ՀԱՆՉԺՈՈՒ ՆՈՒՉԺՈՒՈ ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱՅԻ ԳՐՈՒՊ ԸՆԿ., ՍՊԸ

Ընդարձակիչները կարող են օգտագործել ճնշման նվազեցումը՝ պտտվող մեքենաները շարժելու համար: Ընդարձակիչ տեղադրելու հնարավոր առավելությունները գնահատելու վերաբերյալ տեղեկատվություն կարող եք գտնել այստեղ:
Քիմիական գործընթացների արդյունաբերության (ՔԳԱ) մեջ սովորաբար «մեծ քանակությամբ էներգիա է վատնվում ճնշման կարգավորման փականներում, որտեղ բարձր ճնշման հեղուկները պետք է ապաճնշվեն» [1]: Կախված տարբեր տեխնիկական և տնտեսական գործոններից, կարող է ցանկալի լինել այս էներգիան վերածել պտտվող մեխանիկական էներգիայի, որը կարող է օգտագործվել գեներատորներ կամ այլ պտտվող մեքենաներ շարժելու համար: Անսեղմելի հեղուկների (հեղուկների) համար դա իրականացվում է հիդրավլիկ էներգիայի վերականգնման տուրբինի (ՀԷՌՏ; տե՛ս հղում 1) միջոցով: Սեղմելի հեղուկների (գազերի) համար հարմար մեքենա է ընդարձակիչը:
Ընդարձակիչները հասուն տեխնոլոգիա են՝ բազմաթիվ հաջող կիրառություններով, ինչպիսիք են հեղուկային կատալիտիկ կրեկինգը (FCC), սառնարանային համակարգը, բնական գազի քաղաքային փականները, օդի բաժանումը կամ արտանետումների արտանետումները: Սկզբունքորեն, նվազեցված ճնշմամբ ցանկացած գազային հոսք կարող է օգտագործվել ընդարձակիչը գործարկելու համար, սակայն «էներգիայի արտադրությունը ուղիղ համեմատական ​​է գազի հոսքի ճնշման հարաբերակցությանը, ջերմաստիճանին և հոսքի արագությանը» [2], ինչպես նաև տեխնիկական և տնտեսական իրագործելիությանը: Ընդարձակիչի ներդրում. Գործընթացը կախված է այս և այլ գործոններից, ինչպիսիք են տեղական էներգիայի գները և արտադրողի կողմից համապատասխան սարքավորումների առկայությունը:
Չնայած տուրբոընդլայնիչը (որը գործում է նման տուրբինին) ընդլայնիչի ամենահայտնի տեսակն է (Նկար 1), կան այլ տեսակներ, որոնք հարմար են տարբեր գործընթացային պայմանների համար: Այս հոդվածը ներկայացնում է ընդլայնիչների հիմնական տեսակները և դրանց բաղադրիչները և ամփոփում է, թե ինչպես կարող են տարբեր CPI բաժինների գործողությունների մենեջերները, խորհրդատուները կամ էներգետիկ աուդիտորները գնահատել ընդլայնիչի տեղադրման հնարավոր տնտեսական և բնապահպանական օգուտները:
Կան դիմադրության գոտիների բազմաթիվ տարբեր տեսակներ, որոնք մեծապես տարբերվում են երկրաչափությամբ և գործառույթով: Հիմնական տեսակները ներկայացված են նկար 2-ում, և յուրաքանչյուր տեսակ համառոտ նկարագրված է ստորև: Լրացուցիչ տեղեկությունների, ինչպես նաև յուրաքանչյուր տեսակի աշխատանքային վիճակը որոշակի տրամագծերի և որոշակի արագությունների հիման վրա համեմատող գրաֆիկների համար տե՛ս Օգնությունը: 3.
Մխոցային տուրբոընդլայնիչ։ Մխոցային և պտտվող մխոցային տուրբոընդլայնիչները գործում են ինչպես հակադարձ պտտվող ներքին այրման շարժիչը՝ կլանելով բարձր ճնշման գազը և դրա կուտակված էներգիան վերածելով պտտման էներգիայի՝ շարժիչի լիսեռի միջոցով։
Քաշեք տուրբո ընդլայնիչը։ Արգելակային տուրբինային ընդլայնիչը բաղկացած է համակենտրոն հոսքի խցիկից, որի դույլի թևիկները ամրացված են պտտվող տարրի եզրին։ Դրանք նախագծված են նույն կերպ, ինչպես ջրային անիվները, բայց համակենտրոն խցիկների լայնական հատույթը մեծանում է մուտքից մինչև ելք, ինչը թույլ է տալիս գազին ընդլայնվել։
Ռադիալ տուրբոընդլայնիչ։ Ռադիալ հոսքի տուրբոընդլայնիչներն ունեն առանցքային մուտք և ճառագայթային ելք, որոնք թույլ են տալիս գազին ճառագայթաձև ընդարձակվել տուրբինային անիվի միջով։ Նմանապես, առանցքային հոսքի տուրբինները գազը ընդարձակում են տուրբինային անիվի միջով, բայց հոսքի ուղղությունը մնում է զուգահեռ պտտման առանցքին։
Այս հոդվածը կենտրոնանում է ռադիալ և առանցքային տուրբո ընդարձակիչների վրա՝ քննարկելով դրանց տարբեր ենթատիպերը, բաղադրիչները և տնտեսական կողմերը։
Տուրբոընդլայնիչը բարձր ճնշման գազային հոսքից էներգիա է արդյունահանում և այն վերածում շարժիչ բեռի։ Սովորաբար բեռը լիսեռին միացված կոմպրեսոր կամ գեներատոր է։ Կոմպրեսորով տուրբոընդլայնիչը սեղմում է հեղուկը գործընթացային հոսքի այլ մասերում, որոնք պահանջում են սեղմված հեղուկ, այդպիսով բարձրացնելով կայանի ընդհանուր արդյունավետությունը՝ օգտագործելով այն էներգիան, որը այլապես վատնվում է։ Գեներատորային բեռով տուրբոընդլայնիչը էներգիան վերածում է էլեկտրաէներգիայի, որը կարող է օգտագործվել կայանի այլ գործընթացներում կամ վերադարձվել տեղական ցանց վաճառքի համար։
Տուրբոընդլայնիչ գեներատորները կարող են հագեցած լինել կամ տուրբինային անիվից գեներատորին ուղիղ փոխանցման լիսեռով, կամ փոխանցման տուփով, որը արդյունավետորեն նվազեցնում է տուրբինային անիվից գեներատոր մուտքային արագությունը փոխանցման հարաբերակցության միջոցով: Ուղիղ փոխանցման տուրբոընդլայնիչները առավելություններ են առաջարկում արդյունավետության, հետքի և սպասարկման ծախսերի առումով: Փոխանցման տուփի տուրբոընդլայնիչները ավելի ծանր են և պահանջում են ավելի մեծ հետք, քսում, օժանդակ սարքավորումներ և կանոնավոր սպասարկում:
Հոսքային տուրբինային ընդարձակիչները կարող են լինել ճառագայթային կամ առանցքային տուրբինների տեսքով: Ռադիալ հոսքի ընդարձակիչները ունեն առանցքային մուտք և ճառագայթային ելք, որպեսզի գազի հոսքը տուրբինից դուրս գա ռադիալ ուղղությամբ՝ պտտման առանցքից: Առանցքային տուրբինները թույլ են տալիս գազին հոսել առանցքային ուղղությամբ՝ պտտման առանցքի երկայնքով: Առանցքային հոսքի տուրբինները գազի հոսքից էներգիան արդյունահանում են մուտքի ուղեցույց թևիկների միջոցով դեպի ընդարձակիչի անիվ, ընդարձակման խցիկի լայնական հատույթի մակերեսը աստիճանաբար մեծանում է՝ հաստատուն արագություն պահպանելու համար:
