Муаллиф: Лукас Бижикли, менеҷери портфели маҳсулот, дискҳои интегралӣ, насосҳои фишурдасозии CO2 ва гармии R&D, Siemens Energy.
Дар тӯли солҳои зиёд, компрессори интегралӣ фишанги (IGC) технологияи интихобшуда барои нерӯгоҳҳои ҷудокунии ҳаво буд. Ин асосан ба самаранокии баланди онҳо вобаста аст, ки бевосита боиси кам шудани хароҷоти оксиген, нитроген ва гази инертӣ мегардад. Бо вуҷуди ин, таваҷҷӯҳи афзоянда ба декарбонизатсия дар назди IPC, махсусан аз ҷиҳати самаранокӣ ва чандирии танзим талаботҳои нав мегузорад. Хароҷоти асосӣ ҳамчун омили муҳим барои операторони корхонаҳо, махсусан дар корхонаҳои хурду миёна боқӣ мемонад.
Дар тӯли чанд соли охир, Siemens Energy якчанд лоиҳаҳои тадқиқотӣ ва рушдро (R&D) оғоз кард, ки ба тавсеаи қобилиятҳои IGC барои қонеъ кардани ниёзҳои тағйирёбандаи бозори ҷудокунии ҳаво нигаронида шудаанд. Ин мақола баъзе беҳбудиҳои мушаххаси тарроҳиро, ки мо анҷом додаем, таъкид мекунад ва муҳокима мекунад, ки чӣ гуна ин тағиротҳо метавонанд ба ноил шудан ба ҳадафҳои арзиш ва коҳиши карбон ба мизоҷони мо кумак кунанд.
Аксари агрегатҳои ҷудокунандаи ҳаво имрӯз бо ду компрессор муҷаҳҳаз шудаанд: компрессори асосии ҳаво (MAC) ва компрессори ҳавои пурқувват (BAC). Компрессори асосии ҳаво маъмулан тамоми ҷараёни ҳаворо аз фишори атмосферӣ то тақрибан 6 бар фишурда мекунад. Як қисми ин ҷараён минбаъд дар BAC то фишори то 60 бар фишурда мешавад.
Вобаста ба манбаи энергия, компрессор одатан тавассути турбинаи буғӣ ё муҳаррики электрикӣ идора карда мешавад. Ҳангоми истифода бурдани турбинаи буғӣ, ҳарду компрессор аз ҷониби як турбина тавассути канори чоҳи дугона ҳаракат мекунанд. Дар схемаи класси-кй дар байни турбинаи бугй ва ГАК фишанги мобайнй гузошта шудааст (расми 1).
Дар системаҳои бо турбинаи буғӣ идорашаванда ва ҳам дар системаҳои турбинаи буғӣ, самаранокии компрессор як фишанги пурқувват барои декарбонизатсия мебошад, зеро он бевосита ба масрафи энергияи агрегат таъсир мерасонад. Ин махсусан барои MGPs, ки бо турбинаҳои буғӣ идора мешаванд, муҳим аст, зеро қисми зиёди гармӣ барои истеҳсоли буғ дар дегҳои сӯзишвории истихроҷшаванда ба даст оварда мешавад.
Ҳарчанд муҳаррикҳои барқӣ алтернативаи сабзтареро ба чархҳои турбинаи буғӣ фароҳам меоранд, аксар вақт ба чандирии назорат ниёзи бештар вуҷуд дорад. Бисёре аз корхонаҳои муосири ҷудокунандаи ҳаво, ки имрӯз сохта мешаванд, ба шабака пайвастанд ва сатҳи баланди истифодаи энергияи барқароршаванда доранд. Масалан, дар Австралия сохтани якчанд корхонаҳои аммиаки сабз ба нақша гирифта шудааст, ки агрегатҳои ҷудокунандаи ҳаво (ASU) барои истеҳсоли нитроген барои синтези аммиак истифода хоҳанд кард ва интизор меравад, ки аз нерӯгоҳҳои шамол ва офтобии наздик энергия гиранд. Дар ин нерӯгоҳҳо чандирии танзимкунанда барои ҷуброн кардани тағирёбии табиии тавлиди нерӯ муҳим аст.
Siemens Energy аввалин IGC-ро (қаблан бо номи VK) соли 1948 таҳия карда буд. Имрӯз ширкат дар саросари ҷаҳон зиёда аз 2300 адад истеҳсол мекунад, ки бисёре аз онҳо барои барномаҳои дорои суръати ҷараёни зиёда аз 400 000 м3/соат пешбинӣ шудаанд. МГП-ҳои муосири мо дар як бино суръати ҷараёни обро то 1,2 миллион метри мукааб дар як соат доранд. Ба инҳо версияҳои бе фишанги компрессорҳои консолӣ бо таносуби фишор то 2,5 ё баландтар дар версияҳои якмарҳила ва таносуби фишор то 6 дар версияҳои силсилавӣ дохил мешаванд.
Дар солҳои охир, барои қонеъ кардани талаботи афзояндаи самаранокии IGC, чандирии танзим ва хароҷоти сармоя, мо баъзе такмилоти назарраси тарроҳиро анҷом додем, ки дар зер ҷамъбаст карда мешаванд.
Самаранокии тағйирёбандаи як қатор импеллерҳо, ки одатан дар марҳилаи аввали MAC истифода мешаванд, тавассути тағир додани геометрияи майса зиёд карда мешавад. Бо ин чархаи нав, самаранокии тағйирёбанда то 89% дар якҷоягӣ бо диффузорҳои анъанавии LS ва зиёда аз 90% дар якҷоягӣ бо насли нави диффузорҳои гибридӣ ба даст оварда мешавад.
Илова бар ин, импеллер дорои рақами Mach аз 1,3 зиёдтар аст, ки марҳилаи аввалро бо зичии баландтари нерӯ ва таносуби фишурда таъмин мекунад. Ин инчунин қудратеро, ки фишангҳо дар системаҳои се марҳилаи MAC бояд интиқол диҳанд, коҳиш медиҳад ва имкон медиҳад, ки фишангҳои диаметри хурдтар ва қуттиҳои редукторҳои мустақим дар марҳилаҳои аввал истифода шаванд.
Дар муқоиса бо диффузори анъанавии пурраи LS, диффузори гибридии насли оянда самаранокии марҳилаи 2,5% ва омили назоратӣ 3% зиёд шудааст. Ин афзоиш тавассути омехта кардани теғҳо ба даст оварда мешавад (яъне теғҳо ба қисмҳои баландии пурра ва қисман баланд тақсим карда мешаванд). Дар ин конфигуратсия
Натиҷаи ҷараёни байни чарх ва диффузор бо як қисми баландии майса, ки нисбат ба чархҳои диффузери анъанавии LS ба чарх наздиктар ҷойгир аст, кам карда мешавад. Мисли диффузори анъанавии LS, кунҷҳои пешқадами теғҳои дароз аз чарх якхелаанд, то аз таъсири мутақобилаи винт-диффузор, ки метавонад ба пардаҳо осеб расонад, пешгирӣ кунад.
Қисман баланд бардоштани баландии чархҳои наздиктар ба чарха инчунин самти ҷараёнро дар наздикии минтақаи пулсатсия беҳтар мекунад. Азбаски канори пешбари қисмати венти пурраи дарозӣ ҳамон диаметри диффузори муқаррарии LS боқӣ мемонад, хати дроссел бетаъсир монда, доираи васеътари татбиқ ва танзимро фароҳам меорад.
Тазриқи об ворид кардани қатраҳои обро ба ҷараёни ҳаво дар найчаи сӯзанда дар бар мегирад. Қатраҳо бухор мешаванд ва гармиро аз ҷараёни гази коркард мегиранд ва ба ин васила ҳарорати вурудро ба марҳилаи фишурдашавӣ коҳиш медиҳанд. Ин боиси кам шудани талабот ба қувваи изотропӣ ва афзоиши самаранокии зиёда аз 1% мегардад.
Сахт кардани чоҳи фишанг ба шумо имкон медиҳад, ки фишори иҷозатдодашуда ба як воҳиди майдон зиёд карда шавад, ки ба шумо имкон медиҳад паҳнои дандон кам карда шавад. Ин талафоти механикиро дар қуттии редуктор то 25% кам мекунад ва дар натиҷа самаранокии умумӣ то 0,5% зиёд мешавад. Илова бар ин, хароҷоти асосии компрессорро то 1% кам кардан мумкин аст, зеро дар қуттии фишанги калон металл камтар истифода мешавад.
Ин чархак метавонад бо коэффисиенти ҷараёни (φ) то 0,25 кор кунад ва назар ба чархҳои 65 дараҷа 6% бештар сарро таъмин мекунад. Гайр аз ин, коэффициенти чараён ба 0,25 мерасад ва дар конструкцияи дукаратаи мошини IGC чараёни хачмй ба 1,2 миллион м3/соат ва хатто ба 2,4 миллион м3/соат мерасад.
Қимати баландтари phi имкон медиҳад, ки чархаи диаметри хурдтар дар як ҷараёни ҳаҷми истифода бурда, ба ин васила арзиши компрессори асосиро то 4% кам кунад. Диаметри чархи марҳилаи якумро боз ҳам кам кардан мумкин аст.
Сари баландтар тавассути кунҷи каҷшавии чархи 75 ° ба даст оварда мешавад, ки ҷузъи суръати гардиши даврро дар баромад афзоиш медиҳад ва ба ин васила мувофиқи муодилаи Эйлер сари баландтарро таъмин мекунад.
Дар муқоиса бо чархҳои баландсуръат ва самаранок, самаранокии чархҳо аз сабаби талафоти бештар дар волюта каме кам мешавад. Инро метавон бо истифода аз як гули миёна ҷуброн кард. Аммо, ҳатто бидуни ин волютҳо, самаранокии тағирёбанда то 87% -ро метавон дар рақами Mach 1,0 ва коэффисиенти ҷараёни 0,24 ба даст овард.
Валюти хурдтар ба шумо имкон медиҳад, ки ҳангоми кам шудани диаметри фишанги калон аз бархӯрд бо дигар волютҳо канорагирӣ кунед. Операторҳо метавонанд аз муҳаррики 6 қутбӣ ба муҳаррики баландсуръати 4 қутбӣ (1000 чархзанӣ то 1500 чархзанӣ) бидуни зиёд кардани суръати фишангҳои иҷозатдодашуда хароҷотро сарфа кунанд. Илова бар ин, он метавонад хароҷоти моддиро барои фишангҳои чархдор ва калон кам кунад.
Дар маҷмӯъ, компрессори асосӣ метавонад то 2% хароҷоти сармояро сарфа кунад, илова бар ин, муҳаррик инчунин метавонад 2% хароҷоти асосиро сарфа кунад. Азбаски волютаҳои паймон то андозае камтар самараноканд, қарор дар бораи истифодаи онҳо асосан аз афзалиятҳои муштарӣ (арзиш ва самаранокӣ) вобаста аст ва бояд дар асоси лоиҳа баҳогузорӣ карда шавад.
Барои баланд бардоштани қобилиятҳои назорат, IGV-ро дар назди якчанд марҳила насб кардан мумкин аст. Ин дар муқоиса бо лоиҳаҳои қаблии IGC аст, ки танҳо IGV-ро то марҳилаи аввал дар бар мегирифтанд.
Дар итератсияҳои қаблии IGC, коэффисиенти гирдоби (яъне кунҷи IGV дуюм ба кунҷи IGV1 тақсим карда мешавад) новобаста аз он ки ҷараён ба пеш (кунҷ > 0°, сарро кам мекунад) ё гирдоби баръакс (кунҷи < 0) буд, доимӣ боқӣ монд. °, фишор баланд мешавад). Ин камбудӣ аст, зеро аломати кунҷ байни гирдоби мусбат ва манфӣ тағир меёбад.
Конфигуратсияи нав имкон медиҳад, ки ду таносуби гирдоби гуногун ҳангоми дар ҳолати гирдоби пеш ва бозгашт қарордошта истифода шаванд ва ба ин васила диапазони идоракуниро 4% зиёд карда, ҳангоми нигоҳ доштани самаранокии доимӣ.
Бо ворид кардани диффузори LS барои импеллере, ки маъмулан дар BAC истифода мешаванд, самаранокии бисёрзинагӣ метавонад то 89% афзоиш ёбад. Ин дар якҷоягӣ бо дигар такмилдиҳии самаранокӣ, шумораи марҳилаҳои BAC-ро коҳиш медиҳад ва ҳангоми нигоҳ доштани самаранокии умумии қатораҳо. Коҳиш додани шумораи марҳилаҳо эҳтиёҷоти байнихудкунак, қубурҳои марбути газ ва ҷузъҳои ротор ва статорро аз байн мебарад, ки дар натиҷа хароҷот 10% кам мешавад. Илова бар ин, дар бисёр ҳолатҳо компрессори асосии ҳаво ва компрессори пурқувватро дар як мошин муттаҳид кардан мумкин аст.
Тавре ки дар боло зикр гардид, одатан дар байни турбинаи буғӣ ва VAC фишанги фосилавӣ лозим аст. Бо тарҳи нави IGC аз Siemens Energy, ин фишанги бефосиларо метавон ба қуттии редуктор тавассути илова кардани чоҳи холӣ байни чоҳи пинион ва фишанги калон (4 фишанг) ворид кард. Ин метавонад арзиши умумии хатро (компрессори асосӣ ва таҷҳизоти ёрирасон) то 4% кам кунад.
Илова бар ин, фишангҳои 4-пинион алтернативаи муассиртар ба муҳаррикҳои паймон барои гузаштан аз муҳаррикҳои 6-қутбӣ ба 4-қутб дар компрессорҳои калони ҳавоӣ мебошанд (агар имкони бархӯрди волютӣ вуҷуд дошта бошад ё суръати максималии иҷозатдодаи пинион кам карда шавад). ) гузашта.
Истифодаи онҳо инчунин дар як қатор бозорҳо, ки барои декарбонизатсияи саноатӣ муҳим аст, аз ҷумла насосҳои гармидиҳӣ ва фишурдани буғ, инчунин фишурдани CO2 дар коркарди карбон, истифода ва нигоҳдорӣ (CCUS) бештар маъмул мегардад.
Siemens Energy дорои таърихи тӯлонии тарроҳӣ ва истифодаи IGC мебошад. Тавре ки аз кӯшишҳои дар боло зикршуда (ва дигар) тадқиқот ва рушд шаҳодат медиҳад, мо ӯҳдадор ҳастем, ки ин мошинҳоро пайваста навоварӣ кунем, то эҳтиёҷоти беназири барномаро қонеъ гардонем ва ба талаботи афзояндаи бозор барои хароҷоти камтар, баланд бардоштани самаранокӣ ва устувории устувор қонеъ кунем. КТ2
Вақти фиристодан: апрел-28-2024