హాంగ్జౌ నుజువో టెక్నాలజీ గ్రూప్ కో., లిమిటెడ్.

భ్రమణ యంత్రాలను నడపడానికి ఎక్స్‌పాండర్‌లు ఒత్తిడి తగ్గింపును ఉపయోగించవచ్చు. ఎక్స్‌టెండర్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయడం వల్ల కలిగే సంభావ్య ప్రయోజనాలను ఎలా అంచనా వేయాలో సమాచారం ఇక్కడ చూడవచ్చు.
సాధారణంగా రసాయన ప్రక్రియ పరిశ్రమలో (CPI), "అధిక పీడన ద్రవాలను ఒత్తిడి తగ్గించాల్సిన పీడన నియంత్రణ కవాటాలలో పెద్ద మొత్తంలో శక్తి వృధా అవుతుంది" [1]. వివిధ సాంకేతిక మరియు ఆర్థిక కారకాలపై ఆధారపడి, ఈ శక్తిని తిరిగే యాంత్రిక శక్తిగా మార్చడం మంచిది, దీనిని జనరేటర్లు లేదా ఇతర తిరిగే యంత్రాలను నడపడానికి ఉపయోగించవచ్చు. సంపీడనం కాని ద్రవాల కోసం (ద్రవాలు), దీనిని హైడ్రాలిక్ ఎనర్జీ రికవరీ టర్బైన్ (HPRT; రిఫరెన్స్ 1 చూడండి) ఉపయోగించి సాధించవచ్చు. సంపీడన ద్రవాలకు (వాయువులు) ఎక్స్‌పాండర్ తగిన యంత్రం.
ఎక్స్‌పాండర్‌లు అనేది ఫ్లూయిడ్ ఉత్ప్రేరక క్రాకింగ్ (FCC), శీతలీకరణ, సహజ వాయువు నగర కవాటాలు, గాలి విభజన లేదా ఎగ్జాస్ట్ ఉద్గారాలు వంటి అనేక విజయవంతమైన అనువర్తనాలతో కూడిన పరిణతి చెందిన సాంకేతికత. సూత్రప్రాయంగా, తగ్గిన పీడనం కలిగిన ఏదైనా గ్యాస్ స్ట్రీమ్‌ను ఎక్స్‌పాండర్‌ను నడపడానికి ఉపయోగించవచ్చు, కానీ “శక్తి ఉత్పత్తి గ్యాస్ స్ట్రీమ్ యొక్క పీడన నిష్పత్తి, ఉష్ణోగ్రత మరియు ప్రవాహ రేటుకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది” [2], అలాగే సాంకేతిక మరియు ఆర్థిక సాధ్యాసాధ్యాలు. ఎక్స్‌పాండర్ అమలు: ఈ ప్రక్రియ వీటిపై మరియు స్థానిక శక్తి ధరలు మరియు తయారీదారు తగిన పరికరాల లభ్యత వంటి ఇతర అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
టర్బోఎక్స్‌పాండర్ (టర్బైన్ లాగానే పనిచేస్తుంది) అత్యంత ప్రసిద్ధమైన ఎక్స్‌పాండర్ రకం అయినప్పటికీ (చిత్రం 1), వివిధ ప్రక్రియ పరిస్థితులకు అనువైన ఇతర రకాలు ఉన్నాయి. ఈ వ్యాసం ఎక్స్‌పాండర్‌ల యొక్క ప్రధాన రకాలను మరియు వాటి భాగాలను పరిచయం చేస్తుంది మరియు వివిధ CPI విభాగాలలోని ఆపరేషన్స్ మేనేజర్లు, కన్సల్టెంట్లు లేదా ఎనర్జీ ఆడిటర్లు ఎక్స్‌పాండర్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయడం వల్ల కలిగే ఆర్థిక మరియు పర్యావరణ ప్రయోజనాలను ఎలా అంచనా వేయవచ్చో సంగ్రహిస్తుంది.
జ్యామితి మరియు పనితీరులో చాలా తేడా ఉన్న అనేక రకాల నిరోధక బ్యాండ్‌లు ఉన్నాయి. ప్రధాన రకాలు చిత్రం 2లో చూపబడ్డాయి మరియు ప్రతి రకం క్రింద క్లుప్తంగా వివరించబడింది. మరిన్ని వివరాల కోసం, అలాగే నిర్దిష్ట వ్యాసాలు మరియు నిర్దిష్ట వేగాల ఆధారంగా ప్రతి రకం యొక్క ఆపరేటింగ్ స్థితిని పోల్చే గ్రాఫ్‌ల కోసం, సహాయం చూడండి. 3.
పిస్టన్ టర్బో ఎక్స్‌పాండర్. పిస్టన్ మరియు రోటరీ పిస్టన్ టర్బో ఎక్స్‌పాండర్‌లు రివర్స్-రొటేటింగ్ ఇంటర్నల్ కంబషన్ ఇంజిన్ లాగా పనిచేస్తాయి, అధిక పీడన వాయువును గ్రహిస్తాయి మరియు దాని నిల్వ శక్తిని క్రాంక్ షాఫ్ట్ ద్వారా భ్రమణ శక్తిగా మారుస్తాయి.
టర్బో ఎక్స్‌పాండర్‌ను లాగండి. బ్రేక్ టర్బైన్ ఎక్స్‌పాండర్ భ్రమణ మూలకం యొక్క అంచుకు బకెట్ రెక్కలు జతచేయబడిన ఒక కేంద్రీకృత ప్రవాహ గదిని కలిగి ఉంటుంది. అవి నీటి చక్రాల మాదిరిగానే రూపొందించబడ్డాయి, కానీ కేంద్రీకృత గదుల క్రాస్-సెక్షన్ ఇన్లెట్ నుండి అవుట్‌లెట్ వరకు పెరుగుతుంది, దీని వలన వాయువు విస్తరించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.
రేడియల్ టర్బోఎక్స్‌పాండర్. రేడియల్ ఫ్లో టర్బోఎక్స్‌పాండర్‌లు అక్షసంబంధ ఇన్‌లెట్ మరియు రేడియల్ అవుట్‌లెట్‌ను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి టర్బైన్ ఇంపెల్లర్ ద్వారా వాయువును రేడియల్‌గా విస్తరించడానికి అనుమతిస్తాయి. అదేవిధంగా, అక్షసంబంధ ప్రవాహ టర్బైన్‌లు టర్బైన్ చక్రం ద్వారా వాయువును విస్తరిస్తాయి, కానీ ప్రవాహ దిశ భ్రమణ అక్షానికి సమాంతరంగా ఉంటుంది.
ఈ వ్యాసం రేడియల్ మరియు అక్షసంబంధ టర్బో ఎక్స్‌పాండర్‌లపై దృష్టి సారిస్తుంది, వాటి వివిధ ఉప రకాలు, భాగాలు మరియు ఆర్థిక శాస్త్రాన్ని చర్చిస్తుంది.
టర్బో ఎక్స్‌పాండర్ అధిక పీడన వాయువు ప్రవాహం నుండి శక్తిని సంగ్రహించి దానిని డ్రైవ్ లోడ్‌గా మారుస్తుంది. సాధారణంగా లోడ్ అనేది షాఫ్ట్‌కు అనుసంధానించబడిన కంప్రెసర్ లేదా జనరేటర్. కంప్రెసర్‌తో కూడిన టర్బో ఎక్స్‌పాండర్ ప్రాసెస్ స్ట్రీమ్‌లోని ఇతర భాగాలలో ద్రవాన్ని కుదిస్తుంది, దీనికి సంపీడన ద్రవం అవసరం, తద్వారా వృధా అయ్యే శక్తిని ఉపయోగించడం ద్వారా ప్లాంట్ యొక్క మొత్తం సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది. జనరేటర్ లోడ్‌తో కూడిన టర్బో ఎక్స్‌పాండర్ శక్తిని విద్యుత్తుగా మారుస్తుంది, దీనిని ఇతర ప్లాంట్ ప్రక్రియలలో ఉపయోగించవచ్చు లేదా అమ్మకానికి స్థానిక గ్రిడ్‌కు తిరిగి ఇవ్వవచ్చు.
టర్బోఎక్స్‌పాండర్ జనరేటర్‌లను టర్బైన్ వీల్ నుండి జనరేటర్‌కు డైరెక్ట్ డ్రైవ్ షాఫ్ట్‌తో లేదా గేర్ నిష్పత్తి ద్వారా టర్బైన్ వీల్ నుండి జనరేటర్‌కు ఇన్‌పుట్ వేగాన్ని సమర్థవంతంగా తగ్గించే గేర్‌బాక్స్ ద్వారా అమర్చవచ్చు. డైరెక్ట్ డ్రైవ్ టర్బోఎక్స్‌పాండర్‌లు సామర్థ్యం, ​​ఫుట్‌ప్రింట్ మరియు నిర్వహణ ఖర్చులలో ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి. గేర్‌బాక్స్ టర్బోఎక్స్‌పాండర్‌లు బరువైనవి మరియు పెద్ద ఫుట్‌ప్రింట్, లూబ్రికేషన్ సహాయక పరికరాలు మరియు సాధారణ నిర్వహణ అవసరం.
ఫ్లో-త్రూ టర్బోఎక్స్‌పాండర్‌లను రేడియల్ లేదా అక్షసంబంధ టర్బైన్‌ల రూపంలో తయారు చేయవచ్చు. రేడియల్ ఫ్లో ఎక్స్‌పాండర్‌లు ఒక అక్షసంబంధ ఇన్లెట్ మరియు రేడియల్ అవుట్‌లెట్‌ను కలిగి ఉంటాయి, తద్వారా గ్యాస్ ప్రవాహం టర్బైన్ నుండి భ్రమణ అక్షం నుండి రేడియల్‌గా నిష్క్రమిస్తుంది. అక్షసంబంధ టర్బైన్‌లు వాయువు భ్రమణ అక్షం వెంట అక్షసంబంధంగా ప్రవహించడానికి అనుమతిస్తాయి. అక్షసంబంధ ప్రవాహ టర్బైన్‌లు ఇన్లెట్ గైడ్ వేన్‌ల ద్వారా గ్యాస్ ప్రవాహం నుండి శక్తిని ఎక్స్‌పాండర్ వీల్‌కు సంగ్రహిస్తాయి, విస్తరణ గది యొక్క క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతం క్రమంగా పెరుగుతుంది, స్థిరమైన వేగాన్ని నిర్వహించడానికి.
టర్బోఎక్స్‌పాండర్ జనరేటర్ మూడు ప్రధాన భాగాలను కలిగి ఉంటుంది: టర్బైన్ వీల్, ప్రత్యేక బేరింగ్‌లు మరియు జనరేటర్.
టర్బైన్ చక్రం. టర్బైన్ చక్రాలు తరచుగా ఏరోడైనమిక్ సామర్థ్యాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి ప్రత్యేకంగా రూపొందించబడ్డాయి. టర్బైన్ వీల్ డిజైన్‌ను ప్రభావితం చేసే అప్లికేషన్ వేరియబుల్స్‌లో ఇన్లెట్/అవుట్‌లెట్ ప్రెజర్, ఇన్లెట్/అవుట్‌లెట్ ఉష్ణోగ్రత, వాల్యూమ్ ఫ్లో మరియు ఫ్లూయిడ్ లక్షణాలు ఉంటాయి. ఒక దశలో తగ్గించడానికి కంప్రెషన్ నిష్పత్తి చాలా ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, బహుళ టర్బైన్ చక్రాలతో కూడిన టర్బో ఎక్స్‌పాండర్ అవసరం. రేడియల్ మరియు అక్షసంబంధ టర్బైన్ చక్రాలు రెండింటినీ బహుళ-దశలుగా రూపొందించవచ్చు, కానీ అక్షసంబంధ టర్బైన్ చక్రాలు చాలా తక్కువ అక్షసంబంధ పొడవును కలిగి ఉంటాయి మరియు అందువల్ల మరింత కాంపాక్ట్‌గా ఉంటాయి. మల్టీస్టేజ్ రేడియల్ ఫ్లో టర్బైన్‌లకు వాయువు అక్షసంబంధం నుండి రేడియల్‌కు మరియు తిరిగి అక్షసంబంధానికి ప్రవహించాల్సిన అవసరం ఉంది, ఇది అక్షసంబంధ ప్రవాహ టర్బైన్‌ల కంటే ఎక్కువ ఘర్షణ నష్టాలను సృష్టిస్తుంది.
బేరింగ్లు. టర్బో ఎక్స్‌పాండర్ యొక్క సమర్థవంతమైన ఆపరేషన్‌కు బేరింగ్ డిజైన్ చాలా కీలకం. టర్బో ఎక్స్‌పాండర్ డిజైన్‌లకు సంబంధించిన బేరింగ్ రకాలు విస్తృతంగా మారుతూ ఉంటాయి మరియు ఆయిల్ బేరింగ్‌లు, లిక్విడ్ ఫిల్మ్ బేరింగ్‌లు, సాంప్రదాయ బాల్ బేరింగ్‌లు మరియు మాగ్నెటిక్ బేరింగ్‌లను కలిగి ఉంటాయి. టేబుల్ 1లో చూపిన విధంగా ప్రతి పద్ధతికి దాని స్వంత ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి.
అనేక టర్బోఎక్స్‌పాండర్ తయారీదారులు వాటి ప్రత్యేక ప్రయోజనాల కారణంగా మాగ్నెటిక్ బేరింగ్‌లను తమ "ఎంపిక బేరింగ్"గా ఎంచుకుంటారు. మాగ్నెటిక్ బేరింగ్‌లు టర్బోఎక్స్‌పాండర్ యొక్క డైనమిక్ భాగాల ఘర్షణ-రహిత ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారిస్తాయి, యంత్రం యొక్క జీవితకాలంలో నిర్వహణ మరియు నిర్వహణ ఖర్చులను గణనీయంగా తగ్గిస్తాయి. అవి విస్తృత శ్రేణి అక్షసంబంధ మరియు రేడియల్ లోడ్‌లు మరియు అధిక ఒత్తిడి పరిస్థితులను తట్టుకునేలా కూడా రూపొందించబడ్డాయి. వాటి అధిక ప్రారంభ ఖర్చులు చాలా తక్కువ జీవిత చక్ర ఖర్చుల ద్వారా భర్తీ చేయబడతాయి.
డైనమో. జనరేటర్ టర్బైన్ యొక్క భ్రమణ శక్తిని తీసుకొని విద్యుదయస్కాంత జనరేటర్ (ఇది ఇండక్షన్ జనరేటర్ లేదా శాశ్వత అయస్కాంత జనరేటర్ కావచ్చు) ఉపయోగించి ఉపయోగకరమైన విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తుంది. ఇండక్షన్ జనరేటర్లు తక్కువ రేటెడ్ వేగాన్ని కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి హై స్పీడ్ టర్బైన్ అప్లికేషన్లకు గేర్‌బాక్స్ అవసరం, కానీ గ్రిడ్ ఫ్రీక్వెన్సీకి సరిపోయేలా రూపొందించవచ్చు, ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్తును సరఫరా చేయడానికి వేరియబుల్ ఫ్రీక్వెన్సీ డ్రైవ్ (VFD) అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది. మరోవైపు, శాశ్వత అయస్కాంత జనరేటర్లను టర్బైన్‌కు నేరుగా షాఫ్ట్ జత చేయవచ్చు మరియు వేరియబుల్ ఫ్రీక్వెన్సీ డ్రైవ్ ద్వారా గ్రిడ్‌కు శక్తిని ప్రసారం చేయవచ్చు. వ్యవస్థలో అందుబాటులో ఉన్న షాఫ్ట్ పవర్ ఆధారంగా గరిష్ట శక్తిని అందించడానికి జనరేటర్ రూపొందించబడింది.
సీల్స్. టర్బో ఎక్స్‌పాండర్ వ్యవస్థను రూపొందించేటప్పుడు సీల్ కూడా ఒక కీలకమైన భాగం. అధిక సామర్థ్యాన్ని నిర్వహించడానికి మరియు పర్యావరణ ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా, సంభావ్య ప్రాసెస్ గ్యాస్ లీక్‌లను నివారించడానికి వ్యవస్థలను సీల్ చేయాలి. టర్బో ఎక్స్‌పాండర్‌లను డైనమిక్ లేదా స్టాటిక్ సీల్స్‌తో అమర్చవచ్చు. లాబ్రింత్ సీల్స్ మరియు డ్రై గ్యాస్ సీల్స్ వంటి డైనమిక్ సీల్స్, తిరిగే షాఫ్ట్ చుట్టూ సీల్‌ను అందిస్తాయి, సాధారణంగా టర్బైన్ వీల్, బేరింగ్‌లు మరియు జనరేటర్ ఉన్న మిగిలిన యంత్రం మధ్య ఉంటాయి. డైనమిక్ సీల్స్ కాలక్రమేణా అరిగిపోతాయి మరియు అవి సరిగ్గా పనిచేస్తున్నాయని నిర్ధారించుకోవడానికి క్రమం తప్పకుండా నిర్వహణ మరియు తనిఖీ అవసరం. అన్ని టర్బో ఎక్స్‌పాండర్ భాగాలు ఒకే హౌసింగ్‌లో ఉన్నప్పుడు, జనరేటర్, మాగ్నెటిక్ బేరింగ్ డ్రైవ్‌లు లేదా సెన్సార్‌లతో సహా హౌసింగ్ నుండి నిష్క్రమించే ఏవైనా లీడ్‌లను రక్షించడానికి స్టాటిక్ సీల్స్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. ఈ గాలి చొరబడని సీల్స్ గ్యాస్ లీకేజీకి వ్యతిరేకంగా శాశ్వత రక్షణను అందిస్తాయి మరియు నిర్వహణ లేదా మరమ్మత్తు అవసరం లేదు.
ప్రక్రియ దృక్కోణం నుండి, ఎక్స్‌పాండర్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయడానికి ప్రాథమిక అవసరం ఏమిటంటే, తగినంత ప్రవాహం, పీడన తగ్గుదల మరియు వినియోగంతో తక్కువ పీడన వ్యవస్థకు అధిక పీడన సంపీడన (నాన్-కండెన్సబుల్) వాయువును సరఫరా చేయడం, తద్వారా పరికరాలు సాధారణ పనితీరును నిర్వహిస్తాయి. ఆపరేటింగ్ పారామితులు సురక్షితమైన మరియు సమర్థవంతమైన స్థాయిలో నిర్వహించబడతాయి.
పీడన తగ్గింపు ఫంక్షన్ పరంగా, ఎక్స్‌పాండర్‌ను జూల్-థామ్సన్ (JT) వాల్వ్‌ను భర్తీ చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, దీనిని థొరెటల్ వాల్వ్ అని కూడా పిలుస్తారు. JT వాల్వ్ ఐసెన్ట్రోపిక్ మార్గంలో కదులుతుంది మరియు ఎక్స్‌పాండర్ దాదాపు ఐసెన్ట్రోపిక్ మార్గంలో కదులుతుంది కాబట్టి, తరువాతి వాయువు యొక్క ఎంథాల్పీని తగ్గిస్తుంది మరియు ఎంథాల్పీ వ్యత్యాసాన్ని షాఫ్ట్ శక్తిగా మారుస్తుంది, తద్వారా JT వాల్వ్ కంటే తక్కువ అవుట్‌లెట్ ఉష్ణోగ్రతను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. వాయువు యొక్క ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించడం లక్ష్యంగా ఉన్న క్రయోజెనిక్ ప్రక్రియలలో ఇది ఉపయోగపడుతుంది.
అవుట్‌లెట్ గ్యాస్ ఉష్ణోగ్రతపై తక్కువ పరిమితి ఉంటే (ఉదాహరణకు, డీకంప్రెషన్ స్టేషన్‌లో గ్యాస్ ఉష్ణోగ్రత ఫ్రీజింగ్, హైడ్రేషన్ లేదా కనీస మెటీరియల్ డిజైన్ ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువగా నిర్వహించబడాలి), కనీసం ఒక హీటర్‌ను జోడించాలి. గ్యాస్ ఉష్ణోగ్రతను నియంత్రించండి. ప్రీహీటర్ ఎక్స్‌పాండర్‌కు ఎగువన ఉన్నప్పుడు, ఫీడ్ గ్యాస్ నుండి కొంత శక్తి కూడా ఎక్స్‌పాండర్‌లో తిరిగి పొందబడుతుంది, తద్వారా దాని పవర్ అవుట్‌పుట్ పెరుగుతుంది. అవుట్‌లెట్ ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ అవసరమయ్యే కొన్ని కాన్ఫిగరేషన్‌లలో, వేగవంతమైన నియంత్రణను అందించడానికి ఎక్స్‌పాండర్ తర్వాత రెండవ రీహీటర్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయవచ్చు.
Figure 3 లో JT వాల్వ్ స్థానంలో ఉపయోగించే ప్రీహీటర్‌తో ఎక్స్‌పాండర్ జనరేటర్ యొక్క సాధారణ ప్రవాహ రేఖాచిత్రం యొక్క సరళీకృత రేఖాచిత్రం చూపబడింది.
ఇతర ప్రక్రియ కాన్ఫిగరేషన్‌లలో, ఎక్స్‌పాండర్‌లో తిరిగి పొందిన శక్తిని నేరుగా కంప్రెసర్‌కు బదిలీ చేయవచ్చు. కొన్నిసార్లు "కమాండర్లు" అని పిలువబడే ఈ యంత్రాలు సాధారణంగా ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ షాఫ్ట్‌ల ద్వారా అనుసంధానించబడిన విస్తరణ మరియు కుదింపు దశలను కలిగి ఉంటాయి, వీటిలో రెండు దశల మధ్య వేగ వ్యత్యాసాన్ని నియంత్రించడానికి గేర్‌బాక్స్ కూడా ఉండవచ్చు. కంప్రెషన్ దశకు మరింత శక్తిని అందించడానికి ఇది అదనపు మోటారును కూడా కలిగి ఉంటుంది.
వ్యవస్థ యొక్క సరైన ఆపరేషన్ మరియు స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించే కొన్ని ముఖ్యమైన భాగాలు క్రింద ఉన్నాయి.
బైపాస్ వాల్వ్ లేదా పీడన తగ్గింపు వాల్వ్. టర్బో ఎక్స్‌పాండర్ పనిచేయనప్పుడు (ఉదాహరణకు, నిర్వహణ లేదా అత్యవసర పరిస్థితి కోసం) బైపాస్ వాల్వ్ ఆపరేషన్ కొనసాగించడానికి అనుమతిస్తుంది, అయితే మొత్తం ప్రవాహం ఎక్స్‌పాండర్ యొక్క డిజైన్ సామర్థ్యాన్ని మించిపోయినప్పుడు అదనపు వాయువును సరఫరా చేయడానికి నిరంతర ఆపరేషన్ కోసం పీడన తగ్గింపు వాల్వ్ ఉపయోగించబడుతుంది.
అత్యవసర షట్‌డౌన్ వాల్వ్ (ESD). యాంత్రిక నష్టాన్ని నివారించడానికి అత్యవసర పరిస్థితుల్లో ఎక్స్‌పాండర్‌లోకి గ్యాస్ ప్రవాహాన్ని నిరోధించడానికి ESD వాల్వ్‌లను ఉపయోగిస్తారు.
పరికరాలు మరియు నియంత్రణలు. పర్యవేక్షించవలసిన ముఖ్యమైన వేరియబుల్స్‌లో ఇన్‌లెట్ మరియు అవుట్‌లెట్ పీడనం, ప్రవాహ రేటు, భ్రమణ వేగం మరియు పవర్ అవుట్‌పుట్ ఉన్నాయి.
అధిక వేగంతో నడపడం. పరికరం టర్బైన్‌కు ప్రవాహాన్ని నిలిపివేస్తుంది, దీనివల్ల టర్బైన్ రోటర్ నెమ్మదిస్తుంది, తద్వారా ఊహించని ప్రక్రియ పరిస్థితుల కారణంగా పరికరాలను అధిక వేగం నుండి కాపాడుతుంది, ఇది పరికరాలకు నష్టం కలిగించవచ్చు.
ప్రెజర్ సేఫ్టీ వాల్వ్ (PSV). పైప్‌లైన్‌లు మరియు అల్ప పీడన పరికరాలను రక్షించడానికి టర్బో ఎక్స్‌పాండర్ తర్వాత PSVలను తరచుగా ఇన్‌స్టాల్ చేస్తారు. బైపాస్ వాల్వ్ తెరవడంలో వైఫల్యం వంటి అత్యంత తీవ్రమైన ఆకస్మిక పరిస్థితులను తట్టుకునేలా PSVని రూపొందించాలి. ఇప్పటికే ఉన్న పీడన తగ్గింపు స్టేషన్‌కు ఎక్స్‌పాండర్ జోడించబడితే, ప్రాసెస్ డిజైన్ బృందం ఇప్పటికే ఉన్న PSV తగినంత రక్షణను అందిస్తుందో లేదో నిర్ణయించాలి.
హీటర్. టర్బైన్ గుండా వెళుతున్న వాయువు వల్ల కలిగే ఉష్ణోగ్రత తగ్గుదలకు హీటర్లు భర్తీ చేస్తాయి, కాబట్టి వాయువును ముందుగా వేడి చేయాలి. దీని ప్రధాన విధి ఏమిటంటే, ఎక్స్‌పాండర్ నుండి బయటకు వచ్చే వాయువు యొక్క ఉష్ణోగ్రతను కనీస విలువ కంటే ఎక్కువగా నిర్వహించడానికి పెరుగుతున్న గ్యాస్ ప్రవాహం యొక్క ఉష్ణోగ్రతను పెంచడం. ఉష్ణోగ్రతను పెంచడం వల్ల కలిగే మరో ప్రయోజనం ఏమిటంటే విద్యుత్ ఉత్పత్తిని పెంచడం అలాగే తుప్పు, సంక్షేపణం లేదా హైడ్రేట్‌లను నిరోధించడం, ఇవి పరికరాల నాజిల్‌లను ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తాయి. హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌లను కలిగి ఉన్న వ్యవస్థలలో (చిత్రం 3లో చూపిన విధంగా), గ్యాస్ ఉష్ణోగ్రత సాధారణంగా ప్రీహీటర్‌లోకి వేడిచేసిన ద్రవ ప్రవాహాన్ని నియంత్రించడం ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. కొన్ని డిజైన్లలో, హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌కు బదులుగా జ్వాల హీటర్ లేదా ఎలక్ట్రిక్ హీటర్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. ఇప్పటికే ఉన్న JT వాల్వ్ స్టేషన్‌లో హీటర్లు ఇప్పటికే ఉండవచ్చు మరియు ఎక్స్‌పాండర్‌ను జోడించడం వల్ల అదనపు హీటర్‌లను ఇన్‌స్టాల్ చేయాల్సిన అవసరం ఉండకపోవచ్చు, కానీ వేడిచేసిన ద్రవం యొక్క ప్రవాహాన్ని పెంచడం అవసరం కావచ్చు.
కందెన నూనె మరియు సీల్ గ్యాస్ వ్యవస్థలు. పైన చెప్పినట్లుగా, ఎక్స్‌పాండర్‌లు వేర్వేరు సీల్ డిజైన్‌లను ఉపయోగించవచ్చు, వీటికి కందెనలు మరియు సీలింగ్ వాయువులు అవసరం కావచ్చు. వర్తించే చోట, కందెన నూనె ప్రాసెస్ వాయువులతో సంబంధంలో ఉన్నప్పుడు అధిక నాణ్యత మరియు స్వచ్ఛతను కాపాడుకోవాలి మరియు చమురు స్నిగ్ధత స్థాయి లూబ్రికేటెడ్ బేరింగ్‌ల అవసరమైన ఆపరేటింగ్ పరిధిలో ఉండాలి. బేరింగ్ బాక్స్ నుండి నూనె విస్తరణ పెట్టెలోకి ప్రవేశించకుండా నిరోధించడానికి సీల్డ్ గ్యాస్ వ్యవస్థలు సాధారణంగా చమురు లూబ్రికేషన్ పరికరంతో అమర్చబడి ఉంటాయి. హైడ్రోకార్బన్ పరిశ్రమలో ఉపయోగించే కంపాండర్‌ల ప్రత్యేక అనువర్తనాల కోసం, లూబ్ ఆయిల్ మరియు సీల్ గ్యాస్ వ్యవస్థలు సాధారణంగా API 617 [5] పార్ట్ 4 స్పెసిఫికేషన్‌లకు అనుగుణంగా రూపొందించబడ్డాయి.
వేరియబుల్ ఫ్రీక్వెన్సీ డ్రైవ్ (VFD). జనరేటర్ ఇండక్షన్ అయినప్పుడు, యుటిలిటీ ఫ్రీక్వెన్సీకి సరిపోయేలా ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ (AC) సిగ్నల్‌ను సర్దుబాటు చేయడానికి VFDని సాధారణంగా ఆన్ చేస్తారు. సాధారణంగా, వేరియబుల్ ఫ్రీక్వెన్సీ డ్రైవ్‌లపై ఆధారపడిన డిజైన్‌లు గేర్‌బాక్స్‌లు లేదా ఇతర యాంత్రిక భాగాలను ఉపయోగించే డిజైన్‌ల కంటే అధిక మొత్తం సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. VFD-ఆధారిత వ్యవస్థలు ఎక్స్‌పాండర్ షాఫ్ట్ వేగంలో మార్పులకు దారితీసే విస్తృత శ్రేణి ప్రక్రియ మార్పులను కూడా కలిగి ఉంటాయి.
ట్రాన్స్‌మిషన్. కొన్ని ఎక్స్‌పాండర్ డిజైన్‌లు ఎక్స్‌పాండర్ వేగాన్ని జనరేటర్ యొక్క రేట్ చేయబడిన వేగానికి తగ్గించడానికి గేర్‌బాక్స్‌ను ఉపయోగిస్తాయి. గేర్‌బాక్స్‌ను ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ఖర్చు మొత్తం సామర్థ్యం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల తక్కువ విద్యుత్ ఉత్పత్తి ఉంటుంది.
ఎక్స్‌పాండర్ కోసం కోట్ (RFQ) కోసం అభ్యర్థనను సిద్ధం చేస్తున్నప్పుడు, ప్రాసెస్ ఇంజనీర్ ముందుగా ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులను నిర్ణయించాలి, అందులో ఈ క్రింది సమాచారం కూడా ఉండాలి:
మెకానికల్ ఇంజనీర్లు తరచుగా ఇతర ఇంజనీరింగ్ విభాగాల నుండి డేటాను ఉపయోగించి ఎక్స్‌పాండర్ జనరేటర్ స్పెసిఫికేషన్‌లు మరియు స్పెసిఫికేషన్‌లను పూర్తి చేస్తారు. ఈ ఇన్‌పుట్‌లు ఈ క్రింది వాటిని కలిగి ఉండవచ్చు:
టెండర్ ప్రక్రియలో భాగంగా తయారీదారు అందించిన పత్రాలు మరియు డ్రాయింగ్‌ల జాబితా మరియు సరఫరా పరిధి, అలాగే ప్రాజెక్ట్ ద్వారా అవసరమైన వర్తించే పరీక్షా విధానాలు కూడా స్పెసిఫికేషన్‌లలో ఉండాలి.
టెండర్ ప్రక్రియలో భాగంగా తయారీదారు అందించే సాంకేతిక సమాచారం సాధారణంగా ఈ క్రింది అంశాలను కలిగి ఉండాలి:
ప్రతిపాదనలోని ఏదైనా అంశం అసలు స్పెసిఫికేషన్ల నుండి భిన్నంగా ఉంటే, తయారీదారు విచలనాల జాబితాను మరియు విచలనాలకు కారణాలను కూడా అందించాలి.
ప్రతిపాదన అందిన తర్వాత, ప్రాజెక్ట్ అభివృద్ధి బృందం సమ్మతి కోసం అభ్యర్థనను సమీక్షించి, వైవిధ్యాలు సాంకేతికంగా సమర్థించబడుతున్నాయో లేదో నిర్ణయించాలి.
ప్రతిపాదనలను మూల్యాంకనం చేసేటప్పుడు పరిగణించవలసిన ఇతర సాంకేతిక పరిగణనలు:
చివరగా, ఆర్థిక విశ్లేషణ నిర్వహించాల్సిన అవసరం ఉంది. వేర్వేరు ఎంపికలు వేర్వేరు ప్రారంభ ఖర్చులకు దారితీయవచ్చు కాబట్టి, ప్రాజెక్ట్ యొక్క దీర్ఘకాలిక ఆర్థిక శాస్త్రం మరియు పెట్టుబడిపై రాబడిని పోల్చడానికి నగదు ప్రవాహం లేదా జీవిత చక్ర వ్యయ విశ్లేషణను నిర్వహించాలని సిఫార్సు చేయబడింది. ఉదాహరణకు, పెరిగిన ఉత్పాదకత లేదా తగ్గిన నిర్వహణ అవసరాల ద్వారా దీర్ఘకాలికంగా అధిక ప్రారంభ పెట్టుబడిని భర్తీ చేయవచ్చు. ఈ రకమైన విశ్లేషణపై సూచనల కోసం “సూచనలు” చూడండి. 4.
అన్ని టర్బోఎక్స్‌పాండర్-జనరేటర్ అప్లికేషన్‌లకు ఒక నిర్దిష్ట అప్లికేషన్‌లో తిరిగి పొందగలిగే మొత్తం అందుబాటులో ఉన్న శక్తిని నిర్ణయించడానికి ప్రారంభ మొత్తం పొటెన్షియల్ పవర్ గణన అవసరం. టర్బోఎక్స్‌పాండర్ జనరేటర్ కోసం, పవర్ పొటెన్షియల్‌ను ఐసెన్ట్రోపిక్ (స్థిరమైన ఎంట్రోపీ) ప్రక్రియగా లెక్కిస్తారు. ఘర్షణ లేకుండా రివర్సిబుల్ అడియాబాటిక్ ప్రక్రియను పరిగణనలోకి తీసుకోవడానికి ఇది ఆదర్శవంతమైన థర్మోడైనమిక్ పరిస్థితి, కానీ వాస్తవ శక్తి సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయడానికి ఇది సరైన ప్రక్రియ.
ఐసెన్ట్రోపిక్ పొటెన్షియల్ ఎనర్జీ (IPP) ను టర్బోఎక్స్‌పాండర్ యొక్క ఇన్‌లెట్ మరియు అవుట్‌లెట్ వద్ద నిర్దిష్ట ఎంథాల్పీ వ్యత్యాసాన్ని గుణించి, ఫలితాన్ని ద్రవ్యరాశి ప్రవాహ రేటుతో గుణించడం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది. ఈ పొటెన్షియల్ ఎనర్జీని ఐసెన్ట్రోపిక్ పరిమాణంగా వ్యక్తీకరించబడుతుంది (సమీకరణం (1)):
IPP = (హిన్లెట్ – h(i,e)) × x ŋ (1)
ఇక్కడ h(i,e) అనేది ఐసెన్ట్రోపిక్ అవుట్‌లెట్ ఉష్ణోగ్రతను పరిగణనలోకి తీసుకునే నిర్దిష్ట ఎంథాల్పీ మరియు ṁ అనేది ద్రవ్యరాశి ప్రవాహ రేటు.
ఐసెన్ట్రోపిక్ పొటెన్షియల్ ఎనర్జీని పొటెన్షియల్ ఎనర్జీని అంచనా వేయడానికి ఉపయోగించగలిగినప్పటికీ, అన్ని వాస్తవ వ్యవస్థలు ఘర్షణ, వేడి మరియు ఇతర అనుబంధ శక్తి నష్టాలను కలిగి ఉంటాయి. అందువల్ల, వాస్తవ శక్తి సామర్థ్యాన్ని లెక్కించేటప్పుడు, కింది అదనపు ఇన్‌పుట్ డేటాను పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి:
చాలా టర్బోఎక్స్‌పాండర్ అప్లికేషన్లలో, ముందుగా పేర్కొన్న పైపు గడ్డకట్టడం వంటి అవాంఛిత సమస్యలను నివారించడానికి ఉష్ణోగ్రత కనిష్ట స్థాయికి పరిమితం చేయబడింది. సహజ వాయువు ప్రవహించే చోట, హైడ్రేట్లు దాదాపు ఎల్లప్పుడూ ఉంటాయి, అంటే టర్బోఎక్స్‌పాండర్ లేదా థొరెటల్ వాల్వ్ దిగువన ఉన్న పైప్‌లైన్ అవుట్‌లెట్ ఉష్ణోగ్రత 0°C కంటే తక్కువగా ఉంటే అంతర్గతంగా మరియు బాహ్యంగా స్తంభింపజేస్తుంది. మంచు ఏర్పడటం వలన ప్రవాహ పరిమితి ఏర్పడుతుంది మరియు చివరికి వ్యవస్థను డీఫ్రాస్ట్ చేయడానికి మూసివేస్తుంది. అందువల్ల, "కావలసిన" ​​అవుట్‌లెట్ ఉష్ణోగ్రత మరింత వాస్తవిక సంభావ్య శక్తి దృశ్యాన్ని లెక్కించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. అయితే, హైడ్రోజన్ వంటి వాయువులకు, ఉష్ణోగ్రత పరిమితి చాలా తక్కువగా ఉంటుంది ఎందుకంటే హైడ్రోజన్ క్రయోజెనిక్ ఉష్ణోగ్రత (-253°C) చేరుకునే వరకు వాయువు నుండి ద్రవంగా మారదు. నిర్దిష్ట ఎంథాల్పీని లెక్కించడానికి ఈ కావలసిన అవుట్‌లెట్ ఉష్ణోగ్రతను ఉపయోగించండి.
టర్బోఎక్స్‌పాండర్ వ్యవస్థ యొక్క సామర్థ్యాన్ని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. ఉపయోగించిన సాంకేతికతను బట్టి, వ్యవస్థ సామర్థ్యం గణనీయంగా మారవచ్చు. ఉదాహరణకు, టర్బైన్ నుండి జనరేటర్‌కు భ్రమణ శక్తిని బదిలీ చేయడానికి తగ్గింపు గేర్‌ను ఉపయోగించే టర్బోఎక్స్‌పాండర్, టర్బైన్ నుండి జనరేటర్‌కు ప్రత్యక్ష డ్రైవ్‌ను ఉపయోగించే వ్యవస్థ కంటే ఎక్కువ ఘర్షణ నష్టాలను అనుభవిస్తుంది. టర్బోఎక్స్‌పాండర్ వ్యవస్థ యొక్క మొత్తం సామర్థ్యం శాతంగా వ్యక్తీకరించబడుతుంది మరియు టర్బోఎక్స్‌పాండర్ యొక్క వాస్తవ శక్తి సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేసేటప్పుడు పరిగణనలోకి తీసుకోబడుతుంది. వాస్తవ శక్తి సామర్థ్యం (PP) ఈ క్రింది విధంగా లెక్కించబడుతుంది:
PP = (హిన్లెట్ – హెక్సిట్) × x ṅ (2)
సహజ వాయువు పీడన ఉపశమనం యొక్క అనువర్తనాన్ని చూద్దాం. ABC ప్రధాన పైప్‌లైన్ నుండి సహజ వాయువును రవాణా చేసి స్థానిక మునిసిపాలిటీలకు పంపిణీ చేసే పీడన తగ్గింపు స్టేషన్‌ను నిర్వహిస్తుంది మరియు నిర్వహిస్తుంది. ఈ స్టేషన్‌లో, గ్యాస్ ఇన్‌లెట్ పీడనం 40 బార్ మరియు అవుట్‌లెట్ పీడనం 8 బార్. ముందుగా వేడిచేసిన ఇన్‌లెట్ గ్యాస్ ఉష్ణోగ్రత 35°C, ఇది పైప్‌లైన్ ఘనీభవనాన్ని నిరోధించడానికి వాయువును వేడి చేస్తుంది. అందువల్ల, అవుట్‌లెట్ గ్యాస్ ఉష్ణోగ్రత 0°C కంటే తగ్గకుండా నియంత్రించబడాలి. ఈ ఉదాహరణలో భద్రతా కారకాన్ని పెంచడానికి మేము 5°Cని కనీస అవుట్‌లెట్ ఉష్ణోగ్రతగా ఉపయోగిస్తాము. సాధారణీకరించిన వాల్యూమెట్రిక్ గ్యాస్ ప్రవాహ రేటు 50,000 Nm3/h. విద్యుత్ సామర్థ్యాన్ని లెక్కించడానికి, అన్ని వాయువులు టర్బో ఎక్స్‌పాండర్ ద్వారా ప్రవహిస్తాయని మరియు గరిష్ట విద్యుత్ ఉత్పత్తిని లెక్కిస్తాము. కింది గణనను ఉపయోగించి మొత్తం విద్యుత్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయండి: