हांग्जो नुझुओ प्रौद्योगिकी समूह कं, लिमिटेड।

एक्सपेंडर रोटेटिंग मशीनों को चलाने के लिए दबाव में कमी का उपयोग कर सकते हैं। एक्सटेंडर लगाने के संभावित लाभों का मूल्यांकन करने के तरीके के बारे में जानकारी यहाँ पाई जा सकती है।
आम तौर पर रासायनिक प्रक्रिया उद्योग (CPI) में, "दबाव नियंत्रण वाल्वों में बड़ी मात्रा में ऊर्जा बर्बाद होती है जहाँ उच्च दबाव वाले तरल पदार्थों को दबावमुक्त किया जाना चाहिए" [1]। विभिन्न तकनीकी और आर्थिक कारकों के आधार पर, इस ऊर्जा को घूर्णन यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करना वांछनीय हो सकता है, जिसका उपयोग जनरेटर या अन्य घूर्णन मशीनों को चलाने के लिए किया जा सकता है। असंपीडनीय तरल पदार्थों (तरल पदार्थों) के लिए, यह एक हाइड्रोलिक ऊर्जा पुनर्प्राप्ति टरबाइन (HPRT; संदर्भ 1 देखें) का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। संपीड़ित तरल पदार्थों (गैसों) के लिए, एक विस्तारक एक उपयुक्त मशीन है।
विस्तारक एक परिपक्व तकनीक है जिसके कई सफल अनुप्रयोग हैं जैसे कि द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग (FCC), प्रशीतन, प्राकृतिक गैस सिटी वाल्व, वायु पृथक्करण या निकास उत्सर्जन। सिद्धांत रूप में, कम दबाव वाली किसी भी गैस धारा का उपयोग विस्तारक को चलाने के लिए किया जा सकता है, लेकिन "ऊर्जा उत्पादन गैस धारा के दबाव अनुपात, तापमान और प्रवाह दर के सीधे आनुपातिक है" [2], साथ ही तकनीकी और आर्थिक व्यवहार्यता भी। विस्तारक कार्यान्वयन: प्रक्रिया इन और अन्य कारकों पर निर्भर करती है, जैसे कि स्थानीय ऊर्जा की कीमतें और निर्माता के पास उपयुक्त उपकरणों की उपलब्धता।
हालाँकि टर्बोएक्सपैंडर (टरबाइन के समान कार्य करने वाला) सबसे प्रसिद्ध प्रकार का एक्सपैंडर है (चित्र 1), विभिन्न प्रक्रिया स्थितियों के लिए उपयुक्त अन्य प्रकार भी हैं। यह लेख मुख्य प्रकार के एक्सपैंडर और उनके घटकों का परिचय देता है और सारांशित करता है कि विभिन्न CPI प्रभागों में संचालन प्रबंधक, सलाहकार या ऊर्जा लेखा परीक्षक एक्सपैंडर स्थापित करने के संभावित आर्थिक और पर्यावरणीय लाभों का मूल्यांकन कैसे कर सकते हैं।
प्रतिरोध बैंड के कई अलग-अलग प्रकार हैं जो ज्यामिति और कार्य में बहुत भिन्न होते हैं। मुख्य प्रकार चित्र 2 में दिखाए गए हैं, और प्रत्येक प्रकार का संक्षेप में नीचे वर्णन किया गया है। अधिक जानकारी के लिए, साथ ही विशिष्ट व्यास और विशिष्ट गति के आधार पर प्रत्येक प्रकार की परिचालन स्थिति की तुलना करने वाले ग्राफ़ के लिए, सहायता देखें। 3.
पिस्टन टर्बोएक्सपैंडर। पिस्टन और रोटरी पिस्टन टर्बोएक्सपैंडर एक रिवर्स-रोटेटिंग आंतरिक दहन इंजन की तरह काम करते हैं, उच्च दबाव वाली गैस को अवशोषित करते हैं और क्रैंकशाफ्ट के माध्यम से इसकी संग्रहीत ऊर्जा को घूर्णी ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
टर्बो एक्सपेंडर को खींचें। ब्रेक टर्बाइन एक्सपेंडर में एक संकेंद्रित प्रवाह कक्ष होता है जिसमें घूर्णन तत्व की परिधि से जुड़ी बाल्टी पंखियाँ होती हैं। इन्हें पानी के पहियों की तरह ही डिज़ाइन किया गया है, लेकिन संकेंद्रित कक्षों का क्रॉस-सेक्शन इनलेट से आउटलेट तक बढ़ता है, जिससे गैस का विस्तार होता है।
रेडियल टर्बोएक्सपैंडर। रेडियल फ्लो टर्बोएक्सपैंडर में एक अक्षीय इनलेट और एक रेडियल आउटलेट होता है, जिससे गैस को टर्बाइन इम्पेलर के माध्यम से रेडियल रूप से फैलने की अनुमति मिलती है। इसी तरह, अक्षीय प्रवाह टर्बाइन टर्बाइन व्हील के माध्यम से गैस का विस्तार करते हैं, लेकिन प्रवाह की दिशा रोटेशन की धुरी के समानांतर रहती है।
यह लेख रेडियल और अक्षीय टर्बोएक्सपैंडर्स पर केंद्रित है, तथा उनके विभिन्न उपप्रकारों, घटकों और अर्थशास्त्र पर चर्चा करता है।
टर्बोएक्सपैंडर उच्च दबाव वाली गैस धारा से ऊर्जा निकालता है और उसे ड्राइव लोड में परिवर्तित करता है। आम तौर पर लोड एक कंप्रेसर या जनरेटर होता है जो शाफ्ट से जुड़ा होता है। कंप्रेसर वाला टर्बोएक्सपैंडर प्रक्रिया धारा के अन्य भागों में द्रव को संपीड़ित करता है, जिसके लिए संपीड़ित द्रव की आवश्यकता होती है, जिससे ऊर्जा का उपयोग करके संयंत्र की समग्र दक्षता बढ़ जाती है जो अन्यथा बर्बाद हो जाती है। जनरेटर लोड वाला टर्बोएक्सपैंडर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है, जिसका उपयोग अन्य संयंत्र प्रक्रियाओं में किया जा सकता है या बिक्री के लिए स्थानीय ग्रिड में वापस किया जा सकता है।
टर्बोएक्सपैंडर जनरेटर को टर्बाइन व्हील से जनरेटर तक सीधे ड्राइव शाफ्ट से सुसज्जित किया जा सकता है, या गियरबॉक्स के माध्यम से जो गियर अनुपात के माध्यम से टर्बाइन व्हील से जनरेटर तक इनपुट गति को प्रभावी ढंग से कम करता है। डायरेक्ट ड्राइव टर्बोएक्सपैंडर दक्षता, पदचिह्न और रखरखाव लागत में लाभ प्रदान करते हैं। गियरबॉक्स टर्बोएक्सपैंडर भारी होते हैं और उन्हें बड़े पदचिह्न, स्नेहन सहायक उपकरण और नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है।
फ्लो-थ्रू टर्बोएक्सपेंडर्स को रेडियल या अक्षीय टर्बाइन के रूप में बनाया जा सकता है। रेडियल फ्लो एक्सपेंडर्स में एक अक्षीय इनलेट और एक रेडियल आउटलेट होता है, जिससे गैस का प्रवाह रोटेशन की धुरी से रेडियल रूप से टर्बाइन से बाहर निकलता है। अक्षीय टर्बाइन गैस को रोटेशन की धुरी के साथ अक्षीय रूप से प्रवाहित होने देते हैं। अक्षीय प्रवाह टर्बाइन इनलेट गाइड वैन के माध्यम से गैस प्रवाह से ऊर्जा को एक्सपेंडर व्हील तक निकालते हैं, जिसमें विस्तार कक्ष का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र निरंतर गति बनाए रखने के लिए धीरे-धीरे बढ़ता है।
एक टर्बोएक्सपैंडर जनरेटर में तीन मुख्य घटक होते हैं: एक टरबाइन व्हील, विशेष बियरिंग और एक जनरेटर।
टर्बाइन व्हील। टर्बाइन व्हील को अक्सर वायुगतिकीय दक्षता को अनुकूलित करने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया जाता है। टर्बाइन व्हील डिज़ाइन को प्रभावित करने वाले अनुप्रयोग चर में इनलेट/आउटलेट दबाव, इनलेट/आउटलेट तापमान, वॉल्यूम प्रवाह और द्रव गुण शामिल हैं। जब संपीड़न अनुपात एक चरण में कम करने के लिए बहुत अधिक होता है, तो कई टर्बाइन पहियों के साथ एक टर्बोएक्सपैंडर की आवश्यकता होती है। रेडियल और अक्षीय दोनों टर्बाइन पहियों को बहु-चरण वाले के रूप में डिज़ाइन किया जा सकता है, लेकिन अक्षीय टर्बाइन पहियों की अक्षीय लंबाई बहुत कम होती है और इसलिए वे अधिक कॉम्पैक्ट होते हैं। मल्टीस्टेज रेडियल फ्लो टर्बाइन को गैस को अक्षीय से रेडियल और वापस अक्षीय में प्रवाहित करने की आवश्यकता होती है, जिससे अक्षीय प्रवाह टर्बाइनों की तुलना में अधिक घर्षण नुकसान होता है।
बियरिंग्स। टर्बोएक्सपैंडर के कुशल संचालन के लिए बियरिंग डिज़ाइन महत्वपूर्ण है। टर्बोएक्सपैंडर डिज़ाइन से संबंधित बियरिंग प्रकार व्यापक रूप से भिन्न होते हैं और इसमें तेल बियरिंग, तरल फिल्म बियरिंग, पारंपरिक बॉल बियरिंग और चुंबकीय बियरिंग शामिल हो सकते हैं। प्रत्येक विधि के अपने फायदे और नुकसान हैं, जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है।
कई टर्बोएक्सपैंडर निर्माता अपने अनूठे फायदों के कारण चुंबकीय बीयरिंग को अपनी "पसंद की बीयरिंग" के रूप में चुनते हैं। चुंबकीय बीयरिंग टर्बोएक्सपैंडर के गतिशील घटकों के घर्षण-मुक्त संचालन को सुनिश्चित करते हैं, जिससे मशीन के जीवन भर में परिचालन और रखरखाव लागत में काफी कमी आती है। उन्हें अक्षीय और रेडियल भार और अत्यधिक तनाव की स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला का सामना करने के लिए भी डिज़ाइन किया गया है। उनकी उच्च प्रारंभिक लागत बहुत कम जीवन चक्र लागत से ऑफसेट होती है।
डायनेमो। जनरेटर टर्बाइन की घूर्णी ऊर्जा लेता है और इसे विद्युत चुम्बकीय जनरेटर (जो एक प्रेरण जनरेटर या एक स्थायी चुंबक जनरेटर हो सकता है) का उपयोग करके उपयोगी विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। प्रेरण जनरेटर की रेटेड गति कम होती है, इसलिए उच्च गति वाले टर्बाइन अनुप्रयोगों के लिए गियरबॉक्स की आवश्यकता होती है, लेकिन इसे ग्रिड आवृत्ति से मेल खाने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, जिससे उत्पन्न बिजली की आपूर्ति के लिए एक चर आवृत्ति ड्राइव (VFD) की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। दूसरी ओर, स्थायी चुंबक जनरेटर को सीधे टर्बाइन से जोड़ा जा सकता है और एक चर आवृत्ति ड्राइव के माध्यम से ग्रिड को बिजली संचारित किया जा सकता है। जनरेटर को सिस्टम में उपलब्ध शाफ्ट पावर के आधार पर अधिकतम बिजली देने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
सील। टर्बोएक्सपैंडर सिस्टम को डिज़ाइन करते समय सील भी एक महत्वपूर्ण घटक है। उच्च दक्षता बनाए रखने और पर्यावरण मानकों को पूरा करने के लिए, संभावित प्रक्रिया गैस रिसाव को रोकने के लिए सिस्टम को सील किया जाना चाहिए। टर्बोएक्सपैंडर को गतिशील या स्थिर सील से सुसज्जित किया जा सकता है। लेबिरिंथ सील और ड्राई गैस सील जैसी गतिशील सील, एक घूर्णन शाफ्ट के चारों ओर एक सील प्रदान करती हैं, आमतौर पर टरबाइन व्हील, बियरिंग और मशीन के बाकी हिस्सों के बीच जहाँ जनरेटर स्थित होता है। गतिशील सील समय के साथ खराब हो जाती हैं और यह सुनिश्चित करने के लिए नियमित रखरखाव और निरीक्षण की आवश्यकता होती है कि वे ठीक से काम कर रहे हैं। जब सभी टर्बोएक्सपैंडर घटक एक ही आवास में समाहित होते हैं, तो आवास से बाहर निकलने वाले किसी भी लीड की सुरक्षा के लिए स्थिर सील का उपयोग किया जा सकता है, जिसमें जनरेटर, चुंबकीय बियरिंग ड्राइव या सेंसर शामिल हैं। ये एयरटाइट सील गैस रिसाव के खिलाफ स्थायी सुरक्षा प्रदान करती हैं और इन्हें रखरखाव या मरम्मत की आवश्यकता नहीं होती है।
प्रक्रिया के दृष्टिकोण से, विस्तारक स्थापित करने की प्राथमिक आवश्यकता कम दबाव प्रणाली को उच्च दबाव संपीड़ित (गैर-संघननीय) गैस की आपूर्ति करना है, जिसमें उपकरण के सामान्य संचालन को बनाए रखने के लिए पर्याप्त प्रवाह, दबाव ड्रॉप और उपयोग हो। ऑपरेटिंग पैरामीटर सुरक्षित और कुशल स्तर पर बनाए रखे जाते हैं।
दबाव कम करने के कार्य के संदर्भ में, विस्तारक का उपयोग जूल-थॉमसन (JT) वाल्व को बदलने के लिए किया जा सकता है, जिसे थ्रॉटल वाल्व के रूप में भी जाना जाता है। चूँकि JT वाल्व एक आइसेंट्रोपिक पथ पर चलता है और विस्तारक लगभग आइसेंट्रोपिक पथ पर चलता है, इसलिए बाद वाला गैस की एन्थैल्पी को कम करता है और एन्थैल्पी अंतर को शाफ्ट पावर में परिवर्तित करता है, जिससे JT वाल्व की तुलना में कम आउटलेट तापमान उत्पन्न होता है। यह क्रायोजेनिक प्रक्रियाओं में उपयोगी है जहाँ लक्ष्य गैस के तापमान को कम करना है।
यदि आउटलेट गैस तापमान पर निचली सीमा है (उदाहरण के लिए, एक डिकंप्रेशन स्टेशन में जहां गैस का तापमान ठंड, हाइड्रेशन या न्यूनतम सामग्री डिजाइन तापमान से ऊपर बनाए रखा जाना चाहिए), तो कम से कम एक हीटर जोड़ा जाना चाहिए। गैस के तापमान को नियंत्रित करें। जब प्रीहीटर विस्तारक के ऊपर की ओर स्थित होता है, तो फीड गैस से कुछ ऊर्जा विस्तारक में भी पुनर्प्राप्त की जाती है, जिससे इसका पावर आउटपुट बढ़ जाता है। कुछ कॉन्फ़िगरेशन में जहां आउटलेट तापमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है, तेजी से नियंत्रण प्रदान करने के लिए विस्तारक के बाद दूसरा रीहीटर स्थापित किया जा सकता है।
चित्र 3 में एक JT वाल्व को प्रतिस्थापित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रीहीटर के साथ एक विस्तारक जनरेटर के सामान्य प्रवाह आरेख का सरलीकृत आरेख दिखाया गया है।
अन्य प्रक्रिया विन्यासों में, विस्तारक में प्राप्त ऊर्जा को सीधे कंप्रेसर में स्थानांतरित किया जा सकता है। इन मशीनों, जिन्हें कभी-कभी "कमांडर" कहा जाता है, में आमतौर पर एक या अधिक शाफ्ट द्वारा जुड़े विस्तार और संपीड़न चरण होते हैं, जिसमें दो चरणों के बीच गति अंतर को विनियमित करने के लिए गियरबॉक्स भी शामिल हो सकता है। इसमें संपीड़न चरण को अधिक शक्ति प्रदान करने के लिए एक अतिरिक्त मोटर भी शामिल हो सकती है।
नीचे कुछ सबसे महत्वपूर्ण घटक दिए गए हैं जो सिस्टम के उचित संचालन और स्थिरता को सुनिश्चित करते हैं।
बाईपास वाल्व या दबाव कम करने वाला वाल्व। बाईपास वाल्व तब भी संचालन जारी रखने की अनुमति देता है जब टर्बोएक्सपैंडर काम नहीं कर रहा हो (उदाहरण के लिए, रखरखाव या किसी आपात स्थिति के लिए), जबकि दबाव कम करने वाले वाल्व का उपयोग निरंतर संचालन के लिए किया जाता है ताकि जब कुल प्रवाह विस्तारक की डिज़ाइन क्षमता से अधिक हो जाए तो अतिरिक्त गैस की आपूर्ति की जा सके।
आपातकालीन शटडाउन वाल्व (ESD): ESD वाल्व का उपयोग आपातकालीन स्थिति में यांत्रिक क्षति से बचने के लिए विस्तारक में गैस के प्रवाह को अवरुद्ध करने के लिए किया जाता है।
उपकरण और नियंत्रण। निगरानी के लिए महत्वपूर्ण चर में इनलेट और आउटलेट दबाव, प्रवाह दर, घूर्णन गति और बिजली उत्पादन शामिल हैं।
अत्यधिक गति से वाहन चलाना। यह उपकरण टरबाइन में प्रवाह को रोक देता है, जिससे टरबाइन रोटर धीमा हो जाता है, जिससे उपकरण को अप्रत्याशित प्रक्रिया स्थितियों के कारण अत्यधिक गति से बचाया जा सकता है जो उपकरण को नुकसान पहुंचा सकता है।
प्रेशर सेफ्टी वाल्व (PSV)। PSV को अक्सर पाइपलाइनों और कम दबाव वाले उपकरणों की सुरक्षा के लिए टर्बोएक्सपेंडर के बाद स्थापित किया जाता है। PSV को सबसे गंभीर आकस्मिकताओं का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए, जिसमें आमतौर पर बाईपास वाल्व का खुलना शामिल है। यदि किसी मौजूदा दबाव कम करने वाले स्टेशन में एक्सपेंडर जोड़ा जाता है, तो प्रक्रिया डिज़ाइन टीम को यह निर्धारित करना होगा कि क्या मौजूदा PSV पर्याप्त सुरक्षा प्रदान करता है।
हीटर। हीटर टर्बाइन से गुज़रने वाली गैस के कारण होने वाले तापमान में गिरावट की भरपाई करते हैं, इसलिए गैस को पहले से गरम किया जाना चाहिए। इसका मुख्य कार्य बढ़ते गैस प्रवाह के तापमान को बढ़ाना है ताकि विस्तारक से निकलने वाली गैस का तापमान न्यूनतम मूल्य से ऊपर बना रहे। तापमान बढ़ाने का एक और लाभ बिजली उत्पादन को बढ़ाना है और साथ ही जंग, संघनन या हाइड्रेट्स को रोकना है जो उपकरण नोजल को प्रतिकूल रूप से प्रभावित कर सकते हैं। हीट एक्सचेंजर्स वाली प्रणालियों में (जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है), गैस के तापमान को आमतौर पर प्रीहीटर में गर्म तरल के प्रवाह को विनियमित करके नियंत्रित किया जाता है। कुछ डिज़ाइनों में, हीट एक्सचेंजर के बजाय फ्लेम हीटर या इलेक्ट्रिक हीटर का उपयोग किया जा सकता है। हीटर पहले से ही मौजूदा JT वाल्व स्टेशन में मौजूद हो सकते हैं, और एक विस्तारक जोड़ने के लिए अतिरिक्त हीटर लगाने की आवश्यकता नहीं हो सकती है, बल्कि गर्म तरल पदार्थ के प्रवाह को बढ़ाने की आवश्यकता हो सकती है।
चिकनाई तेल और सील गैस प्रणाली। जैसा कि ऊपर बताया गया है, विस्तारक अलग-अलग सील डिज़ाइन का उपयोग कर सकते हैं, जिसके लिए स्नेहक और सीलिंग गैसों की आवश्यकता हो सकती है। जहाँ लागू हो, चिकनाई तेल को प्रक्रिया गैसों के संपर्क में आने पर उच्च गुणवत्ता और शुद्धता बनाए रखनी चाहिए, और तेल की चिपचिपाहट का स्तर चिकनाई वाले बीयरिंगों की आवश्यक परिचालन सीमा के भीतर रहना चाहिए। सीलबंद गैस प्रणाली आमतौर पर असर बॉक्स से तेल को विस्तार बॉक्स में प्रवेश करने से रोकने के लिए एक तेल स्नेहन उपकरण से सुसज्जित होती है। हाइड्रोकार्बन उद्योग में उपयोग किए जाने वाले कंपैंडर के विशेष अनुप्रयोगों के लिए, चिकनाई तेल और सील गैस प्रणाली आमतौर पर एपीआई 617 [5] भाग 4 विनिर्देशों के लिए डिज़ाइन की जाती हैं।
वेरिएबल फ़्रीक्वेंसी ड्राइव (VFD)। जब जनरेटर इंडक्शन होता है, तो यूटिलिटी फ़्रीक्वेंसी से मेल खाने के लिए अल्टरनेटिंग करंट (AC) सिग्नल को एडजस्ट करने के लिए आमतौर पर VFD को चालू किया जाता है। आमतौर पर, वेरिएबल फ़्रीक्वेंसी ड्राइव पर आधारित डिज़ाइन में गियरबॉक्स या अन्य मैकेनिकल घटकों का उपयोग करने वाले डिज़ाइन की तुलना में अधिक समग्र दक्षता होती है। VFD-आधारित सिस्टम प्रक्रिया परिवर्तनों की एक विस्तृत श्रृंखला को भी समायोजित कर सकते हैं जिसके परिणामस्वरूप एक्सपेंडर शाफ्ट की गति में परिवर्तन हो सकता है।
ट्रांसमिशन। कुछ एक्सपेंडर डिज़ाइन एक्सपेंडर की गति को जनरेटर की रेटेड गति तक कम करने के लिए गियरबॉक्स का उपयोग करते हैं। गियरबॉक्स का उपयोग करने की लागत कम समग्र दक्षता और इसलिए कम बिजली उत्पादन है।
किसी विस्तारक के लिए कोटेशन हेतु अनुरोध (आरएफक्यू) तैयार करते समय, प्रक्रिया इंजीनियर को सबसे पहले परिचालन स्थितियों का निर्धारण करना होगा, जिसमें निम्नलिखित जानकारी शामिल होगी:
मैकेनिकल इंजीनियर अक्सर अन्य इंजीनियरिंग विषयों से डेटा का उपयोग करके एक्सपेंडर जनरेटर विनिर्देशों और विनिर्देशों को पूरा करते हैं। इन इनपुट में निम्नलिखित शामिल हो सकते हैं:
विनिर्देशों में निविदा प्रक्रिया के भाग के रूप में निर्माता द्वारा उपलब्ध कराए गए दस्तावेजों और चित्रों की सूची और आपूर्ति का दायरा, साथ ही परियोजना द्वारा अपेक्षित लागू परीक्षण प्रक्रियाएं भी शामिल होनी चाहिए।
निविदा प्रक्रिया के भाग के रूप में निर्माता द्वारा प्रदान की गई तकनीकी जानकारी में सामान्यतः निम्नलिखित तत्व शामिल होने चाहिए:
यदि प्रस्ताव का कोई भी पहलू मूल विनिर्देशों से भिन्न है, तो निर्माता को विचलनों की सूची और विचलनों के कारण भी प्रदान करने होंगे।
एक बार प्रस्ताव प्राप्त हो जाने पर, परियोजना विकास टीम को अनुपालन के अनुरोध की समीक्षा करनी होगी तथा यह निर्धारित करना होगा कि क्या भिन्नताएं तकनीकी रूप से उचित हैं।
प्रस्तावों का मूल्यांकन करते समय विचारणीय अन्य तकनीकी बातें इस प्रकार हैं:
अंत में, एक आर्थिक विश्लेषण किया जाना चाहिए। क्योंकि अलग-अलग विकल्पों के परिणामस्वरूप अलग-अलग प्रारंभिक लागतें हो सकती हैं, इसलिए यह अनुशंसा की जाती है कि परियोजना के दीर्घकालिक अर्थशास्त्र और निवेश पर वापसी की तुलना करने के लिए नकदी प्रवाह या जीवन चक्र लागत विश्लेषण किया जाए। उदाहरण के लिए, एक उच्च प्रारंभिक निवेश लंबी अवधि में बढ़ी हुई उत्पादकता या कम रखरखाव आवश्यकताओं द्वारा ऑफसेट किया जा सकता है। इस प्रकार के विश्लेषण पर निर्देशों के लिए "संदर्भ" देखें। 4.
सभी टर्बोएक्सपैंडर-जनरेटर अनुप्रयोगों को किसी विशेष अनुप्रयोग में प्राप्त की जा सकने वाली उपलब्ध ऊर्जा की कुल मात्रा निर्धारित करने के लिए प्रारंभिक कुल संभावित शक्ति गणना की आवश्यकता होती है। टर्बोएक्सपैंडर जनरेटर के लिए, शक्ति क्षमता की गणना एक आइसेंट्रोपिक (निरंतर एन्ट्रॉपी) प्रक्रिया के रूप में की जाती है। घर्षण के बिना एक प्रतिवर्ती एडियाबेटिक प्रक्रिया पर विचार करने के लिए यह आदर्श थर्मोडायनामिक स्थिति है, लेकिन यह वास्तविक ऊर्जा क्षमता का अनुमान लगाने के लिए सही प्रक्रिया है।
आइसेंट्रोपिक संभावित ऊर्जा (आईपीपी) की गणना टर्बोएक्सपैंडर के इनलेट और आउटलेट पर विशिष्ट एन्थैल्पी अंतर को गुणा करके और परिणाम को द्रव्यमान प्रवाह दर से गुणा करके की जाती है। इस संभावित ऊर्जा को आइसेंट्रोपिक मात्रा (समीकरण (1)) के रूप में व्यक्त किया जाएगा:
आईपीपी = (हिंलेट - एच(आई,ई)) × ṁ x ŋ (1)
जहाँ h(i,e) विशिष्ट एन्थैल्पी है जो आइसेंट्रॉपिक आउटलेट तापमान को ध्यान में रखती है और ṁ द्रव्यमान प्रवाह दर है।
यद्यपि आइसेंट्रॉपिक संभावित ऊर्जा का उपयोग संभावित ऊर्जा का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है, सभी वास्तविक प्रणालियों में घर्षण, गर्मी और अन्य सहायक ऊर्जा हानियाँ शामिल होती हैं। इस प्रकार, वास्तविक शक्ति क्षमता की गणना करते समय, निम्नलिखित अतिरिक्त इनपुट डेटा को ध्यान में रखा जाना चाहिए:
अधिकांश टर्बोएक्सपैंडर अनुप्रयोगों में, पहले बताई गई पाइप जमने जैसी अवांछित समस्याओं को रोकने के लिए तापमान को न्यूनतम तक सीमित रखा जाता है। जहाँ प्राकृतिक गैस बहती है, वहाँ हाइड्रेट लगभग हमेशा मौजूद होते हैं, जिसका अर्थ है कि टर्बोएक्सपैंडर या थ्रॉटल वाल्व की पाइपलाइन डाउनस्ट्रीम आंतरिक और बाहरी रूप से जम जाएगी यदि आउटलेट का तापमान 0°C से नीचे चला जाता है। बर्फ के निर्माण के परिणामस्वरूप प्रवाह प्रतिबंध हो सकता है और अंततः सिस्टम को डीफ़्रॉस्ट करने के लिए बंद कर दिया जा सकता है। इस प्रकार, "वांछित" आउटलेट तापमान का उपयोग अधिक यथार्थवादी संभावित बिजली परिदृश्य की गणना करने के लिए किया जाता है। हालाँकि, हाइड्रोजन जैसी गैसों के लिए, तापमान सीमा बहुत कम होती है क्योंकि हाइड्रोजन क्रायोजेनिक तापमान (-253°C) तक पहुँचने तक गैस से तरल में नहीं बदलता है। विशिष्ट एन्थैल्पी की गणना करने के लिए इस वांछित आउटलेट तापमान का उपयोग करें।
टर्बोएक्सपैंडर सिस्टम की दक्षता पर भी विचार किया जाना चाहिए। उपयोग की जाने वाली तकनीक के आधार पर, सिस्टम की दक्षता में काफी अंतर हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक टर्बोएक्सपैंडर जो टर्बाइन से जनरेटर तक घूर्णी ऊर्जा को स्थानांतरित करने के लिए रिडक्शन गियर का उपयोग करता है, उसे टर्बाइन से जनरेटर तक सीधे ड्राइव का उपयोग करने वाले सिस्टम की तुलना में अधिक घर्षण हानि का अनुभव होगा। टर्बोएक्सपैंडर सिस्टम की समग्र दक्षता प्रतिशत के रूप में व्यक्त की जाती है और टर्बोएक्सपैंडर की वास्तविक शक्ति क्षमता का आकलन करते समय इसे ध्यान में रखा जाता है। वास्तविक शक्ति क्षमता (पीपी) की गणना इस प्रकार की जाती है:
पीपी = (हिंलेट - हेक्सिट) × ṁ x ṅ (2)
आइए प्राकृतिक गैस दबाव राहत के अनुप्रयोग को देखें। ABC एक दबाव कम करने वाले स्टेशन का संचालन और रखरखाव करता है जो मुख्य पाइपलाइन से प्राकृतिक गैस का परिवहन करता है और इसे स्थानीय नगर पालिकाओं में वितरित करता है। इस स्टेशन पर, गैस इनलेट दबाव 40 बार और आउटलेट दबाव 8 बार है। प्रीहीटेड इनलेट गैस का तापमान 35°C है, जो पाइपलाइन को जमने से रोकने के लिए गैस को पहले से गर्म करता है। इसलिए, आउटलेट गैस के तापमान को नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि यह 0°C से नीचे न गिरे। इस उदाहरण में हम सुरक्षा कारक को बढ़ाने के लिए न्यूनतम आउटलेट तापमान के रूप में 5°C का उपयोग करेंगे। सामान्यीकृत वॉल्यूमेट्रिक गैस प्रवाह दर 50,000 Nm3/h है। पावर क्षमता की गणना करने के लिए, हम मान लेंगे कि सभी गैस टर्बो एक्सपेंडर से होकर बहती है और अधिकतम पावर आउटपुट की गणना करती है। निम्नलिखित गणना का उपयोग करके कुल पावर आउटपुट क्षमता का अनुमान लगाएं: