جي المضخة المناسبة لتطبيقات توليد الطاقة
تمثل محطات توليد الطاقة بتوربينات الغاز ذات الدورة المركبة (CCGT ) تحديات صعبة للمضخات والمعدات المرتبطة بها ، مثل الصمامات وموانع التسرب.&نبسب ;
تعتبر درجات حرارة التشغيل والضغوط العالية من سمات العديد من التطبيقات التي تعمل داخل محطات التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة. من المتوقع أيضًا أن تتعامل محطات التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة (CCGT ) مع التغيرات السريعة في الأحمال ، وهي مطلوبة للبدء والتوقف بشكل متكرر. نتيجة لذلك ، يجب تصميم المضخات واختيارها للتعامل مع ظروف التشغيل العابرة القاسية.
الصورة 1: مضخة القسم الحلقي للناشر (الصور مقدمة من فلوسيرف )&نبسب ;
قد تحتوي محطة الدورة المركبة النموذجية على ما بين 50 إلى 100 مضخة. تشمل أنواع المضخات هذه عادةً:
متعدد المراحل ، بين المحامل ، مضخات المقطع الحلقي (BB4 )
مضخات عمودية ذات حفرة رطبة أحادية المرحلة (VS1 )
مضخات عمودية ومعلبة ومتعددة المراحل (VS6 )
مضخات أفقية أحادية الطور ومنقسمة محوريًا (BB1 ، BB2 )
مضخات شفط نهاية الخدمة العامة (أوه 1 )
مضخات شفط نهائية عالية الضغط ودرجة الحرارة (أوه 2 )
مضخات الصرف (مقابل 4 ، VS5 )
مضخات فراغ حلقة السائل&نبسب ;
الصورة 2: مضخة برميلية مزدوجة العلبة
مضخات مياه التغذية الرئيسية
الغرض من مضخة التغذية الرئيسية هو توصيل المياه المغذية من أسطوانة الضغط المنخفض (LP ) إلى مداخل الموفر من قسمي الضغط المتوسط (IP ) والضغط العالي (HP ) لمولد بخار استرداد الحرارة (HRSG ).&نبسب ;
عادةً ما يتم تحديد المضخات متعددة المراحل والناشرة ذات المقطع الدائري لهذه الخدمة في محطات الدورة المركبة.
من حين لآخر ، سيحدد العملاء تصميمًا مزدوج الحالة لهذه التطبيقات. &نبسب ; &نبسب ; &نبسب ; &نبسب ; &نبسب ; &نبسب ; &نبسب ; &نبسب ; &نبسب ;&نبسب ;
تتم معالجة مياه تغذية الغلايات كيميائيًا بمستوى عالٍ من النقاء ، مما يجعلها أكثر تآكلًا من المياه غير المعالجة. نتيجة لذلك ، يجب توفير مكونات معالجة السوائل (على سبيل المثال ، أغلفة المرحلة والناشرات والدفاعات) التي ترى سرعات عالية للسوائل في 12 بالمائة من الكروم (CA6NMN) لتجنب أضرار التآكل والتآكل.
الصورة 3 (يسار): مضخة التكثيف ذات الشفط الفردي ، المكره للمرحلة الأولى.
الصورة 4 (يمين): مضخة تكثيف المرحلة الأولى مزدوجة الشفطوالنتيجة هي جزء موثوق به مطيل ، مع صلابة سطحية مضاعفة ، وهو مزيج مثالي لخصائص الأجزاء. DLD هي عملية لحام تربط مسحوقًا معدنيًا بالمواد الأساسية. نظرًا لمدخلات الحرارة التي يتم التحكم فيها والمحلية ، يمكن تطبيق هذه العملية على معادن أساسية مختلفة دون تشويه أو الحاجة إلى المعالجة الحرارية بعد اللحام.
يعد أداء الشفط ، على الرغم من أهميته لجميع المضخات ، مصدر قلق للمضخات عالية الطاقة في خدمة تغذية الغلايات.&نبسب ;
رأس الشفط الإيجابي الصافي المتاح (NPSHa ) محدود بالارتفاع المادي لوعاء الشفط ، ولكن يجب الحفاظ على نسب هامش NPSHa و NPSH المطلوبة (NPSHr ) لتحقيق الأداء الأمثل والعمر الطويل. يتم اختيار المكره للمرحلة الأولى بعناية خاصة وغالبًا ما يتميز بوجود عين شفط أكبر أو ، في بعض الحالات ، تصميم شفط مزدوج.
توفر المضخات وصلة إقلاع وسيطة لتوفير التدفق إلى قسم IP في HRSG . تخضع مضخات تغذية الغلايات لتقلبات الحمل المفاجئة والتشغيل في ظروف تشغيل عديدة. ونتيجة لذلك ، فإن ترتيب المحامل النموذجي هو محامل شعاعية ذات جلبة ومحامل دفع من نوع الوسادة المائلة في التطبيقات التي تتجاوز 4000 حصان (حصان).&نبسب ;
قد تكون مضخات التغذية عبارة عن محرك مباشر أو محرك متغير السرعة باستخدام وصلات السوائل أو محركات التردد المتغير (VFDs ).
التكوين الأكثر شيوعًا هو 2 × 100 بالمائة لكل HRSG .
مضخات استخلاص المكثفات&نبسب ;
تُستخدم مضخات استخلاص المكثفات لضخ المكثف من البئر الساخنة للمكثف إلى مدخل موفر LP في مولد بخار استرداد الحرارة. التكوينات الأكثر شيوعًا هي مضخات سعة 2 × 100 بالمائة أو 3 × 50 بالمائة لكل مكثف (ليس لكل HRSG ).
يعد تصميم المكره للمرحلة الأولى أمرًا بالغ الأهمية ، حيث أن مضخات التكثيف مطلوبة للعمل مع انخفاض NPSHa
. يعمل المكثف في فراغ يبلغ حوالي 0.65 رطل لكل بوصة مربعة (psia
) بار (0.045 بار مطلق). يكون المكثف بالقرب من نقطة التبخر بدرجة حرارة نموذجية من 35 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية (95 فهرنهايت إلى 105 فهرنهايت). هذا يعني أن NPSHa
عند مستوى السائل في البئر الساخنة للمكثف تساوي صفرًا. نتيجة لذلك ، عادة ما يتم اختيار المضخة العمودية متعددة المراحل المعلبة&نبسب
;
هذا التطبيق.&نبسب
;
للتشغيل الموثوق به ، يجب أن يتضمن تصميم المكره للمرحلة الأولى ما يلي:
سرعة الشفط المحددة (NSS ) أقل من 12000 لضمان استقرار التدفق على نطاق واسع من العمليات
سرعة محيطية لمدخل المكره (سرعة طرف المدخل) أقل من 70 قدمًا في الثانية (قدم / ثانية)
مادة مقاومة للتجويف ، مثل الكروم بنسبة 12٪&نبسب ;
نظرًا للضغط المرتفع على هذا التطبيق المهم ، يوصى بختم ميكانيكي على شكل خرطوشة لإغلاق مضخات السوائل. يجب أن تمنع أنظمة ختم المضخة المصاحبة دخول الهواء إلى المضخة عندما تكون في وضع الاستعداد تحت فراغ. تحقق خطط API 13 و 32 هذا.
مضخات مياه تبريد المكثف (CCW )
تقوم جميع محطات الطاقة الحرارية بإخراج كميات كبيرة من الحرارة إلى البيئة ، ومحطة التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة ليست استثناءً. محطة نموذجية للدورة المركبة بكفاءة حرارية 57 في المائة ستخرج 43 في المائة من مدخلات الحرارة بواسطة الوقود. حوالي 9 في المائة سيخرجون من مكدس HRSG . تتم إزالة الباقي بواسطة مياه التبريد التي يتم ضخها عبر المكثف.
يتم تبريد المكثفات تقليديًا بواسطة الماء باستخدام أنظمة (برج التبريد) التي تتم مرة واحدة أو مغلقة. يمكن تقدير متطلبات مياه التبريد لمحطة CCGT النموذجية التي تستخدم برج تبريد بحوالي 250 جالونًا في الدقيقة لكل ميغاواط. ونتيجة لذلك ، ستتطلب محطة ذات دورة مركبة بسعة 750 ميغاواط تدفق مياه تبريد يبلغ حوالي 187500 جالون في الدقيقة ، والتي عادة ما يتم تقاسمها بين مضختين.&نبسب ;
لم تعد المتطلبات البيئية في العديد من المناطق تسمح بتبريد الأنهار أو البحيرات مرة واحدة. حتى أبراج التبريد التقليدية المبردة بالرطوبة يمكن أن تكون مشكلة ، حيث لا تزال عمليات سحب المياه مطلوبة لتعويض التفجير وكذلك التبخر والانجراف من البرج. نتيجة لذلك ، أصبحت المكثفات المبردة بالهواء أكثر شيوعًا. تكلفتها الرأسمالية الأولية أعلى بكثير وقد تنخفض الكفاءة الحرارية للمصنع بنسبة تصل إلى 3 أو 4 في المائة في مواقع درجات الحرارة المحيطة العالية.&نبسب ;
الاختيار الأكثر شيوعًا لهذا التطبيق هو مضخة عمودية أحادية الطور ذات دافع شبه مفتوح.&نبسب ;
ومع ذلك ، بناءً على التفضيل المحدد للمستخدم النهائي ، يمكن استخدام مضخات أحادية الطور أو مزدوجة الشفط أفقياً أو مضخات خرسانية حلزونية.
صورة 5-7: أنواع مضخات مياه التبريد المكثف (CCW )
أنواع مضخات CCW
بغض النظر عن نوع البناء ، يجب مراجعة هذه العناصر الهامة لضمان الأداء الأمثل والموثوق في جميع أوضاع التشغيل:
تأكد من وجود غمر وافر من مستوى الماء المنخفض لمنع التدوير وتوفير كمية كافية من NPSHa لمنع التجويف عند أقصى تدفق أو حالة الجريان.
قم بتقييم خيارات المواد لجميع المكونات الحرجة ، لا سيما عند التعامل مع المياه قليلة الملوحة أو مياه البحر. تتراوح خيارات المواد من الفولاذ الكربوني المطلي إلى المزدوج الفائق. عند التعامل مع مياه البحر أو غيرها من المحاليل عالية الكلوريد ، يجب مراعاة وجود سبيكة من الفولاذ المقاوم للصدأ برقم مكافئ لمقاومة التنقر (PREN ) أكبر من 40. (PREN هو مقياس لمقاومة التآكل النسبية للفولاذ المقاوم للصدأ في بيئة تحتوي على كلوريد.) العناصر التي لها تأثير كبير هي الكروم (سجل تجاري ) والموليبدينوم (شهر ) والنيتروجين (N). تظهر صيغة PREN ، التي تحدد مساهمة كل منها ، في المعادلة 1: PREN = 1 ×٪ سجل تجاري + 3.3 ×٪ شهر + 16 ×٪ N
تشير قيم PREN الأعلى إلى مقاومة أكبر للتآكل. &نبسب ;
عند تقييم المواد ، فإن التكلفة الأولى ، رغم أهميتها ، لا ينبغي أن تكون العامل الوحيد. ينبغي النظر في التكلفة الإجمالية لدورة الحياة للمعدات.
يتأثر أداء وموثوقية مضخات CCW عالية التدفق هذه بشكل كبير بتصميم هياكل السحب التي تم تركيبها فيها. تتطلب ظروف المضخة المستقرة توزيعًا موحدًا للتدفق الذي يقترب من مدخل شفط المضخة. توفر معايير المعهد الهيدروليكي ANSI / أهلاً 9.8-2019 "المضخات الديناميكية الدورانية لتصميم سحب المضخة" إرشادات لتصميمات سحب المضخة. واحدة من أكثر الطرق التي أثبتت جدواها للتنبؤ بأداء التثبيت هي تكرارها مع اختبار نموذج المقياس المادي.&نبسب ;
&نبسب ;المضخات والأنظمة (أنظمة ضخ .كوم )