EXPANDERS KINNE PRUCTEDINGS GEBRUK OM ROTATING MACHINEN RIDEN. Ynformaasje oer hoe't jo de potensjele foardielen evaluearje fan it ynstallearjen fan in extender kin hjir fûn wurde.
Typysk yn 'e gemyske prosesyndustry (CPI) "is in grutte hoemannichte enerzjy fergriemd yn drukkontrôle kleppen wêr't floeibere floeistoffen depressurisearre wurde moatte" [1]. Ofhinklik fan ferskate technyske faktoaren, kin it winsklik wêze om dizze enerzjy te konvertearjen yn rotearjende meganyske enerzjy, dy't kin wurde brûkt om generators of oare rotearjende masines te riden. Foar unkomprimearbere floeistoffen (flüssigens), wurdt dit berikt mei in hydraulyske enerzjy-hersteltiid (HPRT; sjoch referinsje 1). Foar compressibele vloeistoffen (gassen), is in expander in gaadlike masine.
Epen útwreiders binne in matige technology mei in protte suksesfolle applikaasjes lykas floeistof katalytyske cracking (FCC), koelkast, valvestêdingskleazens, lucht skieding of útlaadsemission. Yn prinsipe kin elke gasstream mei redusearre druk wurde brûkt om in útwreiding te riden, mar "De enerzjy-útfier is direkt proporsjoneel oan 'e drukferhâlding" [2], lykas technyske en ekonomyske mooglikheid. Efspelentaasje fan útjûn: It proses hinget ôf fan dizze en oare faktoaren, lykas pleatslike enerzjy-prizen en de beskikberens fan de fabrikant fan geskikte apparatuer.
Hoewol de TurboexPander (gelyk funksjonearre oan in turbine) is it meast bekende soarte fan útwreiding (figuer 1), binne d'r oare soarten geskikt foar ferskate prosesbetingsten. Dit artikel yntroduseart de haadtypen útwreidingen en har komponinten en gearfettet hoe't operaasjesbehearders, konsultanten, yn ferskate CPI-divyzjes kinne evaluearje de potinsjele ekonomyske en miljeu-foardielen fan it ynstallearjen fan it ynstallearjen fan in útgong.
D'r binne in protte ferskillende soarten fersetbannen dy't sterk ferskille yn geometry en funksje. De wichtichste soarten wurde toand yn figuer 2, en elk type wurdt hjirûnder koart beskreaun. Foar mear ynformaasje, lykas grafiken mei it fergelykje fan 'e bestjoeringsstatus fan elk type basearre op spesifike diaminten en spesifike snelheden, sjoch help. 3
Piston turboexpander. Piston en rotearjende piston turboexpanders wurkje as in reverse-rotearjende ynterne ferbaarningsmotor, absorbearren fan hege-druk-gas en konvertearje har bewarre enerzjy troch de krukusde enerzjy.
Sleep de Turbo Expander. De rembeperkers bestiet út in konsentrike Flow-keamer mei emetfinens fan 'e bakken dy't oan' e perifery fan it draaiende elemint hawwe taheakke. Se binne ûntworpen op deselde manier as wetterwielen, mar de dwersseksje fan 'e konsentryske keamers nimt ta fan ynholte nei outlet, wêrtroch it gas te wreidzjen.
Radiale turboexpander. Radial Flow TurboexPanders hawwe in axiale ynlaat en in radiale outlet, wêrtroch it gas it gas wreed wurdt troch de turbine-impeller. Likemin wreidzje axiale stream Turbines troch it turbinewiel, mar de rjochting fan 'e stream bliuwt parallel oan' e as fan rotaasje.
Dit artikel rjochtet him op radiale en axiale turboexpanders, besprekke har ferskate subtypen, komponinten, en ekonomy.
In turboexpander Expracts enerzjy út in hege-druk gas stream en konverteart it yn in drive-load. Typysk is de lading in kompressor of generator ferbûn oan in skaft. In turboexpander mei in komprimearjende floeistof yn oare dielen fan 'e procy dy't komprimeare floeistof fereasket, ferheegje dêrmei de algemiene effisjinsje fan' e plant mei help fan 'e enerzjy dy't oars wurdt fergriemd. In turboexpander mei in generator-lading konverteart de enerzjy yn elektrisiteit, dy't kin wurde brûkt yn oare plantprosessen of weromjûn nei it pleatslike roaster te keap.
TurbaamErspander Generators kinne wurde foarsjoen fan in direkte oandriuwing fan it turbine-tsjil oan 'e generator, of fia in gearspak wêrtroch de ynfiersnelheid fan' e turbinewiel ferminderet nei de generator troch in gearferhâlding. Direkte Drive Turboexpanders biede foardielen yn effisjinsje, fuotprint en ûnderhâldskosten. GEARBOX TURBOEXPANDERS BINNE SHEMIER EN FERGESE A FOAR FOOT PRINT, SMRICATION AUXILIAATIONSKOPERS, EN GEBRUE MINDERING.
FLOW-fia TURBEEXPANDERS kinne wurde makke yn 'e foarm fan radiale as axiale turbines. Radial Flow-útwreiders befetsje in axiale ynlaat en in radiale outlet, sadat de gasstream de turbineart de turbine útkomt fan 'e as fan rotaasje. Axiale turbines tastean gas te streamjen ass lâns de as fan rotaasje. Axiale FLOW Turbijs extract enerzjy út 'e gasstream troch ynlaadsidlieding ferdwûn ta it útwreiding fan it útwreiding fan it útwreiding fan' e útwreiding fan 'e útwreiding fan' e útwreiding fan 'e útwreiding fan' e útwreiding fan 'e útwreiding fan' e útwreiding fan 'e útwreidzjen om in konstante snelheid te behâlden.
In turbaamexPander generator bestiet út trije haadkomponinten: in turbine-tsjil, spesjale lagers en in generator.
Turbine-tsjil. Turbine-tsjillen wurde faak spesifyk ûntworpen om aerodynamyske effisjinsje te optimearjen. Applikaasje fariabelen dy't ynfloed hawwe op Turbinewielûntwerp befetsje ynlaat / outlet- / outlet / outlet-temperatuer, folume stream, en floeistof eigenskippen. As de kompresjeferhâlding te heech is om yn ien stadium te fermindere yn ien poadium, is in turboexpander mei meardere turbine-tsjillen nedich. Sawol radiale as Axiale-tsjillen kinne wurde ûntworpen as multi-poades, mar axiale turbinewielen hawwe in folle koartere axiale lingte en binne dêrom mear kompakt. Multistine Radial Flow Turbines fereaskje gas om te streamen fan axial nei radiale en werom nei Axial, hegere friksjeferlies oanmeitsje as turbines Axiale fryske streamturbines.
lagers. Bearing Untwerp is kritysk foar de effisjinte wurking fan in turboexpander. Typen drage yn ferbân mei Turboexpander Dracts ferskille en kin oaljeslagers omfetsje, floeibere filmlagers, tradisjonele bal-lagers, en magnetyske lagers. Elke metoade hat syn eigen foardielen en neidielen, lykas werjûn yn Tabel 1.
In protte filmakker-fabrikanten selektearje magnetyske lagers as har "drager fan kar" fanwege har unike foardielen. Magnetyske lagers soargje foar friksje-frije hanneljen fan 'e dynamyske komponinten fan' e Turbéexpander, ferlit mei it wurkgelegenheid en ûnderhâldskosten oer it libben fan 'e masine. Se binne ek ûntworpen om in breed oanbod te wjerstean fan axiale en radiale lesten en oerspanningbetingsten. Harren hegere initialskosten binne kompensearre troch folle legere libbenssyklekosten.
dynamo. De generator nimt de draaiende enerzjy fan 'e turbine út en konverteart it yn nuttige elektryske enerzjy mei in elektromagnetyske generator (dat kin in induction-generator wêze as in permaninte magneetgerator). Inductiongenierators hawwe in legere rânsen, sadat applikaasjes foar hege snelheidsritaasjes hawwe, mar kin wurde ûntworpen om de ferlet te passen, de needsaak om te passen foar in fariabele frekwinsjedrive (VFD) om de genereare elektrisiteit te leverjen. Permaninte Magnet Generators, oan 'e oare kant, kin direkt skaft wurde keppele oan' e turbine en útstjoere fan it roaster troch in fariabele frekwinsjedriuw. De generator is ûntworpen om maksimale krêft te leverjen basearre op 'e skaft-krêft beskikber yn it systeem.
Seals. De segel is ek in krityske komponent by it ûntwerpen fan in turbiexpander systeem. Hege effisjinsje behâlde en foldwaan oan miljeu-noarmen, moatte systemen wurde fersegele om potinsjele prosesgas-lekkages te foarkommen. TurboexPanders kinne wurde foarsjoen fan dynamyske as statyske seeën. Dynamyske seehûnen, lykas labyrijnde segels en droege gasspoarden, jouwe in segel om in draaiende skaft, typysk tusken it turbinewiel, lagers en de rest fan 'e generator leit. Dynamyske seehûnen drage oer de tiid út en fereaskje regelmjittich ûnderhâld en ynspeksje om te soargjen dat se goed funksjonearje. As alle turbéexpander-komponinten befette yn ien húsfesting kinne statyske seeberen wurde brûkt om te beskermjen om de húsfesting te beskermjen, ynklusyf oan 'e generator, magnetyske dragen, as sensoren. Dizze loftdichte segeltsjes leverje permaninte beskerming tsjin gaslekkage en fereaskje gjin ûnderhâld of reparaasje.
Fanút in prosesstandpunt, de primêre eask foar it ynstallearjen fan in útwreiding is om hege druk te leverjen (net-konsjonearber) nei in leechdruksysteem mei genôch stream en utilisaasje om normale wurking te behâlden fan 'e apparatuer. Operende parameters wurde ûnderhâlden op in feilich en effisjint nivo.
Yn termen fan 'e drukferlof kin de útgong fan' e útgong fan 'e grapke wurde brûkt om it Joule-Thomson te ferfangen (JT) fentyl, ek wol de throttle-fentyl neamd. Sûnt de JT Valve beweecht lâns in isentropysk paad en de útgongsproeven lâns in hast is de lêste fan it gas en konverteart it enthalpysferskil yn, dêrtroch produseart dêrmei in legere outlet-temperatuer dan de JT-fentyl. Dit is handich yn kryogenyske prosessen wêr't it doel is om de temperatuer fan it gas te ferminderjen.
As d'r in legere limyt is op 'e Outlet Gas Temperatuer (bygelyks yn in dekompresje stasjon, moatte de gasstemperatuer moatte wurde ûnderhâlden, of minimale materiaal ûntwerpstemperatuer) moat op syn minst ien heater wurde tafoege. behearskje de gasemperatuer. As de preheater leit ûnderwerpen fan 'e ôfrûn leit, wurdt guon fan' e enerzjy fan it feedgas ek werombrocht yn 'e útwreidden, nimt dêrmei har krêftútfier tanim. Yn guon konfiguraasjes wêr't kontrôle fan 'e outlet-temperatuer nedich is, kin in twadde reitsje wurde ynstalleare nei it útwreidder om flugger kontrôle te leverjen.
Yn Fig. Figuer toant in ferienfâldige diagram fan it Algemiene Flow Diagram fan in útwreiding Generator mei Preheater brûkt om in jt-fentyl te ferfangen.
Yn oare proseskonfiguraasjes herstelde de enerzjy yn 'e útwreiding fan' e útwreiding direkt nei de kompressor. Dizze masines "neamde" Kommandanten ", hawwe normaal útwreiding en kompresje-stadia ferbûn troch ien of mear skachten, dy't ek in gearbox kin omfetsje om it snelskarfyjen te regeljen tusken de twa stadia. It kin ek in ekstra motor befetsje om mear krêft mear te leverjen oan 'e kompresjestadium.
Hjirûnder binne guon fan 'e wichtichste komponinten dy't soargje foar juste operaasje en stabiliteit fan it systeem.
Bypass Valve of druk ferminderjen fan fentyl. De bypass Valve lit operaasje trochgean as de TurboexPander wurket (bygelyks, foar ûnderhâld), wylst de drukferwidering wurdt brûkt om te leverjen as de totale stream de ûntwerpkapasiteit fan 'e Ûnderwaardigens wurdt brûkt.
EMERGENCY SHUSTDOWN VALVE (ESD). ESD-kleppen wurde brûkt om de stream fan gas te blokkearjen yn 'e útwreiding yn in needopfang om meganyske skea te foarkommen.
Ynstruminten en kontrôles. Wichtige fariabelen om te kontrolearjen omfetsje ynlaat- en outlet-druk, Flowrate, rotaasje snelheid, en stroomútfier.
Ride op oermjittige snelheid. It apparaat besuniget streamt fan 'e turbine, wêrtroch't de turbineroot staveret om te tragen, dêrtroch de apparatuer beskermet fan oermjittige snelheden fanwege unferwachte prosesbetingsten dy't de apparatuer kinne beskeadigje.
Druk feiligensklep (PSV). PSVS wurde faak ynstalleare nei in turbaam -Pander om pipelines en lege drukapparatuer te beskermjen. De PSV moat ûntworpen wurde om de swierste kontingencies te wjerstean, dy't typysk mislearjen omfetsje fan 'e foarbygeande pypfestelling om te iepenjen. As in expander wurdt tafoege oan in besteande drukfernijingstasjon, moat it procesûntwerpteam bepale oft de besteande PSV adekwate beskerming leveret.
