HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO.,LTD.

Pangarang: Lukas Bijikli, Manajer Portopolio Produk, Penggerak Gir Terpadu, Komprési CO2 sareng Pompa Panas R&D, Siemens Energy.
Salila mangtaun-taun, Kompresor Gir Terpadu (IGC) parantos janten téknologi pilihan pikeun pabrik pamisahan hawa. Ieu utamina kusabab efisiensi anu luhur, anu sacara langsung ngarah kana pangurangan biaya pikeun oksigén, nitrogén sareng gas inert. Nanging, fokus anu ningkat kana dekarbonisasi nempatkeun paménta énggal dina IPC, khususna dina hal efisiensi sareng kalenturan pangaturan. Pangeluaran modal terus janten faktor penting pikeun operator pabrik, khususna dina usaha alit sareng sedeng.
Salila sababaraha taun ka pengker, Siemens Energy parantos ngamimitian sababaraha proyék panalungtikan sareng pamekaran (R&D) anu ditujukeun pikeun ngalegaan kamampuan IGC pikeun minuhan kabutuhan pasar pamisahan hawa anu robih. Artikel ieu nyorot sababaraha perbaikan desain khusus anu parantos kami laksanakeun sareng ngabahas kumaha parobihan ieu tiasa ngabantosan minuhan tujuan biaya sareng réduksi karbon konsumén kami.
Kaseueuran unit pamisahan hawa ayeuna dilengkepan ku dua kompresor: kompresor hawa utama (MAC) sareng kompresor hawa dorongan (BAC). Kompresor hawa utama biasana ngomprés sadaya aliran hawa tina tekanan atmosfir dugi ka sakitar 6 bar. Sabagian tina aliran ieu teras dikomprés deui dina BAC dugi ka tekanan dugi ka 60 bar.
Gumantung kana sumber énergina, kompresor biasana digerakkeun ku turbin uap atanapi motor listrik. Nalika nganggo turbin uap, duanana kompresor digerakkeun ku turbin anu sami ngalangkungan tungtung poros kembar. Dina skéma klasik, gir perantara dipasang antara turbin uap sareng HAC (Gambar 1).
Dina sistem anu digerakkeun ku listrik sareng turbin uap, efisiensi kompresor mangrupikeun tuas anu kuat pikeun dekarbonisasi sabab sacara langsung mangaruhan konsumsi énergi unit. Ieu penting pisan pikeun MGP anu digerakkeun ku turbin uap, sabab kalolobaan panas pikeun produksi uap diala dina boiler anu didamel tina bahan bakar fosil.
Sanaos motor listrik nyayogikeun alternatif anu langkung héjo tibatan panggerak turbin uap, sering aya kabutuhan anu langkung ageung pikeun kalenturan kontrol. Seueur pabrik pamisahan hawa modéren anu diwangun ayeuna disambungkeun ka jaringan listrik sareng gaduh tingkat panggunaan énergi anu tiasa dianyarikeun anu luhur. Di Australia, contona, aya rencana pikeun ngawangun sababaraha pabrik amonia héjo anu bakal nganggo unit pamisahan hawa (ASU) pikeun ngahasilkeun nitrogén pikeun sintésis amonia sareng diperkirakeun nampi listrik ti kebon angin sareng surya caket dieu. Di pabrik ieu, kalenturan pangaturan penting pisan pikeun ngimbangan fluktuasi alami dina pembangkit listrik.
Siemens Energy ngembangkeun IGC munggaran (anu sateuacanna katelah VK) dina taun 1948. Ayeuna perusahaan ieu ngahasilkeun langkung ti 2.300 unit di sakumna dunya, seueur di antarana dirancang pikeun aplikasi kalayan laju aliran langkung ti 400.000 m3/jam. MGP modéren urang gaduh laju aliran dugi ka 1,2 juta méter kubik per jam dina hiji gedong. Ieu kalebet vérsi kompresor konsol tanpa gir kalayan rasio tekanan dugi ka 2,5 atanapi langkung luhur dina vérsi tahap tunggal sareng rasio tekanan dugi ka 6 dina vérsi séri.
Dina sababaraha taun ka pengker, pikeun minuhan paménta anu ningkat pikeun efisiensi IGC, kalenturan pangaturan sareng biaya modal, kami parantos ngadamel sababaraha perbaikan desain anu penting, anu diringkeskeun di handap.
Efisiensi variabel tina sababaraha impeller anu biasana dianggo dina tahap MAC munggaran ningkat ku cara ngarobih géométri bilah. Kalayan impeller anyar ieu, efisiensi variabel dugi ka 89% tiasa kahontal dina kombinasi sareng diffuser LS konvensional sareng langkung ti 90% dina kombinasi sareng diffuser hibrida generasi anyar.
Salian ti éta, impeller mibanda angka Mach anu langkung luhur tibatan 1,3, anu nyayogikeun tahap kahiji kalayan kapadetan daya sareng rasio komprési anu langkung luhur. Ieu ogé ngirangan daya anu kedah dikirimkeun ku gir dina sistem MAC tilu tahap, ngamungkinkeun panggunaan gir diaméter anu langkung alit sareng girboks penggerak langsung dina tahap kahiji.
Dibandingkeun sareng diffuser vane LS panjang pinuh tradisional, diffuser hibrida generasi salajengna ngagaduhan efisiensi tahapan anu ningkat 2,5% sareng faktor kontrol 3%. Peningkatan ieu kahontal ku cara nyampur bilah (nyaéta bilah dibagi kana bagian jangkungna pinuh sareng jangkungna parsial). Dina konfigurasi ieu.
Aliran kaluaran antara impeller sareng diffuser dikirangan ku sabagian jangkungna bilah anu ayana langkung caket kana impeller tibatan bilah diffuser LS konvensional. Sapertos diffuser LS konvensional, ujung-ujung bilah anu panjangna pinuh jarakna sami ti impeller pikeun nyingkahan interaksi impeller-diffuser anu tiasa ngaruksak bilah.
Ningkatkeun sabagian jangkungna bilah langkung caket kana impeller ogé ningkatkeun arah aliran caket zona pulsasi. Kusabab ujung utama bagian baling-baling panjang tetep diaméterna sami sareng diffuser LS konvensional, garis throttle henteu kapangaruhan, ngamungkinkeun pikeun rentang aplikasi sareng tuning anu langkung lega.
Injeksi cai ngalibatkeun nyuntikkeun tetesan cai kana aliran hawa dina tabung sedot. Tetesan-tetesan éta nguap sareng nyerep panas tina aliran gas prosés, sahingga ngirangan suhu asupan kana tahap komprési. Ieu ngahasilkeun panurunan dina kabutuhan daya isentropik sareng paningkatan efisiensi langkung ti 1%.
Ngaragakeun aci gir ngamungkinkeun anjeun ningkatkeun tegangan anu diidinan per unit area, anu ngamungkinkeun anjeun ngirangan lébar huntu. Ieu ngirangan karugian mékanis dina girboks dugi ka 25%, anu ngahasilkeun paningkatan efisiensi sakabéhna dugi ka 0,5%. Salian ti éta, biaya kompresor utama tiasa dikirangan dugi ka 1% sabab kirang logam anu dianggo dina girboks ageung.
Impeller ieu tiasa beroperasi kalayan koefisien aliran (φ) dugi ka 0,25 sareng nyayogikeun head 6% langkung seueur tibatan impeller 65 derajat. Salian ti éta, koefisien aliran ngahontal 0,25, sareng dina desain aliran ganda mesin IGC, aliran volumetrik ngahontal 1,2 juta m3/jam atanapi bahkan 2,4 juta m3/jam.
Nilai phi anu langkung luhur ngamungkinkeun panggunaan impeller diaméter anu langkung alit dina aliran volume anu sami, sahingga ngirangan biaya kompresor utama dugi ka 4%. Diaméter impeller tahap kahiji tiasa dikirangan langkung jauh.
Hulu anu langkung luhur kahontal ku sudut defleksi impeller 75°, anu ningkatkeun komponén kecepatan sirkumferensial dina outlet sahingga nyayogikeun hulu anu langkung luhur numutkeun persamaan Euler.
Dibandingkeun sareng impeller kecepatan tinggi sareng efisiensi tinggi, efisiensi impeller rada turun kusabab karugian volute anu langkung luhur. Ieu tiasa diimbangan ku ngagunakeun keong ukuran sedeng. Nanging, sanaos tanpa volute ieu, efisiensi variabel dugi ka 87% tiasa kahontal dina angka Mach 1.0 sareng koefisien aliran 0.24.
Volute anu langkung alit ngamungkinkeun anjeun pikeun nyingkahan tabrakan sareng volute anu sanés nalika diaméter gir ageung dikirangan. Operator tiasa ngahémat biaya ku cara ngagentos tina motor 6-kutub ka motor 4-kutub anu langkung gancang (1000 rpm dugi ka 1500 rpm) tanpa ngaleuwihan kecepatan gir maksimum anu diidinan. Salaku tambahan, éta tiasa ngirangan biaya bahan pikeun gir héliks sareng ageung.
Sacara umum, kompresor utama tiasa ngahémat biaya modal dugi ka 2%, ditambah mesin ogé tiasa ngahémat biaya modal 2%. Kusabab volute kompak rada kirang efisien, kaputusan pikeun ngagunakeunana gumantung pisan kana prioritas klien (biaya vs. efisiensi) sareng kedah dipeunteun dumasar proyék-proyék.
Pikeun ningkatkeun kamampuan kontrol, IGV tiasa dipasang di payuneun sababaraha tahapan. Ieu béda pisan sareng proyék IGC sateuacana, anu ngan ukur ngalebetkeun IGV dugi ka tahap kahiji.
Dina iterasi IGC anu samemehna, koefisien vortex (nyaéta, sudut IGV kadua dibagi ku sudut IGV1 anu kahiji) tetep konstan henteu paduli naha aliranna maju (sudut > 0°, sirah pangurangan) atanapi vortex tibalik (sudut < 0). °, tekanan naék). Ieu teu nguntungkeun sabab tanda sudut robih antara vortex positif sareng négatif.
Konfigurasi anyar ieu ngamungkinkeun dua babandingan vortex anu béda dianggo nalika mesin aya dina modeu vortex maju sareng mundur, sahingga ningkatkeun rentang kontrol ku 4% bari ngajaga efisiensi anu konstan.
Ku cara ngasupkeun diffuser LS pikeun impeller anu umumna dianggo dina BAC, efisiensi multi-tahap tiasa ditingkatkeun janten 89%. Ieu, digabungkeun sareng paningkatan efisiensi anu sanés, ngirangan jumlah tahapan BAC bari ngajaga efisiensi karéta sacara umum. Ngurangan jumlah tahapan ngaleungitkeun kabutuhan intercooler, pipa gas prosés anu aya hubunganana, sareng komponén rotor sareng stator, anu ngahasilkeun panghematan biaya 10%. Salaku tambahan, dina seueur kasus dimungkinkeun pikeun ngagabungkeun kompresor hawa utama sareng kompresor booster dina hiji mesin.
Sapertos anu parantos disebatkeun sateuacanna, gir perantara biasana diperyogikeun antara turbin uap sareng VAC. Kalayan desain IGC énggal ti Siemens Energy, gir idler ieu tiasa diintegrasikeun kana girboks ku nambihan aci idler antara aci pinion sareng gir ageung (4 gir). Ieu tiasa ngirangan total biaya jalur (komprésor utama ditambah peralatan bantu) dugi ka 4%.
Salian ti éta, gir 4-pinion mangrupikeun alternatif anu langkung efisien pikeun motor gulung kompak pikeun ngaganti tina motor 6-kutub ka 4-kutub dina kompresor hawa utama anu ageung (upami aya kamungkinan tabrakan volute atanapi upami kecepatan pinion maksimum anu diidinan bakal dikirangan). ) kapungkur.
Panggunaanna ogé beuki umum di sababaraha pasar anu penting pikeun dekarbonisasi industri, kalebet pompa panas sareng komprési uap, ogé komprési CO2 dina pamekaran panangkepan, panggunaan, sareng panyimpenan karbon (CCUS).
Siemens Energy gaduh sajarah anu panjang dina ngarancang sareng ngoperasikeun IGC. Sakumaha anu dibuktikeun ku upaya panalungtikan sareng pamekaran di luhur (sareng anu sanésna), kami berkomitmen pikeun teras-terasan ngainovasi mesin-mesin ieu pikeun minuhan kabutuhan aplikasi anu unik sareng minuhan paménta pasar anu terus ningkat pikeun biaya anu langkung handap, efisiensi anu ningkat sareng keberlanjutan anu ningkat. KT2