HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO., LTD.

Onkọwe: Lukas Bijikli, Oluṣakoso Portfolio Ọja, Awọn awakọ Gear Integrated, R&D CO2 Compression and Heat Pumps, Siemens Energy.
Fun ọpọlọpọ ọdun, Integrated Gear Compressor (IGC) ti jẹ imọ-ẹrọ yiyan fun awọn irugbin iyapa afẹfẹ. Eyi jẹ nipataki nitori ṣiṣe giga wọn, eyiti o taara taara si idinku awọn idiyele fun atẹgun, nitrogen ati gaasi inert. Sibẹsibẹ, idojukọ ti ndagba lori decarbonization gbe awọn ibeere tuntun sori awọn IPCs, pataki ni awọn ofin ṣiṣe ati irọrun ilana. Awọn inawo olu tẹsiwaju lati jẹ ipin pataki fun awọn oniṣẹ ọgbin, pataki ni awọn ile-iṣẹ kekere ati alabọde.
Ni awọn ọdun diẹ sẹhin, Siemens Energy ti bẹrẹ ọpọlọpọ awọn iwadii ati idagbasoke (R&D) awọn iṣẹ akanṣe ti o ni ero lati faagun awọn agbara IGC lati pade awọn iwulo iyipada ti ọja iyapa afẹfẹ. Nkan yii ṣe afihan diẹ ninu awọn ilọsiwaju apẹrẹ kan pato ti a ti ṣe ati jiroro bii awọn iyipada wọnyi ṣe le ṣe iranlọwọ lati pade idiyele awọn alabara wa ati awọn ibi-afẹde idinku erogba.
Pupọ julọ awọn ẹya iyapa afẹfẹ loni ni ipese pẹlu awọn compressors meji: konpireso afẹfẹ akọkọ (MAC) ati konpireso afẹfẹ igbelaruge (BAC). Olupilẹṣẹ afẹfẹ akọkọ maa n rọ gbogbo sisan afẹfẹ lati titẹ oju aye si isunmọ igi 6. Apa kan ti sisan yii jẹ fisinuirindigbindigbin siwaju sii ni BAC si titẹ ti o to igi 60.
Ti o da lori orisun agbara, konpireso maa n wa nipasẹ turbine nya si tabi mọto ina. Nigbati o ba nlo turbine nya si, awọn compressors mejeeji ni o wa nipasẹ turbine kanna nipasẹ awọn opin ọpa ibeji. Ninu ero kilasika, ohun elo agbedemeji ti fi sori ẹrọ laarin turbine nya si ati HAC (Fig. 1).
Ninu mejeeji ti o wa ni itanna ati awọn ọna ṣiṣe awakọ turbine, ṣiṣe konpireso jẹ lefa ti o lagbara fun decarbonization bi o ṣe ni ipa taara agbara agbara ti ẹyọkan. Eyi ṣe pataki ni pataki fun awọn MGP ti o wa nipasẹ awọn turbines nya si, nitori pupọ julọ ooru fun iṣelọpọ nya si ni a gba ni awọn igbomikana epo-ina fosaili.
Bó tilẹ jẹ pé ina Motors pese a greener yiyan si nya turbine drives, nibẹ ni igba kan ti o tobi nilo fun Iṣakoso ni irọrun. Ọpọlọpọ awọn ohun ọgbin iyapa afẹfẹ ode oni ti a kọ loni ni asopọ-akoj ati ni ipele giga ti lilo agbara isọdọtun. Ni Ilu Ọstrelia, fun apẹẹrẹ, awọn ero wa lati kọ ọpọlọpọ awọn ohun ọgbin amonia alawọ ewe ti yoo lo awọn ipin iyapa afẹfẹ (ASUs) lati ṣe agbejade nitrogen fun iṣelọpọ amonia ati pe a nireti lati gba ina lati afẹfẹ nitosi ati awọn oko oorun. Ni awọn irugbin wọnyi, irọrun ilana jẹ pataki lati sanpada fun awọn iyipada adayeba ni iran agbara.
Siemens Energy ni idagbasoke IGC akọkọ (eyiti a mọ tẹlẹ bi VK) ni 1948. Loni ile-iṣẹ n ṣe diẹ sii ju awọn ẹya 2,300 ni agbaye, ọpọlọpọ ninu eyiti a ṣe apẹrẹ fun awọn ohun elo pẹlu awọn oṣuwọn sisan ni ju 400,000 m3 / h. Awọn MGP ode oni ni iwọn sisan ti o to 1.2 milionu mita onigun fun wakati kan ni ile kan. Iwọnyi pẹlu awọn ẹya ti ko ni gear ti awọn compressors console pẹlu awọn ipin titẹ to 2.5 tabi ga julọ ni awọn ẹya ipele-ọkan ati awọn ipin titẹ to 6 ni awọn ẹya ni tẹlentẹle.
Ni awọn ọdun aipẹ, lati pade awọn ibeere ti o pọ si fun ṣiṣe IGC, irọrun ilana ati awọn idiyele olu, a ti ṣe diẹ ninu awọn ilọsiwaju apẹrẹ akiyesi, eyiti o ṣe akopọ ni isalẹ.
Iṣiṣẹ oniyipada ti nọmba awọn impellers ti a lo nigbagbogbo ni ipele MAC akọkọ ti pọ si nipasẹ yiyatọ geometry abẹfẹlẹ. Pẹlu impeller tuntun yii, awọn iṣẹ ṣiṣe oniyipada ti o to 89% le ṣee ṣe ni apapo pẹlu awọn olutọpa LS ti aṣa ati ju 90% ni apapọ pẹlu iran tuntun ti awọn olutọpa arabara.
Ni afikun, impeller ni nọmba Mach ti o ga ju 1.3, eyiti o pese ipele akọkọ pẹlu iwuwo agbara ti o ga julọ ati ipin funmorawon. Eyi tun dinku agbara ti awọn ẹrọ ni awọn ọna MAC mẹta-ipele gbọdọ atagba, gbigba lilo awọn iwọn ila opin ti o kere ju ati awọn apoti jia awakọ taara ni awọn ipele akọkọ.
Ti a ṣe afiwe si diffuser gigun-kikun ibile LS vane, olutọpa arabara iran ti nbọ ni ṣiṣe ipele ipele ti o pọ si ti 2.5% ati ipin iṣakoso ti 3%. Ilọsoke yii jẹ aṣeyọri nipasẹ didapọ awọn abẹfẹlẹ (ie awọn abẹfẹlẹ ti pin si giga-kikun ati awọn apakan giga-apakan). Ni yi iṣeto ni
Awọn sisan o wu laarin awọn impeller ati diffuser ti wa ni dinku nipa a ìka ti awọn abẹfẹlẹ iga ti o ti wa ni be jo si impeller ju awọn abe ti a mora LS diffuser. Gẹgẹ bi pẹlu olutọpa LS ti aṣa, awọn egbegbe asiwaju ti awọn abẹfẹlẹ gigun ni o wa ni deede lati impeller lati yago fun ibaraenisepo impeller-diffuser ti o le ba awọn abẹfẹlẹ jẹ.
Ni apakan jijẹ giga ti awọn abẹfẹlẹ ti o sunmọ impeller tun ṣe ilọsiwaju itọsọna sisan nitosi agbegbe pulsation. Nitori eti asiwaju ti apakan ayokele gigun-kikun si wa ni iwọn ila opin kanna bi olutọpa LS ti aṣa, laini fifun ko ni ipa, gbigba fun iwọn ohun elo ti o gbooro ati atunṣe.
Abẹrẹ omi jẹ pẹlu abẹrẹ awọn isun omi sinu ṣiṣan afẹfẹ ninu tube mimu. Awọn droplets yọ kuro ki o fa ooru lati inu ṣiṣan gaasi ilana, nitorinaa dinku iwọn otutu ti nwọle si ipele titẹkuro. Eyi ni abajade idinku ninu awọn ibeere agbara isentropic ati ilosoke ninu ṣiṣe ti o ju 1%.
Lile ọpa jia gba ọ laaye lati mu aapọn iyọọda pọ si fun agbegbe ẹyọkan, eyiti o fun ọ laaye lati dinku iwọn ehin. Eyi dinku awọn adanu ẹrọ ni apoti jia nipasẹ to 25%, ti o mu abajade pọ si ni ṣiṣe gbogbogbo ti o to 0.5%. Ni afikun, awọn idiyele konpireso akọkọ le dinku nipasẹ to 1% nitori irin kere si ni a lo ninu apoti jia nla.
Ipilẹṣẹ yii le ṣiṣẹ pẹlu olusọdipúpọ sisan (φ) ti o to 0.25 ati pe o pese 6% diẹ sii ori ju awọn impellers 65 iwọn. Ni afikun, olutọpa ṣiṣan naa de 0.25, ati ninu apẹrẹ ilọpo meji ti ẹrọ IGC, ṣiṣan iwọn didun de 1.2 million m3 / h tabi paapaa 2.4 million m3 / h.
Iwọn phi ti o ga julọ ngbanilaaye lilo impeller iwọn ila opin kekere kan ni sisan iwọn didun kanna, nitorinaa idinku idiyele ti konpireso akọkọ nipasẹ to 4%. Iwọn ila opin ti impeller ipele akọkọ le dinku paapaa siwaju sii.
Ori ti o ga julọ jẹ aṣeyọri nipasẹ igun ipalọlọ impeller 75°, eyiti o mu ki paati iyara iyipo pọ si ni ijade ati nitorinaa pese ori ti o ga ni ibamu si idogba Euler.
Ti a ṣe afiwe si iyara-giga ati awọn olutọpa ti o ga julọ, ṣiṣe ti impeller ti dinku diẹ nitori awọn adanu ti o ga julọ ninu iwọn didun. Eyi le ṣee sanpada fun nipasẹ lilo igbin alabọde. Bibẹẹkọ, paapaa laisi awọn iwọn didun wọnyi, ṣiṣe iyipada ti o to 87% le ṣee ṣe ni nọmba Mach kan ti 1.0 ati olusọdipúpọ ṣiṣan ti 0.24.
Iwọn didun ti o kere ju gba ọ laaye lati yago fun awọn ikọlu pẹlu awọn iwọn didun miiran nigbati iwọn ila opin ti jia nla ti dinku. Awọn oniṣẹ le ṣafipamọ awọn idiyele nipa yiyi lati inu mọto-polu 6 si mọto 4-polu iyara ti o ga julọ (1000 rpm si 1500 rpm) laisi iwọn iyara jia ti o pọju. Ni afikun, o le dinku awọn idiyele ohun elo fun helical ati awọn jia nla.
Lapapọ, konpireso akọkọ le fipamọ to 2% ni awọn idiyele olu, pẹlu ẹrọ naa tun le ṣafipamọ 2% ni awọn idiyele olu. Nitoripe awọn iwọn kekere ko ni agbara diẹ, ipinnu lati lo wọn da lori awọn ohun pataki ti alabara (iye owo la. ṣiṣe) ati pe o gbọdọ ṣe ayẹwo lori ipilẹ-iṣẹ-iṣẹ-ṣiṣe.
Lati mu awọn agbara iṣakoso pọ si, IGV le fi sori ẹrọ ni iwaju awọn ipele pupọ. Eyi jẹ iyatọ nla si awọn iṣẹ akanṣe IGC ti tẹlẹ, eyiti o pẹlu awọn IGV nikan titi di ipele akọkọ.
Ni awọn iterations iṣaaju ti IGC, olusọdipúpọ vortex (ie, igun ti IGV keji ti o pin nipasẹ igun ti IGV1 akọkọ) duro nigbagbogbo laibikita boya sisan naa wa siwaju (igun> 0 °, idinku ori) tabi yiyipada vortex (igun <0). °, titẹ naa pọ si). Eyi jẹ alailanfani nitori ami igun naa yipada laarin awọn iyipo rere ati odi.
Iṣeto ni titun ngbanilaaye awọn iwọn vortex meji ti o yatọ lati ṣee lo nigbati ẹrọ ba wa ni iwaju ati yiyipada ipo vortex, nitorina o nmu iwọn iṣakoso pọ nipasẹ 4% lakoko ti o nmu ṣiṣe ṣiṣe nigbagbogbo.
Nipa iṣakojọpọ olutọpa LS kan fun impeller ti o wọpọ ni awọn BACs, ṣiṣe ti ipele pupọ le pọ si 89%. Eyi, ni idapo pẹlu awọn ilọsiwaju ṣiṣe miiran, dinku nọmba ti awọn ipele BAC lakoko mimu ṣiṣe ṣiṣe deede reluwe. Idinku nọmba ti awọn ipele imukuro iwulo fun intercooler, fifin gaasi ilana ti o somọ, ati rotor ati awọn paati stator, ti o yorisi awọn ifowopamọ idiyele ti 10%. Ni afikun, ni ọpọlọpọ awọn ọran o ṣee ṣe lati darapọ konpireso afẹfẹ akọkọ ati compressor booster ninu ẹrọ kan.
Gẹgẹbi a ti sọ tẹlẹ, jia agbedemeji nigbagbogbo nilo laarin turbine nya si ati VAC. Pẹlu apẹrẹ IGC tuntun lati Siemens Energy, jia aiṣedeede yii le ṣepọ sinu apoti jia nipa fifi ọpa alaiṣẹ kan kun laarin ọpa pinion ati jia nla (awọn jia 4). Eyi le dinku iye owo laini lapapọ (compressor akọkọ pẹlu ohun elo iranlọwọ) nipasẹ to 4%.
Ni afikun, awọn jia 4-pinion jẹ yiyan ti o munadoko diẹ sii si awọn awakọ yiyi iwapọ fun yiyi lati 6-polu si awọn mọto-polu 4 ni awọn compressors akọkọ ti afẹfẹ nla (ti o ba ṣeeṣe ti ijamba volute tabi ti iyara pinion ti o pọ julọ yoo dinku). ) ti o ti kọja.
Lilo wọn tun n di diẹ sii ni ọpọlọpọ awọn ọja pataki si decarbonization ile-iṣẹ, pẹlu awọn ifasoke ooru ati funmorawon nya si, bakanna bi funmorawon CO2 ni gbigba erogba, lilo ati ibi ipamọ (CCUS).
Siemens Energy ni itan-akọọlẹ gigun ti apẹrẹ ati ṣiṣiṣẹ awọn IGCs. Gẹgẹbi ẹri nipasẹ iwadi ti o wa loke (ati awọn miiran) awọn igbiyanju idagbasoke, a ti pinnu lati ṣe imotuntun nigbagbogbo awọn ẹrọ wọnyi lati pade awọn iwulo ohun elo alailẹgbẹ ati pade awọn ibeere ọja ti ndagba fun awọn idiyele kekere, ṣiṣe pọ si ati iduroṣinṣin. KT2