हांग्झो नुझुओ तंत्रज्ञान गट कंपनी, लि.

ड्राइव्ह रोटिंग मशीनसाठी विस्तारक प्रेशर कपात वापरू शकतात. विस्तारक स्थापित करण्याच्या संभाव्य फायद्यांचे मूल्यांकन कसे करावे याविषयी माहिती येथे आढळू शकते.
सामान्यत: रासायनिक प्रक्रिया उद्योगात (सीपीआय), “प्रेशर कंट्रोल वाल्व्हमध्ये मोठ्या प्रमाणात उर्जा वाया जाते जिथे उच्च दाब द्रवपदार्थ निराश केले जाणे आवश्यक आहे” [१]. विविध तांत्रिक आणि आर्थिक घटकांवर अवलंबून, या उर्जेला फिरणार्‍या यांत्रिक उर्जेमध्ये रूपांतरित करणे इष्ट असू शकते, ज्याचा उपयोग जनरेटर किंवा इतर फिरणार्‍या मशीन चालविण्यासाठी केला जाऊ शकतो. इनकंप्रेसिबल फ्लुइड्स (लिक्विड) साठी, हे हायड्रॉलिक एनर्जी रिकव्हरी टर्बाइन (एचपीआरटी; संदर्भ 1 पहा) वापरून प्राप्त केले जाते. कॉम्प्रेसिबल लिक्विड (वायू) साठी, विस्तारक एक योग्य मशीन आहे.
विस्तारक हे एक परिपक्व तंत्रज्ञान आहे ज्यात फ्लुइड कॅटॅलिटिक क्रॅकिंग (एफसीसी), रेफ्रिजरेशन, नॅचरल गॅस सिटी वाल्व्ह, हवेचे पृथक्करण किंवा एक्झॉस्ट उत्सर्जन सारख्या अनेक यशस्वी अनुप्रयोग आहेत. तत्त्वानुसार, कमी दाबासह कोणताही गॅस प्रवाह विस्तारक चालविण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो, परंतु “उर्जा उत्पादन थेट गॅस प्रवाहाचे दाब प्रमाण, तापमान आणि प्रवाह दराचे प्रमाण आहे” [२] तसेच तांत्रिक आणि आर्थिक व्यवहार्यता. विस्तार अंमलबजावणी: ही प्रक्रिया या आणि इतर घटकांवर अवलंबून असते, जसे की स्थानिक उर्जा किंमती आणि उत्पादकाची योग्य उपकरणांची उपलब्धता.
जरी टर्बोएक्सपेन्डर (टर्बाइन प्रमाणेच कार्य करणे) हा सर्वात प्रसिद्ध प्रकार एक्सपेंडर (आकृती 1) आहे, परंतु वेगवेगळ्या प्रक्रियेच्या परिस्थितीसाठी इतर प्रकार योग्य आहेत. हा लेख मुख्य प्रकारांचा विस्तारक आणि त्यांचे घटक सादर करतो आणि विविध सीपीआय विभागातील ऑपरेशन्स व्यवस्थापक, सल्लागार किंवा ऊर्जा लेखा परीक्षक विस्तारक स्थापित करण्याच्या संभाव्य आर्थिक आणि पर्यावरणीय फायद्यांचे मूल्यांकन कसे करू शकतात याचा सारांश देते.
भूमिती आणि फंक्शनमध्ये बर्‍याच प्रकारचे प्रतिरोध बँड आहेत जे मोठ्या प्रमाणात बदलतात. मुख्य प्रकार आकृती 2 मध्ये दर्शविले आहेत आणि प्रत्येक प्रकारात खाली थोडक्यात वर्णन केले आहे. अधिक माहितीसाठी, तसेच विशिष्ट व्यास आणि विशिष्ट गतीच्या आधारे प्रत्येक प्रकारच्या ऑपरेटिंग स्थितीची तुलना करणारे आलेख, मदत पहा. 3.
पिस्टन टर्बोएक्सपेन्डर. पिस्टन आणि रोटरी पिस्टन टर्बोएक्सपॅन्डर्स रिव्हर्स-रोटेटिंग अंतर्गत दहन इंजिनसारखे कार्य करतात, उच्च-दाब गॅस शोषून घेतात आणि क्रॅन्कशाफ्टद्वारे त्याच्या साठवलेल्या उर्जेला रोटेशनल एनर्जीमध्ये रूपांतरित करतात.
टर्बो एक्सपेंडर ड्रॅग करा. ब्रेक टर्बाइन एक्सपेंडरमध्ये फिरणार्‍या घटकाच्या परिघाशी जोडलेल्या बादली फिनसह एकाग्र फ्लो चेंबर असतो. ते वॉटर व्हील्स प्रमाणेच डिझाइन केलेले आहेत, परंतु कॉन्सेन्ट्रिक चेंबरचे क्रॉस-सेक्शन इनलेट ते आउटलेटपर्यंत वाढते, ज्यामुळे गॅस वाढू शकेल.
रेडियल टर्बोएक्सपेंडर. रेडियल फ्लो टर्बोएक्सपॅन्डर्समध्ये अक्षीय इनलेट आणि रेडियल आउटलेट असते, ज्यामुळे टर्बाइन इम्पेलरद्वारे गॅस रेडिओली वाढू शकतो. त्याचप्रमाणे, अक्षीय फ्लो टर्बाइन्स टर्बाइन व्हीलद्वारे गॅसचा विस्तार करतात, परंतु प्रवाहाची दिशा रोटेशनच्या अक्षांशी समांतर राहते.
हा लेख रेडियल आणि अक्षीय टर्बोएक्सपॅन्डर्सवर केंद्रित आहे, त्यांच्या विविध उपप्रकार, घटक आणि अर्थशास्त्र यावर चर्चा करतो.
टर्बोएक्सपेन्डर उच्च-दाब गॅस प्रवाहामधून ऊर्जा काढते आणि त्यास ड्राइव्ह लोडमध्ये रूपांतरित करते. सामान्यत: लोड शाफ्टशी जोडलेला एक कंप्रेसर किंवा जनरेटर असतो. कॉम्प्रेसरसह एक टर्बोएक्सपेन्डर प्रोसेस स्ट्रीमच्या इतर भागांमध्ये द्रव संकुचित करते ज्यास संकुचित द्रव आवश्यक आहे, ज्यामुळे अन्यथा वाया गेलेल्या उर्जेचा वापर करून वनस्पतीची एकूण कार्यक्षमता वाढते. जनरेटर लोडसह टर्बोएक्सपेन्डर उर्जेला विजेमध्ये रूपांतरित करते, जे इतर वनस्पती प्रक्रियेत वापरली जाऊ शकते किंवा विक्रीसाठी स्थानिक ग्रीडवर परत येऊ शकते.
टर्बोएक्सपेन्डर जनरेटर एकतर टर्बाइन व्हीलपासून जनरेटरमध्ये थेट ड्राइव्ह शाफ्टसह किंवा गिअरबॉक्सद्वारे सुसज्ज असू शकतात जे टर्बाइन व्हीलपासून जनरेटरकडे इनपुट गती प्रभावीपणे कमी करते. डायरेक्ट ड्राइव्ह टर्बोएक्सपॅन्डर्स कार्यक्षमता, पदचिन्ह आणि देखभाल खर्चामध्ये फायदे देतात. गिअरबॉक्स टर्बोएक्सपॅन्डर्स जड आहेत आणि त्यांना मोठ्या पदचिन्ह, वंगण सहाय्यक उपकरणे आणि नियमित देखभाल आवश्यक आहे.
फ्लो-थ्रू टर्बोएक्सपँडर्स रेडियल किंवा अक्षीय टर्बाइन्सच्या स्वरूपात बनविले जाऊ शकतात. रेडियल फ्लो एक्सटेंर्समध्ये एक अक्षीय इनलेट आणि रेडियल आउटलेट असते जेणेकरून गॅस प्रवाह रोटेशनच्या अक्षातून टर्बाइन रेडियलली बाहेर पडतो. अक्षीय टर्बाइन्स रोटेशनच्या अक्षासह गॅस अक्षीयपणे वाहू देतात. अक्षीय फ्लो टर्बाइन्स इनलेट मार्गदर्शक मार्गे एक्सपेंडर व्हीलपर्यंत गॅसच्या प्रवाहापासून ऊर्जा काढतात, सतत वेग कायम राखण्यासाठी विस्तार कक्षच्या क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रासह हळूहळू वाढते.
टर्बोएक्सपेन्डर जनरेटरमध्ये तीन मुख्य घटक असतात: एक टर्बाइन व्हील, विशेष बीयरिंग्ज आणि एक जनरेटर.
