Mwandishi: Lukas Bijikli, Meneja wa Jalada la Bidhaa, Dereva za Gear zilizojumuishwa, R&D CO2 compression na pampu za joto, Nishati ya Nokia.
Kwa miaka mingi, compressor ya gia iliyojumuishwa (IGC) imekuwa teknolojia ya chaguo kwa mimea ya kutenganisha hewa. Hii ni kwa sababu ya ufanisi wao mkubwa, ambao husababisha moja kwa moja gharama zilizopunguzwa za oksijeni, nitrojeni na gesi ya inert. Walakini, umakini unaokua juu ya decarbonization huweka mahitaji mapya kwenye IPC, haswa katika suala la ufanisi na kubadilika kwa kisheria. Matumizi ya mtaji yanaendelea kuwa jambo muhimu kwa waendeshaji wa mimea, haswa katika biashara ndogo na za kati.
Katika miaka michache iliyopita, Nokia Energy imeanzisha miradi kadhaa ya utafiti na maendeleo (R&D) inayolenga kupanua uwezo wa IGC kukidhi mahitaji ya soko la kujitenga la hewa. Nakala hii inaangazia maboresho fulani ya muundo ambao tumefanya na kujadili jinsi mabadiliko haya yanaweza kusaidia kufikia gharama ya wateja wetu na malengo ya kupunguza kaboni.
Sehemu nyingi za kujitenga za hewa leo zimewekwa na compressors mbili: compressor kuu ya hewa (MAC) na compressor ya hewa ya kuongeza (BAC). Compressor kuu ya hewa kawaida inasisitiza mtiririko wote wa hewa kutoka kwa shinikizo la anga hadi bar takriban 6. Sehemu ya mtiririko huu basi inasisitizwa zaidi katika BAC kwa shinikizo la hadi bar 60.
Kulingana na chanzo cha nishati, compressor kawaida huendeshwa na turbine ya mvuke au gari la umeme. Wakati wa kutumia turbine ya mvuke, compressors zote mbili zinaendeshwa na turbine sawa kupitia mwisho wa shimoni. Katika mpango wa classical, gia ya kati imewekwa kati ya turbine ya mvuke na HAC (Mtini. 1).
Katika mifumo yote miwili inayoendeshwa na umeme na mvuke, ufanisi wa compressor ni lever yenye nguvu kwa decarbonization kwani inathiri moja kwa moja matumizi ya nishati ya kitengo. Hii ni muhimu sana kwa MGPs inayoendeshwa na turbines za mvuke, kwani joto nyingi kwa uzalishaji wa mvuke hupatikana katika boilers zilizochomwa mafuta.
Ingawa motors za umeme hutoa njia mbadala ya kijani kibichi kwa anatoa za turbine, mara nyingi kuna hitaji kubwa la kubadilika kwa udhibiti. Mimea mingi ya kisasa ya kujitenga ya hewa inayojengwa leo imeunganishwa na gridi ya taifa na ina kiwango cha juu cha matumizi ya nishati mbadala. Huko Australia, kwa mfano, kuna mipango ya kujenga mimea kadhaa ya kijani ya amonia ambayo itatumia vitengo vya kujitenga hewa (ASUS) kutengeneza nitrojeni kwa awali ya amonia na inatarajiwa kupokea umeme kutoka kwa upepo wa karibu na shamba la jua. Katika mimea hii, kubadilika kwa kisheria ni muhimu kulipa fidia kwa kushuka kwa asili katika uzalishaji wa nguvu.
Nishati ya Nokia iliendeleza IGC ya kwanza (zamani inayojulikana kama VK) mnamo 1948. Leo kampuni inazalisha vitengo zaidi ya 2,300 ulimwenguni, ambavyo vingi vimeundwa kwa matumizi na viwango vya mtiririko zaidi ya 400,000 m3/h. MGPs zetu za kisasa zina kiwango cha mtiririko wa mita za ujazo milioni 1.2 kwa saa katika jengo moja. Hii ni pamoja na matoleo yasiyokuwa na gia ya compressors za koni zilizo na uwiano wa shinikizo hadi 2.5 au zaidi katika matoleo ya hatua moja na uwiano wa shinikizo hadi 6 katika matoleo ya serial.
Katika miaka ya hivi karibuni, kukidhi mahitaji yanayoongezeka ya ufanisi wa IGC, kubadilika kwa kisheria na gharama za mtaji, tumefanya maboresho kadhaa ya muundo, ambayo yamefupishwa hapa chini.
Ufanisi wa kutofautisha wa idadi ya waingizaji kawaida hutumika katika hatua ya kwanza ya MAC huongezeka kwa kutofautisha jiometri ya blade. Na msukumo huu mpya, ufanisi wa kutofautisha wa hadi 89% unaweza kupatikana pamoja na tofauti za kawaida za LS na zaidi ya 90% pamoja na kizazi kipya cha mseto wa mseto.
Kwa kuongezea, msukumo una nambari ya MACH ya juu kuliko 1.3, ambayo hutoa hatua ya kwanza na wiani wa nguvu ya juu na uwiano wa compression. Hii pia inapunguza nguvu ambayo gia katika mifumo ya hatua tatu ya MAC lazima usambaze, ikiruhusu matumizi ya gia ndogo za kipenyo na sanduku za gia moja kwa moja kwenye hatua za kwanza.
Ikilinganishwa na kitamaduni kamili cha urefu wa LS Vane, mseto wa mseto wa kizazi kijacho una ufanisi wa hatua ya 2,5% na sababu ya kudhibiti 3%. Ongezeko hili linapatikana kwa kuchanganya blade (yaani vile vile vimegawanywa katika sehemu kamili na zenye urefu wa sehemu). Katika usanidi huu
Matokeo ya mtiririko kati ya msukumo na diffuser hupunguzwa na sehemu ya urefu wa blade ambayo iko karibu na msukumo kuliko vile vile vya kawaida vya LS. Kama ilivyo kwa diffuser ya kawaida ya LS, kingo zinazoongoza za vile vile urefu kamili ni sawa kutoka kwa msukumo ili kuepusha mwingiliano wa impelar-diffuser ambao unaweza kuharibu vile vile.
Kuongeza kwa sehemu urefu wa vile vile karibu na msukumo pia inaboresha mwelekeo wa mtiririko karibu na eneo la pulsation. Kwa sababu makali ya kuongoza ya sehemu ya urefu kamili wa vane inabaki kuwa kipenyo sawa na kiboreshaji cha kawaida cha LS, mstari wa throttle haujaathiriwa, ikiruhusu anuwai ya matumizi na tuning.
Sindano ya maji inajumuisha kuingiza matone ya maji ndani ya mkondo wa hewa kwenye bomba la kuvuta. Matone hufunika na kunyonya joto kutoka kwa mkondo wa gesi ya mchakato, na hivyo kupunguza joto la kuingiza kwa hatua ya kushinikiza. Hii inasababisha kupunguzwa kwa mahitaji ya nguvu ya isentropic na kuongezeka kwa ufanisi wa zaidi ya 1%.
Kufanya ugumu wa shimoni ya gia hukuruhusu kuongeza mkazo unaoruhusiwa kwa kila eneo la kitengo, ambayo hukuruhusu kupunguza upana wa jino. Hii inapunguza upotezaji wa mitambo kwenye sanduku la gia na hadi 25%, na kusababisha kuongezeka kwa ufanisi wa jumla wa hadi 0.5%. Kwa kuongezea, gharama kuu za compressor zinaweza kupunguzwa kwa hadi 1% kwa sababu chuma kidogo hutumiwa kwenye sanduku kubwa la gia.
Mshambuliaji huyu anaweza kufanya kazi na mgawo wa mtiririko (φ) wa hadi 0.25 na hutoa 6% zaidi ya kichwa cha digrii 65. Kwa kuongezea, mgawo wa mtiririko unafikia 0.25, na katika muundo wa mtiririko wa mara mbili wa mashine ya IGC, mtiririko wa volumetric hufikia milioni 1.2 m3/h au hata milioni 2.4 m3/h.
Thamani ya juu ya PHI inaruhusu utumiaji wa kipenyo kidogo cha kipenyo kwa mtiririko huo wa kiasi, na hivyo kupunguza gharama ya compressor kuu na hadi 4%. Kipenyo cha msukumo wa hatua ya kwanza kinaweza kupunguzwa zaidi.
Kichwa cha juu kinapatikana na pembe ya upungufu wa joto wa 75 °, ambayo huongeza sehemu ya kasi ya kasi kwenye duka na kwa hivyo hutoa kichwa cha juu kulingana na equation ya Euler.
Ikilinganishwa na waingizaji wa kasi kubwa na yenye ufanisi mkubwa, ufanisi wa msukumo hupunguzwa kidogo kwa sababu ya hasara kubwa katika volute. Hii inaweza kulipwa fidia kwa kutumia konokono ya ukubwa wa kati. Walakini, hata bila idadi hii, ufanisi tofauti wa hadi 87% unaweza kupatikana kwa idadi ya Mach ya 1.0 na mgawo wa mtiririko wa 0.24.
Volute ndogo hukuruhusu kuzuia mgongano na volute zingine wakati kipenyo cha gia kubwa hupunguzwa. Waendeshaji wanaweza kuokoa gharama kwa kubadili kutoka kwa motor 6-pole kwenda kwa kasi ya kasi 4-pole (1000 rpm hadi 1500 rpm) bila kuzidi kasi ya juu ya gia inayoruhusiwa. Kwa kuongeza, inaweza kupunguza gharama za nyenzo kwa gia za helical na kubwa.
Kwa jumla, compressor kuu inaweza kuokoa hadi 2% kwa gharama ya mtaji, pamoja na injini inaweza pia kuokoa 2% katika gharama za mtaji. Kwa sababu volutes za kompakt hazina ufanisi, uamuzi wa kuzitumia kwa kiasi kikubwa inategemea vipaumbele vya mteja (gharama dhidi ya ufanisi) na lazima ipitishwe kwa msingi wa mradi.
Ili kuongeza uwezo wa kudhibiti, IGV inaweza kusanikishwa mbele ya hatua nyingi. Hii ni tofauti kabisa na miradi ya zamani ya IGC, ambayo ilijumuisha IGVs hadi awamu ya kwanza.
Katika iterations za mapema za IGC, mgawo wa vortex (yaani, pembe ya IGV ya pili iliyogawanywa na pembe ya IGV1 ya kwanza) ilibaki mara kwa mara bila kujali kama mtiririko ulikuwa mbele (angle> 0 °, kupunguza kichwa) au kugeuza vortex (angle <0). °, shinikizo huongezeka). Hii ni mbaya kwa sababu ishara ya pembe inabadilika kati ya vortices chanya na hasi.
Usanidi mpya huruhusu uwiano mbili tofauti wa vortex kutumika wakati mashine iko mbele na modi ya vortex, na hivyo kuongeza kiwango cha udhibiti na 4% wakati wa kudumisha ufanisi wa kila wakati.
Kwa kuingiza kiboreshaji cha LS kwa msukumo unaotumika katika BACs, ufanisi wa hatua nyingi unaweza kuongezeka hadi 89%. Hii, pamoja na maboresho mengine ya ufanisi, inapunguza idadi ya hatua za BAC wakati wa kudumisha ufanisi wa treni kwa ujumla. Kupunguza idadi ya hatua huondoa hitaji la mpatanishi, bomba la gesi linalohusika, na vifaa vya rotor na stator, na kusababisha akiba ya gharama ya 10%. Kwa kuongeza, katika hali nyingi inawezekana kuchanganya compressor kuu ya hewa na compressor ya nyongeza katika mashine moja.
Kama tulivyosema hapo awali, gia ya kati kawaida inahitajika kati ya turbine ya mvuke na VAC. Na muundo mpya wa IGC kutoka kwa Nishati ya Nokia, gia hii ya kitambulisho inaweza kuunganishwa kwenye sanduku la gia kwa kuongeza shimoni ya kitambulisho kati ya shimoni ya pinion na gia kubwa (gia 4). Hii inaweza kupunguza gharama ya jumla (vifaa kuu vya compressor pamoja na vifaa vya kusaidia) hadi 4%.
Kwa kuongezea, gia 4-pinion ni mbadala bora zaidi kwa motors za kusongesha za kubadili kutoka 6-pole hadi motors 4-pole katika compressors kuu za hewa (ikiwa kuna uwezekano wa mgongano wa volute au ikiwa kasi ya kiwango cha juu cha pinion itapunguzwa). ) zamani.
Matumizi yao pia yanazidi kuwa ya kawaida katika masoko kadhaa muhimu kwa decarbonization ya viwandani, pamoja na pampu za joto na compression ya mvuke, pamoja na compression ya CO2 katika kukamata kaboni, utumiaji na uhifadhi (CCUs).
Nishati ya Nokia ina historia ndefu ya kubuni na kufanya kazi IGC. Kama inavyothibitishwa na juhudi za hapo juu (na zingine) za utafiti na maendeleo, tumejitolea kuendelea kubuni mashine hizi kukidhi mahitaji ya kipekee ya matumizi na kukidhi mahitaji ya soko yanayokua kwa gharama ya chini, ufanisi ulioongezeka na kuongezeka kwa uendelevu. KT2
Wakati wa chapisho: Aprili-28-2024