مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز چهارشنبه ۲۹ دی ۱۳۹۵

کمپرسورها و اکسپندرها

کمپرسورها و اکسپندرها

راهنمای دانلود
  • جهت دانلود هر یک از فایل ها، بر روی لینک مورد نظر کلیک نموده و پس از انتخاب محل ذخیره تا اتمام فرآیند دانلود صبر کنید.
  • به منظور دانلود فایل های حجیم توصیه می شود از یک نرم افزار Download Manager استفاده گردد.
  • برای خارج نمودن فایل ها از حالت فشرده ( rar یا zip ) از نرم افزار Winrar استفاده نمایید.
  • فایل های فشرده چند بخشی را بصورت کامل دانلود و در یک پوشه قرار دهید و با رایت کلیک بر روی یکی از آن ها گزینه Extract را انتخاب نمایید.
  • برای مشاهده فایل های ایمیج ( ISO, IMG… ) از یکی از نرم افزار های Rufus ، PowerISO و یا UltraISO استفاده نمایید.
  • کلمه عبور ( در صورت نیاز ) عبارت www.datasara.com می باشد؛ دقت کنید که تمامی حروف می بایست بصورت کوچک تایپ شود.
  • مشاهده خطای CRC هنگام خارج کردن فایل های فشرده با وجود تایپ صحیح کلمه عبور، بدین معنی است که فایل مورد نظر به درستی دریافت نشده و می بایست مجدداً دانلود شود.
  • در صورت مشاهده لینک های معیوب لطفاً موضوع را با ما در میان بگذارید.

مشخصات

مشخصات

تعداد صفحات: 19 درج در دیتاسرا: ۱۳۹۴/۱۰/۱۳ منبع: دیتاسرا

خرید محصول

خرید محصول

عنوان: کمپرسورها و اکسپندرها حجم: 753.00 کیلوبایت فرمت فایل: doc قیمت: 1000 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد.

گروه نرم افزاری دیتاسرا www.datasara.com

نمای مطلب

کمپرسور ها و اکسپندر ها :

بسته به شرایط ، کمپرسورها بصورت جابجایی مثبت ، دینامیکی ، یا ترمال می باشند. (شکل1) کمپرسورهای رفت و برگشتی شامل یک یا چند سیلندر می باشند که به صورت پیستونی یا پلانجری هستند. در کمپرسورهای از نوع دینامیک ، گاز پس از برخورد با پروانه شتاب می گیرد. و پس از وارد شدن به دیفیوزر سرعت گاز تبدیل به فشار خواهد شد.



Ejector ها نیز نوعی دیگر از کمپرسورها می باشند که به وسیله سرعت جریان گاز یا بخار ، باعث بوجود آمدن خلاء در سیستم یا تراکم گاز خواهند شد. شکل 2 محدوده کار کمپرسورهای مختلف را نشان می دهد.



کمپرسورهای رفت و برگشتی :



این کمپرسورها جهت کار در فشارهای بالا تا Kpa 5 10 × 2 بکار می روند . کمپرسورهای رفت و برگشتی بصورت یک مرحله ای یا چند مرحله ای می باشند. تعداد مراحل بستگی به نسبت تراکم خواهد داشت. نسبت تراکم در هر مرحله بوسیله دمای خروجی از کمپرسور محدود می شود و این نسبت تراکم در هر مرحله نباید از 6 تجاوز کند اگر چه در بعضی واحدهای کوچک می توان نسبت های تراکم 8 را هم مشاهده کرد.



سیلندرها عموما نیاز به روغن کاری دارند اگرچه در بعضی مواقع بسته به نوع طراحی از نیتروژن و اکسیژن و هوا استفاده می شود. در کمپرسورهای چند مرحله ای ، از خنک کننده های جانبی بین هر مرحله استفاده می شود. این مبدل های حرارتی جهت کم کردن دمای گاز به علت تراکم و کم کردن حجم واقعی گاز و در نتیجه کاهش انرژی مورد نیاز جهت تراکم گاز استفاده می شوند. همچنین دما را در محدود عملیات خاصی نگه می دارند. کمپرسورهای رفت و برگشتی برای گازهای تمیز به کار می روند و وجود ذرات جامد و مایع به کمپرسور آسیب وارد می کند. این ذرات باعث خرابی سیستم روغن کاری و در نتیجه فرسوده شدن کمپرسور می شوند. به علت اینکه مایعات تراکم ناپذیر هستند در نتیجه وجود مایعات در گاز باعث ترکیدن سیلندر و خسارات شدیدی خواهد شد.



تفاوت کمپرسورهای رفت و برگشتی و سانتری فیوژ :

مزایای کمپرسورهای رفت و برگشتی بر سانتری فیوژ :

1) قابلیت انعطاف بالا در تغییرات فشار و ظرفیت

2) راندمان بالا و قیمت میزان انرژی مورد نیاز پایین



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



4) قابلیت کنترل حجم های پایین گاز

5) حساسیت کمتر نسبت به تغییر شرایط گاز (دانسیته وترکیبات)

مزایای کمپرسورهای سانتری فیوژ بر کمپرسورهای رفت و برگشتی :

1) هزینه تعمیرات پایین

2) قیمت نصب اولیه پایین در حجم و فشار مطلوب

3) دوام و قابلیت اعتماد بالا



 



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



 



ابزار کنترل کمپرسورهای رفت و برگشتی :



جریان خروجی از کمپرسورها باید کنترل شود و در نتیجه نیاز به ابزاری جهت کنترل می باشد. اغلب جریان ثابت با وجود تغییرات فشار خروجی مورد نظر است در نتیجه وسایل کنترلی جهت ثابت نگه داشتن ظرفیت کمپرسور مورد نیاز است. ظرفیت ، سرعت و فشار کمپرسور بر اساس مقدار مورد نیاز ممکن است متغیر باشد . نوع کنترل کننده بستگی به متغیرهای سیستم (فشار ، جریان ، دما) و نوع نیروی محرکه کمپرسور دارد.



برداشتن بار Unloading جهت استارت کمپرسور :



اساسا کمپرسور های رفت و برگشتی قبل از استارت باید Unload شوند تا به این وسیله نیروی محرکه کمتری در زمان استارت مورد نیاز باشد که این کار به صورت اتوماتیک یا دستی انجام می شود. روش های معمول آن عبارتند از :



1) Vent کردن خروجی کمپرسور

2) استفاده از مسیر جانبی از جریان خروجی به جریان ورودی

3) باز نگه داشتن مسیرهای ورودی با استفاده از Valve Lifter



کنترل ظرفیت :



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



یکی از روش های معمول کنترل دبی خروجی از کمپرسور ، تغییر سرعت کمپرسور می باشد . این روش برای کمپرسورهایی که با نیروی محرکه بخار یا بر اساس موتورهای سوخت داخلی کار می کنند قابل اجرا خواهد بود. در این حالت با استفاده از یک شیر به عنوان جزء کنترل کننده بخار یا سوخت ورودی ، به عنوان نیروی محرکه ، سرعت را کنترل می کنند.



کمپرسورهایی که نیروی محرکه آنها توسط موتورهای الکتریکی تامین می شود معمولا با سرعت ثابت کار می کنند در نتیجه نیاز به روش دیگری جهت کنترل ظرفیت کمپرسورها می باشد. در کمپرسورهای رفت و برگشتی تا (KW 75) دو روش کنترل ظرفیت وجود دارد :



1) کنترل به وسیله خاموش و روشن کردن بصورت اتوماتیک



2) کنترل در سرعت ثابت



در روش اول به وسیله یک سوئیچ کنترل کننده فشار ، بر اساس تغییرات گاز مورد نیاز ، کمپرسور را خاموش یا روشن می کنند. از این روش زمانیکه نیاز به گاز متراکم شده بصورت موقت باشد استفاده می شود. در کنترل در سرعت ثابت ، به کمپرسور اجازه داده می شود تا بصورت پیوسته با سرعت ثابت کار کرده در این حال در قسمتی از زمان بارگذاری و در قسمتی دیگر از کمپرسور باربرداری می شود. دو روش بار برداری (Unloading) که در این روش کنترلی استفاده می شود شامل :



1) inlet valve unloader



2) Clearance unloader می باشد.



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



در کمپرسورهای رفت و برگشتی بالای (KW 75) با کنترل در سرعت ثابت ، بارگذاری و باربرداری در پنج مرحله مختلف و از حالت Full load تا No load انجام می شود.



علاوه بر سیستم های کنترلی اتوماتیک می توان در بسیاری از مواقع به صورت دستی نیز کنترل را انجام داد : کنترل دستی شامل شیرهایی جهت باز یا بسته نگهداشتن Clearance Pocket ها هستند در بعضی حالات نیز مطابق شکل 5 با استفاده از یک شیر (Movable cylinder head ) می توان حجم سیلندر کمپرسور را تغییر داد.



کنترل ارتعاشات گاز :



یکی از مشخصات ذاتی کمپرسورهای رفت و برگشتی به علت باز و بسته شدن شیرهای ورودی و خروجی در طول یک رفت و برگشت پیستون ، نوسانات جریان می باشد که این نوسانات باید به علل زیر کنترل شود :



1) تامین جریان ثابت ورودی و خروجی از کمپرسور

2) جلوگیری از under load , overload کمپرسور



3) کم کردن میزان Vibration



یکی از وسایل کنترل کننده نوسانات ، Surge drum می باشد که در ورودی و یا خروجی کمپرسور قرار دارد.



کمپرسورهای سانتری فیوژ :



شکل 6 دامنه جریان کمپرسورهای سانتری فیوژ را نشان می دهد . حجم ورودی کمپرسور سانتری فیوژ چند مرحله ای بین 880 تا 000/340 مترمکعب بر ساعت می باشد که این مقدار برای کمپرسورهای یک مرحله ای بین 170 تا 000/225 مترمکعب بر ساعت می باشد . بیشتر کمپرسورهای سانتری فیوژ در سرعت های rpm 3000 و بالاتر کار می کنند ، با پیشرفت کمپرسورها ، امروزه می توان کمپرسورهای با دور rpm 000/40 را هم مشاهده کرد. نیروی محرکه کمپرسورهای گریز از مرکز معمولا موتورهای الکتریکی ، توربین های گازی و بخار یا توربواکسپندرها می باشند. مشخصه کارکرد باید قبل از ارزیابی کمپرسور مناسب محاسبه شود. شکل7 مقایسه بین منحنی مشخه هر کمپرسور را نشان می دهد.



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



با سرعت های متغیر ، کمپرسورهای سانتری فیوژ قادرند در فشارهای متغیر ، ظرفیت ثابت یا در فشارهای ثابت ، ظرفیت متغیر ، یا ترکیبی از ظرفیت و فشار متغیر ایجاد کنند. در کمپرسورهای سانتری فیوژ سرعت چرخش کمپرسور رابطه مستقیمی با دبی جریان و هد و انرژی مورد نیاز دارد.



قانون fan :



اگر سرعت از میزان سرعت طراحی ، انحراف پیدا کند خطای این قوانین زیاد خواهد شد. قانون فن برای کمپرسورهای یک مرحله ای و چند مرحله ای در نسبت های تراکم پایین صادق است. شکل 8 منحنی مشخصه کمپرسورهای سانتری فیوژ در نسبت های تراکم پایین را نشان می دهد. مقاومت سیستم روی نمودار تاثیر خواهد گذاشت. خط A نشانگر مقاومت در یک سیستم بسته خواهد بود همانند واحد سردسازی که فشار خروجی ثابت می باشد. خط B بیانگر یک سیستم باز است مانند شرایط خط لوله که فشار با ظرفیت افزایش می یابد.



محدوده جریان :



محدوده جریان کمپرسورهای سانتری فیوژ به عنوان Stone-wall , surge معرفی می شوند با توجه به نمودار کارکرد کمپرسور ها ، نقاطی با کمترین جریان ممکن و ماکزیمم هد وجود دارد که این هد جهت غلبه کردن بر مقاومت سیستم کافی نمی باشد به این نقطه Surge گفته می شود. وقتی کمپرسور به این نقطه می رسد در خط لوله خروجی از کمپرسور برگشت جریان خواهیم داشت. این برگشت جریان باعث به وجود آمدن نوسانات در خط لوله خواهد شد. باید از تکرار نوسانات فشار در نقطه Surge اجتناب کرد این نوسانات فشاری باعث بالا رفتن بیش از حد دمای گاز خواهد شد . همچنین این پدیده باعث آسیب رساندن به یاتاقان های محوری کمپرسور خواهد شد.



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



خنک سازی جریان خروجی از هر مرحله :



در بعضی کمپرسورهای چند مرحله ای دمای گاز ورودی و نسبت تراکم مورد نیاز به گونه ا ی است که دمای گاز خروجی از 150 درجه سانتی گراد تجاوز نمی کند. در این حالت استفاده از خنک سازی داخلی جهت کنترل دمای خروجی ضروری می باشد برای مثال در تراکم گازهایی مانند اکسیژن ، کلرین ، استیلن لازم است که دمای پایین تر از 100 درجه سانتی گراد نگه داشته شود. گاز ممکن است در داخل Casing یا یک مبدل حرارتی خارجی خنک شود.



دو روش سرد کردن گاز در داخل Casing وجود دارد : 1) استفاده از دیافراگم بین هر مرحله 2) تزریق آب بصورت مستقیم به گاز.



در سیستم خنک سازی دیافراگمی آب با سرعت بالا در داخل Casing سیرکوله می شود . روش تزریق آب بصورت مستقیم به گاز از ارزانترین روش های کنترل دمای خروجی می باشد با این حال احتمال خوردگی و فرسایش در کمپرسور وجود دارد.



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



در همه کمپرسورهای سانتری فیوژ جهت روغن کاری یاتاقان ها از سیستم روغن کاری استفاده می شود. جهت استفاده از یک لایه روغن یا آب بندهای مکانیکی نیاز به یک سیستم آب بندی می باشد.



هر سیستم جهت کار به صورت پیوسته طراحی شده و شامل کلیه اجزای لازم (مخزن روغن ، پمپ با نیروی محرکه ، خنک کننده ، فیلتر ، شیرهای کنترل) می باشد. معمولا در اکثر کمپرسورها هر دو سیستم روغن کاری و آب بندی وجود دارد. بسته به شرایط ، ممکن است سیستم روغن کاری و آب بندی به صورت یک سیستم واحد استفاده شود.



همچنین می توان در سیستم های روغن کاری با استفاده از یک بوستر پمپ برای بالا بردن فشار روغن ، جهت آب بندی نیز استفاده کرد.



در جاهایی که آلودگی و ناخالصی های گاز بالاست سیستم روغن کاری و سیستم آب بندی را بصورت مجزا بکار می برند . در همه سیستم ها باید از یک روانکار (مخزن روغن) با یک ویسکوزیته حدود 30 سانتی استوک در دمای 40 درجه و 4 سانتی استوک در 100 درجه سانتی گراد استفاده کرد. در سیستم های آب بندی ، نیاز به یک سیستم جهت جمع آوری روغن هم می باشد. بسته به ترکیبات گاز ، از یک تانک گاز زدا استفاده می شود تا به این وسیله موجودی گاز داخل روغن جدا شود و روغن به مخزن ذخیره روغن برگشت داده شود.



در کمپرسورهایی که از یک سیستم جهت روغن کاری و آب بندی استفاده می شود زمانیکه آلودگی و ناخالصی های گاز بالا باشد جهت جلوگیری از ورود آلودگی ها به داخل روغن ، از یک گاز واسطه (معمولا نیتروژن) بین لایه های روغن و گاز فرایند استفاده می شود.



سیستم های کنترلی :



قبل از انتخاب نوع کنترل باید مشخصات نیروی محرکه و دامنه کارکرد کمپرسور و نوع فرایند در نظر گرفته شود. کاربردی ترین روش جهت تطابق خصوصیات کمپرسور جهت رسیدن به خروجی مورد نظر ، تغییرات سرعت کمپرسور طبق قانون فن می باشد :



یکی از مزایای استفاده از توربین های بخار یا گاز به عنوان نیروی محرکه کمپرسور ، شرایط مناسب آنها جهت دورهای متغیر میباشد. با این نیروی محرکه ، اپراتور قادر خواهد بود بصورت دستی سرعت کمپرسور را تنظیم کند همچنین کنترل کننده های الکتریکی و بادی (Pneumatics) نیز قادر خواهد بود با استفاده از سیگنالهای فشار و جریان ، سرعت را تنظیم کند.



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



مطابق شکل 10 ، Pressure Transmitter ، فشار فرایند را خوانده و آن را تبدیل به سیگنال متناسب کرده و این سیگنال را به کنترل کننده فشار (PC) می فرستد. کنترل کننده فشار سیگنال فرستاده شده را تقویت کرده و سیگنال جدید را به عنصر نهایی کنترل می فرستد. بسته به نیاز سیستم ، کنترل کننده ممکن است به یک فاکتور تصحیح اضافی به نام Reset and Rate هم نیاز داشته باشد. کنترل کننده نهایی بر اساس کنترل سرعت عمل می کند. این مکانیزم سرعت Tubine-governer را تغییر می دهد.



زمانیکه بار افزایش می یابد فشار بالا خواهد رفت افزایش فشار بالاتر از Setpoint ، باعث می شود یک سیگنال به Governr فرستاده شود و سرعت را کاهش دهد و فشار دلخواه تامین گردد.



کنترل حجم در سرعت های قابل تغییر :



اگر میزان دبی مشخص مورد نیاز باشد باید سیستمی مطابق شکل 11 استفاده شود. در این حالت ترانسمتر جریان (FT) جریان فرایند را خوانده و به سیگنال متناسب با جریان تبدیل کرده و آن را به کنترل کننده جریان (FC) می فرستد. کنترل کننده جریان سیگنال دریافتی را تقویت کرده و آن را به عنصر کنترل کننده نهایی ارسال می کند ممکن است نیاز به فاکتور تصحیح Reset and rate هم باشد. عنصر نهایی ، کنترل سرعت می باشد که با یک مکانیزم تغییر سرعت Turbine governer عمل می کند. یک افزایش جریان بالای Set Point باعث فرستاده شدن سیگنالی به Governer شده و سرعت را جهت رسیدن به جریان مورد نظر سیستم کاهش می دهد.



زمانیکه از یک موتور الکتریکی به عنوان یک نیروی محرکه با سرعت ثابت استفاده می شود کمپرسورهای سانتری فیوژ با یک وسیله کنترلی در جریان ورودی مانند شیرهای پروانه ای یا Inlet guide vane کنترل می شوند.



کنترل فشار در سرعت های ثابت :



سیستم کنترلی نشان داده شده در شکل 12 مطابق روش قبل می باشد. عنصر کنترل کننده نهایی یک شیر کنترلی جریان ورودی (Suction Throttle valve ) می باشد یک افزایش فشار بالاتر از Set point باعث فرستادن یک سیگنال به شیر کنترلی (STV) شده و شیر را جهت کاهش فشار ورودی مقداری می بندد.



کنترل حجم در سرعت های ثابت :



شکل 13 این سیستم کنترل را نشان می دهد. ترانسمتر جریان (FT) با استفاده از یک ارفیس یا ونچوری به عنوان عنصر اولیه کنترل Flow element (FT) ، جریان را می خواند و آن را به یک سیگنال متناسب با جریان تبدیل می کند و به کنترل کننده جریان (FC) ارسال می کند. کنترل کننده سیگنال دریافتی را تقویت کرده و سیگنال تصحیح شده را به عنصر کنترل کننده نهایی می فرستد. ممکن است به کنترل کننده های Reset and derivative هم نیاز باشد. عنصر کنترل نهایی guide-vane می باشد.



Guide vane به وسیله یک پیستون موضعی تنظیم می شود این سیلندر با یک Servo valve که سیگنال را از کنترل کننده جریان دریافت می کند کار میکند. یک افزایش جریان بالای Set point باعث فرستادن یک سیگنال به کنترل کننده نهایی می شود که باعث بسته شدن guide vane و کاهش جریان خواهد شد.



پره های راهنمای ورودی قابل تنظیم Adjustable Inlet Guide vane :



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



کنترل نوسانات کمپرسور (Anti surge countrol) :



لازم است که برای کلیه کمپرسورهای سانتری فیوژ به منظور جلوگیری از پدیده Surge که در جریان های پایین تر از 50% تا 70% سرعت جریان اتفاق می افتد یک سیستم کنترل طراحی شود. نوسانات کمپرسور (Comp surge) شامل نوسانات شدید فشار و حجم می باشد و زمانی اتفاق می افتد که بخواهیم میزان فشار ورودی کمپرسور را به بیشتر از فشار طراحی افزایش دهیم . مطابق شکل 15 با کاهش جریان یا کاهش فشار ورودی کمپرسور به نقطه Surge می رسیم. یک سیستم کنترل نوسانات ، میزان فشار را پایین تر از محدوده Surge نگه می دارد و این کار را با برگشت مقداری از جریان به ورودی کمپرسور انجام می دهد. همچنین این جریان برگشتی را به منظور جلوگیری از افزایش دما باید خنک کرد. حجم یا میزان فشار به عنوان پارامترهای قابل اندازه گیری جهت کنترل پدیده Surge می تواند استفاده شود.



یک سیستم کنترل نوسانات با استفاده از کنترل حجم در شکل 16 نشان داده شده است . ترانس متر جریان (FT) جریان فرایند را با استفاده از یک ارفیس یا ونتوری به عنوان عنصر اولیه کنترل ، می خواند و این مقدار را به یک سیگنال متناسب با جریان تبدیل کرده و به کنترل کننده نوسان Surge Controller (SC) می فرستد. کنترل کننده نوسان سیگنال ارسالی را با مقدار Set point مقایسه کرده و در صورت اختلاف با این نقطه ، کنترل کننده این اختلاف سیگنال را تقویت کرده و به عنصر کنترل نهایی می فرستد. امکان دارد به فاکتور تصحیح Reset and rate هم در این سیستم نیاز باشد. عنصر نهایی کنترل ، شیر کنترل نوسان Surge control valve (SCV) می باشد. این شیر کنترل ، فشار را در خروجی کمپرسور آزاد می کند. زمانیکه جریان به میزانی کمتر از Set point کاهش می یابد یک سیگنال باعث باز شدن شیر کنترل نوسان خواهد شد. شیر جهت نگه داشتن یک حداقل جریان داخل کمپرسور ، باز می شود .



شکل 17 ستم کنترل نوسان برای یک محدوده فشار مشخص را نشان می دهد. زمانیکه فشار به مقداری بیشتر از Set point افزایش یابد یک سیگنال باعث باز شدن شیر کنترل نوسان (Blow off valve) خواهد شد. شیر جهت نگه داشتن یک حداقل جریان گاز داخل کمپرسور باز می شود.



پارامتر های دیگری نیز ممکن است باعث تغییر نقطه Surge کمپرسور شود. دما و فشار ورودی و سرعت پارامترهایی هستند که باعث تغییر نقطه Surge کمپرسور خواهند شد.



در طراحی سیستم کمپرسور ، هر تغییری که در نقطه کارکرد پمپ اتفاق می افتد باید مد نظر قرار گیرد در نتیجه دربسیاری مواقع جهت بالا بردن کارایی کمپرسور از سیستم های اتوماتیک استفاده میشود.



شکل 17 مشکلات کمپرسور و دلایل آن را نشان می دهد.



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



از سال 1970 به بعد اکثر فرایندهای گازی جهت بازیافت اتان و پروپان از اکسپندراستفاده می کنند. توربواکسپندرها در صورت وجود هر یک از شرایط زیر جهت فرایند انتخاب می شوند :



1) افت فشار جریان گاز خیلی مهم نباشد.

2) خوراک تک فازی

3) نیاز به بازیافت بالای اتان



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



5) هزینه های یوتیلیتی بالا



6) قابلیت کارکرد واحد در دامنه های مختلف ( به آسانی با تغییرات زیاد فشار و محصولات خود را وفق دهد)



7) هزینه سرمایه گذاری پایین



در صورتیکه دو تا از پارامترهای بالا با هم باشد انتخاب توربواکسپندر ها ، بهترین انتخاب خواهد بود.



شکل 18 فرایند استفاده از توربواکسپندر در دماهای پایین جهت بازیافت اتان و هیدروکربن های سنگین تر از جریان گاز طبیعی را نشان می دهد. شکل 19 بیانگر دیاگرام فشار – دما در فرایند استفاده از اکسپندر است. خط سمت راست خط نقطه شبنم می باشد. در یک فشار ثابت و اگر دمای گاز در سمت راست خط نقطه شبنم باشد گاز صد در صد به صورت بخار می باشد. اگر گاز سرد شود بخار زمانیکه به خط نقطه شبنم برسد شروع به مایع شدن میکند. چنانکه عمل سردسازی ادامه یابد مقدار بیشتری بخار به مایع تبدیل شده تا اینکه به نقطه حباب (خط سمت چپ) برسیم در این نقطه همه گاز مایع می شود. سردسازی بیشتر باعث سرد شدن بیشتر مایع خواهد شد.



شرایط گاز بعد از فرایند پالایش و حذف ناخالصی های گاز ، با نقطه 1 در شکل های 18 و 19 مشخص شده است. زمانیکه گاز بوسیله مبدل گاز-گاز و جریان جانبی برج متان زدا سرد شد دما به نقطه 2 بر روی نقطه چین منتقل می شود. گاز قبل از ورود به اکسپندر وارد یک جداکننده (Separator) می شود و جریان مایع از بخار جدا خواهد شد.



بخار خروجی از جدا کننده دارای یک دیاگرام فشار – دما است که در شکل با خط چین مشخص شده است. گاز در وردی اکسپندر بر روی خط نقطه شبنم قرار دارد.



زمانیکه گاز داخل اکسپندر جریان می یابد مسیر دما – فشار آن از نقطه 2 به نقطه 3 منتقل می شود. نقطه 3 بیانگر شرایط گاز خروجی از اکسپندر می باشد. اهمیت اکسپندرها ، استفاده از آنها به عنوان نیروی محرکه کمپرسور می باشد. اگر در انبساط گازها نیروی محرکه ای تولید نشود مسیر انبساط از نقطه (2) به نقطه (4) منتقل می شود به این انبساط گاز ژول تامسون یا انبساط در آنتالپی ثابت می گویند دما و فشار گاز خروجی در این حالت بالاتر از زمانی است که انبساط گاز ها توسط اکسپندر (انبساط ایزنتروپیک) صورت میگیرد. فشاری که در نقطه 4 بدست می آید به کمی مقدار فشار در عبور جریان از اکسپندر (نقطه 3) نیست.



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



ترمودینامیک :



در فرایند استفاده از توربواکسپندر که به صورت ایزونتروپیک در حالت ایده آل صورت میگیرد کاری کمتر از کار تئوری در حالت واقعی تولید می شود. در این فرایند که همراه با تولید کار می باشد اکسپندر دمای جریان را کاهش داده که این امر باعث مایع شدن قسمتی از جریان خواهد شد.



تشکیل جامد Solid Formation :



جداسازی آب از جریان گاز به منظور حفاظت اکسپندر در دماهای پایین و جلوگیری از جامد شدن آب می باشد. همچنین این احتمال وجود دارد که مواد دیگری نیز باعث تشکیل جامد در خوط لوله شود. آمین ها ، گلیکول ها و روغن های روانکاری کمپرسورها در جریان گاز قادر به انسداد سیستم هستند.



این مواد در دماهای پایین و بعد از انبساط در اکسپندر باعث انسداد سیستم خواهند شد. دی اکسید کربن هم می تواند به صورت جامد در سیستم تشکیل شود که این عمل در دماهای پایین در خروجی اکسپندرها بیشتر اتفاق می افتد. شکل 20 احتمال جامد شدن Co2 را نشان می دهد. اگر شرایط کارکرد در محدوده ای باشد که متان بصورت مایع باشد از خط چین تعادلی مایع – جامد استفاده می شود در غیر این صورت از خطوط دیگر جهت محاسبه احتمال تشکیل جامد Co2 استفاده خواهد شد. به عنوان مثال در فشار Kpa 2000 و در دمای Cْ110- مطابق شکل 20 متان به صورت مایع می باشد در نتیجه از خط چین در این شرایط عملیاتی مقدار 5/2 درصد Co2 احتمال تشکیل جامد خواهد داشت.



مایع خروجی از اکسپندر ، خوراک بالای برج متان زدا می شود . مطابق شکل احتمال جامد شدن Co2 در سینی های پایین برج متان زدا بیشتر از خروجی اکسپندر می باشد.



در توربواکسپندر – کمپرسورها از نیروی اکسپندر جهت متراکم کردن گاز توسط کمپرسور استفاده می شود همچنین می توان از اکسپندرها به عنوان نیروی محرکه پمپ ها و ژنراتورها استفاده کرد. همچنین برای کاهش سرعت اکسپندر جهت استفاده از نیروی محرکه آن در کمپرسورها و پمپ ها از چرخ دنده استفاده می شود. زمانیکه استفاده از نیروی اکسپندر ها و سردسازی مد نظر باشد سرعت چرخش بر اساس میزان بهینه راندمان اکسپندر تنظیم می شود که این امر باعث کاهش راندمان کمپرسور خواهد شد.



بطور معمول میزان راندمان 85-75% را برای اکسپندرها و 50-65% را برای کمپرسورها در نظر میگیرند. در هنگام نصب و راه اندازی توربواکسپندرها باید به نکات زیر توجه کرد :



1) جریان گاز ورودی به اکسپندر باید عاری از مواد جامد و مایع باشد. مایعات در یک جدا کننده فشار بالا جدا می شوند. جهت جداسازی جامدات از یک صفحه توری شکل در ورودی جریان استفاده می شود. با اندازه گیری افت فشار در طول عبور جریان از صفحه توری شکل می توان به تشکیل جامد (Co2 و آمین ها و روغن های دیگر) پی برد.



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



3) عموما از یک شیر جهت باز و بسته کردن مایع در ورودی اکسپندر استفاده می شود انتخاب این شیر بر اساس شرایط عملیات و خاموش و روشن کردن اکسپندر می باشد.



4) معمولا از یک وسیله جهت مشخص کردن Vibration دستگاه استفاده می شود.



سیستم روانکاری :



مطابق شکل 21 سیستم های روانکاری جهت چرخش روغن های خنک و فیلتر شده حول یاتاقان های توربواکسپندر خواهد بود. این سیستم شامل دو پمپ الکتریکی جهت چرخش روغن ، یک خنک کننده روغن ، یک شیر فیلتر دوتایی ، یک مخزن ذخیره روغن و یک مخزن تحت فشار همراه با حذف ناخالصی ها می باشد. پمپ های روغن باید جریان ثابتی از روغن را اطراف یاتاقان محوری و شعاعی برقرار کنند . کمبود روغن باعث خرابی یاتاقان ها خواهد شد. اکثرا از روغن های سبک (40 mpa.s at 40oC) جهت بالا بردن راندمان ماشین استفاده می شود. خنک کننده های روغن جهت کاهش حرارت که در یاتاقان ها تولید شده می باشند که به صورت فن های هوایی یا پوسته و لوله ای (Shell and Tube) می باشند که با آب خنک می شوند اگر احتمال ایجاد رسوب توسط آب وجود داشته باشد از دو تا خنک کننده ( یکی بصورت یدکی) استفاده می شود. مخزن روغن به عنوان یک تانک نوسان گیر قبل از پمپ ها می باشد. همینطور در صورت لزوم از یک گرم کننده جهت افزایش دمای روغن در مواقع استارت استفاده می شودچرا که دمای روغن در زمان شروع پایین می باشد.



سیستم آب بندی با استفاده از گاز :



سیستم های آب بندی گازی به منظور جلوگیری از اتلاف گاز فرایند و همچنین جلوگیری از ورود روغن به جریان گاز فرایند می باشد. به همین منظور یک جریان گاز به عنوان آببند به داخل Labyrinth در یک فشار بالاتر از فشار گاز فرایند تزریق می شود. نشتی گاز آببند در مخزن روغن جمع شده و به سیستم سوخت گازی برگشت داده می شود. سیستم های آببند گازی شامل یک مخزن جمع کننده مایع ، گرم کننده الکتریکی ( در صورت لزوم) دوتا فیلتر و مشخص کننده های اختلاف فشار می باشد.



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



سیستم های کنترل :



جهت کنترل جریان فرایند ، آبگیری و فیلتر سازی از جریان گاز صورت میگیرد. همچنین از یک صفحه مشبک به عنوان حفاظت کننده نهایی به منظور جلوگیری از ورود CO2 جامد به اکسپندر استفاده می شود. همچنین از متانول جهت جلوگیری از یخ زدگی آب استفاده می شود.



سرعت اکسپندر ها بسته به شرایط فرایند در کارخانه سازنده مشخص می شود که این کار با محاسبه قطر پره ها و سرعت مخصوص انجام می شود. زمانیکه شرایطی عملیاتی تغییر می کند ، سرعت اکسپندر هم تغییر خواهد کرد. شکل 66-13 تغییرات راندمان را بصورت تابعی از تغییرات دبی نشان می دهد. جهت گاز ورودی به اکسپندر توسط نازل های قابل تنظیم مشخص می شود. حدودا نیمی از افت فشار اکسپندر در این نازل ها صورت می گیرد. انرژی گاز بوسیله چرخ های اکسپندر به نیروی شفت تبدیل می شود. کاهش فشار در اکسپندر ها معمولا به نسبت 3 به 4 است در صورت افزایش بیشتر این نسبت از یک اکسپندر دو مرحله ای استفاده میشود. نازل های قابل تنظیم به عنوان شیر کنترل فشار عمل می کنند. توسط یک عملگر بادی در دامنه سیگنال (20-60 Kpa) نازل ها از حالت کاملا بسته تا کاملا باز تنظیم می شوند. اگر مقدار جریان از این حد بالاتر باشد توسط یک سیگنال 60-100Kpa کنترل کننده فشار شیر کنترل جانبی باز می شود. این شیر به شیر ژول تامسون معروف است .



عدم تعادل نیروی محوری یاتاقان ها باعث اختلاف فشار بین خروجی اکسپندر و ورودی کمپرسور خواهد شد. اختلاف فشار 140 Kpa به علت بار محوری یاتاقان ها معمول است . در اختلاف فشارهای بیشتر از این مقدار لازم است توسط یک کنترل کننده بار محوری یاتاقان ها کنترل شود تا از مقدار مجاز تجاوز نکند.



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



عدم توازن نیروی محوری باعث پدیده لرزش در اجزاء چرخنده می شود. همچنین لرزش لوله ها و نوسانات جریان گاز نیز باعث لرزش اکسپندر خواهد شد. اکثر اکسپندر ها با وسیله هایی تجهیز می شوند که در صورت وجود لرزش در شفت جهت جلوگیری از خرابی اکسپندر ، دستگاه را خاموش می کنند.



روغن های روانکاری :



روغن های روانکاری باید فیلتر شوند. اکثر سیستم ها از سیستم اولیه و ثانویه فیلترسازی استفاده می کنند. کنترل کننده ها ، جریان کافی روغن را در دما و فشار مناسب به یاتاقان ها فراهم می کنند. دو پمپ روغن که یکی بصورت یدکی می باشد وجود دارد که پمپ یدکی در زمان افت فشار یا خاموش شدن پمپ اصلی در سرویس می آید.



جهت کنترل دما و جلوگیری از گرم شدن روغن در یاتاقان ها ، روغن را سرد می کنیم این کار توسط یک کولر هوایی انجام می شود. همچنین از یک جریان جانبی جهت جلوگیری از سرد شدن بیش از اندازه روغن در کولر هوایی استفاده می شود.



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



از یک جریان گاز همراه با فیلتر و کنترل کننده فشار جهت آببندی شفت استفاده می شود. اگر گاز آببند از یک منبع سرد (جدا کننده ورودی اکسپندر) تامین شود باید از یک وسیله گرمایی جهت گرم کردن گاز استفاده شود. گاز آببند باید قبل از سیستم روغن کاری استارت شود چرا که ممکن است فشاری که روغن را در سرویس قرار می دهد تغییر کند. هر یک از اجزاء چرخنده ( یاتاقان های محوری و شعاعی شفت) به علت میزان ناکافی فیلتر سازی روغن ، کمبود میزان روغن ، نامناسب بودن فیلتر سازی گاز آببند می تواند خراب شود.



خاموش شدن دستگاه :



شرایطی که باعث خاموش شدن دستگاه به منظور جلوگیری از آسیب جدی به اکسپندر می شود عبارتند از :



جهت مشاهده متن کامل، فایل ترجمه را دانلود نمایید.



2) جریان کم روغن های روانکار

3) ارتفاع بالای سطح جدا کننده ورودی

4) افت فشار بالا در صفحه ورودی

5) بالا بودن فشار موتور

6) بالا بودن دمای روغن

7) کم بودن فشار روغن



 



8) سرعت بالا



به محض خاموش شدن دستگاه ، جریان گاز ورودی به اکسپندر و کمپرسور قطع می شود این کار توسط یک شیر که در ورودی کمپرسور قرار دارد انجام می شود در این حالت شیر ژول تامسون بصورت اتوماتیک باز خواهد شد.


ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

گزیده ها
پرواز با اتومبیل پرنده: اتومبیل تی‌اف-ایکس مجوز پرواز گرفت
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
جشن کریسمس در نقاط مختلف جهان (+عکس)
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
بازیافت ماشین های قدیمی به روشی نو!
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
لوکس ترین خودروهای دنیا در نمایشگاه اتومبیل لس آنجلس (+عکس)
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
Copyright © 2015