Kachel. Ferwetterijen kompensearje foar de temperatuerpak feroarsake troch it gas troch de turbine troch te gean, sadat it gas moat foarôf wêze. De wichtichste funksje is om de temperatuer fan 'e opkommende gasstream te ferheegjen om de temperatuer fan it gas te behâlden dy't de útgong boppe in minimale wearde is. In oar foardiel fan it ferheegjen fan 'e temperatuer is om krêftútfier te ferheegjen, lykas korrosie, kondensaasje, of hydrates te foarkommen dat se de edigearen nozzels kinne beynfloedzje. Yn systemen befetsje hifke útwikselje (lykas werjûn yn figuer 3) wurdt de gasemperatuer normaal regele troch de stream fan ferwaarmde floeistof yn 'e featsje te regeljen. Yn guon ûntwerpen kin in flamme-heater as elektryske heater brûkt wurde yn plak fan in waarmtewiksel. Ferwaarders meie al bestean yn in besteande JT Valve Station, en tafoegje en in útwreidingen tafoegje, kinne net ekstra ferwaarming fereaskje, mar ferheegje leaver de stream fan ferwaarmde floeistof.
Smeermiddels- en seelgasystemen. Lykas neamd hjirboppe kinne útwreiders ferskate segelûntwerp brûke, dy't Subricants en sealsgassen kinne fereaskje. Wêr't fan tapassing en smerend oalje en suvere en suvering moat behâlden as yn kontakt mei prosesgassen, en it oalje-viskositeitsnivo moat bliuwe binnen it fereaske wurkplak fan smeermiddeld lagers. SEALDE GASS-SOBLIES BINNE NIJSJOCHT FAN EIN OIL SUPRICATION ANDAY OM OM OM FAN DE BARING FOAR FJIN FAN DE EXPANSION BOX. Foar spesjale applikaasjes fan kompanearders wurde brûkt yn 'e hydrocarbon-yndustry, binne Lube-oaljes- en segelzassen binne typysk ûntworpen oan API 617 [5] Diel 4 spesifikaasjes.
Fariabele frekwinsje Drive (VFD). Doe't de generator induksje is, wurdt in VFD typysk ynskeakele om it ôfwikseljende hjoeddeistige (AC)-sinjaal oan te passen om te passen om te passen om te passen. Typysk hawwe ûntwerpen basearre op fariabele frekwinsje-skiven hegere overall-effisjinsje dan ûntwerpen dy't gearboxes brûke as oare meganyske komponinten. VFD-basearre systemen kinne ek in breder oanbod fan prosesferoarings foldwaan dy't kinne resultearje yn feroaringen yn wizigingen yn it útgean fan 'e ôfrûne.
Oerdracht. Guon útjouwersûntwerpen brûke in gearbox om de snelheid fan 'e útwreiding te ferminderjen nei de wurdearre snelheid fan' e generator. De kosten foar it brûken fan in gearbox is legere algemiene effisjinsje en dêrom legere krêftútfier.
By it tarieden fan in oanfraach foar offertes (RFQ) foar in útwreiding, moat de prosesyningenieur earst de bestjoeringsomstannich bepale, ynklusyf de folgjende ynformaasje:
Mechanyske yngenieurs foltôgje faaks útjeften dy't generator binne spesifikaasjes en spesifikaasjes en spesifikaasjes mei gegevens fan oare technyk fan oare technyk. Dizze yngongen kinne it folgjende befetsje:
De spesifikaasjes moatte ek in list omfetsje en tekeningen en tekeningen levere troch de fabrikant as diel fan it tenderproses en de omfang fan oanbod, lykas ek tapassing testprosedueres lykas fereaske troch it projekt.
De technyske ynformaasje levere troch de fabrikant as diel fan it oanbestegingsproses moat yn 't algemien de folgjende eleminten omfetsje:
As elk aspekt fan 'e foarstel ferskilt fan' e orizjinele spesifikaasjes, moat de fabrikant ek in list fan ôfwikingen en de redenen foar de ôfwikingen leverje.
Ienris is in foarstel ûntfongen, moat it team fan it projektûntwikkeling fan it fersyk om it fersyk kontrolearje en bepale of ôflaat technysk rjochtfeardige binne.
Oare technyske oerwagings om te beskôgjen by it evaluearjen fan útstellen omfetsje:
Uteinlik moat in ekonomyske analyse moatte wurde útfierd. Om't ferskate opsjes resultearje yn ferskate initialskosten, wurdt it oanrikkemandearre dat in kosten fan it libben of libbenssyklus wurdt útfierd om it op lange termyn ekonomy te ferlykjen en werom te jaan op ynvestearring. Bygelyks, in hegere earste ynvestearring kin op 'e lange termyn wurde kompensearre troch ferhege produktiviteit of fermindere ûnderhâldseasken. Sjoch "Ferwizings" foar ynstruksjes oer dit soarte fan analyse. 4.
Alle turbéexPander-generator-applikaasjes fereaskje in inisjele potensjele krêftberekkening om it totale bedrach fan beskikbere enerzjy te bepalen dy't kin wurde hersteld yn in bepaalde applikaasje. Foar in turbaamexpander generator wurdt it krêftpotensiaal wurdt berekkene as in isentropysk (konstant entropy) proses. Dit is de ideale thermodynamyske situaasje foar it beskôgjen fan in omkearde adiabatyske proses sûnder friksje, mar it is it juste proses foar it skatte it eigentlike enerzjy potensjeel.
Isentrityske enerzjy enerzjy (IPP) wurdt berekkene troch it spesifike enhalpy-ferskil te fermannichfâldigjen by it ynlaat en outlet fan 'e turboeuspander en it resultaat fermannichfâldigje troch de massate flownate. Dizze potensjele enerzjy sil útdrukt wurde as in isentropyske kwantiteit (fergeliking (1)):
IPP = (Hinlet - H (i, E)) × ṁ x ŋ (1)
Wêr h (i, e) is it spesifike enthalpy yn rekken brocht om de isentropyske outlet-temperatuer en ṁ is de massa-stream taryf.
Hoewol Isentrityske enerzjy kin brûkt wurde om potensjele enerzjy te skatten, wêrtroch alle echte systemen wrijven, hjittens omfetsje, en oare oanfoljende enerzjyferlies. Sa, by it berekkenjen fan it eigentlike krêftpotinsjeel, moatte de folgjende ekstra ynfiergegevens yn rekken holden wurde:
Yn 'e measte turbéexpander wurdt applikaasjes beheind ta in minimum om net-winske problemen te foarkommen, lykas Pipe Freezing earder neamde. Dêr't natuerlike gas streamt, binne hydraten hast altyd oanwêzich, betsjutting dat de pipeline streamôfwerts fan in turbéexPander as throttle-fentyl sil befrijje as de outlet-temperatuer ûnder 0 ° c. Ice formaasje kin resultearje yn streambeperking en slute it systeem úteinlik ôf om te defrose. Sa wurdt de "winske" outlet-temperatuer brûkt om in mear realistyske potensjele macht senario te berekkenjen. Foar gassen, lykas hydrogen, is de temperatuergrins lykwols folle leger, om't hydrogen net feroaret fan gas nei floeistof, oant it kryogenyske temperatuer (-253 ° C) berikt. Brûk dizze winske outlet-temperatuer om de spesifike enthalpy te berekkenjen.
De effisjinsje fan it turboane systeem moat ek wurde beskôge. Ofhinklik fan 'e brûkte technology kin systeem effisjinsje signifikant ferskille. In turbbiexpander dy't brûkt wurdt in fermindering fan in reduksjeferliening fan 'e turbine oerdrage fan' e generator sil gruttere frikasferlies ûnderfine dan in systeem dat direkte drive brûkt fan 'e turbine nei de generator brûkt. It algemiene effisjinsje fan in turbéexpander-systeem wurdt útdrukt as in persintaazje en wurdt rekken hâlden by it beoardieljen fan it werklike krêftpotensiaal fan 'e turboexpander. De eigentlike krêftpotensiaal (PP) wurdt berekkene as folget:
PP = (Hinlet - Hexit) × ṁ x ṅ (2)
Litte wy sjen nei de tapassing fan reliëf fan natuerlike gasdruk. ABC wurket en ûnderhâldt in drukreduksje fan druk dy't natuerlik gas ferfiert fan 'e haadpipeline en distribueart it nei pleatslike gemeenten. Op dit stasjon is de gas ynlaatdruk 40 bar en de outlet-druk is 8 bar. De Prehated Inlet Gas Temperatuer is 35 ° C, dy't it gas foarkomt om pipeline te foarkommen. Dêrom moat de Outlet Gas-temperatuer wurde kontroleare, sadat it net ûnder 0 ° c falt. Yn dit foarbyld sille wy 5 ° C brûke as de minimale outlet-temperatuer om de feiligensfaktor te ferheegjen. De normale volumetryske gasstream taryf is 50.000 NM3 / H. Om it krêftpotinsje te berekkenjen, sille wy oannimme dat alle gas streamt troch de Turbo-útwreiding en berekkenje de maksimale stroomútfier. Skatte it totale krêftútfierpotensiaal mei de folgjende berekkening:
Posttiid: maaie-25-2024