نحوه کارکرد موتور احتراق داخلی

Double acting piston pump

اصول کارکرد پمپ گل حفاری

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها بخش 10

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها

بخش 10

لینک بخش 9

استفاده از Hand valve

در بسیاری ازموارد، تجهیزی که به توربین بخار متصل می گردند در محدوده مشخصی از شرایط کاری عمل می کند. با توجه به این موضوع توربین بخار نیز می بایت قابلیت تامین توان و سرعت در این محدوده های عملکرد را داشته باشد. به علاوه شرایط بخار ورودی به توربین ممکن است تغییر کند. این عوامل گاهی باعث می شوند تا توربین بخاری باقابلیت توان بالاتری از توان نقطه نرمال انتخاب شده و در نتیجه عملکرد آن در نقطه نرمال دارای بازده لازم نباشد.Hand valve بر روی توربین های بخار می تواند در تامین شرایط کاری این نقاط کمک کند. (شکل 14)

استفاده از Hand valve این امکان را فراهم می کند تا توربین بتواند شرایط عملکردی مختلفی را بدون تغییر عمده ای در مقدار مصرف بخار، تامین کند.

مثال

سرعت توان و نرمال پمپ: 770 اسب بخار در 3600 دور بر دقیقه

شرایط نرمال بخار: 600 psig/700°F و فشار خروجی 175psig

بر اساس نیازمندی ها توربین می بایست بتواند10 درصد توان بیشتر (847 hp) را تا مین کند. به علاوه شرایط بخار دارای تغییرات زیر می باشد:

Minimum inlet conditions: 550 psig/650°F

Maximum inlet conditions: 625 psig/750°F

Minimum exhaust pressure: 150 psig

Maximum exhaust pressure: 200 psig

توربین انتخاب شده می تواند 9 نازل در قسمت اصلی نازل ها و 2 نازل در هر Hand valve داشته باشد.

بر اساس نیازمندی های API توربین می بایست قابلیت تامین حداکثر توان با حداقل شرایط بخار ورودی و حداکثر شرایط بخار خروجی را داشته باشد. در اینجا اثر انتخاب توربینی که شرایط کارکرد نرمال و ده درصد افزایش توان را دارا می باشد بر طراحی توربین بررسی می کنیم. حالت کاری اصلی در جدول 2 نشان داده شده است. حال می بینیم که برای مصرف بخار توربینی که برای حداقل و حداکثر شرایط طراحی شده است چه رخ می دهد.

همانگونه که دیده می شود که انتخاب بر اساس شرایط حداقل/حداکثر طراحی تعیین می کند که حداکثر سطح  نازل مورد نیاز است. در هنگام کارکرد توربین در شرایط نرمال به دلیل اینکه بخار ورودی برای رسیدن به شرایط کاری نرمال می بایست محدود گردد، مقدار مصرف بخار تحت تاثیر قرار می گیرد. اضافه کردن یک Hand valve دیگر نیز کمکی نخواهد کرد. نه عدد نازل اصلی در نظر گرفته شده نیز نمی توانند توان طراحی را تولید کنند.

نکته دیگر در خصوص hand valve این است که به طراحان توربین این امکان را می دهد که نازل ها را برای عملکرد های مختلف بهینه کنند. اتفاقی در صورت عدم استفاده از Hand valve در حالت حداقل/حداکثر می افتد در جدول 4 نشان داده شده است. همانگونه که مشاهده می گردد عدم استفاده از Hand valve بیشترین تاثیر را دارا می باشد. استفاده از Hand valve می تواند حدود 200000 دلار درسال صرفه جویی ایجاد کند.

ذکر است Hand valve اتوماتیک نیز وجود دارد که می تواند در نقاط از پیش تعیین شده باز بسته گردد. هزینه Hand valve اتوماتیک نسبت به صرفه جویی که می تواند ایجاد کند بسیار پایین می باشد.

علاوه بر تاثیر بر مصرف بخار، در صورت نبود Hand valve شیر گاورنر به حالت نیمه باز در می آید. در این حالت دو اثر منفی رخ می دهد یکی افزایش سطح صدای تولیدی بوده و دیگر رخ دادن لزرش در شیر گاورنر. این دو مشکل از شکایات اصلی می باشد که معمولا به بخش خدمات پس از فروش توربین ها گفته می شود. معمولا راه حل این مشکل ساده بوده و با بستن Hand valve مشکل حل می گردد.

بدترین حالتی که برای مصرف کننده های نهایی رخ می دهد این است که آنها در خواست تغییر شیر گاورنر و یا رینگ نازل ها را می دهند تا توربین در نقطه کاری واقعی خود کار کند.

نتیجه منفی دیگری که بر اثر مشخص کردن محدوده گسترده عملکرد رخ می دهد اثر آن بر روی اندازه ورودی و خروجی توربین و اندازه پوسته آن می باشد. به منظور بر آورده کردن شرایط قابل قبول سرعت بخار در خروجی توربین اندازه فلنج خروجی مورد قبول ممکن است از اندازه نازل خروجی ارزان ترین پوسته موجود که شرایط کاری را برآوره می سازد بزرگ تر باشد. این موضوع موجب می شود تا سازنده توربین بزرگتری را انتخاب کند. این موضوع نه تنها  موجب افزایش هزینه توربین می گردد، بلکه هزینه های اتصال به لوله کشی، شیر توقف و شیر اطمینان و غیره را نیز افزایش می دهد.

لذا توصیه های زیر در این خصوص انجام می گردد:

- سازندگان پمپ نبایست توان بیش از لزوم را اعلام کنند

- خریداران توربین نبایست از سناریوی بدترین حالت ممکن استفاده کنند مگر اینکه این شرایط فشار و دما واقعا اتفاق بیافتد. در صورت نیاز در استفاده از نیازمندی حداکثر توان در شرایط حداقل شرایط ورودی بخار/حداکثر شرایط خروجی بخار تخفیف اعمال کنند.

- استفاده کنندگان توربین از Hand valve در موارد لازم حتما استفاده کنند.

این مطلب ادامه دارد

ترجمه آزاد از: 

Selecting Steam Turbines For Pump Drives  by Michael A. Cerce and Vinod P. Patel

Proceedings Of The Twentieth International Pump Users Symposium • 2003

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها بخش 5

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها

بخش 5

 لینک بخش 4

کنترل سرعت توربین بخار:

سرعت پمپ توسط گاورنر کنترل می شود. (شکل 11) برای توربین های ساده و کوچک گاورنر مکانیکی/هیدرولیکی بر روی روتور نصب می گردد. در داخل گاورنر حسگر سرعت وجود (جرم دوار (Flyweights))  دارد، بین سرعت توربین سرعت مورد نظر که بر روی گاورنر تنظیم شده است مقایسه انجام شده و یک سرووموتور توان مورد نیاز برای موقعیت دهی شیر گاورنر را ایجاد می کند. با تغییر مقدار باز و بسته بودن شیر گاورنر مقدار بخار ورودی به نازل ها تنظیم شده و در نتیجه سرعت در محدوده مورد نظر نگهداشته می شود. در گاورنرهای الکترونیکی سرعت توسط  Magnet pickup - MPU حس میگردد و تصحیح سرعت توسط یک Actuator  که بر روی شیر گاورنر نصب شده است انجام می گیرد.

استاندارد (NEMA SM-23 (1991 برای گاورنرها بر اساس نیازمندیهای بازه سرعت، تنظیم سرعت، تغییرات سرعت و افزایش سرعت تعاریفی را ارایه کرده است. (جدول 1) امروزه NEMA Aو NEMA D تقریبا مرسوم ترین نوع گاورنرهای الکترونیک و  الکترونیک هیدرولیک هستند.

این مطلب ادامه دارد

ترجمه آزاد از: 

Selecting Steam Turbines For Pump Drives  by Michael A. Cerce and Vinod P. Patel

Proceedings Of The Twentieth International Pump Users Symposium • 2003

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها بخش 3

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها

بخش 3

لینک بخش دوم

روتور و تکیه گاه روتور

در توربین های کوچک روتور معمولا ساختار استانداردی بر مبنای اندازی پوسته توربین دارد و قطر محور، ابعاد انتهای محور، فاصله بین دو یاتاقان و غیره معمولا یکسان می باشد. پره ها به وسیله شیار های T شکل و یا کاجی شکل بر روی دیسک نصب می گردند. پره ها معمولا دارای Shroud بوده که به منظور کاهش تحریک به یکدیگر متصل می گردند.(شکل 7)

دیسک با انطباق انقباضی و خار بر روی محور نصب می گردد.

 

T-slots

شیار های T شکل و یا کاجی شکل

از یاتاقان های ژورنال که معمولا توسط حلقه روغنکاری(Oil ring)  روانکاری می گردند به عنوان تکیه گاه روتور استفاده می گردد. (شکل 8) در محفظه یاتاقان راهگاه هایی برای چرخش آب خنک کاری در نظر گرفته شده تا دمای روغن روانکار پایین نگه داشته شود. (شکل 9)

در صورت وجود موارد ذیل ممکن است استفاده از روانکاری تحت فشار برای توربین بخار لازم گردد:

·        سرعت های بالاتر از 5000 دور بر دقیقه. در این حالت حلقه روغنکاری (Oil ring)کاربرد ندارد.

·        در صورت استفاده از Tilt-pad thrust bearing، این نوع از یاتاقان ها برای توان های بالا و یا بر اساس درخواست مشتری در نظر گرفته می شوند.

·        دما خروجی بخار بالا باشد. دمای خروجی بخار منبع حرارتی است که فاصله کمی با محفظه یاتاقان دارد. بسته به انتقال دمای محور و سیستم خنک کاری دمای بالای محور می تواند موجب کربونیزه شدن روغن بشود.

·        در صورتی که شیر توقف و یا شیر اختناق (Trip and throttle valve) استفاده گردد. اکثر این شیر ها با روغن عمل می کنند، لذا در این صورت نیاز به سیستم روغن می باشد.

·        در صورتی که گیربکس در مجموعه استفاده گردد،  روانکاری تحت فشار می بایست برای گیربکس در نظر گرفته شود. در این صورت هزینه روانکاری توربین حداقل بوده و در حد اتصالات توربین به سیستم روانکاری می باشد.

ادامه مطلب

ترجمه آزاد از: 

Selecting Steam Turbines For Pump Drives  by Michael A. Cerce and Vinod P. Patel

Proceedings Of The Twentieth International Pump Users Symposium • 2003

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها - بخش 2

انتخابی توربین بخار برای محرک پمپ ها

بخش 2

لینک بخش اول

ساختار توربین بخار

در شکل 1 نمونه ای از ساختمان توربین بخار یک طبقه به نمایش گذاشته شده است.

پوسته و مسیر عبور بخار

بخار از طریق فلنج ورودی به Steam Chest وارد می شود. (شکل 2) محفظه بخار شامل دو قطعه اصلی می باشد. یک شیر توقف (Trip valve) به منظور حفاظت از بالاتر رفتن سرعت توربین از حد مجاز و شیر گاورنر که وظیفه کنترل سرعت را دارد. عملکرد این دو شیر می بایست مستقل از هم بوده حتی اگر در یک پوسته نصب می گردد.

بخار از Steam Chest وارد Steam End می شود که در این بخش نازل های ها و Hand valve وجود دارند. Hand valve این امکان را فراهم می آورد که در صورت نیاز به توان بالاتر تعداد بیشتری نازل در جریان بخار بیشتری قرار گیرد. نازل ها موجب افزایش سرعت بخار می شوند وآن را به سمت پره هایی که بر روی روتور نصب شده است هدایت می کنند. انرژی سرعت بخار تبدیل به انرژی مکانیکی شده و باعث دوران روتور می گردد.

توربین نشان داده شده توربین ضربه ای کرتیس (“Curtis” impulse type) می باشد. در توربین های کرتیس افت فشار در نازل ها انجام شده و در نتیجه حداقل نیروی محوری بر روتور اعمال می گردد. این حالت نسبت به طراحی های دیگر دارای بازه عملکرد وسیع تری و منحنی کم شیب تری می باشد. در توربین های کرتیس بخار خروجی از ردیف اول پره ها تغییر مسیر داده شده و به سمت ردیف دوم پره ها هدایت شده تا مقدار بیشتری از انرژی به کار تبدیل شود. 

یکی ار دلایلی که توربین بخار را می توان به راحتی ارتقاء داد امکان تعویض راحت مجموعه نازل ها می باشد. به عنوان یک مثال می توان 20درصد توان بالاتر را با افزایش 20 درصدی تعداد نازل ها به دست آورد. با اینکه تغییر قطعاتی مانند مجموعه نازل های، دیسک، پره های معکوس کننده جریان، Steam chest به همیشه ممکن نیست ولی در شرایط بسیار خاص ممکن است بتوان آنها را نیز تعویض نمود.

بخار پس از خروج از ردیف دوم پره ها از طریق فلنج تخلیه توربین خارج می شود. (شکل 5) وزن توربین توسط یک پایه که زیر محفظه یاتاقان سمت کوپلینگ قرار می گیرد و یه پایه که زیر Steam End قرار می گیرد مهار می گردد (شکل 6) این موضوع اجازه می دهد تا  انبساط بدنه توربین درجهت شعاعی از مرکز توربین و در جهت افقی از ماشین متصل به توربین به جهت مخالف هدایت شود.

 ادامه مطلب

ترجمه آزاد از: 

Selecting Steam Turbines For Pump Drives  by Michael A. Cerce and Vinod P. Patel

Proceedings Of The Twentieth International Pump Users Symposium • 2003

فیلم آموزش مبانی پمپ های سانتریفوژ – قسمت اول

فیلم آموزش مبانی پمپ های سانتریفوژ – قسمت اول

 

 

دریافت
مدت زمان: 9 دقیقه 51 ثانیه 

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها- بخش اول

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها

بخش اول

انتخاب متناسب توربین های بخار برای کارکرد مورد نظر می تواند موجب صرفه جویی در هزینه های اولیه خرید و همچنین هزینه های عملکرد گردد. در این مقاله مبانی توربین های بخار توضیح داده شده و اطلاعات لازم انتخاب صحیح توربین بخار برای خریداران ارایه می شود. در اینجا تاکید بر روی پارامتر لازم برای انتخاب و چگونگی تاثیر آنها بر پیشنهاد توربین می باشد.

مقدمه

قبل از اینکه به مبانی انتخاب توربین پرداخته شود در اینجا چند سوال اساسی پاسخ داده شده و ساختار نمونه ای از توربین های بخار کوچک تشریح می گردد.

از توربین بخاردر کجا استفاده می گردد؟

توربین های بخار در گستره وسیعی از صنایع به عنوان محرک پمپها، کمپرسورها، ژنراتورها و دیگر تجهیزات دوار کاربرد دارند. توربین های بخار معمولا در تاسیساتی که بخار به دلایل دیگری وجود دارد استفاده می گردند.

چرا از توربین هاب بخار استفاده می گردد؟

توربین های بخار به عنوان گزینه ای برای دیگر محرک ها در جایی که بخار موجود است و در جایی که منافع توربین بخار ایجاد صرفه می کند به کار می روند.

·        محرک دور متغییر: توربین های بخار می توانند در بازه نسبتا وسیعی از سرعت ها، معمولا 5 درصد بالاتر از سرعت طراحی و 20 در صد زیر سرعت طراحی، کار کنند. این موضوع در کارکرد هایی که خروجی تجهیز متصل به توربین بخار با سرعت تغییر می کند مانند پمپها، فن ها و کمپرسورها،  مهم می باشد. در بعضی از مصارف مانند ماشین های تولید کاغذ توربین لازم است تا در بازه گسترده تری ( نسبت 10 به 1) کار کند. کنترل کننده توربین های می توانند این بازه سرعت را تامین کنند و بدین لحاظ به دیگر محرک ها ترجیح داده می شوند.

·        راه اندازی سریع: توربین های بخار می توانند به سرعت راه اندازی شده و می توانند به راحتی در حالت آماده به کار (Stand-by) قرار گیرند. در اکثر تاسیسات فرآیند هیدروکربن دو پمپ موازی برای  یک کارکرد در نظر گرفته می شود. یکی از پمپ ها پمپ اصلی بوده و دیگری به عنوان پمپ پشتیبان لحاظ می گردد که در صورت ازکار افتادن پمپ اصلی پمپ پشتیبان وارد سرویس می گردد. محرک پمپ اصلی ممکن است موتور الکتریکی و یا توربین بخار باشد و محرک پمپ کمکی برای اینکه به سرعت وارد سرویس گردد توربین بخار لحاظ می گردد.

·        بالانس بخار: در بعضی از فرایند ها توربین بخار توسط فرآیند تولید شده و در فشار های مختلفی در طی فرآیند مورد نیاز می باشد.از توربین بخار می توان به عنوان جایگزینی برای شیرهای کاهش فشار استفاده کرد تا فشار جریان بخار های متفاوتی را به دست آورد. در بعضی از موارد بخار می تواند برای به حرکت درآوردن ژنراتور و تولید برق مورد نیاز موتورهای الکتریکی استفاده گردد.

·        در دسترس بودن بخار: صنایعی که بخار در آنها در دسترس می باشد شامل صنایعی می باشند که فرآیند ها در آنها گرما زا بوده و گرمای ناشی از فرآیند را می توان برای تولید بخار استفاده کرد. به عنوان مثال بسیاری از تاسیسات فرآیند هیدروکربن ها مانند پالایشگاه ها، تاسیسات فرآوری اتیلن، آمونیا و متانول از این نوع صنایع می باشند.

دیگر صنایعی که در آنها بخار موجود می باشد مواردی هستند که بخار برای فرآیند ها لازم می باشد. نمونه های این نوع صنایع کارخانه های تولید کاغذ، تاسیساتی که از بخار برای گرم کردن استفاده می کنند و تاسیسات تهویه مطبوع می باشد. به علاوه در صنایعی که تولید آنها می تواند به عنوان سوخت استفاده شوند، با سوزاندن ضایعات تولید خود بخار تولید می کنند. کارخانه های تولید شکر و روغن جزو این موارد می باشد. این نوع کارخانه  معمولا در نقاط دور  هستند که  برق در دسترس نمی باشد. لذا از سوزاندن بخشی از محصول یا ضایعات آن برای اینکه خود برق و بخار را تامین کنند استفاده می شود.

·        برق لازم نمی باشد: در موراقعی که برق قطع می شود توربین بخار  می تواند امکان کارکرد تجهیزات حساس و مهم را فراهم آورد.

·        انعطاف پذیری: با درنظر گرفتن قطعات یدکی مشترک می توان از توربین های بخار برای گستره مختلفی از کارکرد ها استفاده کرد. همچنین توان توربین های بخار را با حداقل هزینه می توان افزایش و یا کاهش داد و به روز رسانی کرد.

ادامه مطلب

ترجمه آزاد از: 

Selecting Steam Turbines For Pump Drives  by Michael A. Cerce and Vinod P. Patel

Proceedings Of The Twentieth International Pump Users Symposium • 2003

AC Motor Selection and Application Guide

 

AC Motor Selection and Application Guide

موتورهای AC راهنمای انتخاب و کاربرد

 فایل زیر توسط شرکت GE تهیه شده است و در آن مفاهیم مورد استفاده در موتورهای الکتریکی از ساده ترین آنها تا موارد فنی مربوطه با زبانی ساده برای کاربران موتورهای الکتریکی توضیح داده شد

Download Link:

AC Motor Selection and Application Guide
حجم: 358 کیلوبایت