Տուրբոէքսպանդեր գեներատորը բաղկացած է երեք հիմնական բաղադրիչներից՝ տուրբինային անիվ, հատուկ կրողներ և գեներատոր։
Տուրբինային անիվ։ Տուրբինային անիվները հաճախ նախագծվում են հատուկ աերոդինամիկ արդյունավետությունը օպտիմալացնելու համար։ Տուրբինային անիվի նախագծմանը ազդող կիրառման փոփոխականներից են մուտքի/ելքի ճնշումը, մուտքի/ելքի ջերմաստիճանը, ծավալային հոսքը և հեղուկի հատկությունները։ Երբ սեղմման հարաբերակցությունը չափազանց բարձր է մեկ փուլում այն ​​նվազեցնելու համար, անհրաժեշտ է տուրբոընդլայնիչ՝ բազմաթիվ տուրբինային անիվներով։ Ե՛վ ճառագայթային, և՛ առանցքային տուրբինային անիվները կարող են նախագծվել որպես բազմաստիճան, սակայն առանցքային տուրբինային անիվներն ունեն շատ ավելի կարճ առանցքային երկարություն և, հետևաբար, ավելի կոմպակտ են։ Բազմաստիճան ճառագայթային հոսքի տուրբինները պահանջում են գազի հոսք առանցքայինից դեպի ճառագայթային և հետ դեպի առանցքային, ինչը ստեղծում է ավելի մեծ շփման կորուստներ, քան առանցքային հոսքի տուրբինները։
Կրողներ։ Կրողների նախագծումը կարևոր է տուրբոընդլայնիչի արդյունավետ աշխատանքի համար։ Տուրբոընդլայնիչի նախագծման հետ կապված կրողների տեսակները լայնորեն տարբերվում են և կարող են ներառել յուղային կրողներ, հեղուկ թաղանթային կրողներ, ավանդական գնդիկավոր կրողներ և մագնիսական կրողներ։ Յուրաքանչյուր մեթոդ ունի իր առավելություններն ու թերությունները, ինչպես ցույց է տրված աղյուսակ 1-ում։
Տուրբոընդլայնիչների շատ արտադրողներ մագնիսական կրողներն են ընտրում որպես իրենց «ընտրության կրող»՝ դրանց եզակի առավելությունների պատճառով: Մագնիսական կրողներն ապահովում են տուրբոընդլայնիչի դինամիկ բաղադրիչների առանց շփման աշխատանքը՝ զգալիորեն կրճատելով շահագործման և սպասարկման ծախսերը մեքենայի ողջ կյանքի ընթացքում: Դրանք նաև նախագծված են դիմակայելու լայն շրջանակի առանցքային և ճառագայթային բեռներին և գերլարվածության պայմաններին: Դրանց ավելի բարձր սկզբնական ծախսերը փոխհատուցվում են կյանքի ցիկլի շատ ավելի ցածր ծախսերով:
Դինամո։ Գեներատորը վերցնում է տուրբինի պտտման էներգիան և այն վերածում օգտակար էլեկտրական էներգիայի՝ օգտագործելով էլեկտրամագնիսական գեներատոր (որը կարող է լինել ինդուկցիոն գեներատոր կամ մշտական ​​մագնիսով գեներատոր)։ Ինդուկցիոն գեներատորներն ունեն ավելի ցածր անվանական արագություն, ուստի բարձր արագությամբ տուրբինային կիրառությունները պահանջում են փոխանցման տուփ, բայց կարող են նախագծվել ցանցի հաճախականությանը համապատասխանելու համար՝ վերացնելով փոփոխական հաճախականության փոխանցման (VFD) անհրաժեշտությունը՝ արտադրված էլեկտրաէներգիան մատակարարելու համար։ Մշտական ​​մագնիսով գեներատորները, մյուս կողմից, կարող են ուղղակիորեն լիսեռով միացված լինել տուրբինին և հզորությունը փոխանցել ցանցին փոփոխական հաճախականության փոխանցման միջոցով։ Գեներատորը նախագծված է համակարգում առկա լիսեռի հզորության հիման վրա առավելագույն հզորություն մատակարարելու համար։
Կնիքներ։ Կնիքները նաև կարևոր բաղադրիչ են տուրբոընդլայնման համակարգի նախագծման ժամանակ։ Բարձր արդյունավետությունը պահպանելու և շրջակա միջավայրի չափանիշներին համապատասխանելու համար համակարգերը պետք է կնքված լինեն՝ տեխնոլոգիական գազի հնարավոր արտահոսքերը կանխելու համար։ Տուրբոընդլայնիչները կարող են հագեցած լինել դինամիկ կամ ստատիկ կնիքներով։ Դինամիկ կնիքները, ինչպիսիք են լաբիրինթոսային կնիքները և չոր գազի կնիքները, ապահովում են կնիք պտտվող լիսեռի շուրջ, սովորաբար տուրբինի անիվի, կրողների և մեքենայի մնացած մասի միջև, որտեղ գտնվում է գեներատորը։ Դինամիկ կնիքները ժամանակի ընթացքում մաշվում են և պահանջում են կանոնավոր սպասարկում և ստուգում՝ ապահովելու համար, որ դրանք ճիշտ են գործում։ Երբ տուրբոընդլայնման բոլոր բաղադրիչները տեղակայված են մեկ պատյանում, ստատիկ կնիքները կարող են օգտագործվել պատյանից դուրս եկող ցանկացած լար պաշտպանելու համար, ներառյալ գեներատորը, մագնիսական կրողներ կամ սենսորներ։ Այս հերմետիկ կնիքները ապահովում են մշտական ​​պաշտպանություն գազի արտահոսքից և չեն պահանջում սպասարկում կամ վերանորոգում։
Գործընթացային տեսանկյունից, ընդարձակիչի տեղադրման հիմնական պահանջը բարձր ճնշման սեղմելի (չխտացվող) գազ մատակարարելն է ցածր ճնշման համակարգին՝ բավարար հոսքով, ճնշման անկմամբ և օգտագործմամբ՝ սարքավորումների բնականոն գործունեությունը պահպանելու համար: Աշխատանքային պարամետրերը պահպանվում են անվտանգ և արդյունավետ մակարդակում:
Ճնշումը նվազեցնող ֆունկցիայի առումով, ընդարձակիչը կարող է օգտագործվել Ջոուլ-Թոմսոնի (JT) փականը, որը հայտնի է նաև որպես գազի փական, փոխարինելու համար: Քանի որ JT փականը շարժվում է իզենտրոպիկ հետագծով, իսկ ընդարձակիչը՝ գրեթե իզենտրոպիկ հետագծով, վերջինս նվազեցնում է գազի էնթալպիան և էնթալպիայի տարբերությունը վերածում է լիսեռի հզորության, այդպիսով ստեղծելով ավելի ցածր ելքային ջերմաստիճան, քան JT փականը: Սա օգտակար է կրիոգեն պրոցեսներում, որտեղ նպատակը գազի ջերմաստիճանը նվազեցնելն է:
Եթե ​​ելքային գազի ջերմաստիճանի վրա կա ավելի ցածր սահման (օրինակ՝ դեկոմպրեսիայի կայանում, որտեղ գազի ջերմաստիճանը պետք է պահպանվի սառեցման, հիդրատացիայի կամ նյութի նախագծման նվազագույն ջերմաստիճանից բարձր), պետք է ավելացվի առնվազն մեկ ջեռուցիչ։ Կարգավորեք գազի ջերմաստիճանը։ Երբ նախնական տաքացուցիչը գտնվում է ընդարձակիչից վերև, սնուցող գազի էներգիայի մի մասը նույնպես վերականգնվում է ընդարձակիչում, այդպիսով մեծացնելով դրա ելքային հզորությունը։ Որոշ կոնֆիգուրացիաներում, որտեղ պահանջվում է ելքային ջերմաստիճանի կարգավորում, ընդարձակիչից հետո կարող է տեղադրվել երկրորդ վերատաքացուցիչ՝ ավելի արագ կառավարում ապահովելու համար։
Նկ. 3-ում ցույց է տրված JT փականը փոխարինելու համար օգտագործվող նախնական տաքացուցիչով ընդարձակիչ գեներատորի ընդհանուր հոսքագծի պարզեցված դիագրամը:
Այլ գործընթացային կոնֆիգուրացիաներում, ընդարձակիչում վերականգնված էներգիան կարող է անմիջապես փոխանցվել կոմպրեսորին: Այս մեքենաները, որոնք երբեմն կոչվում են «հրամանատարներ», սովորաբար ունեն ընդարձակման և սեղմման փուլեր, որոնք միացված են մեկ կամ մի քանի լիսեռներով, որոնք կարող են ներառել նաև փոխանցման տուփ՝ երկու փուլերի միջև արագության տարբերությունը կարգավորելու համար: Այն կարող է նաև ներառել լրացուցիչ շարժիչ՝ սեղմման փուլին ավելի շատ հզորություն ապահովելու համար:
Ստորև ներկայացված են համակարգի պատշաճ գործունեությունը և կայունությունը ապահովող ամենակարևոր բաղադրիչներից մի քանիսը։
Շրջանցիկ փական կամ ճնշման նվազեցնող փական: Շրջանցիկ փականը թույլ է տալիս շարունակել աշխատանքը, երբ տուրբոընդլայնիչը չի աշխատում (օրինակ՝ սպասարկման կամ արտակարգ իրավիճակի դեպքում), մինչդեռ ճնշման նվազեցնող փականը օգտագործվում է շարունակական աշխատանքի համար՝ ավելորդ գազ մատակարարելու համար, երբ ընդհանուր հոսքը գերազանցում է ընդարձակիչի նախագծային հզորությունը:
Արտակարգ անջատման փական (ESD): ESD փականները օգտագործվում են արտակարգ իրավիճակներում գազի հոսքը դեպի ընդարձակիչ փակելու և մեխանիկական վնասներից խուսափելու համար:
Գործիքներ և կառավարման տարրեր։ Մոնիթորինգի ենթակա կարևոր փոփոխականներից են մուտքի և ելքի ճնշումը, հոսքի արագությունը, պտտման արագությունը և ելքային հզորությունը։
Գերարագ վարում։ Սարքը կտրում է տուրբին տանող հոսքը, ինչը հանգեցնում է տուրբինի ռոտորի դանդաղեցմանը, այդպիսով պաշտպանելով սարքավորումները գերարագացումից՝ անսպասելի տեխնոլոգիական պայմանների պատճառով, որոնք կարող են վնասել սարքավորումները։
Ճնշման անվտանգության փական (ՃԱՓ): ՃԱՓ-ները հաճախ տեղադրվում են տուրբոընդլայնիչից հետո՝ խողովակաշարերը և ցածր ճնշման սարքավորումները պաշտպանելու համար: ՃԱՓ-ն պետք է նախագծված լինի դիմակայելու ամենալուրջ արտակարգ իրավիճակներին, որոնք սովորաբար ներառում են շրջանցիկ փականի բացման անկարողությունը: Եթե առկա ճնշման նվազեցման կայանին ավելացվում է ընդլայնիչ, գործընթացի նախագծման թիմը պետք է որոշի, թե արդյոք առկա ՃԱՓ-ն ապահովում է բավարար պաշտպանություն:
Ջեռուցիչ։ Ջեռուցիչները փոխհատուցում են տուրբինով անցնող գազի պատճառով ջերմաստիճանի անկումը, ուստի գազը պետք է նախապես տաքացվի։ Դրանց հիմնական գործառույթը բարձրացող գազի հոսքի ջերմաստիճանը բարձրացնելն է՝ ընդարձակիչից դուրս եկող գազի ջերմաստիճանը նվազագույն արժեքից բարձր պահելու համար։ Ջերմաստիճանի բարձրացման մեկ այլ առավելությունն է ելքային հզորության ավելացումը, ինչպես նաև կոռոզիայի, խտացման կամ հիդրատների կանխարգելումը, որոնք կարող են բացասաբար ազդել սարքավորումների ծայրակալների վրա։ Ջերմափոխանակիչներ պարունակող համակարգերում (ինչպես ցույց է տրված նկար 3-ում), գազի ջերմաստիճանը սովորաբար կարգավորվում է տաքացված հեղուկի հոսքը կարգավորելով նախատաքացուցիչի մեջ։ Որոշ նախագծերում ջերմափոխանակիչի փոխարեն կարող է օգտագործվել բոցավառիչ կամ էլեկտրական ջեռուցիչ։ Ջեռուցիչները կարող են արդեն իսկ գոյություն ունենալ գործող JT փականային կայանում, և ընդարձակիչ ավելացնելը կարող է չպահանջել լրացուցիչ ջեռուցիչների տեղադրում, այլ ավելի շուտ մեծացնել տաքացված հեղուկի հոսքը։
Քսայուղային և կնքող գազային համակարգեր: Ինչպես նշվեց վերևում, ընդարձակիչները կարող են օգտագործել տարբեր դիզայնի կնքիչներ, որոնք կարող են պահանջել քսանյութեր և կնքող գազեր: Անհրաժեշտության դեպքում, քսայուղը պետք է պահպանի բարձր որակ և մաքրություն՝ պրոցեսային գազերի հետ շփման ժամանակ, և յուղի մածուցիկության մակարդակը պետք է մնա յուղված կրողների պահանջվող աշխատանքային միջակայքում: Հերմետիկացված գազային համակարգերը սովորաբար հագեցած են յուղային քսող սարքով՝ կրողների տուփից յուղի ընդարձակման տուփ մտնելը կանխելու համար: Ածխաջրածնային արդյունաբերության մեջ օգտագործվող կոմպանդերների հատուկ կիրառությունների համար քսայուղային և կնքող գազային համակարգերը սովորաբար նախագծվում են API 617 [5] Մաս 4 ստանդարտին համապատասխան:
Փոփոխական հաճախականության փոխանցման համակարգ (ՓՀԳ): Երբ գեներատորը ինդուկցիոն է, ՓՀԳ-ն սովորաբար միացվում է՝ փոփոխական հոսանքի (ԱՀ) ազդանշանը համապատասխանեցնելու կոմունալ ծառայությունների հաճախականությանը: Սովորաբար, փոփոխական հաճախականության փոխանցման համակարգերի վրա հիմնված նախագծերն ունեն ավելի բարձր ընդհանուր արդյունավետություն, քան այն նախագծերը, որոնք օգտագործում են փոխանցման տուփեր կամ այլ մեխանիկական բաղադրիչներ: ՓՀԳ-ի վրա հիմնված համակարգերը կարող են նաև հարմարվել գործընթացի ավելի լայն փոփոխությունների, որոնք կարող են հանգեցնել ընդարձակիչի լիսեռի արագության փոփոխությունների:
Փոխանցման տուփ։ Որոշ ընդարձակիչների նախագծեր օգտագործում են փոխանցման տուփ՝ ընդարձակիչի արագությունը գեներատորի անվանական արագությանը նվազեցնելու համար։ Փոխանցման տուփի օգտագործման արժեքը ցածր է ընդհանուր արդյունավետությունից և, հետևաբար, ցածր հզորությունից։
Ընդարձակիչի համար գնանշման հարցում (RFQ) պատրաստելիս տեխնոլոգիական ինժեները նախ պետք է որոշի շահագործման պայմանները, ներառյալ հետևյալ տեղեկությունները.
Մեխանիկական ինժեներները հաճախ լրացնում են ընդարձակիչ գեներատորի տեխնիկական բնութագրերը և տեխնիկական բնութագրերը՝ օգտագործելով այլ ճարտարագիտական ​​​​ոլորտներից ստացված տվյալները: Այս մուտքային տվյալները կարող են ներառել հետևյալը.
Տեխնիկական բնութագրերը պետք է ներառեն նաև արտադրողի կողմից մրցույթի շրջանակներում տրամադրված փաստաթղթերի և գծագրերի ցանկը և մատակարարման շրջանակը, ինչպես նաև նախագծի պահանջներին համապատասխան փորձարկման ընթացակարգերը։
Արտադրողի կողմից մրցույթի գործընթացի շրջանակներում տրամադրվող տեխնիկական տեղեկատվությունը, որպես կանոն, պետք է ներառի հետևյալ տարրերը՝
Եթե ​​առաջարկի որևէ ասպեկտ տարբերվում է սկզբնական տեխնիկական բնութագրերից, արտադրողը պետք է նաև տրամադրի շեղումների ցանկ և շեղումների պատճառները։
Առաջարկը ստանալուց հետո նախագծի մշակման թիմը պետք է վերանայի համապատասխանության հայտը և որոշի, թե արդյոք շեղումները տեխնիկապես արդարացված են։
Առաջարկները գնահատելիս հաշվի առնելու այլ տեխնիկական նկատառումներ են՝
Վերջապես, անհրաժեշտ է անցկացնել տնտեսական վերլուծություն: Քանի որ տարբեր տարբերակները կարող են հանգեցնել տարբեր սկզբնական ծախսերի, խորհուրդ է տրվում անցկացնել դրամական հոսքերի կամ կյանքի ցիկլի ծախսերի վերլուծություն՝ նախագծի երկարաժամկետ տնտեսական արդյունավետությունը և ներդրումների եկամտաբերությունը համեմատելու համար: Օրինակ, ավելի բարձր սկզբնական ներդրումը երկարաժամկետ հեռանկարում կարող է փոխհատուցվել արտադրողականության բարձրացմամբ կամ սպասարկման պահանջների կրճատմամբ: Այս տեսակի վերլուծության վերաբերյալ հրահանգների համար տե՛ս «Հղումներ»: 4.
Բոլոր տուրբոէքսպանդեր-գեներատորների կիրառությունները պահանջում են սկզբնական ընդհանուր պոտենցիալային հզորության հաշվարկ՝ որոշելու համար որոշակի կիրառման մեջ վերականգնվող հասանելի էներգիայի ընդհանուր քանակը: Տուրբոէքսպանդեր գեներատորի համար հզորության պոտենցիալը հաշվարկվում է որպես իզենտրոպիկ (հաստատուն էնտրոպիա) պրոցես: Սա իդեալական թերմոդինամիկ իրավիճակ է շփման բացակայության դեպքում շրջելի ադիաբատիկ պրոցեսը դիտարկելու համար, բայց դա իրական էներգետիկ պոտենցիալը գնահատելու ճիշտ գործընթաց է:
Իզենտրոպիկ պոտենցիալ էներգիան (ԻՊԷ) հաշվարկվում է տուրբոէքսպանդերի մուտքի և ելքի մոտ տեսակարար էնթալպիայի տարբերությունը բազմապատկելով և արդյունքը զանգվածային հոսքի արագությամբ բազմապատկելով։ Այս պոտենցիալ էներգիան կարտահայտվի որպես իզենտրոպիկ մեծություն (հավասարում (1)):
IPP = ( hinlet – h(i,e)) × ṁ x ŋ (1)
որտեղ h(i,e)-ն տեսակարար էնթալպիան է՝ հաշվի առնելով իզենտրոպիկ ելքի ջերմաստիճանը, իսկ ṁ-ն՝ զանգվածային հոսքի արագությունը։
Չնայած իզենտրոպիկ պոտենցիալ էներգիան կարող է օգտագործվել պոտենցիալ էներգիան գնահատելու համար, բոլոր իրական համակարգերը ներառում են շփման, ջերմության և այլ օժանդակ էներգիայի կորուստներ: Այսպիսով, իրական հզորության պոտենցիալը հաշվարկելիս պետք է հաշվի առնել հետևյալ լրացուցիչ մուտքային տվյալները.
Տուրբոընդլայնիչների կիրառման մեծ մասում ջերմաստիճանը սահմանափակվում է նվազագույնի՝ կանխելու համար անցանկալի խնդիրներ, ինչպիսին է վերը նշված խողովակների սառեցումը: Երբ բնական գազ է հոսում, հիդրատները գրեթե միշտ առկա են, ինչը նշանակում է, որ տուրբոընդլայնիչից կամ գազի փականից ներքև գտնվող խողովակաշարը կսառչի ներսից և դրսից, եթե ելքի ջերմաստիճանը իջնի 0°C-ից ցածր: Սառույցի առաջացումը կարող է հանգեցնել հոսքի սահմանափակման և, ի վերջո, անջատել համակարգը՝ հալեցնելու համար: Այսպիսով, «ցանկալի» ելքի ջերմաստիճանը օգտագործվում է ավելի իրատեսական պոտենցիալ հզորության սցենար հաշվարկելու համար: Այնուամենայնիվ, ջրածնի նման գազերի համար ջերմաստիճանի սահմանը շատ ավելի ցածր է, քանի որ ջրածինը գազից հեղուկի չի փոխվում մինչև կրիոգեն ջերմաստիճանի (-253°C) հասնելը: Օգտագործեք այս ցանկալի ելքի ջերմաստիճանը՝ տեսակարար էնթալպիան հաշվարկելու համար:
Պետք է հաշվի առնել նաև տուրբոընդլայնիչ համակարգի արդյունավետությունը: Կախված օգտագործվող տեխնոլոգիայից՝ համակարգի արդյունավետությունը կարող է զգալիորեն տարբերվել: Օրինակ, տուրբոընդլայնիչը, որն օգտագործում է ռեդուկտոր՝ տուրբինից գեներատոր պտտման էներգիան փոխանցելու համար, ավելի մեծ շփման կորուստներ կունենա, քան այն համակարգը, որն օգտագործում է տուրբինից գեներատոր ուղիղ փոխանցում: Տուրբոընդլայնիչ համակարգի ընդհանուր արդյունավետությունը արտահայտվում է տոկոսային հարաբերությամբ և հաշվի է առնվում տուրբոընդլայնիչի իրական հզորության ներուժը գնահատելիս: Իրական հզորության ներուժը (PP) հաշվարկվում է հետևյալ կերպ.
PP = (հենակետ – ելք) × ṁ x ṅ (2)
Եկեք դիտարկենք բնական գազի ճնշման թեթևացման կիրառումը: ABC-ն շահագործում և պահպանում է ճնշման նվազեցման կայան, որը բնական գազը տեղափոխում է գլխավոր խողովակաշարից և բաշխում այն ​​տեղական համայնքներին: Այս կայանում գազի մուտքի ճնշումը 40 բար է, իսկ ելքի ճնշումը՝ 8 բար: Նախապես տաքացված մուտքի գազի ջերմաստիճանը 35°C է, որը նախապես տաքացնում է գազը՝ խողովակաշարի սառեցումը կանխելու համար: Հետևաբար, ելքի գազի ջերմաստիճանը պետք է վերահսկվի այնպես, որ այն չիջնի 0°C-ից ցածր: Այս օրինակում մենք կօգտագործենք 5°C-ը որպես ելքի նվազագույն ջերմաստիճան՝ անվտանգության գործակիցը բարձրացնելու համար: Նորմավորված ծավալային գազի հոսքի արագությունը 50,000 Նմ3/ժ է: Հզորության պոտենցիալը հաշվարկելու համար մենք կենթադրենք, որ ամբողջ գազը հոսում է տուրբո ընդարձակիչով և կհաշվարկենք առավելագույն հզորությունը: Գնահատեք ընդհանուր հզորության պոտենցիալը՝ օգտագործելով հետևյալ հաշվարկը.