πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο αξιολόγησης των δυνητικών πλεονεκτημάτων της εγκατάστασης ενός επέκταση μπορούν να βρεθούν εδώ.
Τυπικά στη βιομηχανία χημικών διεργασιών (CPI), "μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας χάνεται σε βαλβίδες ελέγχου πίεσης όπου τα υγρά υψηλής πίεσης πρέπει να αποστασιοποιηθούν" [1]. Ανάλογα με διάφορους τεχνικούς και οικονομικούς παράγοντες, μπορεί να είναι επιθυμητό να μετατραπεί αυτή η ενέργεια σε περιστρεφόμενη μηχανική ενέργεια, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την οδήγηση των γεννήτριων ή άλλων περιστρεφόμενων μηχανών. Για τα ασυμπίεστα υγρά (υγρά), αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ενός υδραυλικού στροβίλου ανάκτησης ενέργειας (HPRT, βλέπε αναφορά 1). Για συμπιεσμένα υγρά (αέρια), ένας διαστολέας είναι ένα κατάλληλο μηχάνημα.
Οι εκμετάλλευσης είναι μια ώριμη τεχνολογία με πολλές επιτυχημένες εφαρμογές, όπως η καταλυτική ρωγμή υγρών (FCC), η ψύξη, οι βαλβίδες της πόλης φυσικού αερίου, ο διαχωρισμός του αέρα ή οι εκπομπές καυσαερίων. Καταρχήν, κάθε ρεύμα αερίου με μειωμένη πίεση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την οδήγηση ενός διαστολέα, αλλά "η ενέργεια ενέργειας είναι άμεσα ανάλογη προς τον λόγο πίεσης, τη θερμοκρασία και τον ρυθμό ροής του ρεύματος αερίου" [2], καθώς και την τεχνική και οικονομική σκοπιμότητα. Εφαρμογή Expander: Η διαδικασία εξαρτάται από αυτούς και άλλους παράγοντες, όπως οι τοπικές τιμές ενέργειας και η διαθεσιμότητα του κατάλληλου εξοπλισμού του κατασκευαστή.
Αν και ο turboexpander (που λειτουργεί παρόμοια με έναν στρόβιλο) είναι ο πιο γνωστός τύπος διαστολέα (Εικόνα 1), υπάρχουν και άλλοι τύποι κατάλληλοι για διαφορετικές συνθήκες διεργασίας. Αυτό το άρθρο εισάγει τους κύριους τύπους των διαστολέων και τα συστατικά τους και συνοψίζει τον τρόπο με τον οποίο οι διαχειριστές των επιχειρήσεων, οι σύμβουλοι ή οι ενεργειακοί ελεγκτές σε διάφορα τμήματα του ΔΤΚ μπορούν να αξιολογήσουν τα πιθανά οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη από την εγκατάσταση ενός διαστολέα.
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι ζωνών αντίστασης που ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό στη γεωμετρία και τη λειτουργία. Οι κύριοι τύποι φαίνονται στο σχήμα 2 και κάθε τύπος περιγράφεται εν συντομία παρακάτω. Για περισσότερες πληροφορίες, καθώς και γραφήματα που συγκρίνουν την κατάσταση λειτουργίας κάθε τύπου με βάση συγκεκριμένες διαμέτρους και συγκεκριμένες ταχύτητες, δείτε βοήθεια. 3.
Piston turboexpander. Το έμβολο και το περιστροφικό έμβολο turboexpanders λειτουργούν σαν κινητήρας εσωτερικής καύσης αντίστροφης περιστροφής, απορροφώντας αέριο υψηλής πίεσης και μετατρέποντας την αποθηκευμένη ενέργεια σε περιστροφική ενέργεια μέσω του στροφαλοφόρου άξονα.
Σύρετε τον στροβιλοσυμπιεστή. Ο διαστολέας του στροβίλου φρένων αποτελείται από ένα ομόκεντρο θάλαμο ροής με πτερύγια κάδων που συνδέονται με την περιφέρεια του περιστρεφόμενου στοιχείου. Είναι σχεδιασμένα με τον ίδιο τρόπο όπως οι τροχοί νερού, αλλά η διατομή των ομόκεντρων θαλάμων αυξάνεται από την είσοδο στην έξοδο, επιτρέποντας στο αέριο να επεκταθεί.
Ακτινικό turboexpander. Οι ακτινικές ροές turboexpanders έχουν μια αξονική είσοδο και μια ακτινική έξοδο, επιτρέποντας στο αέριο να επεκταθεί ακτινικά μέσω του πτερυγίου του στροβίλου. Παρομοίως, οι στροβίλοι αξονικής ροής επεκτείνουν το αέριο μέσω του τροχού του στροβίλου, αλλά η κατεύθυνση της ροής παραμένει παράλληλη με τον άξονα περιστροφής.
Αυτό το άρθρο επικεντρώνεται σε ακτινικούς και αξονικούς turboexpanders, συζητώντας τους διάφορους υποτύπους, τα συστατικά και τα οικονομικά τους.
Ένα turboexpander εξάγει ενέργεια από ένα ρεύμα αερίου υψηλής πίεσης και το μετατρέπει σε φορτίο κίνησης. Συνήθως το φορτίο είναι ένας συμπιεστής ή μια γεννήτρια συνδεδεμένη με έναν άξονα. Ένα turboexpander με ένα συμπιεστή συμπιέζει υγρό σε άλλα μέρη του ρεύματος διεργασίας που απαιτούν συμπιεσμένο υγρό, αυξάνοντας έτσι τη συνολική αποτελεσματικότητα του φυτού χρησιμοποιώντας ενέργεια που είναι διαφορετικά σπατάλη. Ένα turboexpander με φορτίο γεννήτριας μετατρέπει την ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε άλλες φυτικές διεργασίες ή να επιστρέψει στο τοπικό δίκτυο προς πώληση.
Οι γεννήτριες turboexpander μπορούν να εξοπλιστούν είτε με άμεσο άξονα κίνησης από τον τροχό του στροβίλου στη γεννήτρια, είτε μέσω ενός κιβωτίου ταχυτήτων που μειώνει αποτελεσματικά την ταχύτητα εισόδου από τον τροχό του στροβίλου προς τη γεννήτρια μέσω αναλογίας ταχυτήτων. Οι άμεσοι turboexpanders προσφέρουν πλεονεκτήματα στην αποδοτικότητα, το αποτύπωμα και το κόστος συντήρησης. Οι TurboExpanders του κιβωτίου ταχυτήτων είναι βαρύτεροι και απαιτούν μεγαλύτερο αποτύπωμα, βοηθητικό εξοπλισμό λίπανσης και τακτική συντήρηση.
Οι turboexpanders ροής μπορούν να γίνουν με τη μορφή ακτινικών ή αξονικών στροβίλων. Οι διαστολείς ακτινικής ροής περιέχουν μια αξονική είσοδο και μια ακτινική έξοδο έτσι ώστε η ροή του αερίου να εξέρχεται από τον στρόβιλο ακτινικά από τον άξονα περιστροφής. Οι αξονικοί στρόβιλοι επιτρέπουν στο αέριο να ρέει αξονικά κατά μήκος του άξονα περιστροφής. Οι στροβίλοι αξονικών ροών εκχυλίζουν ενέργεια από τη ροή αερίου μέσω πτερυγίων οδηγών εισόδου στον τροχό διαστολής, με την επιφάνεια διατομής του θαλάμου επέκτασης να αυξάνεται σταδιακά για να διατηρήσει μια σταθερή ταχύτητα.
Μια γεννήτρια turboexpander αποτελείται από τρία κύρια συστατικά: έναν τροχό στροβίλου, ειδικά ρουλεμάν και μια γεννήτρια.
Τροχός στροβίλου. Οι τροχοί του στροβίλου σχεδιάζονται συχνά ειδικά για τη βελτιστοποίηση της αεροδυναμικής απόδοσης. Οι μεταβλητές εφαρμογής που επηρεάζουν τον σχεδιασμό του τροχού του στροβίλου περιλαμβάνουν την πίεση εισόδου/εξόδου, τη θερμοκρασία εισόδου/εξόδου, τη ροή όγκου και τις ιδιότητες υγρού. Όταν ο λόγος συμπίεσης είναι πολύ υψηλός για να μειωθεί σε ένα στάδιο, απαιτείται ένα turboexpander με πολλαπλούς τροχούς στροβίλου. Τόσο οι ακτινικοί όσο και οι αξονικοί τροχοί του στροβίλου μπορούν να σχεδιαστούν ως πολλαπλές στάσεις, αλλά οι αξονικοί τροχοί στροβίλων έχουν πολύ μικρότερο αξονικό μήκος και επομένως είναι πιο συμπαγείς. Οι στροβίλοι ακτινικής ροής πολλαπλών σταδίων απαιτούν να ρέουν αέριο από αξονικές έως ακτινικές και πίσω σε αξονικές, δημιουργώντας υψηλότερες απώλειες τριβής από τους στροβίλους αξονικής ροής.
ρουλεμάν. Ο σχεδιασμός του ρουλεμάν είναι κρίσιμος για την αποτελεσματική λειτουργία ενός turboexpander. Οι τύποι ρουλεμάν που σχετίζονται με τα σχέδια turboexpander ποικίλλουν ευρέως και μπορούν να περιλαμβάνουν ρουλεμάν πετρελαίου, ρουλεμάν υγρών, παραδοσιακά ρουλεμάν και μαγνητικά ρουλεμάν. Κάθε μέθοδος έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, όπως φαίνεται στον Πίνακα 1.
Πολλοί κατασκευαστές turboexpander επιλέγουν μαγνητικά έδρανα ως "ρουλεμάν επιλογής" τους λόγω των μοναδικών πλεονεκτημάτων τους. Τα μαγνητικά έδρανα εξασφαλίζουν τη λειτουργία των δυναμικών εξαρτημάτων του turboexpander, μειώνοντας σημαντικά το κόστος λειτουργίας και συντήρησης κατά τη διάρκεια της ζωής. Έχουν επίσης σχεδιαστεί για να αντέχουν σε ένα ευρύ φάσμα αξονικών και ακτινικών φορτίων και συνθηκών υπερπλήρωσης. Το υψηλότερο αρχικό κόστος τους αντισταθμίζεται με πολύ χαμηλότερο κόστος κύκλου ζωής.
δυναμό. Η γεννήτρια παίρνει την περιστροφική ενέργεια του στροβίλου και την μετατρέπει σε χρήσιμη ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρομαγνητική γεννήτρια (η οποία μπορεί να είναι μια γεννήτρια επαγωγής ή μια μόνιμη γεννήτρια μαγνητών). Οι γεννήτριες επαγωγής έχουν χαμηλότερη ονομαστική ταχύτητα, τόσο οι εφαρμογές στροβίλου υψηλής ταχύτητας απαιτούν ένα κιβώτιο ταχυτήτων, αλλά μπορούν να σχεδιαστούν για να ταιριάζουν με τη συχνότητα του πλέγματος, εξαλείφοντας την ανάγκη για μια μεταβλητή κίνηση συχνότητας (VFD) για την παροχή της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Οι μόνιμες γεννήτριες μαγνήτη, από την άλλη πλευρά, μπορούν να είναι απευθείας άξονα σε συνδυασμό με τον στρόβιλο και να μεταδίδουν ισχύ στο πλέγμα μέσω μιας μεταβλητής μονάδας συχνότητας. Η γεννήτρια έχει σχεδιαστεί για να παρέχει μέγιστη ισχύ με βάση την ισχύ του άξονα που διατίθεται στο σύστημα.
Σφραγίδες. Η σφραγίδα είναι επίσης ένα κρίσιμο στοιχείο κατά το σχεδιασμό ενός συστήματος turboexpander. Για να διατηρηθεί η υψηλή απόδοση και να πληροί τα περιβαλλοντικά πρότυπα, τα συστήματα πρέπει να σφραγιστούν για να αποφευχθούν πιθανές διαρροές αερίου διεργασίας. Οι turboexpanders μπορούν να είναι εξοπλισμένοι με δυναμικές ή στατικές σφραγίδες. Οι δυναμικές σφραγίδες, όπως οι σφραγίδες λαβυρίνθου και οι στεγνές σφραγίδες αερίου, παρέχουν μια σφραγίδα γύρω από έναν περιστρεφόμενο άξονα, συνήθως μεταξύ του τροχού του στροβίλου, των ρουλεμάν και του υπόλοιπου μηχανήματος όπου βρίσκεται η γεννήτρια. Οι δυναμικές σφραγίδες φθείρονται με την πάροδο του χρόνου και απαιτούν τακτική συντήρηση και επιθεώρηση για να εξασφαλίσουν ότι λειτουργούν σωστά. Όταν όλα τα συστατικά turboexpander περιέχονται σε ένα μόνο περίβλημα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν στατικές σφραγίδες για την προστασία οποιωνδήποτε αγωγών που εξέρχονται από το περίβλημα, συμπεριλαμβανομένης της γεννήτριας, των μαγνητικών δίσκων ή των αισθητήρων. Αυτές οι αεροστεγές σφραγίδες παρέχουν μόνιμη προστασία από τη διαρροή αερίου και δεν απαιτούν συντήρηση ή επισκευή.
Από την άποψη της διαδικασίας, η πρωταρχική απαίτηση για την εγκατάσταση ενός διαστολέα είναι η παροχή συμπιεστών (μη συμπεράσματος) αερίου υψηλής πίεσης σε σύστημα χαμηλής πίεσης με επαρκή ροή, πτώση πίεσης και αξιοποίηση για τη διατήρηση της κανονικής λειτουργίας του εξοπλισμού. Οι παράμετροι λειτουργίας διατηρούνται σε ασφαλές και αποτελεσματικό επίπεδο.
Από την άποψη της συνάρτησης μείωσης της πίεσης, ο διαστολέας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντικαταστήσει τη βαλβίδα Joule-Thomson (JT), γνωστή και ως βαλβίδα πεταλούδας. Δεδομένου ότι η βαλβίδα JT μετακινείται κατά μήκος μιας ισοεντροπικής διαδρομής και ο διαστολέας κινείται κατά μήκος μιας σχεδόν ισοεντροπικής διαδρομής, η τελευταία μειώνει την ενθαλπία του αερίου και μετατρέπει τη διαφορά ενθαλπίας σε ισχύ του άξονα, παράγοντας έτσι μια χαμηλότερη θερμοκρασία εξόδου από τη βαλβίδα JT. Αυτό είναι χρήσιμο σε κρυογονικές διεργασίες όπου ο στόχος είναι να μειωθεί η θερμοκρασία του αερίου.
Εάν υπάρχει χαμηλότερο όριο στη θερμοκρασία αερίου εξόδου (για παράδειγμα, σε σταθμό αποσυμπίεσης όπου η θερμοκρασία αερίου πρέπει να διατηρείται πάνω από την κατάψυξη, την ενυδάτωση ή τη ελάχιστη θερμοκρασία σχεδιασμού υλικού), πρέπει να προστεθεί τουλάχιστον ένας θερμαντήρας. Ελέγξτε τη θερμοκρασία αερίου. Όταν ο προθερμαντήρας βρίσκεται ανάντη του διαστολέα, κάποια ενέργεια από το αέριο τροφοδοσίας ανακτάται επίσης στον διαστολέα, αυξάνοντας έτσι την ισχύ του. Σε ορισμένες διαμορφώσεις όπου απαιτείται ο έλεγχος της θερμοκρασίας εξόδου, μπορεί να εγκατασταθεί ένας δεύτερος αναθεωρητής μετά τον διαστολέα για να παρέχει ταχύτερο έλεγχο.
Στο Σχήμα 3 δείχνει ένα απλοποιημένο διάγραμμα του γενικού διαγράμματος ροής μιας γεννήτριας διαστολής με τον προθερμαντήρα που χρησιμοποιείται για την αντικατάσταση μιας βαλβίδας JT.
Σε άλλες διαμορφώσεις διαδικασίας, η ενέργεια που ανακτάται στον διαστολέα μπορεί να μεταφερθεί απευθείας στον συμπιεστή. Αυτά τα μηχανήματα, που μερικές φορές ονομάζονται "διοικητές", συνήθως έχουν στάδια επέκτασης και συμπίεσης που συνδέονται με έναν ή περισσότερους άξονες, οι οποίοι μπορεί επίσης να περιλαμβάνουν ένα κιβώτιο ταχυτήτων για τη ρύθμιση της διαφοράς ταχύτητας μεταξύ των δύο σταδίων. Μπορεί επίσης να περιλαμβάνει έναν πρόσθετο κινητήρα για να παρέχει περισσότερη ισχύ στο στάδιο συμπίεσης.
Παρακάτω είναι μερικά από τα πιο σημαντικά στοιχεία που εξασφαλίζουν τη σωστή λειτουργία και σταθερότητα του συστήματος.
Βαλβίδα παράκαμψης ή βαλβίδα μείωσης πίεσης. Η βαλβίδα παράκαμψης επιτρέπει τη λειτουργία της λειτουργίας όταν το turboexpander δεν λειτουργεί (για παράδειγμα, για συντήρηση ή έκτακτης ανάγκης), ενώ η βαλβίδα μείωσης της πίεσης χρησιμοποιείται για συνεχή λειτουργία για την παροχή περίσσειας αερίου όταν η συνολική ροή υπερβαίνει τη σχεδιαστική ικανότητα του διαστολέα.
Βαλβίδα τερματισμού έκτακτης ανάγκης (ESD). Οι βαλβίδες ESD χρησιμοποιούνται για να εμποδίσουν τη ροή του αερίου στον διαστολέα σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης για να αποφευχθεί η μηχανική βλάβη.
Όργανα και έλεγχοι. Σημαντικές μεταβλητές για παρακολούθηση περιλαμβάνουν την πίεση εισόδου και εξόδου, τον ρυθμό ροής, την ταχύτητα περιστροφής και την ισχύ εξόδου.
Οδήγηση σε υπερβολική ταχύτητα. Η συσκευή κόβει τη ροή στον στρόβιλο, προκαλώντας την επιβράδυνση του ρότορα του στροβίλου, προστατεύοντας έτσι τον εξοπλισμό από υπερβολικές ταχύτητες λόγω απροσδόκητων συνθηκών διεργασίας που θα μπορούσαν να βλάψουν τον εξοπλισμό.
Βαλβίδα ασφαλείας πίεσης (PSV). Τα PSV είναι συχνά εγκατεστημένα μετά από ένα turboexpander για την προστασία των αγωγών και του εξοπλισμού χαμηλής πίεσης. Το PSV πρέπει να σχεδιάζεται για να αντέχει τα πιο σοβαρά απρόβλεπτα, τα οποία συνήθως περιλαμβάνουν την αποτυχία της βαλβίδας παράκαμψης να ανοίξει. Εάν προστεθεί ένας διαστολέας σε έναν υπάρχοντα σταθμό μείωσης πίεσης, η ομάδα σχεδιασμού της διαδικασίας πρέπει να καθορίσει εάν το υπάρχον PSV παρέχει επαρκή προστασία.
Θερμάστρα. Οι θερμαντήρες αντισταθμίζουν την πτώση της θερμοκρασίας που προκαλείται από το αέριο που διέρχεται από τον στρόβιλο, οπότε το αέριο πρέπει να προθερμανθεί. Η κύρια λειτουργία του είναι να αυξήσει τη θερμοκρασία της αυξανόμενης ροής αερίου για να διατηρηθεί η θερμοκρασία του αερίου που αφήνει τον διαστολέα πάνω από μια ελάχιστη τιμή. Ένα άλλο πλεονέκτημα της αύξησης της θερμοκρασίας είναι η αύξηση της ισχύος της ισχύος καθώς και η πρόληψη της διάβρωσης, της συμπύκνωσης ή των ενυδατωμάτων που θα μπορούσαν να επηρεάσουν δυσμενώς τα ακροφύσια εξοπλισμού. Στα συστήματα που περιέχουν εναλλάκτες θερμότητας (όπως φαίνεται στο σχήμα 3), η θερμοκρασία αερίου ελέγχεται συνήθως με τη ρύθμιση της ροής θερμαινόμενου υγρού στον προθερμαντήρα. Σε ορισμένα σχέδια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας θερμαντήρας φλόγας ή ηλεκτρικός θερμαντήρας αντί για εναλλάκτη θερμότητας. Οι θερμαντήρες ενδέχεται να υπάρχουν ήδη σε έναν υπάρχοντα σταθμό βαλβίδας JT και η προσθήκη ενός διαστολέα μπορεί να μην απαιτεί εγκατάσταση πρόσθετων θερμαντήρων, αλλά μάλλον αυξάνοντας τη ροή του θερμαινόμενου υγρού.
Συστήματα λιπαντικού πετρελαίου και σφραγίδων. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, οι διαστολείς μπορούν να χρησιμοποιήσουν διαφορετικά σχέδια σφραγίδας, τα οποία μπορεί να απαιτούν λιπαντικά και αέρια σφράγισης. Κατά περίπτωση, το λιπαντικό πετρέλαιο πρέπει να διατηρεί υψηλή ποιότητα και καθαρότητα όταν έρχεται σε επαφή με τα αέρια διεργασίας και το επίπεδο ιξώδους λαδιού πρέπει να παραμείνει εντός του απαιτούμενου εύρους λιπαρισμένων ρουλεμάν. Τα σφραγισμένα συστήματα αερίου είναι συνήθως εξοπλισμένα με συσκευή λίπανσης λαδιού για να αποτρέψουν την είσοδο του πετρελαίου από το κιβώτιο ρουλεμάν στο πλαίσιο επέκτασης. Για ειδικές εφαρμογές των συνθηκών που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία υδρογονανθράκων, τα συστήματα λιπαντικού πετρελαίου και σφραγίδων συνήθως σχεδιάζονται για προδιαγραφές API 617 [5] μέρος 4.
Μεταβλητή μονάδα συχνότητας (VFD). Όταν η γεννήτρια είναι επαγωγή, ένα VFD συνήθως ενεργοποιείται για να ρυθμίσει το σήμα εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) ώστε να ταιριάζει με τη συχνότητα χρησιμότητας. Συνήθως, τα σχέδια που βασίζονται σε μεταβλητές μονάδες συχνότητας έχουν υψηλότερη συνολική απόδοση από τα σχέδια που χρησιμοποιούν κιβώτια ταχυτήτων ή άλλα μηχανικά εξαρτήματα. Τα συστήματα που βασίζονται σε VFD μπορούν επίσης να φιλοξενήσουν ένα ευρύτερο φάσμα αλλαγών διαδικασιών που μπορούν να οδηγήσουν σε αλλαγές στην ταχύτητα του άξονα του διαστολέα.
Μετάδοση. Ορισμένα σχέδια διαστολής χρησιμοποιούν ένα κιβώτιο ταχυτήτων για να μειώσουν την ταχύτητα του διαστολέα στην ονομαστική ταχύτητα της γεννήτριας. Το κόστος χρήσης ενός κιβωτίου ταχυτήτων είναι χαμηλότερη συνολική απόδοση και συνεπώς χαμηλότερη ισχύς.
Κατά την προετοιμασία μιας αίτησης για προσφορά (RFQ) για έναν διαστολέα, ο μηχανικός της διαδικασίας πρέπει πρώτα να καθορίσει τις συνθήκες λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένων των ακόλουθων πληροφοριών:
Οι μηχανικοί συχνά ολοκληρώνουν τις προδιαγραφές και τις προδιαγραφές της γεννήτριας διαστολέα χρησιμοποιώντας δεδομένα από άλλους κλάδους της μηχανικής. Αυτές οι εισόδους μπορεί να περιλαμβάνουν τα εξής:
Οι προδιαγραφές πρέπει επίσης να περιλαμβάνουν έναν κατάλογο εγγράφων και σχεδίων που παρέχονται από τον κατασκευαστή ως μέρος της διαδικασίας διαγωνισμού και του πεδίου εφαρμογής, καθώς και των διαδικασιών δοκιμών όπως απαιτείται από το έργο.
Οι τεχνικές πληροφορίες που παρέχονται από τον κατασκευαστή ως μέρος της διαδικασίας διαγωνισμού θα πρέπει γενικά να περιλαμβάνουν τα ακόλουθα στοιχεία:
Εάν οποιαδήποτε πτυχή της πρότασης διαφέρει από τις αρχικές προδιαγραφές, ο κατασκευαστής πρέπει επίσης να παρέχει κατάλογο αποκλίσεων και τους λόγους για τις αποκλίσεις.
Μόλις ληφθεί μια πρόταση, η ομάδα ανάπτυξης του έργου πρέπει να αναθεωρήσει το αίτημα συμμόρφωσης και να καθορίσει εάν οι διακυμάνσεις είναι τεχνικά δικαιολογημένες.
Άλλες τεχνικές εκτιμήσεις που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την αξιολόγηση των προτάσεων περιλαμβάνουν:
Τέλος, πρέπει να διεξαχθεί οικονομική ανάλυση. Επειδή οι διαφορετικές επιλογές ενδέχεται να οδηγήσουν σε διαφορετικό αρχικό κόστος, συνιστάται να πραγματοποιηθεί ανάλυση κόστους ταμειακών ροών ή κόστους ζωής για να συγκριθεί τα μακροπρόθεσμα οικονομικά του έργου και η απόδοση των επενδύσεων. Για παράδειγμα, μια υψηλότερη αρχική επένδυση μπορεί να αντισταθμιστεί μακροπρόθεσμα με αυξημένη παραγωγικότητα ή μειωμένες απαιτήσεις συντήρησης. Ανατρέξτε στην ενότητα "Αναφορές" για οδηγίες σχετικά με αυτόν τον τύπο ανάλυσης. 4.
Όλες οι εφαρμογές TurboExpander-Generator απαιτούν έναν αρχικό συνολικό υπολογισμό δυνητικής ισχύος για τον προσδιορισμό της συνολικής ποσότητας της διαθέσιμης ενέργειας που μπορεί να ανακτηθεί σε μια συγκεκριμένη εφαρμογή. Για μια γεννήτρια turboexpander, το δυναμικό ισχύος υπολογίζεται ως μια διαδικασία ισοδροπικής (σταθερή εντροπία). Αυτή είναι η ιδανική θερμοδυναμική κατάσταση για την εξέταση μιας αναστρέψιμης αδιαβατικής διαδικασίας χωρίς τριβή, αλλά είναι η σωστή διαδικασία για την εκτίμηση του πραγματικού ενεργειακού δυναμικού.
Η Isentropic Ponperty Energy (IPP) υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας τη συγκεκριμένη διαφορά ενθαλπίας στην είσοδο και την έξοδο του turboexpander και πολλαπλασιάζοντας το αποτέλεσμα με τον ρυθμό ροής μάζας. Αυτή η πιθανή ενέργεια θα εκφραστεί ως ισοεντροπική ποσότητα (Εξίσωση (1)):
Ipp = (hinlet - h (i, e)) × ṁ x ŋ (1)
Όπου Η (Ι, Ε) είναι η συγκεκριμένη ενθαλπία λαμβάνοντας υπόψη την θερμοκρασία της ισοκεντρικής εξόδου και το ṁ είναι ο ρυθμός ροής μάζας.
Παρόλο που η ισοεντροπική δυναμική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της πιθανής ενέργειας, όλα τα πραγματικά συστήματα περιλαμβάνουν τριβή, θερμότητα και άλλες βοηθητικές απώλειες ενέργειας. Έτσι, κατά τον υπολογισμό του πραγματικού δυναμικού ισχύος, πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα πρόσθετα δεδομένα εισόδου:
Στις περισσότερες εφαρμογές turboexpander, η θερμοκρασία περιορίζεται στο ελάχιστο για να αποφευχθεί ανεπιθύμητα προβλήματα όπως η κατάψυξη των σωλήνων που αναφέρθηκε προηγουμένως. Όπου οι ροές φυσικού αερίου, ενυδατωμένες είναι σχεδόν πάντα παρόντες, πράγμα που σημαίνει ότι ο αγωγός κατάντη ενός turboexpander ή βαλβίδας πεταλούδας θα παγώσει εσωτερικά και εξωτερικά εάν η θερμοκρασία εξόδου πέσει κάτω από 0 ° C. Ο σχηματισμός πάγου μπορεί να οδηγήσει σε περιορισμό ροής και τελικά να κλείσει το σύστημα για την απόψυξη. Έτσι, η θερμοκρασία εξόδου "επιθυμητή" χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό ενός πιο ρεαλιστικού σεναρίου εξουσίας. Ωστόσο, για αέρια όπως το υδρογόνο, το όριο θερμοκρασίας είναι πολύ χαμηλότερο επειδή το υδρογόνο δεν μεταβάλλεται από αέριο σε υγρό μέχρι να φτάσει σε κρυογονική θερμοκρασία (-253 ° C). Χρησιμοποιήστε αυτήν την επιθυμητή θερμοκρασία εξόδου για να υπολογίσετε τη συγκεκριμένη ενθαλπία.
Πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η αποτελεσματικότητα του συστήματος turboexpander. Ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία, η απόδοση του συστήματος μπορεί να ποικίλει σημαντικά. Για παράδειγμα, ένα turboexpander που χρησιμοποιεί ένα εργαλείο αναγωγής για να μεταφέρει την περιστροφική ενέργεια από τον στρόβιλο στη γεννήτρια θα παρουσιάσει μεγαλύτερες απώλειες τριβής από ένα σύστημα που χρησιμοποιεί άμεση κίνηση από τον στρόβιλο στη γεννήτρια. Η συνολική αποτελεσματικότητα ενός συστήματος turboexpander εκφράζεται ως ποσοστό και λαμβάνεται υπόψη κατά την αξιολόγηση του πραγματικού δυναμικού ισχύος του turboexpander. Το πραγματικό δυναμικό ισχύος (PP) υπολογίζεται ως εξής:
Pp = (hinlet - hexit) × ṁ x ṅ (2)
Ας δούμε την εφαρμογή της ανακούφισης πίεσης φυσικού αερίου. Η ABC λειτουργεί και διατηρεί ένα σταθμό αναγωγής πίεσης που μεταφέρει φυσικό αέριο από τον κύριο αγωγό και το διανέμει στους τοπικούς δήμους. Σε αυτόν τον σταθμό, η πίεση εισόδου αερίου είναι 40 bar και η πίεση εξόδου είναι 8 bar. Η προθερμασμένη θερμοκρασία αερίου εισόδου είναι 35 ° C, η οποία προθερμάνει το αέριο για να αποφευχθεί η κατάψυξη του αγωγού. Επομένως, η θερμοκρασία αερίου εξόδου πρέπει να ελέγχεται έτσι ώστε να μην πέφτει κάτω από 0 ° C. Σε αυτό το παράδειγμα θα χρησιμοποιήσουμε 5 ° C ως ελάχιστη θερμοκρασία εξόδου για να αυξήσουμε τον συντελεστή ασφαλείας. Ο κανονικοποιημένος ρυθμός ροής ογκομετρικού αερίου είναι 50.000 nm3/h. Για να υπολογίσουμε το δυναμικό ισχύος, θα υποθέσουμε ότι όλο το αέριο ρέει μέσω του στροβιλοσυμπιεστή και υπολογίζει τη μέγιστη ισχύ εξόδου. Εκτιμήστε το συνολικό δυναμικό εξόδου ισχύος χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο υπολογισμό:
Χρόνος δημοσίευσης: Μάιος-25-2024