Höfundur: Lukas Bijikli, framkvæmdastjóri vöruasafns, Integrated Gear Drif, R & D CO2 samþjöppun og hitadælur, Siemens Energy.
Í mörg ár hefur Integrated Gear Compressor (IGC) verið tæknin sem valin er fyrir loftaðskilnað plöntur. Þetta er aðallega vegna mikillar skilvirkni þeirra, sem leiðir beint til minni kostnaðar vegna súrefnis, köfnunarefnis og óvirks gas. Hins vegar er vaxandi áhersla á afkolvetni nýjar kröfur um IPC, sérstaklega hvað varðar skilvirkni og sveigjanleika í reglugerðum. Fjármagnsútgjöld eru áfram mikilvægur þáttur fyrir verksmiðjuaðila, sérstaklega í litlum og meðalstórum fyrirtækjum.
Undanfarin ár hefur Siemens Energy hafið nokkrar rannsóknir og þróun (R & D) verkefni sem miða að því að auka IGC getu til að mæta breyttum þörfum loftskilnaðarmarkaðarins. Þessi grein varpar ljósi á nokkrar sérstakar endurbætur á hönnun sem við höfum gert og fjallar um hvernig þessar breytingar geta hjálpað til við að uppfylla kostnað viðskiptavina okkar og kolefnislækkunarmarkmið.
Flestar loftaðskilnaðareiningar í dag eru búnar tveimur þjöppum: aðal loftþjöppu (Mac) og Boost Air Compressor (BAC). Aðal loftþjöppan þjappar venjulega öllu loftstreyminu frá andrúmsloftsþrýstingi í um það bil 6 bar. Hluti af þessu rennsli er síðan þjappað frekar í BAC að þrýstingi allt að 60 bar.
Það fer eftir orkugjafa, þjöppunni er venjulega ekið af gufu hverflum eða rafmótor. Þegar gufu hverfla er notað eru báðir þjöppurnar eknar af sömu hverflum í gegnum tveggja skaftenda. Í klassíska kerfinu er millistig sett upp á milli gufu hverflunnar og HAC (mynd 1).
Í bæði rafknúnu og gufu hverfladrifnum kerfum er skilvirkni þjöppu öflug lyftistöng fyrir afkolvetni þar sem það hefur bein áhrif á orkunotkun einingarinnar. Þetta er sérstaklega mikilvægt fyrir MGP sem ekið er af gufu hverfla, þar sem mestur hluti hitans fyrir gufuframleiðslu fæst í steingervingar eldsneytiseldsneyti.
Þrátt fyrir að rafmótorar gefi grænni valkost við gufu hverfla drif, þá er oft meiri þörf fyrir sveigjanleika í stjórn. Margar nútíma loftaðskilnaðarverksmiðjur sem eru byggðar í dag eru tengdar nettengdar og hafa mikla notkun endurnýjanlegrar orku. Í Ástralíu eru til dæmis áform um að smíða nokkrar grænar ammoníakplöntur sem munu nota loftaðskilnað einingar (ASUS) til að framleiða köfnunarefni fyrir myndun ammoníaks og er búist við að það fái rafmagn frá nærliggjandi vind- og sólarbúum. Við þessar plöntur er sveigjanleiki í reglugerðum mikilvægur til að bæta upp náttúrulegar sveiflur í orkuvinnslu.
Siemens Energy þróaði fyrsta IGC (áður þekkt sem VK) árið 1948. Í dag framleiðir fyrirtækið meira en 2.300 einingar um allan heim, en margar hverjar eru hannaðar fyrir forrit með rennslishraða umfram 400.000 m3/klst. Nútíma MGP okkar eru með rennslishraða allt að 1,2 milljónir rúmmetra á klukkustund í einni byggingu. Má þar nefna gírlausar útgáfur af leikjatölvuþjöppum með þrýstingshlutföllum allt að 2,5 eða hærri í eins stigs útgáfum og þrýstingshlutföllum allt að 6 í raðútgáfum.
Undanfarin ár, til að mæta vaxandi kröfum um skilvirkni IGC, sveigjanleika í reglugerðum og fjármagnskostnaði, höfum við gert nokkrar athyglisverðar endurbætur á hönnun, sem eru teknar saman hér að neðan.
Breytileg skilvirkni fjölda hjóla sem venjulega eru notaðir í fyrsta Mac stiginu er aukin með því að breyta rúmfræði blaðsins. Með þessu nýja hjólum er hægt að ná breytilegum skilvirkni allt að 89% ásamt hefðbundnum LS dreifum og yfir 90% ásamt nýrri kynslóð blendinga dreifara.
Að auki er hjólið með Mach -fjölda hærri en 1,3, sem veitir fyrsta stigið með hærri orkuþéttleika og þjöppunarhlutfall. Þetta dregur einnig úr kraftinum sem gír í þriggja þrepa MAC kerfum verður að senda, sem gerir kleift að nota minni þvermál gíra og beina drifbúnaðarkassa á fyrstu stigum.
Í samanburði við hefðbundna LS-dreifara í fullri lengd hefur næsta kynslóð blendingur dreifirinn aukna stigs skilvirkni 2,5% og samanburðarþáttur 3%. Þessari aukningu er náð með því að blanda blöðunum (þ.e. blaðunum er skipt í fulla hæð og hluta hæðar). Í þessari stillingu
Rennslisframleiðsla milli hjólsins og dreifirinn minnkar með hluta blaðhæðarinnar sem er staðsett nær hjólinu en blað hefðbundins LS dreifir. Eins og með hefðbundna LS dreifara, eru leiðandi brúnir blaðanna í fullri lengd jafngildir frá hjólinu til að forðast samspil hjóls-diffuser sem gætu skemmt blaðin.
Að auka hæð blöðanna að hluta nær bætir einnig rennslisstefnu nálægt pulsation svæðinu. Vegna þess að fremstu brún í fullri lengd vanakafla er áfram í sama þvermál og hefðbundinn LS dreifir, er inngjöfarlínan ekki fyrir áhrifum, sem gerir kleift að breiðari notkun og stillingu.
Vatnsprautun felur í sér að sprauta vatnsdropum í loftstrauminn í sogrörinu. Droparnir gufa upp og taka upp hita úr gasstraumnum og draga þar með inntakshitastigið að þjöppunarstiginu. Þetta hefur í för með sér lækkun á kraftaþörf Isentropic og aukning á skilvirkni meira en 1%.
Að herða gírskaftið gerir þér kleift að auka leyfilegt streitu á hverja einingasvæði, sem gerir þér kleift að draga úr tönnbreiddinni. Þetta dregur úr vélrænu tapi í gírkassanum um allt að 25%, sem leiðir til aukningar á heildarvirkni allt að 0,5%. Að auki er hægt að lækka aðalþjöppukostnað um allt að 1% vegna þess að minni málmur er notaður í stóra gírkassanum.
Þessi hjól getur starfað með rennslistuðul (φ) allt að 0,25 og veitir 6% meira höfuð en 65 gráðu hjól. Að auki nær rennslistuðullinn 0,25 og í tvöföldu flæðishönnun IGC vélarinnar nær rúmstreymi 1,2 milljónir m3/klst. Eða jafnvel 2,4 milljónir m3/klst.
Hærra PHI gildi gerir kleift að nota minni þvermál hjól við sama rúmmálstreymi og draga þannig úr kostnaði við aðalþjöppuna um allt að 4%. Hægt er að draga úr þvermál fyrsta stigs hjólsins enn frekar.
Hærra höfuðið er náð með 75 ° sveigjuhorni hjólsins, sem eykur ummálhraðahlutann við útrásina og veitir þannig hærra höfuð í samræmi við jöfnu Euler.
Í samanburði við háhraða og hágæða hjól, er skilvirkni hjólsins lítillega minni vegna hærra taps í volute. Þessu er hægt að bæta fyrir með því að nota meðalstór snigill. En jafnvel án þessara volúta er hægt að ná breytilegri skilvirkni allt að 87% við Mach fjölda 1,0 og rennslistuðul 0,24.
Minni volute gerir þér kleift að forðast árekstra við aðrar volútar þegar þvermál stóra gírsins er minnkaður. Rekstraraðilar geta sparað kostnað með því að skipta úr 6-stöng mótor yfir í hærri hraða 4-stöng mótor (1000 snúninga á mínútu í 1500 snúninga á mínútu) án þess að fara yfir hámarks leyfilegan gírhraða. Að auki getur það dregið úr efniskostnaði fyrir helical og stóra gíra.
Í heildina getur aðalþjöppan sparað allt að 2% í fjármagnskostnaði, auk þess sem vélin getur einnig sparað 2% í fjármagnskostnaði. Vegna þess að samningur volútar eru nokkuð minna skilvirk, fer ákvörðunin um að nota þau að mestu leyti af forgangsröðun viðskiptavinarins (kostnaður vs. skilvirkni) og verður að meta það á grundvelli verkefnis fyrir verkefni.
Til að auka stjórnunargetu er hægt að setja IGV fyrir framan mörg stig. Þetta er í andstæðum andstæðum fyrri IGC verkefnum, sem innihéldu aðeins IGV upp í fyrsta áfanga.
Í fyrri endurtekningum á IGC var hvirfilstuðullinn (þ.e. horn annarrar IGV deilt með horni fyrsta IGV1) stöðugt óháð því hvort rennslið var fram (horn> 0 °, minnkaði höfuð) eða öfug hvirfil (horn <0). °, þrýstingurinn eykst). Þetta er óhagræði vegna þess að merki um hornið breytist á milli jákvæðra og neikvæðra hvirfils.
Nýja stillingin gerir kleift að nota tvö mismunandi hvirfilhlutfall þegar vélin er í fram- og afturáhrifum og eykur þannig stjórnunarsviðið um 4% en viðheldur stöðugri skilvirkni.
Með því að fella LS-dreifara fyrir hjólið sem oft er notað í BAC er hægt að auka fjölþrepa skilvirkni í 89%. Þetta, ásamt öðrum endurbótum á skilvirkni, dregur úr fjölda BAC stigs en viðheldur heildarvirkni lestar. Með því að fækka stigum útrýmir þörfinni fyrir intercooler, tilheyrandi ferli gasleiðslur og rotor og stator íhluti, sem leiðir til 10%kostnaðarsparnaðar. Að auki, í mörgum tilvikum er mögulegt að sameina aðal loftþjöppuna og örvunarþjöppuna í einni vél.
Eins og áður hefur komið fram er venjulega krafist millistigs milli gufu hverflunnar og Vac. Með nýju IGC hönnuninni frá Siemens Energy er hægt að samþætta þennan lausagangsgír í gírkassann með því að bæta við lausagangi milli pinion skaftsins og stóra gírsins (4 gíra). Þetta getur dregið úr heildarkostnaði (aðalþjöppu auk hjálparbúnaðar) um allt að 4%.
Að auki eru 4 pinion gírar skilvirkari valkostur við samningur skrun mótora til að skipta úr 6-stöng í 4 stöng mótora í stórum aðal loftþjöppum (ef möguleiki er á volute árekstri eða ef hámarks leyfilegur pinion hraði mun minnka). ) fortíð.
Notkun þeirra er einnig að verða algengari á nokkrum mörkuðum sem eru mikilvægir fyrir afkolun í iðnaði, þar með talið hitadælur og gufuþjöppun, svo og CO2 samþjöppun í kolefnisupptöku, nýtingu og geymslu (CCU) þróun.
Siemens Energy á sér langa sögu um að hanna og reka IGC. Eins og sést af ofangreindum (og öðrum) rannsóknar- og þróunarstarfi, erum við staðráðin í að stöðugt nýsköpun þessara véla til að mæta einstökum forritum og mæta vaxandi kröfum markaðarins um lægri kostnað, aukna skilvirkni og aukna sjálfbærni. KT2
Post Time: Apr-28-2024