HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO.,LTD.

Muallif: Lukas Bijikli, Siemens Energy kompaniyasining mahsulot portfeli menejeri, integratsiyalashgan tishli disklar, CO2 siqish va issiqlik nasoslari R&D.
Ko'p yillar davomida Integrated Gear Compressor (IGC) havo ajratish zavodlari uchun tanlov texnologiyasi bo'lib kelgan. Bu, asosan, ularning yuqori samaradorligi bilan bog'liq bo'lib, bu kislorod, azot va inert gaz uchun to'g'ridan-to'g'ri xarajatlarni kamaytirishga olib keladi. Biroq, dekarbonizatsiyaga tobora ortib borayotgan e'tibor IPClarga, ayniqsa samaradorlik va tartibga solish moslashuvchanligi nuqtai nazaridan yangi talablarni qo'yadi. Kapital xarajatlar zavod operatorlari, ayniqsa kichik va o'rta korxonalar uchun muhim omil bo'lib qolmoqda.
So'nggi bir necha yil ichida Siemens Energy havo ajratish bozorining o'zgaruvchan ehtiyojlarini qondirish uchun IGC imkoniyatlarini kengaytirishga qaratilgan bir nechta tadqiqot va ishlanmalar (R&D) loyihalarini boshladi. Ushbu maqolada biz qilgan ba'zi maxsus dizayn yaxshilanishlari ta'kidlangan va bu o'zgarishlar mijozlarimizning xarajatlari va uglerod gazini kamaytirish maqsadlariga erishishda qanday yordam berishi haqida muhokama qilinadi.
Bugungi kunda havo ajratish moslamalarining aksariyati ikkita kompressor bilan jihozlangan: asosiy havo kompressori (MAC) va kuchaytiruvchi havo kompressori (BAC). Asosiy havo kompressori odatda butun havo oqimini atmosfera bosimidan taxminan 6 bargacha siqadi. Keyinchalik bu oqimning bir qismi BACda 60 bargacha bo'lgan bosimgacha siqiladi.
Energiya manbasiga qarab, kompressor odatda bug 'turbinasi yoki elektr dvigatel tomonidan boshqariladi. Bug 'turbinasidan foydalanganda ikkala kompressor ham bir xil turbina tomonidan egizak mil uchlari orqali boshqariladi. Klassik sxemada bug 'turbinasi va HAC o'rtasida oraliq vites o'rnatilgan (1-rasm).
Elektr va bug 'turbinasi bilan boshqariladigan tizimlarda kompressor samaradorligi dekarbonizatsiya uchun kuchli vositadir, chunki u qurilmaning energiya sarfiga bevosita ta'sir qiladi. Bu, ayniqsa, bug 'turbinalari tomonidan boshqariladigan MGPlar uchun juda muhimdir, chunki bug' ishlab chiqarish uchun issiqlikning katta qismi qazib olinadigan yoqilg'ida ishlaydigan qozonlarda olinadi.
Elektr dvigatellari bug 'turbinasi drayverlariga yashil muqobil bo'lsa-da, ko'pincha boshqaruv moslashuvchanligiga ko'proq ehtiyoj bor. Bugungi kunda qurilayotgan ko'plab zamonaviy havo ajratish zavodlari tarmoqqa ulangan va qayta tiklanadigan energiyadan yuqori darajada foydalanishga ega. Masalan, Avstraliyada ammiak sintezi uchun azot ishlab chiqarish uchun havo ajratish moslamalaridan (ASU) foydalanadigan va yaqin atrofdagi shamol va quyosh fermalaridan elektr energiyasi olishi kutilayotgan bir nechta yashil ammiak zavodlarini qurish rejalashtirilgan. Ushbu zavodlarda energiya ishlab chiqarishdagi tabiiy tebranishlarni qoplash uchun tartibga solish moslashuvchanligi juda muhimdir.
Siemens Energy 1948 yilda birinchi IGCni (ilgari VK nomi bilan tanilgan) ishlab chiqdi. Bugungi kunda kompaniya butun dunyo bo'ylab 2300 dan ortiq dona ishlab chiqaradi, ularning aksariyati oqim tezligi 400 000 m3/soat dan ortiq bo'lgan ilovalar uchun mo'ljallangan. Bizning zamonaviy MGPlarimiz bitta binoda soatiga 1,2 million kub metrgacha oqim tezligiga ega. Bularga bir bosqichli versiyalarda bosim nisbati 2,5 yoki undan yuqori bo'lgan konsol kompressorlarining vitessiz versiyalari va ketma-ket versiyalarda 6 tagacha bosim nisbati kiradi.
So'nggi yillarda IGC samaradorligi, tartibga solish moslashuvchanligi va kapital xarajatlarga bo'lgan ortib borayotgan talablarni qondirish uchun biz dizaynni sezilarli darajada yaxshiladik, ular quyida keltirilgan.
Odatda birinchi MAC bosqichida ishlatiladigan bir qator pervanellarning o'zgaruvchan samaradorligi pichoq geometriyasini o'zgartirish orqali oshiriladi. Ushbu yangi pervanel yordamida an'anaviy LS diffuzerlari bilan birgalikda 89% gacha va yangi avlod gibrid diffuzerlari bilan birgalikda 90% dan ortiq o'zgaruvchan samaraga erishish mumkin.
Bunga qo'shimcha ravishda, pervanel 1,3 dan yuqori Mach raqamiga ega, bu birinchi bosqichni yuqori quvvat zichligi va siqish nisbati bilan ta'minlaydi. Bu, shuningdek, uch bosqichli MAC tizimlarida viteslar uzatishi kerak bo'lgan quvvatni kamaytiradi, bu esa birinchi bosqichlarda kichikroq diametrli viteslar va to'g'ridan-to'g'ri qo'zg'alish qutilaridan foydalanishga imkon beradi.
An'anaviy to'liq uzunlikdagi LS qanotli diffuzer bilan solishtirganda, keyingi avlod gibrid diffuzorining bosqich samaradorligi 2,5% ga va nazorat omili 3% ga oshdi. Bu o'sish pichoqlarni aralashtirish orqali erishiladi (ya'ni pichoqlar to'liq balandlikdagi va qisman balandlikdagi qismlarga bo'linadi). Ushbu konfiguratsiyada
Pervanel va diffuzor orasidagi oqim chiqishi an'anaviy LS diffuzorining pichoqlariga qaraganda pervanega yaqinroq joylashgan pichoq balandligining bir qismiga kamayadi. An'anaviy LS diffuzorida bo'lgani kabi, to'liq uzunlikdagi pichoqlarning oldingi qirralari pervaneldan bir xil masofada joylashgan bo'lib, pervanel va diffuzor o'zaro ta'sirini oldini oladi, bu esa pichoqlarga zarar etkazishi mumkin.
Pervanega yaqinroq pichoqlar balandligini qisman oshirish ham pulsatsiya zonasi yaqinidagi oqim yo'nalishini yaxshilaydi. To'liq uzunlikdagi qanotli qismning oldingi qirrasi an'anaviy LS diffuzeri bilan bir xil diametrda qolganligi sababli, gaz kelebeği chizig'iga ta'sir qilmaydi, bu esa kengroq qo'llash va sozlash imkonini beradi.
Suvni in'ektsiya qilish assimilyatsiya trubkasidagi havo oqimiga suv tomchilarini yuborishni o'z ichiga oladi. Tomchilar bug'lanadi va texnologik gaz oqimidan issiqlikni yutadi, shu bilan kirish haroratini siqish bosqichiga kamaytiradi. Bu izentropik quvvat talablarining kamayishiga va samaradorlikning 1% dan ortiq oshishiga olib keladi.
Tishli milning qattiqlashishi sizga tish kengligini kamaytirish imkonini beruvchi maydon birligi uchun ruxsat etilgan kuchlanishni oshirishga imkon beradi. Bu vites qutisidagi mexanik yo'qotishlarni 25% gacha kamaytiradi, natijada umumiy samaradorlik 0,5% gacha oshadi. Bundan tashqari, asosiy kompressor xarajatlarini 1% gacha kamaytirish mumkin, chunki katta vites qutisida kamroq metall ishlatiladi.
Ushbu pervanel 0,25 gacha bo'lgan oqim koeffitsienti (ph) bilan ishlashi mumkin va 65 graduslik pervanellarga qaraganda 6% ko'proq boshni ta'minlaydi. Bundan tashqari, oqim koeffitsienti 0,25 ga etadi va IGC mashinasining ikki tomonlama konstruktsiyasida volumetrik oqim 1,2 million m3 / soat yoki hatto 2,4 million m3 / soat ga etadi.
Yuqori phi qiymati bir xil hajmli oqimda kichikroq diametrli pervaneldan foydalanishga imkon beradi va shu bilan asosiy kompressorning narxini 4% gacha kamaytiradi. Birinchi bosqich pervanesinin diametri yanada kamayishi mumkin.
Yuqori boshga pervanelning 75 ° burilish burchagi orqali erishiladi, bu chiqish joyidagi aylana tezligi komponentini oshiradi va shu bilan Eyler tenglamasiga muvofiq yuqori boshni ta'minlaydi.
Yuqori tezlikli va yuqori samarali pervanellar bilan solishtirganda, volutda ko'proq yo'qotishlar tufayli pervanelning samaradorligi biroz kamayadi. Buni o'rta kattalikdagi salyangoz yordamida qoplash mumkin. Biroq, bu volutlarsiz ham, Mach soni 1,0 va oqim koeffitsienti 0,24 da 87% gacha bo'lgan o'zgaruvchan samaradorlikka erishish mumkin.
Kichikroq volut katta tishli diametri kichraytirilganda boshqa volutlar bilan to'qnashuvdan qochish imkonini beradi. Operatorlar 6 kutupli dvigateldan yuqori tezlikda ishlaydigan 4 qutbli dvigatelga (1000 rpm dan 1500 rpmgacha) maksimal ruxsat etilgan vites tezligidan oshmasdan o'tish orqali xarajatlarni tejashlari mumkin. Bundan tashqari, bu spiral va katta viteslar uchun moddiy xarajatlarni kamaytirishi mumkin.
Umuman olganda, asosiy kompressor kapital xarajatlarni 2% gacha tejashi mumkin, shuningdek, vosita kapital xarajatlarni 2% ga tejashi mumkin. Ixcham volutlar unchalik samarali emasligi sababli, ulardan foydalanish qarori asosan mijozning ustuvorliklariga bog'liq (narx va samaradorlik) va har bir loyiha asosida baholanishi kerak.
Boshqarish imkoniyatlarini oshirish uchun IGV bir necha bosqichlar oldida o'rnatilishi mumkin. Bu faqat birinchi bosqichgacha IGVlarni o'z ichiga olgan oldingi IGC loyihalaridan keskin farq qiladi.
IGC ning oldingi iteratsiyalarida vorteks koeffitsienti (ya'ni, ikkinchi IGV burchagi birinchi IGV1 burchagiga bo'linadi) oqim oldinga (burchak > 0 °, qisqartiruvchi bosh) yoki teskari vorteks (burchak < 0) bo'lishidan qat'i nazar, doimiy bo'lib qoldi. °, bosim ortadi). Bu noqulay, chunki burchak belgisi ijobiy va salbiy girdoblar o'rtasida o'zgaradi.
Yangi konfiguratsiya mashina oldinga va teskari vorteks rejimida bo'lganda ikki xil vorteks nisbatlarini ishlatishga imkon beradi va shu bilan doimiy samaradorlikni saqlab, nazorat oralig'ini 4% ga oshiradi.
BAClarda tez-tez ishlatiladigan pervanel uchun LS diffuzerini kiritish orqali ko'p bosqichli samaradorlikni 89% gacha oshirish mumkin. Bu, boshqa samaradorlikni oshirish bilan birgalikda, umumiy poezd samaradorligini saqlab, BAC bosqichlari sonini kamaytiradi. Bosqichlar sonini qisqartirish intercooler, tegishli texnologik gaz quvurlari va rotor va stator komponentlariga bo'lgan ehtiyojni yo'q qiladi, bu esa xarajatlarni 10% ga tejash imkonini beradi. Bundan tashqari, ko'p hollarda asosiy havo kompressorini va kuchaytirgich kompressorini bitta mashinada birlashtirish mumkin.
Yuqorida aytib o'tilganidek, bug 'turbinasi va VAC o'rtasida oraliq vites odatda talab qilinadi. Siemens Energy kompaniyasining yangi IGC dizayni bilan bu bo'sh tishli vites qutisiga pinion mili va katta vites (4 vites) o'rtasida bo'sh mil qo'shish orqali birlashtirilishi mumkin. Bu umumiy liniya narxini (asosiy kompressor va yordamchi uskunalar) 4% gacha kamaytirishi mumkin.
Bundan tashqari, katta asosiy havo kompressorlarida 6 qutbli dvigateldan 4 qutbli dvigatelga o'tish uchun 4 pinli viteslar ixcham aylantiruvchi motorlarga samaraliroq alternativ hisoblanadi (agar volutli to'qnashuv ehtimoli mavjud bo'lsa yoki pinionning ruxsat etilgan maksimal tezligi kamaytirilsa). ) o'tgan.
Ulardan foydalanish sanoat dekarbonizatsiyasi uchun muhim bo'lgan bir qancha bozorlarda, jumladan issiqlik nasoslari va bug'ni siqish, shuningdek, uglerodni ushlash, utilizatsiya qilish va saqlash (CCUS) ishlanmalarida CO2 siqish uchun keng tarqalgan.
Siemens Energy kompaniyasi IGClarni loyihalash va ishlatish bo'yicha uzoq tarixga ega. Yuqoridagi (va boshqa) tadqiqot va ishlanmalardan dalolat beradiki, biz noyob dastur ehtiyojlarini qondirish va arzon narxlar, samaradorlikni oshirish va barqarorlikni oshirish bo'yicha o'sib borayotgan bozor talablarini qondirish uchun ushbu mashinalarni doimiy ravishda innovatsiya qilishga sodiqmiz. KT2