टर्बाइन व्हील. टर्बाइन व्हील्स बर्‍याचदा एरोडायनामिक कार्यक्षमतेस अनुकूल करण्यासाठी डिझाइन केल्या जातात. टर्बाइन व्हील डिझाइनवर परिणाम करणारे अनुप्रयोग व्हेरिएबल्समध्ये इनलेट/आउटलेट प्रेशर, इनलेट/आउटलेट तापमान, व्हॉल्यूम फ्लो आणि फ्लुइड गुणधर्म समाविष्ट आहेत. जेव्हा एका टप्प्यात कॉम्प्रेशन रेशो कमी करणे खूप जास्त असते, तेव्हा एकाधिक टर्बाइन व्हील्ससह टर्बोएक्सपॅन्डर आवश्यक असतो. दोन्ही रेडियल आणि अक्षीय टर्बाइन व्हील्स मल्टी-स्टेज म्हणून डिझाइन केल्या जाऊ शकतात, परंतु अक्षीय टर्बाइन व्हील्सची अक्षरी लांबी खूपच कमी असते आणि म्हणूनच ते अधिक कॉम्पॅक्ट असतात. मल्टीस्टेज रेडियल फ्लो टर्बाइन्सला अक्षापासून रेडियल आणि मागे अक्षीय पर्यंत वायूसाठी गॅसची आवश्यकता असते, ज्यामुळे अक्षीय प्रवाह टर्बाइन्सपेक्षा जास्त घर्षण नुकसान होते.
बीयरिंग्ज. टर्बोएक्सपेन्डरच्या कार्यक्षम ऑपरेशनसाठी बेअरिंग डिझाइन गंभीर आहे. टर्बोएक्सपेन्डर डिझाइनशी संबंधित बेअरिंग प्रकार मोठ्या प्रमाणात बदलू शकतात आणि त्यात तेल बीयरिंग्ज, लिक्विड फिल्म बीयरिंग्ज, पारंपारिक बॉल बीयरिंग्ज आणि चुंबकीय बीयरिंगचा समावेश असू शकतो. तक्ता 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे प्रत्येक पद्धतीचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे असतात.
बरेच टर्बोएक्सपेन्डर उत्पादक त्यांच्या अद्वितीय फायद्यांमुळे चुंबकीय बीयरिंग्ज त्यांच्या “पसंतीचे बेअरिंग” म्हणून निवडतात. मॅग्नेटिक बीयरिंग्ज टर्बोएक्सपेन्डरच्या डायनॅमिक घटकांचे घर्षण-मुक्त ऑपरेशन सुनिश्चित करतात, मशीनच्या आयुष्यात ऑपरेटिंग आणि देखभाल खर्च लक्षणीय प्रमाणात कमी करतात. ते अक्षीय आणि रेडियल भार आणि ओव्हरस्रेसच्या विस्तृत श्रेणीचा प्रतिकार करण्यासाठी देखील डिझाइन केलेले आहेत. त्यांचे उच्च प्रारंभिक खर्च कमी जीवन चक्र खर्चामुळे ऑफसेट केले जातात.
डायनामो. जनरेटर टर्बाइनची रोटेशनल उर्जा घेते आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक जनरेटर (जे इंडक्शन जनरेटर किंवा कायम चुंबक जनरेटर असू शकते) वापरून उपयुक्त विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित करते. इंडक्शन जनरेटरमध्ये कमी रेटेड वेग असतो, म्हणून हाय स्पीड टर्बाइन अनुप्रयोगांना गिअरबॉक्सची आवश्यकता असते, परंतु ग्रिड फ्रिक्वेन्सीशी जुळण्यासाठी डिझाइन केले जाऊ शकते, जे व्युत्पन्न वीज पुरवण्यासाठी व्हेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव्ह (व्हीएफडी) ची आवश्यकता दूर करते. दुसरीकडे कायमस्वरुपी चुंबक जनरेटर थेट शाफ्टला टर्बाइनमध्ये जोडले जाऊ शकतात आणि व्हेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव्हद्वारे ग्रीडमध्ये शक्ती प्रसारित करतात. जनरेटर सिस्टममध्ये उपलब्ध असलेल्या शाफ्ट पॉवरवर आधारित जास्तीत जास्त शक्ती वितरीत करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे.
सील. टर्बोएक्सपेन्डर सिस्टमची रचना करताना सील देखील एक गंभीर घटक आहे. उच्च कार्यक्षमता राखण्यासाठी आणि पर्यावरणीय मानकांची पूर्तता करण्यासाठी, संभाव्य प्रक्रिया गॅस गळती रोखण्यासाठी सिस्टम सील करणे आवश्यक आहे. टर्बोएक्सपँडर्स डायनॅमिक किंवा स्थिर सीलने सुसज्ज असू शकतात. डायनॅमिक सील, जसे की चक्रव्यूह सील आणि ड्राय गॅस सील, फिरणार्‍या शाफ्टच्या सभोवताल एक सील प्रदान करतात, सामान्यत: टर्बाइन व्हील, बीयरिंग्ज आणि जनरेटर स्थित असलेल्या मशीनच्या उर्वरित मशीनच्या दरम्यान. डायनॅमिक सील कालांतराने परिधान करतात आणि ते योग्यरित्या कार्य करीत आहेत हे सुनिश्चित करण्यासाठी नियमित देखभाल आणि तपासणीची आवश्यकता असते. जेव्हा सर्व टर्बोएक्सपेन्डर घटक एकाच घरांमध्ये असतात, तेव्हा जनरेटर, चुंबकीय बेअरिंग ड्राइव्ह किंवा सेन्सरसह गृहनिर्माण बाहेर येणा any ्या कोणत्याही लीड्सचे संरक्षण करण्यासाठी स्थिर सील वापरल्या जाऊ शकतात. हे हवाबंद सील गॅस गळतीपासून कायमचे संरक्षण प्रदान करतात आणि देखभाल किंवा दुरुस्तीची आवश्यकता नाही.
प्रक्रियेच्या दृष्टिकोनातून, विस्तारक स्थापित करण्याची प्राथमिक आवश्यकता म्हणजे उपकरणांचे सामान्य ऑपरेशन राखण्यासाठी पुरेसा प्रवाह, दबाव ड्रॉप आणि वापरासह कमी-दाब प्रणालीला उच्च-दाब कॉम्प्रेसिबल (नॉन-कंडेन्सेबल) गॅस पुरवणे. ऑपरेटिंग पॅरामीटर्स सुरक्षित आणि कार्यक्षम स्तरावर राखले जातात.
प्रेशर कमी करण्याच्या कार्याच्या बाबतीत, एक्सपेंडरचा वापर जूल-थॉमसन (जेटी) वाल्व्ह बदलण्यासाठी केला जाऊ शकतो, ज्याला थ्रॉटल वाल्व देखील म्हटले जाते. जेटी वाल्व्ह इसेन्ट्रोपिक मार्गावर फिरत असल्याने आणि विस्तारक जवळजवळ आयसेंट्रॉपिक मार्गावर फिरत असल्याने, नंतरचे गॅसची एन्थॅल्पी कमी करते आणि एन्थॅल्पी फरक शाफ्ट पॉवरमध्ये रूपांतरित करते, ज्यामुळे जेटी वाल्व्हपेक्षा कमी आउटलेट तापमान तयार होते. हे क्रायोजेनिक प्रक्रियेमध्ये उपयुक्त आहे जेथे गॅसचे तापमान कमी करण्याचे उद्दीष्ट आहे.
जर आउटलेट गॅस तापमानात कमी मर्यादा असेल (उदाहरणार्थ, डिकॉम्प्रेशन स्टेशनमध्ये जेथे गॅस तापमान अतिशीत, हायड्रेशन किंवा किमान सामग्री डिझाइन तापमानापेक्षा जास्त राखले जाणे आवश्यक आहे), कमीतकमी एक हीटर जोडणे आवश्यक आहे. गॅस तापमान नियंत्रित करा. जेव्हा प्रीहेटर विस्तारकाच्या वरच्या बाजूस स्थित असतो, तेव्हा फीड गॅसमधील काही उर्जा देखील विस्तारकात वसूल केली जाते, ज्यामुळे त्याचे उर्जा उत्पादन वाढते. काही कॉन्फिगरेशनमध्ये जेथे आउटलेट तापमान नियंत्रण आवश्यक आहे, वेगवान नियंत्रण प्रदान करण्यासाठी विस्तारकानंतर दुसरा रीहेटर स्थापित केला जाऊ शकतो.
अंजीर मध्ये आकृती 3 मध्ये जेटी वाल्व्ह पुनर्स्थित करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या प्रीहेटरसह विस्तारक जनरेटरच्या सामान्य प्रवाह आकृतीचे एक सरलीकृत आकृती दर्शविली आहे.
इतर प्रक्रियेच्या कॉन्फिगरेशनमध्ये, विस्तारकात पुनर्प्राप्त केलेली उर्जा थेट कॉम्प्रेसरकडे हस्तांतरित केली जाऊ शकते. या मशीन्स, कधीकधी "कमांडर" म्हणतात, सामान्यत: एक किंवा अधिक शाफ्टद्वारे जोडलेले विस्तार आणि कॉम्प्रेशन स्टेज असतात, ज्यात दोन टप्प्यांमधील वेगातील फरक नियमित करण्यासाठी गिअरबॉक्स देखील समाविष्ट असू शकतो. यात कॉम्प्रेशन स्टेजला अधिक शक्ती प्रदान करण्यासाठी अतिरिक्त मोटर देखील समाविष्ट असू शकते.
खाली काही सर्वात महत्वाचे घटक आहेत जे सिस्टमची योग्य ऑपरेशन आणि स्थिरता सुनिश्चित करतात.
बायपास वाल्व्ह किंवा दबाव कमी करणारे झडप. टर्बोएक्सपेन्डर ऑपरेट होत नसताना बायपास वाल्व्ह ऑपरेशन सुरू ठेवण्यास परवानगी देते (उदाहरणार्थ, देखभाल किंवा आपत्कालीन परिस्थितीसाठी), तर एक्सपेंडरच्या डिझाइन क्षमतेपेक्षा जास्त असल्यास एकूण प्रवाह जास्त प्रमाणात असताना जास्त गॅस पुरवण्यासाठी सतत ऑपरेशनसाठी दबाव कमी करणारा झडप वापरला जातो.
आपत्कालीन शटडाउन वाल्व (ईएसडी). यांत्रिक नुकसान टाळण्यासाठी आपत्कालीन परिस्थितीत विस्तारकात गॅसचा प्रवाह रोखण्यासाठी ईएसडी वाल्व्हचा वापर केला जातो.
साधने आणि नियंत्रणे. देखरेखीसाठी महत्त्वपूर्ण व्हेरिएबल्समध्ये इनलेट आणि आउटलेट प्रेशर, फ्लो रेट, रोटेशन वेग आणि उर्जा आउटपुट समाविष्ट आहे.
जास्त वेगाने वाहन चालविणे. डिव्हाइस टर्बाइनकडे प्रवाह कमी करते, ज्यामुळे टर्बाइन रोटर कमी होते, ज्यामुळे उपकरणांना नुकसान होऊ शकते अशा अनपेक्षित प्रक्रियेच्या परिस्थितीमुळे उपकरणांचे अत्यधिक वेगापासून संरक्षण होते.
प्रेशर सेफ्टी वाल्व (पीएसव्ही). पाइपलाइन आणि कमी दाब उपकरणांचे संरक्षण करण्यासाठी टर्बोएक्सपेन्डर नंतर पीएसव्ही बर्‍याचदा स्थापित केले जातात. सर्वात गंभीर आकस्मिक परिस्थितींचा सामना करण्यासाठी पीएसव्हीची रचना करणे आवश्यक आहे, ज्यात सामान्यत: बायपास वाल्व्ह उघडण्यास अपयशी ठरते. विद्यमान दबाव कमी करण्याच्या स्टेशनमध्ये विस्तारक जोडला असल्यास, प्रक्रिया डिझाइन कार्यसंघाने विद्यमान पीएसव्ही पुरेसे संरक्षण प्रदान करते की नाही हे निर्धारित करणे आवश्यक आहे.
हीटर. हीटर टर्बाइनमधून जात असलेल्या गॅसमुळे तापमानाच्या थेंबाची भरपाई करतात, म्हणून गॅस प्रीहेटेड असणे आवश्यक आहे. त्याचे मुख्य कार्य म्हणजे गॅसचे तापमान कमी करण्यासाठी वाढत्या गॅस प्रवाहाचे तापमान वाढविणे म्हणजे विस्तारक कमीतकमी किंमतीपेक्षा जास्त वाढते. तापमान वाढवण्याचा आणखी एक फायदा म्हणजे उर्जा उत्पादन वाढविणे तसेच गंज, संक्षेपण किंवा हायड्रेट्स प्रतिबंधित करणे जे उपकरणांच्या नोजलवर विपरित परिणाम करू शकतात. उष्मा एक्सचेंजर्स असलेल्या सिस्टममध्ये (आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे), गॅस तापमान सामान्यत: प्रीहेटरमध्ये गरम पाण्याच्या द्रवाच्या प्रवाहाचे नियमन करून नियंत्रित केले जाते. काही डिझाइनमध्ये, उष्मा एक्सचेंजरऐवजी एक ज्योत हीटर किंवा इलेक्ट्रिक हीटर वापरला जाऊ शकतो. हीटर आधीपासूनच विद्यमान जेटी वाल्व स्टेशनमध्ये अस्तित्वात असू शकतात आणि विस्तारक जोडण्यासाठी अतिरिक्त हीटर स्थापित करण्याची आवश्यकता असू शकत नाही, परंतु त्याऐवजी गरम पाण्याचा प्रवाह वाढविणे आवश्यक आहे.
वंगण घालणारे तेल आणि सील गॅस सिस्टम. वर नमूद केल्याप्रमाणे, विस्तारक वेगवेगळ्या सील डिझाइनचा वापर करू शकतात, ज्यास वंगण आणि सीलिंग वायूची आवश्यकता असू शकते. जेथे लागू असेल तेथे प्रक्रिया वायूंच्या संपर्कात असताना वंगण घालणार्‍या तेलाने उच्च गुणवत्ता आणि शुद्धता राखली पाहिजे आणि तेलाची चिकटपणा पातळी वंगण असलेल्या बीयरिंगच्या आवश्यक ऑपरेटिंग श्रेणीमध्ये असणे आवश्यक आहे. बेअरिंग बॉक्समधून तेल वाढविण्यापासून रोखण्यासाठी सीलबंद गॅस सिस्टम सामान्यत: तेलाच्या वंगण उपकरणाने सुसज्ज असतात. हायड्रोकार्बन उद्योगात वापरल्या जाणार्‍या कॉम्पँडर्सच्या विशेष अनुप्रयोगांसाठी, ल्युब ऑइल आणि सील गॅस सिस्टम सामान्यत: एपीआय 617 [5] भाग 4 वैशिष्ट्यांसाठी डिझाइन केलेले आहेत.
व्हेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव्ह (व्हीएफडी). जेव्हा जनरेटर प्रेरण असतो, तेव्हा युटिलिटी वारंवारतेशी जुळण्यासाठी अल्टरनेटिंग करंट (एसी) सिग्नल समायोजित करण्यासाठी व्हीएफडी सामान्यत: चालू केली जाते. थोडक्यात, व्हेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव्हवर आधारित डिझाइनमध्ये गीअरबॉक्सेस किंवा इतर यांत्रिक घटक वापरणार्‍या डिझाइनपेक्षा जास्त एकूण कार्यक्षमता असते. व्हीएफडी-आधारित सिस्टम प्रक्रियेच्या बदलांच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये देखील सामावून घेऊ शकतात ज्यामुळे विस्तारक शाफ्ट गतीमध्ये बदल होऊ शकतात.
संसर्ग. काही विस्तारक डिझाईन्स जनरेटरच्या रेट केलेल्या गतीपर्यंत विस्तारकाची गती कमी करण्यासाठी गिअरबॉक्सचा वापर करतात. गिअरबॉक्स वापरण्याची किंमत एकंदर कार्यक्षमता कमी आहे आणि म्हणून कमी उर्जा उत्पादन आहे.
विस्तारासाठी कोटेशन (आरएफक्यू) साठी विनंती तयार करताना, प्रक्रिया अभियंताने प्रथम खालील माहितीसह ऑपरेटिंग शर्ती निश्चित करणे आवश्यक आहे:
यांत्रिकी अभियंते बर्‍याचदा अभियांत्रिकी विषयातील डेटा वापरुन एक्सपेंडर जनरेटर वैशिष्ट्ये आणि वैशिष्ट्ये पूर्ण करतात. या इनपुटमध्ये पुढील गोष्टींचा समावेश असू शकतो:
या वैशिष्ट्यांमध्ये निविदा प्रक्रियेचा एक भाग आणि पुरवठ्याच्या व्याप्ती तसेच प्रकल्पाद्वारे आवश्यक असलेल्या लागू चाचणी प्रक्रियेचा भाग म्हणून निर्मात्याद्वारे प्रदान केलेल्या कागदपत्रांची आणि रेखांकनांची यादी देखील असणे आवश्यक आहे.
निविदा प्रक्रियेचा एक भाग म्हणून निर्मात्याने प्रदान केलेल्या तांत्रिक माहितीमध्ये सामान्यत: खालील घटकांचा समावेश असावा:
प्रस्तावाचे कोणतेही पैलू मूळ वैशिष्ट्यांपेक्षा भिन्न असल्यास, निर्मात्याने विचलनाची यादी आणि विचलनाची कारणे देखील प्रदान केल्या पाहिजेत.
एकदा प्रस्ताव प्राप्त झाल्यानंतर, प्रकल्प विकास कार्यसंघाने अनुपालन करण्याच्या विनंतीचे पुनरावलोकन केले पाहिजे आणि रूपे तांत्रिकदृष्ट्या न्याय्य आहेत की नाही हे निर्धारित केले पाहिजे.
प्रस्तावांचे मूल्यांकन करताना विचार करण्याच्या इतर तांत्रिक बाबींमध्ये हे समाविष्ट आहेः
शेवटी, आर्थिक विश्लेषण करणे आवश्यक आहे. कारण वेगवेगळ्या पर्यायांमुळे वेगवेगळ्या प्रारंभिक खर्चाचा परिणाम होऊ शकतो, प्रकल्पाच्या दीर्घकालीन अर्थशास्त्राची आणि गुंतवणूकीवर परतावा करण्यासाठी रोख प्रवाह किंवा जीवन चक्र खर्च विश्लेषण करण्याची शिफारस केली जाते. उदाहरणार्थ, उच्च प्रारंभिक गुंतवणूक वाढीव उत्पादकता किंवा देखभाल आवश्यकतेमुळे दीर्घ मुदतीमध्ये ऑफसेट केली जाऊ शकते. या प्रकारच्या विश्लेषणावरील सूचनांसाठी “संदर्भ” पहा. 4.
सर्व टर्बोएक्सपेन्डर-जनरेटर अनुप्रयोगांना एखाद्या विशिष्ट अनुप्रयोगात पुनर्प्राप्त करता येणार्‍या उपलब्ध उर्जेची एकूण रक्कम निश्चित करण्यासाठी प्रारंभिक एकूण संभाव्य उर्जा गणना आवश्यक आहे. टर्बोएक्सपेन्डर जनरेटरसाठी, उर्जा संभाव्यतेची गणना आयसेंट्रॉपिक (स्थिर एन्ट्रोपी) प्रक्रिया म्हणून केली जाते. घर्षणविना उलट करण्यायोग्य अ‍ॅडिएबॅटिक प्रक्रियेचा विचार करण्यासाठी ही एक आदर्श थर्मोडायनामिक परिस्थिती आहे, परंतु वास्तविक उर्जा संभाव्यतेचा अंदाज लावण्यासाठी ही योग्य प्रक्रिया आहे.
टर्बोएक्सपेन्डरच्या इनलेट आणि आउटलेटमध्ये विशिष्ट एन्थॅल्पी फरक गुणाकार करून आणि वस्तुमान प्रवाह दराने निकालाची गुणाकार करून आयएसएंट्रॉपिक संभाव्य उर्जा (आयपीपी) ची गणना केली जाते. ही संभाव्य उर्जा एक इन्सेंट्रॉपिक प्रमाण (समीकरण (1)) म्हणून व्यक्त केली जाईल:
आयपीपी = (हिनलेट - एच (आय, ई)) × ṁ एक्स ŋ (1)
जेथे एच (आय, ई) विशिष्ट एन्थॅल्पी आहे जो आयसेंट्रॉपिक आउटलेट तापमान विचारात घेतो आणि ṁ हा वस्तुमान प्रवाह दर आहे.
जरी संभाव्य उर्जेचा अंदाज लावण्यासाठी इसेन्ट्रॉपिक संभाव्य उर्जेचा वापर केला जाऊ शकतो, परंतु सर्व वास्तविक प्रणालींमध्ये घर्षण, उष्णता आणि इतर सहाय्यक उर्जा तोट्यांचा समावेश आहे. अशा प्रकारे, वास्तविक उर्जा संभाव्यतेची गणना करताना, खालील अतिरिक्त इनपुट डेटा विचारात घ्यावा:
बर्‍याच टर्बोएक्सपेन्डर अनुप्रयोगांमध्ये, पाईप अतिशीत पूर्वी नमूद केलेल्या अवांछित समस्यांना प्रतिबंध करण्यासाठी तापमान कमीतकमी मर्यादित आहे. जेथे नैसर्गिक वायू प्रवाहित होतो, हायड्रेट्स जवळजवळ नेहमीच उपस्थित असतात, याचा अर्थ असा की आउटलेट तापमान 0 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा कमी झाल्यास टर्बोएक्सपेंडर किंवा थ्रॉटल वाल्व्हची पाइपलाइन अंतर्गत आणि बाह्यरित्या गोठेल. बर्फ तयार होण्यामुळे प्रवाहावर प्रतिबंध होऊ शकतो आणि शेवटी डीफ्रॉस्ट करण्यासाठी सिस्टम बंद केली जाऊ शकते. अशाप्रकारे, "इच्छित" आउटलेट तापमान अधिक वास्तववादी संभाव्य शक्ती परिस्थितीची गणना करण्यासाठी वापरले जाते. तथापि, हायड्रोजनसारख्या वायूंसाठी, तापमानाची मर्यादा खूपच कमी आहे कारण हायड्रोजन क्रायोजेनिक तापमान (-253 डिग्री सेल्सियस) पर्यंत पोहोचल्याशिवाय गॅसपासून द्रव मध्ये बदलत नाही. विशिष्ट एन्थॅल्पीची गणना करण्यासाठी हे इच्छित आउटलेट तापमान वापरा.
टर्बोएक्सपेन्डर सिस्टमच्या कार्यक्षमतेचा देखील विचार केला पाहिजे. वापरलेल्या तंत्रज्ञानावर अवलंबून, सिस्टम कार्यक्षमता लक्षणीय बदलू शकते. उदाहरणार्थ, टर्बिनपासून जनरेटरमध्ये रोटेशनल एनर्जी हस्तांतरित करण्यासाठी कपात गियर वापरणार्‍या टर्बोएक्सपेन्डरला टर्बाइनपासून जनरेटरकडे थेट ड्राइव्ह वापरणार्‍या सिस्टमपेक्षा जास्त घर्षण तोटा होईल. टर्बोएक्सपेन्डर सिस्टमची एकूण कार्यक्षमता टक्केवारी म्हणून व्यक्त केली जाते आणि टर्बोएक्सपेन्डरच्या वास्तविक शक्ती संभाव्यतेचे मूल्यांकन करताना विचारात घेतले जाते. वास्तविक उर्जा क्षमता (पीपी) खालीलप्रमाणे मोजली जाते:
पीपी = (हिनलेट - हेक्सिट) × ṁ x ṅ (2)
चला नैसर्गिक गॅस प्रेशर रिलीफचा वापर पाहू. एबीसी प्रेशर रिडक्शन स्टेशन चालविते आणि देखरेख करते जे मुख्य पाइपलाइनमधून नैसर्गिक गॅसची वाहतूक करते आणि ते स्थानिक नगरपालिकांमध्ये वितरीत करते. या स्टेशनवर, गॅस इनलेट प्रेशर 40 बार आहे आणि आउटलेट प्रेशर 8 बार आहे. प्रीहेटेड इनलेट गॅस तापमान 35 डिग्री सेल्सियस आहे, जे पाइपलाइन अतिशीत होण्यापासून रोखण्यासाठी गॅस प्रीहेट करते. म्हणून, आउटलेट गॅस तापमान नियंत्रित करणे आवश्यक आहे जेणेकरून ते 0 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा कमी होणार नाही. या उदाहरणात आम्ही सुरक्षा घटक वाढविण्यासाठी किमान आउटलेट तापमान म्हणून 5 डिग्री सेल्सियस वापरू. सामान्यीकृत व्हॉल्यूमेट्रिक गॅस प्रवाह दर 50,000 एनएम 3/ता आहे. उर्जा संभाव्यतेची गणना करण्यासाठी, आम्ही असे गृहित धरू की सर्व गॅस टर्बो एक्सपेंडरद्वारे वाहते आणि जास्तीत जास्त उर्जा आउटपुटची गणना करू. खालील गणना वापरुन एकूण उर्जा उत्पादन संभाव्यतेचा अंदाज घ्या: