हांगझोउ नुझुओ टेक्नॉलॉजी ग्रुप कंपनी, लि.

फिरत्या मशीन चालविण्यासाठी एक्सपांडर्स प्रेशर रिडक्शनचा वापर करू शकतात. एक्सपांडर बसवण्याचे संभाव्य फायदे कसे मूल्यांकन करायचे याबद्दल माहिती येथे मिळू शकते.
सामान्यतः रासायनिक प्रक्रिया उद्योगात (CPI), "ज्या ठिकाणी उच्च दाबाचे द्रव दाब कमी करावे लागतात त्या ठिकाणी दाब नियंत्रण झडपांमध्ये मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा वाया जाते" [1]. विविध तांत्रिक आणि आर्थिक घटकांवर अवलंबून, ही ऊर्जा फिरत्या यांत्रिक उर्जेमध्ये रूपांतरित करणे इष्ट असू शकते, जी जनरेटर किंवा इतर फिरत्या यंत्रे चालविण्यासाठी वापरली जाऊ शकते. असंकुचित द्रव (द्रव) साठी, हे हायड्रॉलिक ऊर्जा पुनर्प्राप्ती टर्बाइन वापरून साध्य केले जाते (HPRT; संदर्भ १ पहा). संकुचित द्रव (वायू) साठी, विस्तारक हे एक योग्य यंत्र आहे.
एक्सपांडर्स ही एक परिपक्व तंत्रज्ञान आहे ज्यामध्ये फ्लुइड कॅटॅलिटिक क्रॅकिंग (FCC), रेफ्रिजरेशन, नैसर्गिक वायू सिटी व्हॉल्व्ह, एअर सेपरेशन किंवा एक्झॉस्ट उत्सर्जन असे अनेक यशस्वी अनुप्रयोग आहेत. तत्वतः, कमी दाब असलेला कोणताही वायू प्रवाह एक्सपांडर चालविण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो, परंतु "ऊर्जा उत्पादन गॅस प्रवाहाच्या दाब गुणोत्तर, तापमान आणि प्रवाह दराच्या थेट प्रमाणात असते" [2], तसेच तांत्रिक आणि आर्थिक व्यवहार्यता. एक्सपांडर अंमलबजावणी: ही प्रक्रिया या आणि इतर घटकांवर अवलंबून असते, जसे की स्थानिक ऊर्जा किमती आणि उत्पादकाची योग्य उपकरणांची उपलब्धता.
जरी टर्बोएक्सपँडर (टर्बाइनसारखेच कार्य करणारा) हा सर्वात प्रसिद्ध प्रकारचा एक्सपांडर आहे (आकृती १), परंतु वेगवेगळ्या प्रक्रिया परिस्थितींसाठी योग्य असलेले इतर प्रकार देखील आहेत. हा लेख मुख्य प्रकारचे एक्सपांडर आणि त्यांचे घटक सादर करतो आणि विविध सीपीआय विभागांमधील ऑपरेशन्स मॅनेजर, सल्लागार किंवा ऊर्जा ऑडिटर्स एक्सपांडर स्थापित करण्याच्या संभाव्य आर्थिक आणि पर्यावरणीय फायद्यांचे मूल्यांकन कसे करू शकतात याचा सारांश देतो.
भूमिती आणि कार्यामध्ये मोठ्या प्रमाणात भिन्न असलेल्या रेझिस्टन्स बँडचे अनेक प्रकार आहेत. मुख्य प्रकार आकृती २ मध्ये दाखवले आहेत आणि प्रत्येक प्रकाराचे थोडक्यात वर्णन खाली दिले आहे. अधिक माहितीसाठी, तसेच विशिष्ट व्यास आणि विशिष्ट गतींवर आधारित प्रत्येक प्रकारच्या ऑपरेटिंग स्थितीची तुलना करणारे आलेख, मदत पहा. ३.
पिस्टन टर्बोएक्सपँडर. पिस्टन आणि रोटरी पिस्टन टर्बोएक्सपँडर उलट फिरणाऱ्या अंतर्गत ज्वलन इंजिनसारखे काम करतात, उच्च-दाब वायू शोषून घेतात आणि क्रँकशाफ्टद्वारे त्याची साठवलेली ऊर्जा रोटेशनल एनर्जीमध्ये रूपांतरित करतात.
टर्बो एक्सपेंडर ड्रॅग करा. ब्रेक टर्बाइन एक्सपेंडरमध्ये एक कॉन्सेंट्रिक फ्लो चेंबर असतो ज्यामध्ये बकेट फिन फिरणाऱ्या घटकाच्या परिघाशी जोडलेले असतात. ते पाण्याच्या चाकांप्रमाणेच डिझाइन केलेले असतात, परंतु कॉन्सेंट्रिक चेंबर्सचा क्रॉस-सेक्शन इनलेटपासून आउटलेटपर्यंत वाढतो, ज्यामुळे गॅसचा विस्तार होऊ शकतो.
रेडियल टर्बोएक्सपँडर. रेडियल फ्लो टर्बोएक्सपँडरमध्ये अक्षीय इनलेट आणि रेडियल आउटलेट असते, ज्यामुळे टर्बाइन इम्पेलरमधून वायू रेडियलली विस्तारू शकतो. त्याचप्रमाणे, अक्षीय प्रवाह टर्बाइन टर्बाइन चाकाद्वारे वायूचा विस्तार करतात, परंतु प्रवाहाची दिशा रोटेशनच्या अक्षाशी समांतर राहते.
हा लेख रेडियल आणि अक्षीय टर्बोएक्सपँडर्सवर केंद्रित आहे, त्यांच्या विविध उपप्रकारांची, घटकांची आणि अर्थशास्त्राची चर्चा करतो.
टर्बोएक्सपेंडर उच्च-दाबाच्या वायू प्रवाहातून ऊर्जा काढतो आणि त्याचे ड्राइव्ह लोडमध्ये रूपांतर करतो. सामान्यतः हा भार शाफ्टशी जोडलेला कंप्रेसर किंवा जनरेटर असतो. कंप्रेसर असलेला टर्बोएक्सपेंडर प्रक्रिया प्रवाहाच्या इतर भागांमध्ये द्रव दाबतो ज्यांना कॉम्प्रेस्ड द्रव आवश्यक असतो, ज्यामुळे अन्यथा वाया जाणाऱ्या ऊर्जेचा वापर करून प्लांटची एकूण कार्यक्षमता वाढते. जनरेटर लोड असलेला टर्बोएक्सपेंडर ऊर्जेचे विजेमध्ये रूपांतर करतो, जी इतर प्लांट प्रक्रियांमध्ये वापरली जाऊ शकते किंवा विक्रीसाठी स्थानिक ग्रिडमध्ये परत केली जाऊ शकते.
टर्बोएक्सपँडर जनरेटरमध्ये टर्बाइन व्हीलपासून जनरेटरपर्यंत थेट ड्राइव्ह शाफ्ट किंवा गियर रेशोद्वारे टर्बाइन व्हीलपासून जनरेटरपर्यंत इनपुट स्पीड प्रभावीपणे कमी करणाऱ्या गिअरबॉक्सद्वारे सुसज्ज केले जाऊ शकते. डायरेक्ट ड्राइव्ह टर्बोएक्सपँडर कार्यक्षमता, फूटप्रिंट आणि देखभाल खर्चात फायदे देतात. गियरबॉक्स टर्बोएक्सपँडर जड असतात आणि त्यांना मोठे फूटप्रिंट, स्नेहन सहाय्यक उपकरणे आणि नियमित देखभाल आवश्यक असते.
फ्लो-थ्रू टर्बोएक्सपँडर्स रेडियल किंवा अक्षीय टर्बाइनच्या स्वरूपात बनवता येतात. रेडियल फ्लो एक्सपँडर्समध्ये अक्षीय इनलेट आणि रेडियल आउटलेट असते जेणेकरून वायूचा प्रवाह टर्बाइनमधून रोटेशनच्या अक्षातून रेडियलली बाहेर पडतो. अक्षीय टर्बाइन रोटेशनच्या अक्षावर वायूला अक्षीयपणे वाहू देतात. अक्षीय प्रवाह टर्बाइन इनलेट मार्गदर्शक व्हॅनमधून वायूच्या प्रवाहातून एक्सपेंडर व्हीलपर्यंत ऊर्जा काढतात, विस्तार कक्षातील क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र हळूहळू स्थिर गती राखण्यासाठी वाढते.
टर्बोएक्सपँडर जनरेटरमध्ये तीन मुख्य घटक असतात: एक टर्बाइन व्हील, विशेष बेअरिंग्ज आणि एक जनरेटर.
टर्बाइन व्हील. टर्बाइन व्हील बहुतेकदा विशेषतः वायुगतिकीय कार्यक्षमता अनुकूल करण्यासाठी डिझाइन केल्या जातात. टर्बाइन व्हील डिझाइनवर परिणाम करणारे अनुप्रयोग चलांमध्ये इनलेट/आउटलेट प्रेशर, इनलेट/आउटलेट तापमान, व्हॉल्यूम फ्लो आणि फ्लुइड गुणधर्म यांचा समावेश होतो. जेव्हा कॉम्प्रेशन रेशो एका टप्प्यात कमी करण्यासाठी खूप जास्त असतो, तेव्हा अनेक टर्बाइन व्हीलसह टर्बोएक्सपेंडर आवश्यक असतो. रेडियल आणि अक्षीय दोन्ही टर्बाइन व्हील मल्टी-स्टेज व्हील म्हणून डिझाइन केल्या जाऊ शकतात, परंतु अक्षीय टर्बाइन व्हीलची अक्षीय लांबी खूपच कमी असते आणि म्हणूनच ते अधिक कॉम्पॅक्ट असतात. मल्टीस्टेज रेडियल फ्लो टर्बाइनला अक्षीय ते रेडियल आणि परत अक्षीय व्हीलमध्ये वायू प्रवाहित करण्याची आवश्यकता असते, ज्यामुळे अक्षीय फ्लो टर्बाइनपेक्षा जास्त घर्षण नुकसान होते.
बेअरिंग्ज. टर्बोएक्सपँडरच्या कार्यक्षम ऑपरेशनसाठी बेअरिंग डिझाइन अत्यंत महत्त्वाचे आहे. टर्बोएक्सपँडर डिझाइनशी संबंधित बेअरिंगचे प्रकार मोठ्या प्रमाणात बदलतात आणि त्यात ऑइल बेअरिंग्ज, लिक्विड फिल्म बेअरिंग्ज, पारंपारिक बॉल बेअरिंग्ज आणि मॅग्नेटिक बेअरिंग्ज समाविष्ट असू शकतात. तक्ता १ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे प्रत्येक पद्धतीचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत.
अनेक टर्बोएक्सपँडर उत्पादक त्यांच्या अद्वितीय फायद्यांमुळे चुंबकीय बेअरिंग्जना त्यांच्या "पसंतीचे बेअरिंग" म्हणून निवडतात. चुंबकीय बेअरिंग्ज टर्बोएक्सपँडरच्या गतिमान घटकांचे घर्षण-मुक्त ऑपरेशन सुनिश्चित करतात, ज्यामुळे मशीनच्या आयुष्यातील ऑपरेटिंग आणि देखभाल खर्च लक्षणीयरीत्या कमी होतो. ते विस्तृत श्रेणीतील अक्षीय आणि रेडियल भार आणि जास्त ताण परिस्थितींना तोंड देण्यासाठी देखील डिझाइन केलेले आहेत. त्यांचे उच्च प्रारंभिक खर्च खूपच कमी जीवन चक्र खर्चाद्वारे ऑफसेट केले जातात.
डायनॅमो. जनरेटर टर्बाइनची रोटेशनल एनर्जी घेतो आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक जनरेटर (जो इंडक्शन जनरेटर किंवा परमनंट मॅग्नेट जनरेटर असू शकतो) वापरून तिला उपयुक्त विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित करतो. इंडक्शन जनरेटरचा वेग कमी असतो, त्यामुळे हाय स्पीड टर्बाइन अॅप्लिकेशन्सना गिअरबॉक्सची आवश्यकता असते, परंतु ग्रिड फ्रिक्वेन्सीशी जुळण्यासाठी डिझाइन केले जाऊ शकते, ज्यामुळे निर्माण होणारी वीज पुरवण्यासाठी व्हेरिएबल फ्रिक्वेन्सी ड्राइव्ह (VFD) ची आवश्यकता नाहीशी होते. दुसरीकडे, परमनंट मॅग्नेट जनरेटर थेट टर्बाइनशी जोडले जाऊ शकतात आणि व्हेरिएबल फ्रिक्वेन्सी ड्राइव्हद्वारे ग्रिडला पॉवर ट्रान्समिट करू शकतात. सिस्टममध्ये उपलब्ध असलेल्या शाफ्ट पॉवरच्या आधारावर जास्तीत जास्त पॉवर देण्यासाठी जनरेटर डिझाइन केला आहे.
सील. टर्बोएक्सपँडर सिस्टम डिझाइन करताना सील देखील एक महत्त्वाचा घटक आहे. उच्च कार्यक्षमता राखण्यासाठी आणि पर्यावरणीय मानकांची पूर्तता करण्यासाठी, संभाव्य प्रक्रिया गॅस गळती रोखण्यासाठी सिस्टम सील करणे आवश्यक आहे. टर्बोएक्सपँडर डायनॅमिक किंवा स्टॅटिक सीलने सुसज्ज असू शकतात. लॅबिरिंथ सील आणि ड्राय गॅस सील सारखे डायनॅमिक सील, फिरत्या शाफ्टभोवती एक सील प्रदान करतात, सामान्यत: टर्बाइन व्हील, बेअरिंग्ज आणि जनरेटर असलेल्या उर्वरित मशीन दरम्यान. डायनॅमिक सील कालांतराने खराब होतात आणि ते योग्यरित्या कार्य करत आहेत याची खात्री करण्यासाठी नियमित देखभाल आणि तपासणीची आवश्यकता असते. जेव्हा सर्व टर्बोएक्सपँडर घटक एकाच हाऊसिंगमध्ये असतात, तेव्हा जनरेटर, चुंबकीय बेअरिंग ड्राइव्ह किंवा सेन्सरसह हाऊसिंगमधून बाहेर पडणाऱ्या कोणत्याही लीड्सचे संरक्षण करण्यासाठी स्टॅटिक सील वापरता येतात. हे एअरटाईट सील गॅस गळतीपासून कायमचे संरक्षण प्रदान करतात आणि त्यांना देखभाल किंवा दुरुस्तीची आवश्यकता नसते.
प्रक्रियेच्या दृष्टिकोनातून, एक्सपांडर बसवण्याची प्राथमिक आवश्यकता म्हणजे उपकरणांचे सामान्य ऑपरेशन राखण्यासाठी पुरेसा प्रवाह, दाब कमी आणि वापर असलेल्या कमी दाबाच्या प्रणालीला उच्च-दाब संकुचित (नॉन-कंडेन्सेबल) वायू पुरवणे. ऑपरेटिंग पॅरामीटर्स सुरक्षित आणि कार्यक्षम पातळीवर राखले जातात.
दाब कमी करण्याच्या कार्याच्या बाबतीत, एक्सपेंडरचा वापर जूल-थॉमसन (जेटी) व्हॉल्व्ह, ज्याला थ्रॉटल व्हॉल्व्ह असेही म्हणतात, बदलण्यासाठी केला जाऊ शकतो. जेटी व्हॉल्व्ह आयसेंट्रॉपिक मार्गाने फिरतो आणि एक्सपेंडर जवळजवळ आयसेंट्रॉपिक मार्गाने फिरतो, त्यामुळे नंतरचा वायूचा एन्थॅल्पी कमी करतो आणि एन्थॅल्पी फरक शाफ्ट पॉवरमध्ये रूपांतरित करतो, ज्यामुळे जेटी व्हॉल्व्हपेक्षा कमी आउटलेट तापमान निर्माण होते. हे क्रायोजेनिक प्रक्रियांमध्ये उपयुक्त आहे जिथे वायूचे तापमान कमी करण्याचे उद्दिष्ट असते.
जर आउटलेट गॅस तापमानाची मर्यादा कमी असेल (उदाहरणार्थ, डीकंप्रेशन स्टेशनमध्ये जिथे गॅस तापमान गोठवण्याच्या, हायड्रेशनच्या किंवा किमान मटेरियल डिझाइन तापमानाच्या वर राखले पाहिजे), तर किमान एक हीटर जोडणे आवश्यक आहे. गॅस तापमान नियंत्रित करा. जेव्हा प्रीहीटर एक्सपेंडरच्या वरच्या बाजूला स्थित असतो, तेव्हा फीड गॅसमधून काही ऊर्जा एक्सपेंडरमध्ये देखील पुनर्प्राप्त केली जाते, ज्यामुळे त्याचे पॉवर आउटपुट वाढते. काही कॉन्फिगरेशनमध्ये जिथे आउटलेट तापमान नियंत्रण आवश्यक असते, जलद नियंत्रण प्रदान करण्यासाठी एक्सपेंडरनंतर दुसरा रीहीटर स्थापित केला जाऊ शकतो.
आकृती ३ मध्ये JT व्हॉल्व्ह बदलण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या प्रीहीटरसह एक्सपांडर जनरेटरच्या सामान्य प्रवाह आकृतीचा एक सरलीकृत आकृती दाखवली आहे.
इतर प्रक्रिया संरचनांमध्ये, एक्सपांडरमध्ये पुनर्प्राप्त केलेली ऊर्जा थेट कॉम्प्रेसरमध्ये हस्तांतरित केली जाऊ शकते. या मशीन्स, ज्यांना कधीकधी "कमांडर" म्हटले जाते, सहसा एक किंवा अधिक शाफ्टद्वारे जोडलेले विस्तार आणि कॉम्प्रेशन टप्पे असतात, ज्यामध्ये दोन टप्प्यांमधील वेग फरक नियंत्रित करण्यासाठी गिअरबॉक्स देखील समाविष्ट असू शकतो. कॉम्प्रेशन टप्प्याला अधिक शक्ती प्रदान करण्यासाठी त्यात अतिरिक्त मोटर देखील समाविष्ट असू शकते.
खाली काही महत्त्वाचे घटक दिले आहेत जे सिस्टमचे योग्य ऑपरेशन आणि स्थिरता सुनिश्चित करतात.
बायपास व्हॉल्व्ह किंवा दाब कमी करणारा व्हॉल्व्ह. टर्बोएक्सपेंडर चालू नसताना (उदाहरणार्थ, देखभालीसाठी किंवा आपत्कालीन परिस्थितीत) बायपास व्हॉल्व्ह ऑपरेशन सुरू ठेवण्यास अनुमती देतो, तर जेव्हा एकूण प्रवाह एक्सपेंडरच्या डिझाइन क्षमतेपेक्षा जास्त असतो तेव्हा जास्तीचा गॅस पुरवण्यासाठी प्रेशर रिड्यूसिंग व्हॉल्व्ह सतत ऑपरेशनसाठी वापरला जातो.
आपत्कालीन शटडाउन व्हॉल्व्ह (ESD). यांत्रिक नुकसान टाळण्यासाठी आपत्कालीन परिस्थितीत एक्सपांडरमध्ये वायूचा प्रवाह रोखण्यासाठी ESD व्हॉल्व्हचा वापर केला जातो.
उपकरणे आणि नियंत्रणे. निरीक्षण करण्यासाठी महत्त्वाचे घटक म्हणजे इनलेट आणि आउटलेट प्रेशर, फ्लो रेट, रोटेशन स्पीड आणि पॉवर आउटपुट.
जास्त वेगाने गाडी चालवणे. हे उपकरण टर्बाइनला जाणारा प्रवाह बंद करते, ज्यामुळे टर्बाइन रोटर मंदावतो, ज्यामुळे उपकरणाचे नुकसान होऊ शकणाऱ्या अनपेक्षित प्रक्रियेच्या परिस्थितीमुळे होणाऱ्या अतिवेगांपासून उपकरणांचे संरक्षण होते.
प्रेशर सेफ्टी व्हॉल्व्ह (PSV). पाइपलाइन आणि कमी दाबाच्या उपकरणांचे संरक्षण करण्यासाठी टर्बोएक्सपँडर नंतर PSV बहुतेकदा स्थापित केले जातात. PSV ची रचना सर्वात गंभीर आकस्मिक परिस्थितींना तोंड देण्यासाठी केली पाहिजे, ज्यामध्ये सामान्यतः बायपास व्हॉल्व्ह उघडण्यात अपयश येते. जर विद्यमान प्रेशर रिडक्शन स्टेशनमध्ये एक्सपांडर जोडला गेला तर, प्रक्रिया डिझाइन टीमने विद्यमान PSV पुरेसे संरक्षण प्रदान करते की नाही हे निर्धारित केले पाहिजे.
हीटर. टर्बाइनमधून जाणाऱ्या वायूमुळे होणाऱ्या तापमानातील घट भरून काढण्यासाठी हीटर वापरतात, म्हणून वायू प्रीहीट करणे आवश्यक आहे. त्याचे मुख्य कार्य म्हणजे वाढत्या वायू प्रवाहाचे तापमान वाढवणे जेणेकरून वायूचे तापमान एक्सपेंडरला किमान मूल्यापेक्षा जास्त राहील. तापमान वाढवण्याचा आणखी एक फायदा म्हणजे पॉवर आउटपुट वाढवणे तसेच उपकरणांच्या नोझल्सवर प्रतिकूल परिणाम करू शकणारे गंज, संक्षेपण किंवा हायड्रेट्स टाळणे. हीट एक्सचेंजर्स असलेल्या सिस्टीममध्ये (आकृती ३ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे), प्रीहीटरमध्ये गरम झालेल्या द्रवाचा प्रवाह नियंत्रित करून गॅसचे तापमान सामान्यतः नियंत्रित केले जाते. काही डिझाइनमध्ये, हीट एक्सचेंजरऐवजी फ्लेम हीटर किंवा इलेक्ट्रिक हीटर वापरता येते. हीटर आधीच अस्तित्वात असलेल्या JT व्हॉल्व्ह स्टेशनमध्ये असू शकतात आणि एक्सपेंडर जोडण्यासाठी अतिरिक्त हीटर बसवण्याची आवश्यकता असू शकत नाही, उलट गरम झालेल्या द्रवाचा प्रवाह वाढवणे आवश्यक असू शकते.
तेल आणि सील गॅस सिस्टीमचे स्नेहन. वर नमूद केल्याप्रमाणे, विस्तारक वेगवेगळ्या सील डिझाइन वापरू शकतात, ज्यासाठी स्नेहक आणि सीलिंग गॅसची आवश्यकता असू शकते. लागू असल्यास, प्रक्रिया वायूंच्या संपर्कात असताना स्नेहन तेलाने उच्च गुणवत्ता आणि शुद्धता राखली पाहिजे आणि तेलाची चिकटपणा पातळी ल्युब्रिकेटेड बेअरिंग्जच्या आवश्यक ऑपरेटिंग रेंजमध्ये राहिली पाहिजे. सीलबंद गॅस सिस्टीम सहसा तेल स्नेहन उपकरणाने सुसज्ज असतात जेणेकरून बेअरिंग बॉक्समधील तेल विस्तार बॉक्समध्ये जाण्यापासून रोखता येईल. हायड्रोकार्बन उद्योगात वापरल्या जाणाऱ्या कंपांडर्सच्या विशेष अनुप्रयोगांसाठी, ल्युब ऑइल आणि सील गॅस सिस्टीम सामान्यतः API 617 [5] भाग 4 वैशिष्ट्यांनुसार डिझाइन केल्या जातात.
व्हेरिएबल फ्रिक्वेन्सी ड्राइव्ह (VFD). जेव्हा जनरेटर इंडक्शन केला जातो, तेव्हा युटिलिटी फ्रिक्वेन्सीशी जुळण्यासाठी अल्टरनेटिंग करंट (AC) सिग्नल समायोजित करण्यासाठी VFD चालू केला जातो. सामान्यतः, व्हेरिएबल फ्रिक्वेन्सी ड्राइव्हवर आधारित डिझाइनमध्ये गिअरबॉक्स किंवा इतर यांत्रिक घटक वापरणाऱ्या डिझाइनपेक्षा जास्त कार्यक्षमता असते. VFD-आधारित सिस्टममध्ये विस्तृत श्रेणीतील प्रक्रिया बदल देखील सामावून घेता येतात ज्यामुळे एक्सपांडर शाफ्ट गतीमध्ये बदल होऊ शकतात.
ट्रान्समिशन. काही एक्सपांडर डिझाइनमध्ये एक्सपांडरचा वेग जनरेटरच्या रेट केलेल्या गतीइतका कमी करण्यासाठी गिअरबॉक्स वापरला जातो. गिअरबॉक्स वापरण्याच्या खर्चामुळे एकूण कार्यक्षमता कमी होते आणि त्यामुळे पॉवर आउटपुट कमी होतो.
एक्सपांडरसाठी रिक्वेस्ट फॉर कोटेशन (RFQ) तयार करताना, प्रोसेस इंजिनिअरने प्रथम खालील माहितीसह ऑपरेटिंग परिस्थिती निश्चित करणे आवश्यक आहे:
यांत्रिकी अभियंते बहुतेकदा इतर अभियांत्रिकी शाखांमधील डेटा वापरून विस्तारक जनरेटर तपशील आणि तपशील पूर्ण करतात. या इनपुटमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश असू शकतो:
निविदा प्रक्रियेचा भाग म्हणून उत्पादकाने प्रदान केलेल्या कागदपत्रांची आणि रेखाचित्रांची यादी आणि पुरवठ्याची व्याप्ती, तसेच प्रकल्पाद्वारे आवश्यक असलेल्या लागू चाचणी प्रक्रियांचा समावेश या वैशिष्ट्यांमध्ये असणे आवश्यक आहे.
निविदा प्रक्रियेचा भाग म्हणून उत्पादकाने दिलेल्या तांत्रिक माहितीमध्ये सामान्यतः खालील घटकांचा समावेश असावा:
जर प्रस्तावातील कोणताही पैलू मूळ वैशिष्ट्यांपेक्षा वेगळा असेल, तर उत्पादकाने विचलनांची यादी आणि विचलनाची कारणे देखील प्रदान केली पाहिजेत.
एकदा प्रस्ताव प्राप्त झाल्यानंतर, प्रकल्प विकास पथकाने अनुपालनाच्या विनंतीचे पुनरावलोकन केले पाहिजे आणि फरक तांत्रिकदृष्ट्या न्याय्य आहेत की नाही हे निश्चित केले पाहिजे.
प्रस्तावांचे मूल्यांकन करताना विचारात घेण्यासारख्या इतर तांत्रिक बाबींमध्ये हे समाविष्ट आहे:
शेवटी, आर्थिक विश्लेषण करणे आवश्यक आहे. वेगवेगळ्या पर्यायांमुळे वेगवेगळे प्रारंभिक खर्च येऊ शकतात, म्हणून प्रकल्पाच्या दीर्घकालीन अर्थशास्त्राची आणि गुंतवणुकीवरील परताव्यांची तुलना करण्यासाठी रोख प्रवाह किंवा जीवनचक्र खर्च विश्लेषण करण्याची शिफारस केली जाते. उदाहरणार्थ, वाढीव उत्पादकता किंवा कमी देखभाल आवश्यकतांमुळे दीर्घकाळात जास्त प्रारंभिक गुंतवणूक ऑफसेट केली जाऊ शकते. या प्रकारच्या विश्लेषणावरील सूचनांसाठी "संदर्भ" पहा. ४.
सर्व टर्बोएक्सपेंडर-जनरेटर अनुप्रयोगांना विशिष्ट अनुप्रयोगात पुनर्प्राप्त करता येणारी एकूण उपलब्ध ऊर्जा निश्चित करण्यासाठी प्रारंभिक एकूण संभाव्य शक्ती गणना आवश्यक असते. टर्बोएक्सपेंडर जनरेटरसाठी, पॉवर पोटेंशियलची गणना आयसेंट्रॉपिक (स्थिर एन्ट्रॉपी) प्रक्रियेनुसार केली जाते. घर्षणाशिवाय उलट करता येणारी अ‍ॅडियाबॅटिक प्रक्रिया विचारात घेण्यासाठी ही आदर्श थर्मोडायनामिक परिस्थिती आहे, परंतु वास्तविक ऊर्जा संभाव्यतेचा अंदाज घेण्यासाठी ही योग्य प्रक्रिया आहे.
टर्बोएक्सपँडरच्या इनलेट आणि आउटलेटवरील विशिष्ट एन्थॅल्पी फरकाचा गुणाकार करून आणि वस्तुमान प्रवाह दराने परिणामाचा गुणाकार करून आयसेंट्रॉपिक संभाव्य ऊर्जा (IPP) मोजली जाते. ही संभाव्य ऊर्जा आयसेंट्रॉपिक प्रमाण म्हणून व्यक्त केली जाईल (समीकरण (1)):
IPP = ( hinlet – h(i,e)) × ṁ x ŋ (1)
जिथे h(i,e) ही समस्थानिक आउटलेट तापमान लक्षात घेऊन विशिष्ट एन्थॅल्पी आहे आणि ṁ हा वस्तुमान प्रवाह दर आहे.
जरी समकक्षीय स्थितीज ऊर्जेचा वापर स्थितीज ऊर्जेचा अंदाज घेण्यासाठी केला जाऊ शकतो, तरी सर्व वास्तविक प्रणालींमध्ये घर्षण, उष्णता आणि इतर सहायक ऊर्जा नुकसान समाविष्ट असते. अशा प्रकारे, प्रत्यक्ष उर्जा क्षमता मोजताना, खालील अतिरिक्त इनपुट डेटा विचारात घेतला पाहिजे:
बहुतेक टर्बोएक्सपँडर अनुप्रयोगांमध्ये, आधी उल्लेख केलेल्या पाईप गोठण्यासारख्या अवांछित समस्या टाळण्यासाठी तापमान किमान मर्यादित असते. जिथे नैसर्गिक वायू वाहतो, तिथे हायड्रेट्स जवळजवळ नेहमीच असतात, म्हणजेच जर आउटलेट तापमान 0°C पेक्षा कमी झाले तर टर्बोएक्सपँडर किंवा थ्रॉटल व्हॉल्व्हच्या डाउनस्ट्रीम पाइपलाइन अंतर्गत आणि बाह्यरित्या गोठते. बर्फ निर्मितीमुळे प्रवाह प्रतिबंधित होऊ शकतो आणि शेवटी सिस्टम डीफ्रॉस्ट करण्यासाठी बंद होऊ शकते. अशा प्रकारे, अधिक वास्तववादी संभाव्य उर्जा परिस्थितीची गणना करण्यासाठी "इच्छित" आउटलेट तापमान वापरले जाते. तथापि, हायड्रोजनसारख्या वायूंसाठी, तापमान मर्यादा खूपच कमी असते कारण हायड्रोजन क्रायोजेनिक तापमान (-253°C) पर्यंत पोहोचेपर्यंत वायूपासून द्रवात बदलत नाही. विशिष्ट एन्थॅल्पीची गणना करण्यासाठी हे इच्छित आउटलेट तापमान वापरा.
टर्बोएक्सपँडर सिस्टीमची कार्यक्षमता देखील विचारात घेतली पाहिजे. वापरल्या जाणाऱ्या तंत्रज्ञानावर अवलंबून, सिस्टमची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या बदलू शकते. उदाहरणार्थ, टर्बाइनपासून जनरेटरमध्ये रोटेशनल एनर्जी ट्रान्सफर करण्यासाठी रिडक्शन गियर वापरणाऱ्या टर्बोएक्सपँडरला टर्बाइनपासून जनरेटरमध्ये थेट ड्राइव्ह वापरणाऱ्या सिस्टीमपेक्षा जास्त घर्षण नुकसान होईल. टर्बोएक्सपँडर सिस्टीमची एकूण कार्यक्षमता टक्केवारी म्हणून व्यक्त केली जाते आणि टर्बोएक्सपँडरच्या प्रत्यक्ष पॉवर पोटेंशिअलचे मूल्यांकन करताना ती विचारात घेतली जाते. प्रत्यक्ष पॉवर पोटेंशिअल (PP) खालीलप्रमाणे मोजले जाते:
PP = (हिनलेट – हेक्सिट) × ṁ x ṅ (2)
नैसर्गिक वायूच्या दाब कमी करण्याच्या वापराकडे पाहूया. एबीसी एक दाब कमी करणारे स्टेशन चालवते आणि त्याची देखभाल करते जे मुख्य पाइपलाइनमधून नैसर्गिक वायू वाहतूक करते आणि स्थानिक नगरपालिकांना वितरित करते. या स्टेशनवर, गॅस इनलेट प्रेशर 40 बार आहे आणि आउटलेट प्रेशर 8 बार आहे. प्रीहीटेड इनलेट गॅस तापमान 35°C आहे, जे पाइपलाइन गोठण्यापासून रोखण्यासाठी गॅस प्रीहीट करते. म्हणून, आउटलेट गॅस तापमान नियंत्रित करणे आवश्यक आहे जेणेकरून ते 0°C पेक्षा कमी होणार नाही. या उदाहरणात आपण सुरक्षा घटक वाढवण्यासाठी किमान आउटलेट तापमान म्हणून 5°C वापरू. सामान्यीकृत व्हॉल्यूमेट्रिक गॅस प्रवाह दर 50,000 Nm3/h आहे. पॉवर पोटेंशिअलची गणना करण्यासाठी, आपण असे गृहीत धरू की सर्व गॅस टर्बो एक्सपेंडरमधून वाहतो आणि कमाल पॉवर आउटपुटची गणना करू. खालील गणना वापरून एकूण पॉवर आउटपुट पोटेंशिअलचा अंदाज लावा: