អ្នកនិពន្ធ៖ Lukas Bijikli, អ្នកគ្រប់គ្រងផលប័ត្រផលិតផល, ដ្រាយប្រអប់លេខរួមបញ្ចូលគ្នា, R&D CO2 Compression និង Heat Pump, Siemens Energy ។
អស់ជាច្រើនឆ្នាំមកនេះ Integrated Gear Compressor (IGC) គឺជាបច្ចេកវិទ្យានៃជម្រើសសម្រាប់រោងចក្របំបែកខ្យល់។ នេះជាចម្បងដោយសារតែប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់របស់ពួកគេដែលនាំដោយផ្ទាល់ទៅការកាត់បន្ថយការចំណាយសម្រាប់អុកស៊ីសែន អាសូត និងឧស្ម័នអសកម្ម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការផ្តោតការយកចិត្តទុកដាក់កាន់តែខ្លាំងឡើងលើការបំបែកកាបូនបានដាក់តម្រូវការថ្មីលើ IPCs ជាពិសេសទាក់ទងនឹងប្រសិទ្ធភាព និងភាពបត់បែននៃបទប្បញ្ញត្តិ។ ការចំណាយដើមទុននៅតែបន្តជាកត្តាសំខាន់សម្រាប់ប្រតិបត្តិកររោងចក្រ ជាពិសេសនៅក្នុងសហគ្រាសធុនតូច និងមធ្យម។
ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំកន្លងមកនេះ ក្រុមហ៊ុន Siemens Energy បានផ្តួចផ្តើមគម្រោងស្រាវជ្រាវ និងអភិវឌ្ឍន៍ (R&D) ជាច្រើនក្នុងគោលបំណងពង្រីកសមត្ថភាព IGC ដើម្បីបំពេញតម្រូវការផ្លាស់ប្តូរនៃទីផ្សារបំបែកខ្យល់។ អត្ថបទនេះបង្ហាញពីការកែលម្អការរចនាជាក់លាក់មួយចំនួនដែលយើងបានធ្វើ និងពិភាក្សាអំពីរបៀបដែលការផ្លាស់ប្តូរទាំងនេះអាចជួយបំពេញតាមគោលដៅនៃការចំណាយ និងការកាត់បន្ថយកាបូនរបស់អតិថិជនរបស់យើង។
អង្គភាពបំបែកខ្យល់ភាគច្រើននាពេលបច្ចុប្បន្ននេះត្រូវបានបំពាក់ដោយម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ខ្យល់ពីរ៖ ម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ខ្យល់ចម្បង (MAC) និងម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ខ្យល់ជំរុញ (BAC) ។ ម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ខ្យល់ចម្បងជាធម្មតាបង្ហាប់លំហូរខ្យល់ទាំងមូលពីសម្ពាធបរិយាកាសទៅប្រហែល 6 bar ។ ផ្នែកមួយនៃលំហូរនេះត្រូវបានបង្ហាប់បន្ថែមទៀតនៅក្នុង BAC ដល់សម្ពាធរហូតដល់ 60 bar ។
អាស្រ័យលើប្រភពថាមពលម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ជាធម្មតាត្រូវបានជំរុញដោយទួរប៊ីនចំហាយឬម៉ូទ័រអេឡិចត្រិច។ នៅពេលប្រើទួរប៊ីនចំហុយ ម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ទាំងពីរត្រូវបានជំរុញដោយទួរប៊ីនដូចគ្នាតាមរយៈចុងស្នប់ភ្លោះ។ នៅក្នុងគ្រោងការណ៍បុរាណឧបករណ៍កម្រិតមធ្យមមួយត្រូវបានដំឡើងរវាងទួរប៊ីនចំហាយទឹកនិង HAC (រូបភាពទី 1) ។
នៅក្នុងប្រព័ន្ធដែលជំរុញដោយទួរប៊ីនចំហាយទឹក និងអគ្គិសនី ប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ គឺជាដងថ្លឹងដ៏មានអានុភាពសម្រាប់ decarbonization ព្រោះវាប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ដល់ការប្រើប្រាស់ថាមពលរបស់អង្គភាព។ នេះមានសារៈសំខាន់ជាពិសេសសម្រាប់ MGPs ដែលត្រូវបានជំរុញដោយទួរប៊ីនចំហាយ ចាប់តាំងពីកំដៅភាគច្រើនសម្រាប់ការផលិតចំហាយទឹកត្រូវបានទទួលនៅក្នុងឡចំហាយដែលប្រើដោយឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល។
ទោះបីជាម៉ូទ័រអេឡិចត្រិចផ្តល់នូវជម្រើសពណ៌បៃតងសម្រាប់ដ្រាយទួរប៊ីនចំហុយក៏ដោយ ជារឿយៗមានតម្រូវការកាន់តែច្រើនសម្រាប់ភាពបត់បែននៃការគ្រប់គ្រង។ រោងចក្របំបែកខ្យល់ទំនើបជាច្រើនដែលកំពុងត្រូវបានសាងសង់នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ត្រូវបានភ្ជាប់បណ្តាញអគ្គិសនី និងមានកម្រិតខ្ពស់នៃការប្រើប្រាស់ថាមពលកកើតឡើងវិញ។ ជាឧទាហរណ៍ នៅប្រទេសអូស្ត្រាលី មានគម្រោងសាងសង់រោងចក្រអាម៉ូញាក់ពណ៌បៃតងជាច្រើនដែលនឹងប្រើប្រាស់ឯកតាបំបែកខ្យល់ (ASUs) ដើម្បីផលិតអាសូតសម្រាប់ការសំយោគអាម៉ូញាក់ ហើយត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងទទួលបានអគ្គិសនីពីកសិដ្ឋានខ្យល់ និងពន្លឺព្រះអាទិត្យនៅក្បែរនោះ។ នៅរោងចក្រទាំងនេះ ភាពបត់បែននៃបទប្បញ្ញត្តិគឺមានសារៈសំខាន់ដើម្បីទូទាត់សងសម្រាប់ការប្រែប្រួលធម្មជាតិនៅក្នុងការផលិតថាមពល។
Siemens Energy បានបង្កើត IGC ដំបូងគេ (ពីមុនហៅថា VK) ក្នុងឆ្នាំ 1948។ សព្វថ្ងៃនេះក្រុមហ៊ុននេះផលិតបានជាង 2,300 គ្រឿងនៅទូទាំងពិភពលោក ដែលភាគច្រើនត្រូវបានរចនាឡើងសម្រាប់កម្មវិធីដែលមានអត្រាលំហូរលើសពី 400,000 m3/h ។ MGPs ទំនើបរបស់យើងមានអត្រាលំហូររហូតដល់ 1.2 លានម៉ែត្រគូបក្នុងមួយម៉ោងក្នុងអាគារមួយ។ ទាំងនេះរួមបញ្ចូលកំណែគ្មានប្រអប់លេខនៃម៉ាស៊ីនបង្ហាប់កុងសូលដែលមានសមាមាត្រសម្ពាធរហូតដល់ 2.5 ឬខ្ពស់ជាងនេះនៅក្នុងកំណែតែមួយដំណាក់កាល និងសមាមាត្រសម្ពាធរហូតដល់ 6 នៅក្នុងកំណែសៀរៀល។
ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ ដើម្បីបំពេញតម្រូវការកើនឡើងសម្រាប់ប្រសិទ្ធភាព IGC ភាពបត់បែននៃបទប្បញ្ញត្តិ និងការចំណាយដើមទុន យើងបានធ្វើការកែលម្អការរចនាគួរឱ្យកត់សម្គាល់មួយចំនួន ដែលត្រូវបានសង្ខេបខាងក្រោម។
ប្រសិទ្ធភាពអថេរនៃចំនួននៃ impellers ជាធម្មតាត្រូវបានប្រើនៅក្នុងដំណាក់កាល MAC ដំបូងគឺត្រូវបានកើនឡើងដោយការផ្លាស់ប្តូរធរណីមាត្រ blade ។ ជាមួយនឹង impeller ថ្មីនេះ ប្រសិទ្ធភាពអថេររហូតដល់ 89% អាចសម្រេចបានក្នុងការរួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយ LS diffusers ធម្មតា និងជាង 90% នៅក្នុងការរួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយ diffusers កូនកាត់ជំនាន់ថ្មី។
លើសពីនេះទៀត impeller មានលេខ Mach ខ្ពស់ជាង 1.3 ដែលផ្តល់ដំណាក់កាលដំបូងជាមួយនឹងដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់ និងសមាមាត្របង្ហាប់។ នេះក៏កាត់បន្ថយថាមពលដែលប្រអប់លេខនៅក្នុងប្រព័ន្ធ MAC បីដំណាក់កាលត្រូវតែបញ្ជូន ដែលអនុញ្ញាតឱ្យប្រើប្រអប់លេខដែលមានអង្កត់ផ្ចិតតូចជាង និងប្រអប់លេខដោយផ្ទាល់នៅក្នុងដំណាក់កាលដំបូង។
បើប្រៀបធៀបទៅនឹង LS vane diffuser ប្រវែងពេញបែបប្រពៃណី ឧបករណ៍ diffuser កូនកាត់ជំនាន់ក្រោយមានប្រសិទ្ធភាពកើនឡើង 2.5% និងកត្តាត្រួតពិនិត្យ 3% ។ ការកើនឡើងនេះត្រូវបានសម្រេចដោយការលាយ blades (ពោលគឺ blades ត្រូវបានបែងចែកទៅជាផ្នែកកម្ពស់ពេញ និងផ្នែកកម្ពស់ដោយផ្នែក)។ នៅក្នុងការកំណត់នេះ។
ទិន្នផលលំហូររវាង impeller និង diffuser ត្រូវបានកាត់បន្ថយដោយផ្នែកមួយនៃកម្ពស់ blade ដែលមានទីតាំងនៅជិត impeller ជាង blades នៃ LS diffuser ធម្មតា។ ដូចទៅនឹង LS diffuser ធម្មតាដែរ គែមនាំមុខនៃ blades ប្រវែងពេញគឺស្មើគ្នាពី impeller ដើម្បីជៀសវាងអន្តរកម្ម impeller-diffuser ដែលអាចបំផ្លាញ blades ។
ការបង្កើនកម្ពស់ផ្នែកខ្លះនៃ blades ខិតទៅជិត impeller ក៏ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវទិសដៅលំហូរនៅជិតតំបន់ pulsation ។ ដោយសារតែគែមឈានមុខគេនៃផ្នែក vane ប្រវែងពេញនៅតែមានអង្កត់ផ្ចិតដូចគ្នានឹង diffuser LS ធម្មតា បន្ទាត់បិទបើកមិនប៉ះពាល់ទេ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានកម្មវិធីធំទូលាយជាងមុន និងការលៃតម្រូវ។
ការចាក់ទឹកពាក់ព័ន្ធនឹងការចាក់ដំណក់ទឹកចូលទៅក្នុងស្ទ្រីមខ្យល់នៅក្នុងបំពង់ស្រូប។ ដំណក់ទឹកហួត និងស្រូបយកកំដៅពីស្ទ្រីមឧស្ម័នដំណើរការ ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយសីតុណ្ហភាពចូលដល់ដំណាក់កាលបង្ហាប់។ នេះបណ្តាលឱ្យមានការថយចុះតម្រូវការថាមពល isentropic និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពលើសពី 1% ។
ការឡើងរឹងរបស់ប្រអប់លេខអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកបង្កើនភាពតានតឹងដែលអាចអនុញ្ញាតបានក្នុងមួយឯកតាដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកកាត់បន្ថយទទឹងធ្មេញ។ នេះកាត់បន្ថយការបាត់បង់មេកានិចនៅក្នុងប្រអប់លេខរហូតដល់ 25% ដែលបណ្តាលឱ្យមានការកើនឡើងនៃប្រសិទ្ធភាពសរុបរហូតដល់ 0.5% ។ លើសពីនេះ ការចំណាយលើម៉ាស៊ីនបង្ហាប់មេអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយរហូតដល់ 1% ដោយសារតែលោហៈតិចត្រូវបានប្រើប្រាស់នៅក្នុងប្រអប់លេខធំ។
impeller នេះអាចដំណើរការជាមួយនឹងមេគុណលំហូរ (φ) រហូតដល់ 0.25 និងផ្តល់នូវក្បាល 6% ច្រើនជាង impellers 65 ដឺក្រេ។ លើសពីនេះទៀតមេគុណលំហូរឈានដល់ 0.25 ហើយនៅក្នុងការរចនាលំហូរពីរដងនៃម៉ាស៊ីន IGC លំហូរបរិមាណឈានដល់ 1.2 លាន m3 / h ឬសូម្បីតែ 2.4 លាន m3 / ម៉ោង។
តម្លៃ phi ខ្ពស់អនុញ្ញាតឱ្យប្រើ impeller អង្កត់ផ្ចិតតូចជាងនៅលំហូរបរិមាណដូចគ្នា ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយថ្លៃដើមនៃ compressor មេរហូតដល់ 4% ។ អង្កត់ផ្ចិតនៃ impeller ដំណាក់កាលដំបូងអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយបន្ថែមទៀត។
ក្បាលខ្ពស់ជាងនេះត្រូវបានសម្រេចដោយមុំផ្លាតរបស់ impeller 75° ដែលបង្កើនសមាសធាតុល្បឿន circumferential នៅព្រី ហើយដូច្នេះផ្តល់នូវក្បាលខ្ពស់ជាងនេះបើយោងតាមសមីការរបស់អយល័រ។
បើប្រៀបធៀបទៅនឹងម៉ាស៊ីនរុញដែលមានល្បឿនលឿន និងប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ប្រសិទ្ធភាពរបស់ impeller ត្រូវបានកាត់បន្ថយបន្តិចដោយសារតែការខាតបង់ខ្ពស់ជាងនៅក្នុងវ៉ុល។ នេះអាចត្រូវបានផ្តល់សំណងដោយការប្រើខ្យងដែលមានទំហំមធ្យម។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ទោះបីជាគ្មានវ៉ុលទាំងនេះក៏ដោយ ប្រសិទ្ធភាពអថេររហូតដល់ 87% អាចសម្រេចបាននៅលេខ Mach នៃ 1.0 និងមេគុណលំហូរនៃ 0.24 ។
វ៉ុលតូចជាងអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកជៀសវាងការប៉ះទង្គិចជាមួយវ៉ុលផ្សេងទៀតនៅពេលដែលអង្កត់ផ្ចិតនៃឧបករណ៍ធំត្រូវបានកាត់បន្ថយ។ ប្រតិបត្តិករអាចសន្សំសំចៃការចំណាយដោយប្តូរពីម៉ូទ័រ 6-pole ទៅម៉ូទ័រ 4-pole ដែលមានល្បឿនលឿនជាងមុន (1000 rpm ទៅ 1500 rpm) ដោយមិនចាំបាច់លើសពីល្បឿនអតិបរមាដែលអាចអនុញ្ញាតបាន។ លើសពីនេះទៀត វាអាចកាត់បន្ថយការចំណាយលើសម្ភារៈសម្រាប់ឧបករណ៍ helical និងធំ។
សរុបមក ម៉ាស៊ីនបង្ហាប់មេអាចសន្សំបានរហូតដល់ 2% ក្នុងការចំណាយដើមទុន បូកនឹងម៉ាស៊ីនក៏អាចសន្សំបាន 2% ក្នុងការចំណាយដើមទុនផងដែរ។ ដោយសារតែបរិមាណបង្រួមគឺមានប្រសិទ្ធភាពតិច ការសម្រេចចិត្តប្រើប្រាស់វាភាគច្រើនអាស្រ័យទៅលើអាទិភាពរបស់អតិថិជន (តម្លៃធៀបនឹងប្រសិទ្ធភាព) ហើយត្រូវតែវាយតម្លៃលើមូលដ្ឋានគម្រោងដោយគម្រោង។
ដើម្បីបង្កើនសមត្ថភាពគ្រប់គ្រង IGV អាចត្រូវបានដំឡើងនៅពីមុខដំណាក់កាលជាច្រើន។ នេះគឺផ្ទុយស្រឡះពីគម្រោង IGC ពីមុន ដែលរួមបញ្ចូលតែ IGVs រហូតដល់ដំណាក់កាលដំបូង។
នៅក្នុងការធ្វើឡើងវិញមុននៃ IGC មេគុណ vortex (ពោលគឺមុំនៃ IGV ទីពីរដែលបែងចែកដោយមុំនៃ IGV1 ដំបូង) នៅតែថេរដោយមិនគិតពីថាតើលំហូរទៅមុខ (មុំ> 0° កាត់បន្ថយក្បាល) ឬ vortex បញ្ច្រាស (មុំ <0) ។ °, សម្ពាធកើនឡើង) ។ នេះគឺជាគុណវិបត្តិព្រោះសញ្ញានៃមុំផ្លាស់ប្តូររវាង vortices វិជ្ជមាននិងអវិជ្ជមាន។
ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធថ្មីអនុញ្ញាតឱ្យប្រើសមាមាត្រ vortex ពីរផ្សេងគ្នានៅពេលដែលម៉ាស៊ីនស្ថិតនៅក្នុងរបៀប vortex ទៅមុខ និងបញ្ច្រាស ដោយហេតុនេះបង្កើនជួរគ្រប់គ្រង 4% ខណៈពេលដែលរក្សាបាននូវប្រសិទ្ធភាពថេរ។
ដោយការបញ្ចូលឧបករណ៍បំប៉ោង LS សម្រាប់ម៉ាស៊ីនរុញដែលប្រើជាទូទៅនៅក្នុង BACs ប្រសិទ្ធភាពពហុដំណាក់កាលអាចត្រូវបានកើនឡើងដល់ 89% ។ នេះរួមជាមួយនឹងការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវប្រសិទ្ធភាពផ្សេងទៀត កាត់បន្ថយចំនួនដំណាក់កាល BAC ខណៈពេលដែលរក្សាបាននូវប្រសិទ្ធភាពរថភ្លើងទាំងមូល។ ការកាត់បន្ថយចំនួនដំណាក់កាលលុបបំបាត់តម្រូវការសម្រាប់ intercooler បំពង់បង្ហូរឧស្ម័នដំណើរការដែលពាក់ព័ន្ធ និងធាតុផ្សំនៃ rotor និង stator ដែលបណ្តាលឱ្យមានការសន្សំការចំណាយ 10% ។ លើសពីនេះទៀតក្នុងករណីជាច្រើនវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីបញ្ចូលគ្នានូវម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ខ្យល់សំខាន់និងម៉ាស៊ីនបង្ហាប់រំឭកនៅក្នុងម៉ាស៊ីនតែមួយ។
ដូចដែលបានរៀបរាប់ពីមុន ឧបករណ៍កម្រិតមធ្យមជាធម្មតាត្រូវបានទាមទាររវាងទួរប៊ីនចំហាយទឹក និង VAC ។ ជាមួយនឹងការរចនា IGC ថ្មីពី Siemens Energy ឧបករណ៍ idler នេះអាចត្រូវបានដាក់បញ្ចូលទៅក្នុងប្រអប់លេខដោយបន្ថែម idler shaft រវាង pinion shaft និង big gear (4 gears) ។ នេះអាចកាត់បន្ថយថ្លៃដើមសរុប (ម៉ាស៊ីនបង្ហាប់មេ បូកនឹងឧបករណ៍ជំនួយ) រហូតដល់ 4% ។
លើសពីនេះទៀត 4-pinion gears គឺជាជម្រើសដ៏មានប្រសិទ្ធភាពជាងសម្រាប់ម៉ូទ័ររមូរបង្រួមសម្រាប់ការប្តូរពី 6-pole ទៅ 4-pole motors នៅក្នុងម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ខ្យល់ធំៗ (ប្រសិនបើមានលទ្ធភាពនៃការប៉ះទង្គិចគ្នា ឬប្រសិនបើល្បឿន pinion អនុញ្ញាតអតិបរមានឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយ)។ ) អតីតកាល។
ការប្រើប្រាស់របស់ពួកគេក៏កាន់តែមានជាទូទៅនៅក្នុងទីផ្សារមួយចំនួនដែលមានសារៈសំខាន់ចំពោះការ decarbonization ឧស្សាហកម្ម រួមទាំងម៉ាស៊ីនបូមកំដៅ និងការបង្ហាប់ចំហាយ ក៏ដូចជាការបង្ហាប់ CO2 ក្នុងការចាប់យកកាបូន ការប្រើប្រាស់ និងការផ្ទុក (CCUS) ការអភិវឌ្ឍន៍។
ក្រុមហ៊ុន Siemens Energy មានប្រវត្តិយូរមកហើយក្នុងការរចនា និងដំណើរការ IGCs ។ ដូចដែលបានបង្ហាញដោយកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងស្រាវជ្រាវ និងអភិវឌ្ឍន៍ខាងលើ (និងផ្សេងទៀត) យើងប្តេជ្ញាបន្តបង្កើតម៉ាស៊ីនទាំងនេះ ដើម្បីបំពេញតម្រូវការកម្មវិធីតែមួយគត់ និងបំពេញតម្រូវការទីផ្សារដែលកំពុងកើនឡើងសម្រាប់ការចំណាយទាប ប្រសិទ្ធភាព និងបង្កើននិរន្តរភាព។ ខេធី ២
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី 28-04-2024