हांग्जो नुजुओ टेक्नोलॉजी ग्रुप कंपनी, लिमिटेड।

विस्तारक घूर्णन मशीनों को चलाने के लिए दबाव में कमी का उपयोग कर सकते हैं। एक्सटेंडर स्थापित करने के संभावित लाभों का मूल्यांकन करने के तरीके के बारे में जानकारी यहां पाई जा सकती है।
आमतौर पर रासायनिक प्रक्रिया उद्योग (सीपीआई) में, "दबाव नियंत्रण वाल्वों में बड़ी मात्रा में ऊर्जा बर्बाद हो जाती है जहां उच्च दबाव तरल पदार्थों को अवसाद दिया 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। असंगत तरल पदार्थ (तरल) के लिए, यह एक हाइड्रोलिक ऊर्जा वसूली टरबाइन (HPRT; संदर्भ 1 देखें) का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। संपीड़ित तरल पदार्थ (गैसों) के लिए, एक विस्तारक एक उपयुक्त मशीन है।
एक्सपेंडर्स कई सफल अनुप्रयोगों जैसे द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग (एफसीसी), प्रशीतन, प्राकृतिक गैस शहर के वाल्व, वायु पृथक्करण या निकास उत्सर्जन जैसे कई सफल अनुप्रयोगों के साथ एक परिपक्व तकनीक है। सिद्धांत रूप में, कम दबाव वाले किसी भी गैस स्ट्रीम का उपयोग एक विस्तारक को चलाने के लिए किया जा सकता है, लेकिन "ऊर्जा उत्पादन सीधे दबाव अनुपात, तापमान और गैस धारा के प्रवाह दर के लिए आनुपातिक है" [2], साथ ही तकनीकी और आर्थिक व्यवहार्यता। विस्तारक कार्यान्वयन: प्रक्रिया इन और अन्य कारकों पर निर्भर करती है, जैसे कि स्थानीय ऊर्जा की कीमतें और निर्माता की उपयुक्त उपकरणों की उपलब्धता।
यद्यपि टर्बोएक्सपेंडर (टरबाइन के समान काम करना) सबसे प्रसिद्ध प्रकार का विस्तारक (चित्रा 1) है, विभिन्न प्रक्रिया स्थितियों के लिए उपयुक्त अन्य प्रकार हैं। यह लेख मुख्य प्रकार के विस्तारकों और उनके घटकों का परिचय देता है और संक्षेप में बताता है कि विभिन्न सीपीआई डिवीजनों में संचालन प्रबंधक, सलाहकार या ऊर्जा लेखा परीक्षक एक विस्तारक को स्थापित करने के संभावित आर्थिक और पर्यावरणीय लाभों का मूल्यांकन कैसे कर सकते हैं।
कई अलग -अलग प्रकार के प्रतिरोध बैंड हैं जो ज्यामिति और फ़ंक्शन में बहुत भिन्न होते हैं। मुख्य प्रकारों को चित्र 2 में दिखाया गया है, और प्रत्येक प्रकार को नीचे संक्षेप में वर्णित किया गया है। अधिक जानकारी के लिए, साथ ही साथ विशिष्ट व्यास और विशिष्ट गति के आधार पर प्रत्येक प्रकार की परिचालन स्थिति की तुलना करने वाले रेखांकन, सहायता देखें। 3।
पिस्टन टर्बोएक्सपेंडर। पिस्टन और रोटरी पिस्टन टर्बोएक्सपैंडर्स एक रिवर्स-रोटेटिंग आंतरिक दहन इंजन की तरह काम करते हैं, उच्च दबाव वाली गैस को अवशोषित करते हैं और अपनी संग्रहीत ऊर्जा को क्रैंकशाफ्ट के माध्यम से घूर्णी ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
टर्बो विस्तारक खींचें। ब्रेक टरबाइन विस्तारक में घूर्णन तत्व की परिधि से जुड़े बाल्टी पंखों के साथ एक गाढ़ा प्रवाह कक्ष होता है। वे उसी तरह से पानी के पहियों के रूप में डिज़ाइन किए गए हैं, लेकिन संकेंद्रित कक्षों का क्रॉस-सेक्शन इनलेट से आउटलेट तक बढ़ जाता है, जिससे गैस का विस्तार हो सकता है।
रेडियल टर्बोएक्सपेंडर। रेडियल फ्लो टर्बोएक्सपैंडर्स में एक अक्षीय इनलेट और एक रेडियल आउटलेट होता है, जिससे गैस को टरबाइन प्ररित करनेवाला के माध्यम से रेडियल का विस्तार करने की अनुमति मिलती है। इसी तरह, अक्षीय प्रवाह टर्बाइन टरबाइन पहिया के माध्यम से गैस का विस्तार करते हैं, लेकिन प्रवाह की दिशा रोटेशन के अक्ष के समानांतर बनी हुई है।
यह लेख रेडियल और अक्षीय टर्बोएक्सपैंडर्स पर केंद्रित है, जो उनके विभिन्न उपप्रकारों, घटकों और अर्थशास्त्र पर चर्चा करते हैं।
एक टर्बोएक्सपेंडर एक उच्च दबाव वाली गैस स्ट्रीम से ऊर्जा निकालता है और इसे ड्राइव लोड में परिवर्तित करता है। आमतौर पर लोड एक कंप्रेसर या जनरेटर होता है जो शाफ्ट से जुड़ा होता है। एक कंप्रेसर के साथ एक टर्बोएक्सपेंडर प्रक्रिया धारा के अन्य हिस्सों में द्रव को संपीड़ित करता है जिसमें संपीड़ित द्रव की आवश्यकता होती है, जिससे ऊर्जा का उपयोग करके पौधे की समग्र दक्षता बढ़ जाती है जो अन्यथा बर्बाद हो जाती है। एक जनरेटर लोड के साथ एक 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 लौटा सकता है।
टर्बोएक्सपेंडर जनरेटर को टरबाइन व्हील से जनरेटर तक या एक गियरबॉक्स के माध्यम से एक प्रत्यक्ष ड्राइव शाफ्ट से सुसज्जित किया जा सकता है, जो एक गियर अनुपात के माध्यम से टरबाइन व्हील से जनरेटर तक इनपुट गति को प्रभावी रूप से कम करता है। डायरेक्ट ड्राइव टर्बोएक्सपैंडर्स दक्षता, पदचिह्न और रखरखाव की लागत में लाभ प्रदान करते हैं। गियरबॉक्स टर्बोएक्सपैंडर्स भारी होते हैं और एक बड़े पदचिह्न, स्नेहन सहायक उपकरण और नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है।
फ्लो-थ्रू टर्बोएक्सपैंडर्स को रेडियल या अक्षीय टर्बाइन के रूप में बनाया जा सकता है। रेडियल फ्लो एक्सपेंडरों में एक अक्षीय इनलेट और एक रेडियल आउटलेट होता है जैसे कि गैस का प्रवाह रोटेशन के अक्ष से टरबाइन रेडियल से बाहर निकलता है। अक्षीय टर्बाइन गैस को रोटेशन की धुरी के साथ अक्षीय रूप से प्रवाहित करने की अनुमति देते हैं। अक्षीय प्रवाह टर्बाइन इनलेट गाइड वैन के माध्यम से गैस प्रवाह से ऊर्जा निकालते हैं, विस्तारक पहिया तक, विस्तार कक्ष के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ एक निरंतर गति बनाए रखने के लिए धीरे-धीरे बढ़ता है।
एक टर्बोएक्सपेंडर जनरेटर में तीन मुख्य घटक होते हैं: एक टरबाइन पहिया, विशेष बीयरिंग और एक जनरेटर।
टरबाइन पहिया। टर्बाइन पहियों को अक्सर विशेष रूप से वायुगतिकीय दक्षता का अनुकूलन करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। टरबाइन व्हील डिजाइन को प्रभावित करने वाले अनुप्रयोग चर में इनलेट/आउटलेट दबाव, इनलेट/आउटलेट तापमान, मात्रा प्रवाह और द्रव गुण शामिल हैं। जब एक चरण में संपीड़न अनुपात बहुत अधिक होता है, तो कई टरबाइन पहियों के साथ एक टर्बोएक्सपेंडर की आवश्यकता होती है। रेडियल और अक्षीय टरबाइन पहियों दोनों को मल्टी-स्टेज वाले के रूप में डिज़ाइन किया जा सकता है, लेकिन अक्षीय टरबाइन पहियों में बहुत कम अक्षीय लंबाई होती है और इसलिए यह अधिक कॉम्पैक्ट होता है। मल्टीस्टेज रेडियल फ्लो टर्बाइनों को अक्षीय से रेडियल और बैक से अक्षीय तक प्रवाह करने के लिए गैस की आवश्यकता होती है, जिससे अक्षीय प्रवाह टरबाइन की तुलना में उच्च घर्षण नुकसान होता है।
बीयरिंग। असर डिजाइन एक टर्बोएक्सपेंडर के कुशल संचालन के लिए महत्वपूर्ण है। टर्बोएक्सपेंडर डिजाइन से संबंधित असर प्रकार व्यापक रूप से भिन्न होते हैं और इसमें तेल बीयरिंग, तरल फिल्म बीयरिंग, पारंपरिक बॉल बियरिंग और चुंबकीय बीयरिंग शामिल हो सकते हैं। प्रत्येक विधि के अपने फायदे और नुकसान हैं, जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है।
कई टर्बोएक्सपेंडर निर्माता अपने अद्वितीय लाभों के कारण अपनी "पसंद का असर" के रूप में चुंबकीय बीयरिंग का चयन करते हैं। चुंबकीय बीयरिंग टर्बोएक्सपेंडर के गतिशील घटकों के घर्षण-मुक्त संचालन को सुनिश्चित करते हैं, मशीन के जीवन पर संचालन और रखरखाव की लागत को काफी कम करते हैं। वे अक्षीय और रेडियल लोड और ओवरस्ट्रेस स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला का सामना करने के लिए भी डिज़ाइन किए गए हैं। उनकी उच्च प्रारंभिक लागत बहुत कम जीवन चक्र लागत से ऑफसेट होती है।
डायनामो। जनरेटर टरबाइन की घूर्णी ऊर्जा लेता है और इसे विद्युत चुम्बकीय जनरेटर (जो एक इंडक्शन जनरेटर या एक स्थायी चुंबक जनरेटर हो सकता है) का उपयोग करके उपयोगी विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इंडक्शन जनरेटर में कम रेटेड गति होती है, इसलिए हाई स्पीड टरबाइन एप्लिकेशन को गियरबॉक्स की आवश्यकता होती है, लेकिन 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 को समाप्त किया जा सकता है। दूसरी ओर, स्थायी चुंबक जनरेटर, सीधे शाफ्ट को टरबाइन में मिलाया जा सकता है और एक चर आवृत्ति ड्राइव के माध्यम से ग्रिड को बिजली प्रसारित किया जा सकता है। जनरेटर को सिस्टम में उपलब्ध शाफ्ट पावर के आधार पर अधिकतम शक्ति प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
सील। टर्बोएक्सपेंडर सिस्टम को डिजाइन करते समय सील भी एक महत्वपूर्ण घटक है। उच्च दक्षता बनाए रखने और पर्यावरण मानकों को पूरा करने के लिए, संभावित प्रक्रिया गैस लीक को रोकने के लिए सिस्टम को सील किया जाना चाहिए। टर्बोएक्सपैंडर्स को गतिशील या स्थिर सील से सुसज्जित किया जा सकता है। गतिशील सील, जैसे कि भूलभुलैया सील और सूखी गैस सील, एक घूर्णन शाफ्ट के चारों ओर एक सील प्रदान करती है, आमतौर पर टरबाइन पहिया, बीयरिंग और मशीन के बाकी हिस्सों के बीच जहां जनरेटर स्थित है। डायनेमिक सील्स समय के साथ पहनते 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 टर्बोएक्सपेंडर घटकों को एक ही आवास में समाहित किया जाता है, तो स्टेटिक सील का उपयोग किसी भी लीड से बाहर निकलने के लिए किया जा सकता है, जिसमें जनरेटर, चुंबकीय असर ड्राइव, या सेंसर शामिल हैं। ये एयरटाइट सील गैस रिसाव के खिलाफ स्थायी सुरक्षा प्रदान करते हैं और कोई रखरखाव या मरम्मत की आवश्यकता नहीं होती है।
एक प्रक्रिया के दृष्टिकोण से, एक विस्तारक को स्थापित करने के लिए प्राथमिक आवश्यकता उपकरण के सामान्य संचालन को बनाए रखने के लिए पर्याप्त प्रवाह, दबाव ड्रॉप और उपयोग के साथ कम दबाव वाली प्रणाली के लिए उच्च दबाव वाले संपीड़ित (गैर-संवेदी) गैस की आपूर्ति करना है। ऑपरेटिंग मापदंडों को सुरक्षित और कुशल स्तर पर बनाए रखा जाता है।
दबाव को कम करने वाले फ़ंक्शन के संदर्भ में, विस्तारक का उपयोग जूल-थॉमसन (जेटी) वाल्व को बदलने के लिए किया जा सकता है, जिसे थ्रॉटल वाल्व के रूप में भी जाना जाता है। चूंकि JT वाल्व एक isentropic पथ के साथ चलता है और विस्तारक लगभग isentropic पथ के साथ चलता है, बाद वाला गैस के थैलेपी को कम करता है और थैलेपी अंतर को शाफ्ट शक्ति में परिवर्तित करता है, जिससे JT वाल्व की तुलना में कम आउटलेट तापमान का उत्पादन होता है। यह क्रायोजेनिक प्रक्रियाओं में उपयोगी है जहां लक्ष्य गैस के तापमान को कम करना है।
यदि आउटलेट गैस तापमान पर एक कम सीमा है (उदाहरण के लिए, एक विघटन स्टेशन में जहां गैस का तापमान ठंड, जलयोजन, या न्यूनतम सामग्री डिजाइन तापमान के ऊपर बनाए रखा जाना चाहिए), कम से कम एक हीटर जोड़ा जाना चाहिए। गैस तापमान को नियंत्रित करें। जब प्रीहेटर विस्तारक के ऊपर स्थित होता है, तो फ़ीड गैस से कुछ ऊर्जा भी विस्तारक में बरामद होती है, जिससे इसका बिजली उत्पादन बढ़ जाता है। कुछ कॉन्फ़िगरेशन में जहां आउटलेट तापमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है, तेजी से नियंत्रण प्रदान करने के लिए विस्तारक के बाद एक दूसरे रेहेटर को स्थापित किया जा सकता है।
अंजीर में। चित्रा 3 एक JT वाल्व को बदलने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रीहाइटर के साथ एक विस्तारक जनरेटर के सामान्य प्रवाह आरेख का एक सरलीकृत आरेख दिखाता है।
अन्य प्रक्रिया कॉन्फ़िगरेशन में, विस्तारक में बरामद ऊर्जा को सीधे कंप्रेसर को स्थानांतरित किया जा सकता है। इन मशीनों, जिसे कभी -कभी "कमांडर" कहा जाता है, आमतौर पर एक या अधिक शाफ्ट से जुड़े विस्तार और संपीड़न चरण होते हैं, जिसमें दो चरणों के बीच गति अंतर को विनियमित करने के लिए एक गियरबॉक्स भी शामिल हो सकता है। इसमें संपीड़न चरण में अधिक शक्ति प्रदान करने के लिए एक अतिरिक्त मोटर भी शामिल हो सकता 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 वाले वाल्व। बाईपास वाल्व ऑपरेशन को जारी रखने की अनुमति देता है जब टर्बोएक्सपेंडर का संचालन नहीं हो रहा है (उदाहरण के लिए, रखरखाव या आपातकालीन के लिए), जबकि दबाव कम करने वाले वाल्व का उपयोग निरंतर संचालन के लिए किया जाता है, जब कुल प्रवाह विस्तारक की डिजाइन क्षमता से अधिक हो जाता है।
आपातकालीन शटडाउन वाल्व (ESD)। ईएसडी वाल्व का उपयोग यांत्रिक क्षति से बचने के लिए एक आपातकालीन स्थिति में गैस के प्रवाह को अवरुद्ध करने के लिए किया जाता है।
उपकरण और नियंत्रण। मॉनिटर करने के लिए महत्वपूर्ण चर में इनलेट और आउटलेट दबाव, प्रवाह दर, रोटेशन की गति और बिजली उत्पादन शामिल हैं।
अत्यधिक गति से ड्राइविंग। डिवाइस टरबाइन में प्रवाह को काट देता है, जिससे टरबाइन रोटर धीमा हो जाता है, जिससे उपकरण को अप्रत्याशित प्रक्रिया की स्थिति के कारण अत्यधिक गति से बचाता है जो उपकरणों को नुकसान पहुंचा सकता है।
दबाव सुरक्षा 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 खोलने के लिए बाईपास वाल्व की विफलता शामिल होती है। यदि एक विस्तारक को मौजूदा दबाव में कमी स्टेशन में जोड़ा जाता है, तो प्रक्रिया डिजाइन टीम को यह निर्धारित करना होगा कि क्या मौजूदा PSV पर्याप्त सुरक्षा प्रदान करता है।
हीटर। हीटर टरबाइन से गुजरने वाली गैस के कारण होने वाले तापमान की गिरावट के लिए क्षतिपूर्ति करते हैं, इसलिए गैस को पहले से गरम किया जाना चाहिए। इसका मुख्य कार्य गैस के तापमान को बनाए रखने के लिए बढ़ते गैस प्रवाह के तापमान को बढ़ाना है, जो न्यूनतम मूल्य से ऊपर विस्तारक को छोड़ देता है। तापमान बढ़ाने का एक और लाभ बिजली उत्पादन को बढ़ाना है और साथ ही जंग, संक्षेपण, या हाइड्रेट्स को रोकना है जो उपकरण नोजल को प्रतिकूल रूप से प्रभावित कर सकता है। हीट एक्सचेंजर्स युक्त प्रणालियों में (जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है), गैस तापमान को आमतौर पर गर्म तरल के प्रवाह को प्रीहेटर में नियंत्रित करके नियंत्रित किया जाता है। कुछ डिजाइनों में, हीट एक्सचेंजर के बजाय एक लौ हीटर या इलेक्ट्रिक हीटर का उपयोग किया जा सकता है। हीटर पहले से ही एक मौजूदा जेटी वाल्व स्टेशन में मौजूद हो सकते हैं, और एक विस्तारक को जोड़ने से अतिरिक्त हीटर स्थापित करने की आवश्यकता नहीं हो सकती है, बल्कि गर्म तरल पदार्थ के प्रवाह में वृद्धि हो सकती है।
चिकनाई तेल और सील गैस प्रणालियों। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, विस्तारक विभिन्न सील डिजाइनों का उपयोग कर सकते हैं, जिसमें स्नेहक और सील गैसों की आवश्यकता हो सकती है। जहां लागू हो, स्नेहक तेल को प्रक्रिया गैसों के संपर्क में होने पर उच्च गुणवत्ता और पवित्रता बनाए रखना चाहिए, और तेल चिपचिपाहट स्तर को चिकनाई वाले बीयरिंगों की आवश्यक ऑपरेटिंग रेंज के भीतर रहना चाहिए। सील गैस सिस्टम आमतौर पर तेल स्नेहन उपकरण से सुसज्जित होते हैं ताकि तेल को एक्सपेंशन बॉक्स में प्रवेश करने से रोकने के लिए तेल को रोका जा सके। हाइड्रोकार्बन उद्योग में उपयोग किए जाने वाले कंपैंडर्स के विशेष अनुप्रयोगों के लिए, चिकनाई तेल और सील गैस सिस्टम आमतौर पर एपीआई 617 [5] भाग 4 विनिर्देशों के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव (VFD)। जब जनरेटर इंडक्शन होता है, तो एक VFD को आमतौर पर उपयोगिता आवृत्ति से मेल खाने के लिए वैकल्पिक वर्तमान (एसी) सिग्नल को समायोजित करने के लिए चालू किया जाता है। आमतौर पर, चर आवृत्ति ड्राइव पर आधारित डिजाइनों में गियरबॉक्स या अन्य यांत्रिक घटकों का उपयोग करने वाले डिजाइनों 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 विस्तारक शाफ्ट गति में परिवर्तन हो सकता है।
ट्रांसमिशन। कुछ विस्तारक डिजाइन जनरेटर की रेटेड गति तक विस्तारक की गति को कम करने के लिए एक गियरबॉक्स का उपयोग करते हैं। गियरबॉक्स का उपयोग करने की लागत कम समग्र दक्षता है और इसलिए बिजली उत्पादन कम है।
एक विस्तारक के लिए उद्धरण (RFQ) के लिए अनुरोध तैयार करते समय, प्रक्रिया इंजीनियर को पहले संचालन की स्थिति का निर्धारण करना होगा, जिसमें निम्नलिखित जानकारी भी शामिल है:
मैकेनिकल इंजीनियर अक्सर अन्य इंजीनियरिंग विषयों से डेटा का उपयोग करके विस्तारक जनरेटर विनिर्देशों और विनिर्देशों को पूरा करते हैं। इन इनपुट में निम्नलिखित शामिल हो सकते हैं:
विनिर्देशों में निर्माता द्वारा प्रदान किए गए दस्तावेजों और चित्रों की एक सूची भी शामिल होनी चाहिए, जो निविदा प्रक्रिया और आपूर्ति के दायरे के रूप में, साथ ही परियोजना द्वारा आवश्यक रूप से लागू परीक्षण प्रक्रियाओं के रूप में भी होनी चाहिए।
निर्माता द्वारा निविदा प्रक्रिया के हिस्से के रूप में प्रदान की गई तकनीकी जानकारी में आम तौर पर निम्नलिखित तत्व शामिल होने चाहिए:
यदि प्रस्ताव का कोई भी पहलू मूल विनिर्देशों से भिन्न होता है, तो निर्माता को विचलन की एक सूची और विचलन के कारणों की सूची भी प्रदान करनी चाहिए।
एक प्रस्ताव प्राप्त होने के बाद, परियोजना विकास टीम को अनुपालन के लिए अनुरोध की समीक्षा करनी चाहिए और यह निर्धारित करना चाहिए कि क्या परिवर्तन तकनीकी रूप से उचित हैं।
प्रस्तावों का मूल्यांकन करते समय विचार करने के लिए अन्य तकनीकी विचारों में शामिल हैं:
अंत में, एक आर्थिक विश्लेषण किया जाना चाहिए। क्योंकि विभिन्न विकल्पों के परिणामस्वरूप विभिन्न प्रारंभिक लागत हो सकती है, यह अनुशंसा की जाती है कि परियोजना के दीर्घकालिक अर्थशास्त्र की तुलना करने और निवेश पर वापसी के लिए एक नकदी प्रवाह या जीवन चक्र लागत विश्लेषण किया जाए। उदाहरण के लिए, एक उच्च प्रारंभिक निवेश लंबी अवधि में उत्पादकता में वृद्धि या रखरखाव की आवश्यकताओं को कम करके ऑफसेट किया जा सकता है। इस प्रकार के विश्लेषण पर निर्देशों के लिए "संदर्भ" देखें। 4।
सभी टर्बोएक्सपेंडर-जनरेटर अनुप्रयोगों को उपलब्ध ऊर्जा की कुल मात्रा को निर्धारित करने के लिए एक प्रारंभिक कुल संभावित बिजली गणना की आवश्यकता होती है जिसे किसी विशेष अनुप्रयोग में पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। टर्बोएक्सपेंडर जनरेटर के लिए, बिजली की क्षमता की गणना एक iSentropic (निरंतर एन्ट्रापी) प्रक्रिया के रूप में की जाती है। यह घर्षण के बिना एक प्रतिवर्ती एडियाबेटिक प्रक्रिया पर विचार करने के लिए आदर्श थर्मोडायनामिक स्थिति है, लेकिन यह वास्तविक ऊर्जा क्षमता का अनुमान लगाने के लिए सही प्रक्रिया है।
ISENTROPIC POBUTAL ENERGTH (IPP) की गणना टर्बोएक्सपेंडर के इनलेट और आउटलेट पर विशिष्ट थैलेपी अंतर को गुणा करके और द्रव्यमान प्रवाह दर से परिणाम को गुणा करके की जाती है। इस संभावित ऊर्जा को एक iSentropic मात्रा (समीकरण (1)) के रूप में व्यक्त किया जाएगा:
Ipp = (hinlet - h (i, e)) × ŋ x ŋ (1)
जहां H (i, e) विशिष्ट थैलेपी है जो Isentropic आउटलेट तापमान को ध्यान में रखता है और ṁ द्रव्यमान प्रवाह दर है।
यद्यपि संभावित ऊर्जा का अनुमान लगाने के लिए isentropic संभावित ऊर्जा का उपयोग किया जा सकता है, सभी वास्तविक प्रणालियों में घर्षण, गर्मी और अन्य सहायक ऊर्जा घाटे शामिल हैं। इस प्रकार, वास्तविक शक्ति क्षमता की गणना करते समय, निम्नलिखित अतिरिक्त इनपुट डेटा को ध्यान में रखा जाना चाहिए:
अधिकांश टर्बोएक्सपेंडर अनुप्रयोगों में, तापमान अवांछित समस्याओं जैसे कि पहले उल्लेखित पाइप फ्रीजिंग को रोकने के लिए न्यूनतम तक सीमित है। जहां प्राकृतिक गैस बहती है, हाइड्रेट्स लगभग हमेशा मौजूद होते हैं, जिसका अर्थ है कि टर्बोएक्सपेंडर या थ्रॉटल वाल्व की पाइपलाइन नीचे की ओर आंतरिक और बाहरी रूप से फ्रीज हो जाएगी यदि आउटलेट का तापमान 0 ° C से नीचे गिरता है। बर्फ के गठन से प्रवाह प्रतिबंध हो सकता है और अंततः सिस्टम को डीफ्रॉस्ट के लिए बंद कर दिया जा सकता है। इस प्रकार, "वांछित" आउटलेट तापमान का उपयोग अधिक यथार्थवादी संभावित शक्ति परिदृश्य की गणना करने के लिए किया जाता है। हालांकि, हाइड्रोजन जैसी गैसों के लिए, तापमान की सीमा बहुत कम है क्योंकि हाइड्रोजन गैस से तरल में नहीं बदल जाता है जब तक कि यह क्रायोजेनिक तापमान (-253 ° C) तक नहीं पहुंचता है। विशिष्ट थैलेपी की गणना करने के लिए इस वांछित आउटलेट तापमान का उपयोग करें।
टर्बोएक्सपेंडर सिस्टम की दक्षता पर भी विचार किया जाना चाहिए। उपयोग की जाने वाली तकनीक के आधार पर, सिस्टम दक्षता काफी भिन्न हो सकती है। उदाहरण के लिए, एक टर्बोएक्सपेंडर जो टरबाइन से जनरेटर में घूर्णी ऊर्जा को स्थानांतरित करने के लिए एक कमी गियर का उपयोग करता है, एक प्रणाली की तुलना में अधिक घर्षण घाटे का अनुभव करेगा जो टरबाइन से जनरेटर तक प्रत्यक्ष ड्राइव का उपयोग करता है। टर्बोएक्सपेंडर सिस्टम की समग्र दक्षता को प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है और टर्बोएक्सपेंडर की वास्तविक शक्ति क्षमता का आकलन करते समय ध्यान में रखा जाता है। वास्तविक शक्ति क्षमता (पीपी) की गणना निम्नानुसार की जाती है:
पीपी = (हिनलेट - हेक्सिट) × ṅ x ṅ (2)
आइए प्राकृतिक गैस दबाव राहत के आवेदन को देखें। एबीसी एक दबाव में कमी स्टेशन का संचालन और रखरखाव करता है जो मुख्य पाइपलाइन से प्राकृतिक गैस का परिवहन करता है और इसे स्थानीय नगरपालिकाओं को वितरित करता है। इस स्टेशन पर, गैस इनलेट दबाव 40 बार है और आउटलेट दबाव 8 बार है। प्रीहीट इनलेट गैस का तापमान 35 डिग्री सेल्सियस है, जो पाइपलाइन के ठंड को रोकने के लिए गैस को प्रीहीट करता है। इसलिए, आउटलेट गैस 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 एनएम 3/एच है। बिजली की क्षमता की गणना करने के लिए, हम यह मान लेंगे कि सभी गैस टर्बो विस्तारक के माध्यम से बहती हैं और अधिकतम बिजली उत्पादन की गणना करती हैं। निम्नलिखित गणना का उपयोग करके कुल बिजली उत्पादन क्षमता का अनुमान लगाएं: