Author: Лукас Бижикли, Продукт портфели менеджери, Integrated Gear Drives, R&D CO2 кысуу жана жылуулук насостору, Siemens Energy.
Көп жылдар бою, Integrated Gear Compressor (IGC) аба бөлүүчү өсүмдүктөр үчүн тандоо технологиясы болуп саналат. Бул, негизинен, түздөн-түз кычкылтек, азот жана инерттүү газ үчүн кыскарган чыгымдарды алып келет, алардын жогорку натыйжалуулугун менен шартталган. Бирок, декарбонизацияга өсүп бара жаткан көңүл ИПКларга жаңы талаптарды коюп жатат, айрыкча эффективдүүлүктү жана жөнгө салуу ийкемдүүлүгүн. Капиталдык чыгашалар заводдун операторлору үчүн, өзгөчө чакан жана орто ишканалар үчүн маанилүү фактор болуп калууда.
Акыркы бир нече жыл ичинде Siemens Energy аба бөлүү рыногунун өзгөрүп жаткан муктаждыктарын канааттандыруу үчүн IGC мүмкүнчүлүктөрүн кеңейтүүгө багытталган бир нече изилдөө жана өнүктүрүү (R&D) долбоорлорун демилгелеген. Бул макалада биз жасаган кээ бир конкреттүү дизайн жакшыртуулары баса белгиленет жана бул өзгөртүүлөр кардарларыбыздын баасын жана көмүр кычкыл газын азайтуу максаттарын аткарууга кандайча жардам берери талкууланат.
Бүгүнкү күндө көпчүлүк аба бөлүүчү агрегаттар эки компрессор менен жабдылган: негизги аба компрессору (MAC) жана күчөтүүчү аба компрессору (BAC). Негизги аба компрессору, адатта, бүт аба агымын атмосфералык басымдан болжол менен 6 барга чейин кысып турат. Бул агымдын бир бөлүгү андан ары BACда 60 барга чейинки басымга чейин кысылган.
Энергиянын булагына жараша компрессорду көбүнчө буу турбинасы же электр кыймылдаткычы башкарат. Буу турбинасын колдонууда эки компрессор тең эки валдын учтары аркылуу бир турбина менен айдалат. Классикалык схемада буу турбинасы менен ЖАКтын ортосунда аралык тиштүү орнотулган (1-сүрөт).
Электрдик жана буу турбинасы менен башкарылуучу системаларда компрессордун эффективдүүлүгү декарбонизация үчүн күчтүү рычаг болуп саналат, анткени ал агрегаттын энергияны керектөөсүнө түздөн-түз таасирин тийгизет. Бул өзгөчө буу турбиналары менен башкарылуучу MGP үчүн маанилүү, анткени буу өндүрүү үчүн жылуулуктун көп бөлүгү казылып алынган отун менен иштеген казандарда алынат.
Электр кыймылдаткычтары буу турбинасынын кыймылдаткычтарына жашыл альтернатива болгонуна карабастан, башкаруунун ийкемдүүлүгүнө көбүрөөк муктаждык бар. Бүгүнкү күндө курулуп жаткан көптөгөн заманбап аба бөлүүчү заводдор тармакка туташкан жана кайра жаралуучу энергияны колдонуунун жогорку деңгээлине ээ. Австралияда, мисалы, аммиакты синтездөө үчүн азот өндүрүү үчүн аба бөлүүчү агрегаттарды (ASUs) колдоно турган бир нече жашыл аммиак заводдорун куруу пландалууда жана жакын жердеги шамал жана күн фермаларынан электр энергиясын алуу күтүлүүдө. Бул ишканаларда электр энергиясын өндүрүүдөгү табигый өзгөрүүлөрдүн ордун толтуруу үчүн ченемдик ийкемдүүлүк абдан маанилүү.
Siemens Energy 1948-жылы биринчи IGCди (мурдагы VK деп аталган) иштеп чыккан. Бүгүнкү күндө компания дүйнө жүзү боюнча 2300дөн ашык бирдиктерди чыгарат, алардын көбү агымынын ылдамдыгы 400 000 м3/сааттан ашкан колдонмолор үчүн иштелип чыккан. Биздин заманбап МГПлар бир имаратта саатына 1,2 миллион кубометрге чейин чыгымга ээ. Аларга бир баскычтуу версияларда басым катышы 2,5 же андан жогору болгон консолдук компрессорлордун тишсиз версиялары жана сериялык версияларда 6га чейинки басым катышы кирет.
Акыркы жылдары, IGC натыйжалуулугуна, ченемдик ийкемдүүлүккө жана капиталдык чыгымдарга карата өсүп жаткан талаптарды канааттандыруу үчүн, биз төмөндө жалпыланган кээ бир көрүнүктүү дизайн жакшыртууларды жасадык.
Адатта биринчи MAC стадиясында колдонулган бир катар дөңгөлөктөрдүн өзгөрүлмө эффективдүүлүгү бычактын геометриясын өзгөртүү менен жогорулайт. Бул жаңы дөңгөлөк менен кадимки LS диффузорлору менен айкалышканда 89% га чейин өзгөрүлмө эффективдүүлүккө жана гибриддик диффузорлордун жаңы муунун айкалышта 90% дан ашуунга жетишүүгө болот.
Мындан тышкары, дөңгөлөктүн Mach саны 1,3төн жогору, бул биринчи этапты кубаттуулуктун тыгыздыгы жана кысуу катышы менен камсыз кылат. Бул ошондой эле үч баскычтуу MAC системаларындагы тиштүү механизмдер өткөрүшү керек болгон кубаттуулукту азайтып, биринчи этаптарда кичине диаметрдеги тиштүү механизмдерди жана түз жүрүүчү редукторлорду колдонууга мүмкүндүк берет.
Салттуу толук узундуктагы LS канаттуу диффузорго салыштырганда, кийинки муундагы гибриддик диффузор этаптын эффективдүүлүгүн 2,5% жана башкаруу фактору 3% түзөт. Бул көбөйүү бычактарды аралаштыруу жолу менен ишке ашат (б.а. пышактар толук бийиктиктеги жана жарым-жартылай бийиктиктеги секцияларга бөлүнөт). Бул конфигурацияда
Дөңгөлөк менен диффузордун ортосундагы агымдын чыгышы кадимки LS диффузорунун бычактарына караганда дөңгөлөккө жакыныраак жайгашкан бычактын бийиктигинин бир бөлүгүнө азаят. Кадимки LS диффузорундагыдай эле, бычактарды бузушу мүмкүн болгон дөңгөлөк менен диффузордун өз ара аракеттенүүсүн болтурбоо үчүн толук узундуктагы бычактардын алдыңкы четтери дөңгөлөктөн бирдей аралыкта жайгашкан.
Пульсация зонасына жакын канаттардын бийиктигин жарым-жартылай жогорулатуу да агымдын багытын жакшыртат. Толук узундуктагы флюгер бөлүгүнүн алдыңкы чети кадимки LS диффузорундагыдай диаметрде калгандыктан, дроссель сызыгы таасир этпейт, бул колдонуунун жана тюнингдин кеңири спектрин камсыз кылат.
Суу инъекциясы соргуч түтүктөгү аба агымына суу тамчыларын киргизүүнү камтыйт. Тамчылар бууланып, технологиялык газ агымынан жылуулукту сиңирип алат, ошону менен кирүү температурасын кысуу стадиясына чейин төмөндөтөт. Бул изонтроптук энергияга болгон талаптардын төмөндөшүнө жана эффективдүүлүктү 1% дан ашык жогорулатууга алып келет.
Тиштүү валдын бекемделиши тиштин туурасын кыскартууга мүмкүндүк берүүчү аянттын бирдигине жол берилген чыңалууну көбөйтүүгө мүмкүндүк берет. Бул редуктордогу механикалык жоготууларды 25%ке чейин азайтат, натыйжада жалпы эффективдүүлүк 0,5%ке чейин жогорулайт. Мындан тышкары, негизги компрессордук чыгымдар 1% га чейин кыскарышы мүмкүн, анткени чоң редуктордо аз металл колдонулат.
Бул дөңгөлөк 0,25ке чейинки агым коэффициенти (φ) менен иштей алат жана 65 градуска караганда 6% көбүрөөк башты камсыз кылат. Мындан тышкары, агымдын коэффициенти 0,25ке жетет, ал эми IGC машинасынын кош агымдуу конструкциясында көлөмдүк агым 1,2 млн м3/саат же ал тургай 2,4 млн м3/саатка жетет.
Жогорку phi мааниси бир эле көлөмдөгү агымда кичине диаметри дөңгөлөктү колдонууга мүмкүндүк берет, ошону менен негизги компрессордун баасын 4% га чейин төмөндөтөт. Биринчи этаптын дөңгөлөктөрүнүн диаметри андан да кичирейтилиши мүмкүн.
Жогорку баш 75° дөңгөлөктүн ийилүүчү бурчу менен жетишилет, ал чыгууда айланма ылдамдыктын компонентин жогорулатат жана ошентип Эйлердин теңдемесине ылайык жогорку башты камсыз кылат.
Жогорку ылдамдыктагы жана жогорку эффективдуу дөңгөлөктөр менен салыштырганда, волютадагы жоготуулардын көптүгүнө байланыштуу дөңгөлөктүн эффективдүүлүгү бир аз төмөндөйт. Бул орточо үлүл колдонуу менен ордун толтурууга болот. Бирок, бул волюттарсыз да, 1,0 Mach саны жана 0,24 агым коэффициентинде 87% га чейин өзгөрүлмө эффективдүүлүккө жетишүүгө болот.
Кичинекей волюта чоң тиштин диаметри азайганда башка волюталар менен кагылышуудан качууга мүмкүндүк берет. Операторлор 6 уюлдуу мотордон жогорку ылдамдыктагы 4 уюлдуу моторго (1000 айн/мин 1500 айн/мин) өтүү менен чыгымдарды үнөмдөй алышат. Мындан тышкары, бул спиралдан жана чоң тиштүү үчүн материалдык чыгымдарды азайтышы мүмкүн.
Жалпысынан, негизги компрессор капиталдык чыгымдарды 2% га чейин үнөмдөй алат, плюс кыймылдаткыч да капиталдык чыгымдарды 2% үнөмдөөгө болот. Компакттуу волюталар бир аз эффективдүү эмес болгондуктан, аларды колдонуу чечими көбүнчө кардардын артыкчылыктарынан көз каранды (баасы жана эффективдүүлүгү) жана ар бир долбоор боюнча бааланышы керек.
башкаруу мүмкүнчүлүктөрүн жогорулатуу үчүн, IGV бир нече этап алдында орнотулган болот. Бул биринчи фазага чейин IGVлерди гана камтыган мурунку IGC долбоорлорунан кескин айырмаланып турат.
IGC мурунку итерацияларында агымдын алдыга карай (бурч > 0°, кыскартуу башы) же тескери куюн (бурч < 0) болгонуна карабастан, куюндук коэффициенти (б.а. экинчи IGV бурчунун биринчи IGV1 бурчуна бөлүнгөн бурчу) туруктуу бойдон калган. °, басым жогорулайт). Бул жагымсыз, анткени бурчтун белгиси оң жана терс бурандардын ортосунда өзгөрөт.
Жаңы конфигурация машина алдыга жана артка айлануу режиминде турганда эки түрдүү куюндук катышын колдонууга мүмкүндүк берет, ошону менен туруктуу эффективдүүлүктү сактоо менен башкаруу диапазонун 4% га көбөйтөт.
BACларда көбүнчө колдонулган дөңгөлөк үчүн LS диффузорун киргизүү менен көп баскычтуу эффективдүүлүктү 89% га чейин жогорулатууга болот. Бул, башка натыйжалуулукту жакшыртуу менен бирге, жалпы поезд натыйжалуулугун сактоо менен BAC этаптарынын санын азайтат. Этаптардын санын азайтуу муздаткычка, аны менен байланышкан технологиялык газ түтүктөрүнө жана ротор жана статор компоненттерине болгон муктаждыкты жокко чыгарат, натыйжада чыгымдар 10% ды түзөт. Кошумчалай кетсек, көп учурларда бир машинада негизги аба компрессорун жана күчөткүч компрессорду бириктирүүгө болот.
Мурда айтылгандай, буу турбинасы менен VAC ортосунда, адатта, аралык тиш керек. Siemens Energy компаниясынын жаңы IGC дизайны менен, бул бош тиштүү тиштүү тиштүү тиштүү жана чоң тиштүү (4 тиштүү) ортосуна бош вал кошуу менен редуктор кутусуна бириктирилиши мүмкүн. Бул линиянын жалпы наркын (негизги компрессор плюс көмөкчү жабдуулар) 4% га чейин төмөндөтөт.
Кошумчалай кетсек, чоң негизги аба компрессорлорунун 6-уюлунан 4-уюлдуу кыймылдаткычтарына өтүү үчүн 4-тиштүү тиштүү компакттуу жылдыруучу кыймылдаткычтарга натыйжалуу альтернатива болуп саналат (эгер волюттук кагылышуу мүмкүнчүлүгү бар болсо же тиштин максималдуу уруксат берилген ылдамдыгы азайса). ) өткөн.
Аларды колдонуу, ошондой эле жылуулук насостору жана буу кысуу, ошондой эле көмүртектерди басып алуу, пайдалануу жана сактоо (CCUS) иштеп CO2 кысуу, анын ичинде өнөр жай декарбонизация үчүн маанилүү бир нече рыноктордо көбүрөөк таралган болуп жатат.
Siemens Energy компаниясы IGCлерди долбоорлоонун жана иштетүүнүн узак тарыхына ээ. Жогорудагы (жана башка) изилдөө жана өнүктүрүү аракеттеринен көрүнүп тургандай, биз уникалдуу колдонуу муктаждыктарын канааттандыруу жана арзаныраак чыгымдар, натыйжалуулукту жогорулатуу жана туруктуулукту жогорулатуу үчүн өсүп жаткан рыноктук талаптарды канааттандыруу үчүн бул машиналарды тынымсыз инновациялоого милдеттенебиз. KT2
Посттун убактысы: 28-апрель-2024