HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO.,LTD.

Зохиогч: Lukas Bijikli, Бүтээгдэхүүний багцын менежер, нэгдсэн араа хөтчүүд, R&D CO2 шахах, дулааны насос, Siemens Energy.
Олон жилийн турш Integrated Gear Compressor (IGC) нь агаар ялгах үйлдвэрүүдийн сонголтын технологи байсаар ирсэн. Энэ нь голчлон тэдний өндөр үр ашигтай байдагтай холбоотой бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгч, азот, инертийн хийн зардлыг шууд бууруулахад хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч нүүрстөрөгчгүйжүүлэлтэд ихээхэн анхаарал хандуулж байгаа нь IPC-д, ялангуяа үр ашиг, зохицуулалтын уян хатан байдлын хувьд шинэ шаардлагыг тавьж байна. Хөрөнгө оруулалтын зардал нь үйлдвэр эрхлэгчид, ялангуяа жижиг, дунд үйлдвэрүүдийн хувьд чухал хүчин зүйл хэвээр байна.
Сүүлийн хэдэн жилийн хугацаанд Siemens Energy нь агаар тусгаарлах зах зээлийн өөрчлөгдөж буй хэрэгцээг хангахын тулд IGC-ийн чадавхийг өргөжүүлэх зорилготой хэд хэдэн судалгаа, хөгжүүлэлтийн (R&D) төслийг санаачилсан. Энэхүү нийтлэл нь бидний хийсэн дизайны зарим сайжруулалтыг онцолж, эдгээр өөрчлөлтүүд манай үйлчлүүлэгчдийн өртөг болон нүүрстөрөгчийн хийг бууруулах зорилтыг биелүүлэхэд хэрхэн тусалж болох талаар ярилцах болно.
Өнөөдөр ихэнх агаар тусгаарлах төхөөрөмж нь үндсэн агаарын компрессор (MAC) ба нэмэлт агаарын компрессор (BAC) гэсэн хоёр компрессороор тоноглогдсон байдаг. Үндсэн агаарын компрессор нь ихэвчлэн атмосферийн даралтаас ойролцоогоор 6 бар хүртэлх агаарын урсгалыг бүхэлд нь шахдаг. Дараа нь энэ урсгалын нэг хэсэг нь BAC-д 60 хүртэлх даралт хүртэл шахагдана.
Эрчим хүчний эх үүсвэрээс хамааран компрессорыг ихэвчлэн уурын турбин эсвэл цахилгаан мотороор удирддаг. Уурын турбин ашиглах үед компрессор хоёулаа нэг турбинаар хос босоо амны үзүүрээр хөдөлдөг. Сонгодог схемд уурын турбин ба HAC хооронд завсрын араа суурилуулсан (Зураг 1).
Цахилгаан хөдөлгүүртэй болон уурын турбин хөдөлгүүртэй системүүдийн аль алинд нь компрессорын үр ашиг нь нүүрстөрөгчийг зайлуулах хүчтэй хөшүүрэг бөгөөд энэ нь нэгжийн эрчим хүчний зарцуулалтад шууд нөлөөлдөг. Уур үйлдвэрлэхэд шаардагдах дулааны ихэнх хэсгийг чулуужсан түлшээр ажилладаг уурын зуухнаас авдаг тул энэ нь уурын турбинаар ажилладаг MGP-үүдэд онцгой ач холбогдолтой юм.
Хэдийгээр цахилгаан мотор нь уурын турбины хөтлүүрийг илүү ногоон хувилбараар хангадаг ч удирдлагын уян хатан байдлыг хангах хэрэгцээ их байдаг. Өнөөдөр баригдаж байгаа орчин үеийн олон агаар тусгаарлах үйлдвэрүүд нь сүлжээнд холбогдсон бөгөөд сэргээгдэх эрчим хүчний хэрэглээ өндөртэй байдаг. Жишээлбэл, Австралид аммиакийн синтезийн азотыг үйлдвэрлэхийн тулд агаар ялгах төхөөрөмж (ASU) ашиглах хэд хэдэн ногоон аммиакийн үйлдвэр барихаар төлөвлөж байгаа бөгөөд ойролцоох салхи, нарны фермүүдээс цахилгаан авах төлөвтэй байна. Эдгээр үйлдвэрүүдэд зохицуулалтын уян хатан байдал нь эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн байгалийн хэлбэлзлийг нөхөхөд маш чухал юм.
Siemens Energy нь 1948 онд анхны IGC (хуучин нэрээр нь VK)-ийг бүтээсэн. Өнөөдөр тус компани дэлхий даяар 2300 гаруй ширхэг үйлдвэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь 400,000 м3/цаг-аас дээш урсгалтай хэрэглээнд зориулагдсан байдаг. Манай орчин үеийн MGP нь нэг байранд цагт 1.2 сая шоо метр зарцуулдаг. Үүнд нэг үе шаттай хувилбарт 2.5 ба түүнээс дээш даралтын харьцаатай консол компрессорын араагүй хувилбарууд, цуваа хувилбарт 6 хүртэлх даралтын харьцаа орно.
Сүүлийн жилүүдэд IGC-ийн үр ашиг, зохицуулалтын уян хатан байдал, хөрөнгийн зардлын өсөн нэмэгдэж буй эрэлт хэрэгцээг хангахын тулд бид дизайны зарим мэдэгдэхүйц сайжруулалтыг хийсэн бөгөөд эдгээрийг доор нэгтгэн харуулав.
MAC-ийн эхний шатанд ихэвчлэн ашиглагддаг хэд хэдэн импеллерийн хувьсах үр ашгийг хутганы геометрийг өөрчлөх замаар нэмэгдүүлдэг. Энэхүү шинэ импеллерийн тусламжтайгаар ердийн LS диффузортой хослуулан 89%, шинэ үеийн эрлийз диффузортой хослуулан 90% хүртэл хувьсах үр ашигтай ажиллах боломжтой.
Нэмж дурдахад импеллер нь 1.3-аас их Mach тоотой бөгөөд энэ нь эхний шатыг илүү өндөр эрчим хүчний нягтрал, шахалтын харьцаагаар хангадаг. Энэ нь гурван үе шаттай MAC систем дэх араа дамжуулах хүчийг бууруулж, эхний шатанд жижиг диаметртэй араа болон шууд хөтлөгчтэй хурдны хайрцгийг ашиглах боломжийг олгодог.
Уламжлалт бүрэн хэмжээний LS сэнстэй сарниулагчтай харьцуулахад дараагийн үеийн эрлийз диффузор нь 2.5% -ийн шатлалын үр ашиг, хяналтын хүчин зүйл 3% -иар нэмэгдсэн байна. Энэ өсөлт нь ирийг холих замаар хийгддэг (өөрөөр хэлбэл ир нь бүрэн өндөр болон хэсэгчилсэн өндөрт хуваагдана). Энэ тохиргоонд
Импеллер ба диффузорын хоорондох урсгалын гаралт нь ердийн LS диффузорын иртэй харьцуулахад сэнстэй ойр байрлах ирний өндрийн тодорхой хэмжээгээр багасдаг. Ердийн LS диффузорын нэгэн адил ирийг гэмтээж болох импеллер-диффузорын харилцан үйлчлэлээс зайлсхийхийн тулд бүрэн урт ирний урд ирмэгүүд нь импеллерээс ижил зайд байрладаг.
Импеллер рүү ойртох ирний өндрийг хэсэгчлэн нэмэгдүүлэх нь импульсийн бүсийн ойролцоох урсгалын чиглэлийг сайжруулдаг. Бүрэн урттай сэнсний хэсгийн урд ирмэг нь ердийн LS диффузортой ижил диаметртэй хэвээр байгаа тул тохируулагч шугам нь нөлөөлөлд өртөөгүй тул илүү өргөн хүрээний хэрэглээ, тааруулах боломжийг олгодог.
Ус шахах нь сорох хоолой дахь агаарын урсгал руу усны дуслыг шахах явдал юм. Дуслууд нь ууршуулж, процессын хийн урсгалаас дулааныг шингээж, улмаар оролтын температурыг шахалтын үе шатанд хүргэдэг. Үүний үр дүнд изонтропийн эрчим хүчний хэрэгцээ буурч, үр ашгийг 1% -иас дээш нэмэгдүүлнэ.
Араа тэнхлэгийг хатууруулах нь нэгж талбайд ногдох зөвшөөрөгдөх ачааллыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь шүдний өргөнийг багасгах боломжийг олгодог. Энэ нь хурдны хайрцган дахь механик алдагдлыг 25% хүртэл бууруулж, нийт үр ашгийг 0.5% хүртэл нэмэгдүүлдэг. Үүнээс гадна том хурдны хайрцганд бага металл ашигладаг тул компрессорын үндсэн зардлыг 1% хүртэл бууруулах боломжтой.
Энэхүү импеллер нь 0.25 хүртэлх урсгалын коэффициенттэй (φ) ажиллах боломжтой бөгөөд 65 градусын сэнстэй харьцуулахад 6% илүү толгойг өгдөг. Үүнээс гадна урсгалын коэффициент нь 0.25 хүрч, IGC машины давхар урсгалтай загварт эзэлхүүний урсгал нь 1.2 сая м3 / цаг эсвэл бүр 2.4 сая м3 / цаг хүрдэг.
Өндөр phi утга нь ижил эзэлхүүний урсгалд бага диаметртэй сэнс ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр үндсэн компрессорын зардлыг 4% хүртэл бууруулдаг. Эхний шатны импеллерийн диаметрийг бүр ч багасгаж болно.
Өндөр толгойг сэнсний хазайлтын 75 ° өнцгөөр олж авдаг бөгөөд энэ нь гаралтын хэсэгт тойргийн хурдны бүрэлдэхүүн хэсгийг нэмэгдүүлж, Эйлерийн тэгшитгэлийн дагуу өндөр толгойг хангадаг.
Өндөр хурдтай, өндөр үр ашигтай импеллертэй харьцуулахад сэнсний үр ашиг бага зэрэг буурдаг тул волютын алдагдал их байдаг. Үүнийг дунд зэргийн хэмжээтэй эмгэн хумс ашиглан нөхөж болно. Гэсэн хэдий ч эдгээр волютгүй байсан ч 1.0 Mach тоо, 0.24 урсгалын коэффициентээр 87% хүртэл хувьсах үр ашигт хүрч чадна.
Жижиг волют нь том арааны диаметрийг багасгах үед бусад volutes-тэй мөргөлдөхөөс зайлсхийх боломжийг олгодог. Операторууд 6 туйлтай мотороос өндөр хурдтай 4 туйлтай мотор руу (1000 эрг / мин-ээс 1500 эрг/мин) шилжсэнээр арааны хурдны зөвшөөрөгдөх дээд хэмжээнээс хэтрүүлэхгүйгээр зардлаа хэмнэж чадна. Нэмж дурдахад энэ нь мушгиа болон том арааны материалын зардлыг бууруулж чадна.
Ерөнхийдөө үндсэн компрессор нь хөрөнгийн зардлын 2% хүртэл хэмнэлттэй, хөдөлгүүр нь хөрөнгийн зардлын 2% хэмнэлттэй байдаг. Компакт волют нь зарим талаараа үр ашиг багатай байдаг тул тэдгээрийг ашиглах шийдвэр нь үйлчлүүлэгчийн тэргүүлэх чиглэлээс (өртөг ба үр ашиг) ихээхэн хамаардаг бөгөөд төсөл тус бүрээр үнэлэгдэх ёстой.
Хяналтын чадавхийг нэмэгдүүлэхийн тулд IGV-ийг олон шат дамжлагын өмнө суулгаж болно. Энэ нь зөвхөн эхний үе шат хүртэл IGV-ийг багтаасан өмнөх IGC төслүүдээс эрс ялгаатай юм.
IGC-ийн өмнөх давталтуудад урсгал нь урагшаа (өнцөг > 0°, багасах толгой) эсвэл урвуу эргүүлэг (өнцөг < 0) эсэхээс үл хамааран эргэлтийн коэффициент (өөрөөр хэлбэл, хоёр дахь IGV-ийн өнцгийг эхний IGV1-ийн өнцөгт хуваасан) тогтмол хэвээр байв. °, даралт нэмэгддэг). Өнцгийн тэмдэг нь эерэг ба сөрөг эргүүлгүүдийн хооронд өөрчлөгддөг тул энэ нь сул тал юм.
Шинэ тохиргоо нь машин урагш болон урвуу эргэлтийн горимд байх үед хоёр өөр эргэлтийн харьцааг ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр тогтмол үр ашгийг хадгалахын зэрэгцээ хяналтын хүрээг 4% -иар нэмэгдүүлнэ.
BAC-д түгээмэл хэрэглэгддэг импеллерт LS диффузорыг оруулснаар олон үе шаттай үр ашгийг 89% хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой. Энэ нь бусад үр ашгийг дээшлүүлэхтэй хослуулан галт тэрэгний нийт үр ашгийг хадгалахын зэрэгцээ BAC үе шатуудын тоог бууруулдаг. Үе шатуудын тоог бууруулснаар завсрын хөргөгч, холбогдох технологийн хийн хоолой, ротор, статорын эд ангиудын хэрэгцээг арилгаснаар зардлыг 10% хэмнэдэг. Нэмж дурдахад ихэнх тохиолдолд үндсэн агаарын компрессор болон өргөлтийн компрессорыг нэг машинд нэгтгэх боломжтой байдаг.
Өмнө дурьдсанчлан, уурын турбин ба VAC хооронд завсрын араа ихэвчлэн шаардлагатай байдаг. Siemens Energy-ийн шинэ IGC загвараар энэ сул араа нь бүлүүрийн босоо ам болон том араа (4 араа) хооронд сул тэнхлэгийг нэмснээр хурдны хайрцганд нэгтгэгдэж болно. Энэ нь шугамын нийт зардлыг (үндсэн компрессор болон туслах төхөөрөмж) 4% хүртэл бууруулах боломжтой.
Нэмж дурдахад, том гол компрессорын 6 туйлтай мотороос 4 туйлтай мотор руу шилжихэд 4 бүлүүртэй араа нь авсаархан гүйлгэх мотороос илүү үр дүнтэй хувилбар юм (хэрэв галт тэрэгний мөргөлдөх магадлалтай эсвэл бүлүүрийн зөвшөөрөгдөх дээд хурд буурах юм бол). ) өнгөрсөн.
Тэдгээрийн хэрэглээ нь дулааны насос, уурын шахалт, нүүрстөрөгчийг барих, ашиглах, хадгалах (CCUS) дахь CO2 шахалт зэрэг үйлдвэрлэлийн нүүрстөрөгчийг зайлуулахад чухал ач холбогдолтой хэд хэдэн зах зээлд илүү түгээмэл болж байна.
Siemens Energy нь IGC-ийг зохион бүтээж, ажиллуулж ирсэн урт түүхтэй. Дээрх (болон бусад) судалгаа, хөгжүүлэлтийн хүчин чармайлтаас харахад бид хэрэглээний өвөрмөц хэрэгцээг хангах, хямд өртөг, үр ашгийг нэмэгдүүлэх, тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх зах зээлийн өсөн нэмэгдэж буй эрэлт хэрэгцээг хангахын тулд эдгээр машинуудыг байнга шинэчилж байх үүрэгтэй. KT2