استفاده از پمپ مناسب برای کاربردهای تولید برق
نیروگاه‌های توربین گاز سیکل ترکیبی (CCGT ) چالش‌های دشواری را برای پمپ‌ها و تجهیزات مرتبط مانند شیرها و آب‌بندها ایجاد می‌کنند. ;
دماها و فشارهای عملیاتی بالا مشخصه بسیاری از کاربردهایی است که در کارخانه های CCGT کار می کنند. همچنین انتظار می‌رود که نیروگاه‌های CCGT تغییرات بار سریع را مدیریت کنند و باید به طور مکرر شروع به کار و متوقف کنند. در نتیجه، پمپ ها باید طوری طراحی و انتخاب شوند که شرایط عملیاتی گذرا و شدید را تحمل کنند.
تصویر 1: پمپ بخش حلقه ای پخش کننده (تصاویر از Flowserve ) ;
یک کارخانه سیکل ترکیبی معمولی ممکن است بین 50 تا 100 پمپ داشته باشد. این نوع پمپ ها معمولاً عبارتند از:
پمپ های چند مرحله ای، بین یاتاقان ها، بخش حلقه ای (BB4 )
پمپ های عمودی، مرطوب، تک مرحله ای (VS1 )
پمپ های عمودی، کنسرو شده، چند مرحله ای (VS6 )
پمپ های افقی، تک مرحله ای، تقسیم محوری (BB1 ، BB2 )
پمپ های مکش پایانی سرویس عمومی (OH1 )
پمپ های مکش انتهایی فشار و دمای بالا (OH2 )
پمپ پمپ (VS4 , VS5 )
پمپ های خلاء حلقه مایع ;
تصویر 2: پمپ بشکه ای دو قاب
پمپ های آب تغذیه اصلی
هدف یک پمپ تغذیه اصلی، رساندن آب تغذیه از درام کم فشار (LP ) به ورودی های اکونومایزر بخش فشار متوسط (IP ) و فشار بالا (HP ) ژنراتور بخار بازیابی حرارت (HRSG ) است. ;
پمپ های چند مرحله ای، پخش کننده داخلی، بخش حلقه ای معمولاً برای این سرویس در کارخانه های سیکل ترکیبی مشخص می شوند.
گهگاه، مشتریان طرحی با حالت دوگانه برای این برنامه‌ها مشخص می‌کنند. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;
آب تغذیه دیگ بخار از نظر شیمیایی تا سطح خلوص بالایی تصفیه می شود که باعث خورندگی آن نسبت به آب تصفیه نشده می شود. در نتیجه، اجزای جابجایی سیال (به عنوان مثال، محفظه‌های مرحله، پخش‌کننده‌ها و پروانه‌ها) که سرعت سیال بالا را می‌بینند باید در کروم 12 درصد (CA6NMN) برای جلوگیری از آسیب‌های فرسایشی-خوردگی ارائه شوند.
تصویر 3 (سمت چپ): پمپ میعانات گازی با پروانه تک مکش و مرحله اول.
تصویر 4 (راست): پمپ میعانات دو مکش، مرحله اولنتیجه یک قطعه قابل اعتماد و انعطاف پذیر با حداکثر سختی سطح است که ترکیبی ایده آل از ویژگی های قطعه است. DLD یک فرآیند جوشکاری است که به صورت متالورژیکی یک پودر فلز را به ماده پایه می چسباند. با توجه به ورودی حرارتی کنترل شده و موضعی، این فرآیند را می توان بر روی فلزات پایه مختلف بدون اعوجاج یا نیاز به عملیات حرارتی پس از جوش اعمال کرد.
عملکرد مکش، در حالی که برای همه پمپ ها مهم است، برای پمپ های پرانرژی در سرویس تغذیه بویلر یک نگرانی است. ;
سر مکش خالص موجود (NPSHa ) با ارتفاع فیزیکی مخزن مکش محدود می‌شود، اما نسبت‌های حاشیه مورد نیاز NPSHa و NPSH (NPSHr ) برای دستیابی به عملکرد بهینه و عمر طولانی باید حفظ شوند. پروانه مرحله اول با دقت خاصی انتخاب می شود و اغلب دارای یک چشم مکش بزرگتر یا در برخی موارد طراحی دو مکش است.
پمپ ها یک اتصال برخاست میانی را برای تامین جریان به بخش IP HRSG ارائه می دهند. پمپ های تغذیه دیگ بخار در معرض نوسانات ناگهانی بار هستند و در شرایط کاری متعدد کار می کنند. در نتیجه، چیدمان معمولی یاتاقان‌ها، یاتاقان‌های شعاعی آستین و یاتاقان‌های رانشی از نوع پد کج برای کاربردهای بیش از 4000 اسب بخار (اسب بخار) است. ;
پمپ های تغذیه ممکن است درایو مستقیم یا درایو با سرعت متغیر با استفاده از کوپلینگ سیال یا درایوهای فرکانس متغیر (VFD ) باشند.
رایج ترین پیکربندی 2×100 درصد در هر HRSG است.
پمپ های استخراج میعانات گازی ;
پمپ های استخراج میعانات برای پمپاژ میعانات از چاه داغ کندانسور به ورودی اکونومایزر LP HRSG استفاده می شود. متداول‌ترین پیکربندی‌ها عبارتند از 2 × 100 درصد یا 3 × 50 درصد ظرفیت پمپ در هر کندانسور (نه به ازای HRSG ).
طراحی پروانه مرحله اول بسیار مهم است، زیرا پمپ های میعانات گازی برای کار با NPSHa
کم مورد نیاز هستند. کندانسور در خلاء تقریباً 0.65 پوند بر اینچ مربع بار مطلق (psia
) (0.045 بار مطلق) کار می کند. میعانات در نزدیکی نقطه تبخیر با دمای معمولی 35 تا 40 درجه سانتیگراد (95 فارنهایت تا 105 فارنهایت) قرار دارند. این بدان معناست که NPSHa
در سطح مایع در چاه داغ کندانسور صفر است. در نتیجه، معمولاً یک پمپ چند مرحله ای عمودی کنسرو شده برای آن انتخاب می شود
;
این نرم افزار
;
برای عملکرد قابل اعتماد، طراحی پروانه مرحله اول باید شامل موارد زیر باشد:
سرعت مخصوص مکش (NSS ) کمتر از 12000 برای اطمینان از پایداری جریان در طیف وسیعی از عملیات
سرعت محیطی ورودی پروانه (سرعت نوک ورودی) که زیر 70 فوت بر ثانیه (فوت /s) است.
مواد مقاوم در برابر کاویتاسیون، مانند کروم 12 درصد ;
با توجه به فشار زیاد بر روی این کاربرد حیاتی، آب بندی مکانیکی به سبک کارتریج برای آب بندی پمپ های سیال توصیه می شود. سیستم‌های آب‌بندی پمپ مربوطه باید از ورود هوا به پمپ در حالت آماده به کار در خلاء جلوگیری کنند. برنامه های API 13 و 32 این کار را انجام می دهند.
پمپ های آب خنک کننده کندانسور (CCW ).
تمام نیروگاه های حرارتی مقادیر زیادی گرما را به محیط خارج می کنند و یک نیروگاه CCGT نیز از این قاعده مستثنی نیست. یک نیروگاه سیکل ترکیبی معمولی با بازده حرارتی 57 درصد، 43 درصد گرمای ورودی توسط سوخت را خارج می کند. حدود 9 درصد از پشته HRSG خارج خواهند شد. بقیه توسط آب خنک کننده پمپ شده از کندانسور خارج می شود.
کندانسورها به طور سنتی توسط آب با استفاده از سیستم های یکبار عبور یا بسته (برج خنک کننده) خنک می شوند. نیاز به آب خنک کننده یک نیروگاه معمولی CCGT با استفاده از برج خنک کننده را می توان در حدود 250 gpm بر مگاوات (مگاوات ) تخمین زد. در نتیجه، یک نیروگاه سیکل ترکیبی 750 مگاواتی به جریان آب خنک کننده حدود 187500 گرم در دقیقه نیاز دارد که معمولاً بین دو پمپ مشترک است. ;
الزامات زیست محیطی در بسیاری از مناطق دیگر اجازه خنک سازی یکباره از رودخانه ها یا دریاچه ها را نمی دهد. حتی برج‌های خنک‌کننده معمولی خنک‌کننده مرطوب نیز می‌توانند مشکل‌ساز باشند، زیرا برداشت آب همچنان برای جبران دمش و همچنین تبخیر و رانش از برج مورد نیاز است. در نتیجه، کندانسورهای هوا خنک رایج تر می شوند. هزینه سرمایه اولیه آنها بسیار بالاتر است و راندمان حرارتی کارخانه ممکن است تا 3 یا 4 درصد در مکان های با دمای محیط بالا کاهش یابد. ;
رایج ترین انتخاب برای این کاربرد یک پمپ عمودی تک مرحله ای با پروانه نیمه باز است. ;
با این حال، بسته به ترجیحات خاص کاربر نهایی، ممکن است از پمپ های تک مرحله ای، دو مکش افقی یا بتنی استفاده شود.
تصویر 5-7: انواع پمپ آب خنک کننده کندانسور (CCW ).
انواع پمپ CCW
صرف نظر از نوع ساخت و ساز، این موارد حیاتی باید برای اطمینان از عملکرد بهینه و قابل اعتماد تحت همه حالت های عملیاتی بازنگری شوند:
اطمینان حاصل کنید که غوطه ور شدن کافی از سطح کم آب برای سرکوب گرداب و تامین NPSHa کافی برای جلوگیری از کاویتاسیون در شرایط حداکثر جریان یا خروجی وجود دارد.
گزینه های مواد را برای همه اجزای حیاتی ارزیابی کنید، به ویژه در هنگام کار با آب شور یا دریا. گزینه های مواد از فولاد کربنی پوشش داده شده تا فوق دوبلکس متغیر است. هنگام کار با آب دریا یا سایر محلول های پر کلرید، باید آلیاژ فولاد ضد زنگ با عدد معادل مقاومت حفره ای (PREN ) بیشتر از 40 در نظر گرفته شود. (PREN اندازه گیری مقاومت نسبی خوردگی حفره ای فولاد ضد زنگ در محیط حاوی کلرید است.) عناصری که تأثیر قابل توجهی دارند کروم (Cr )، مولیبدن (مو ) و نیتروژن (N) هستند. فرمول PREN که سهم مربوطه آنها را کمی می کند، در رابطه 1 نشان داده شده است: PREN = 1 × %Cr + 3.3 × %مو + 16 × %N
مقادیر بالاتر PREN نشان دهنده مقاومت بیشتر در برابر خوردگی است. ;
هنگام ارزیابی مواد، هزینه اول، اگرچه مهم است، نباید تنها عامل باشد. کل هزینه چرخه عمر تجهیزات باید در نظر گرفته شود.
عملکرد و قابلیت اطمینان این پمپ های CCW جریان بالا به شدت تحت تأثیر طراحی سازه های ورودی که در آن نصب می شوند، می باشد. شرایط پایدار پمپ نیاز به توزیع یکنواخت جریان نزدیک به ورودی مکش پمپ دارد. استاندارد موسسه هیدرولیک ANSI /سلام 9.8-2019 «پمپ‌های روتودینامیکی برای طراحی ورودی پمپ» دستورالعمل‌هایی را برای طرح‌های ورودی پمپ ارائه می‌کند. یکی از ثابت‌شده‌ترین روش‌ها برای پیش‌بینی عملکرد یک نصب، تکرار آن با آزمایش مدل مقیاس فیزیکی است. ;
;پمپ ها و سیستم ها (سیستم های پمپ و .com )