کمپرسورهای گازی

برای دریافت فایل کامل کتاب روز یکشنبه مورخ 25/01/86 به آدرس ذیل مراجعه نمایید .

http://training.nigc.ir

مقدمه

به منظور جلوگيري از افت فشار كه در خطوط لوله حادث مي‌گردد نياز به تقويت فشار گاز مي‌باشد. معمولاً گاز از نقاط وصول در طول خط لوله دريافت و در دبي و فشار مشخص به مراكز فروش تحويل مي‌گردد. به لحاظ انبساط گاز، وجود تلفات اصطكاكي، تغيير در ارتفاع، ‌يا نوسانات دما، در بين اين نقاط يك افت فشار به وقوع مي‌پيوندد. تغيير جريان سبب تغيير فشار در خط لوله مي‌گردد. هنگامي كه دبي جريان گاز از محدودة مبناي طراحي فراتر رود، براي تثبيت محدودة فشار مورد نياز در نقطة تحويل، روشهايي مورد استفاده قرار مي‌گيرد، كه عبارتند از:

الف) لوپ [1]نمودن خط لوله

ب ) اضافه نمودن ايستگاه تقويت فشا ر

ج ) بهره‌گيري از دو روش الف و ب

ارزيابي اقتصادي روشهاي مورد اشاره به عوامل زير بستگي دارد:

· هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري

· هزينة سوخت

· آلودگي محيط زيست

· نگهداري

· توسعة آتي

ا نوا ع كمپرسورها

كمپرسورها را مي‌توان به سه گروه اصلي تقسيم‌بندي نمود:

1- جابجايي مثبت[2]

2- ديناميكي[3]

3- انژكتوري[4]

كمپرسورهاي جابجايي مثبت يا جريان متناوب، مقداري از گاز را در داخل يك حجم بسته محبوس مي‌كنند. با كاهش حجم، فشار گاز محبوس افزايش مي‌يابد. آنگاه گاز تحت فشار قرار گرفته به نقطة دهش [5] كمپرسور تحويل داده مي‌شود.

كمپرسورهاي جابجايي مثبت يا جريان متناوب، به دونوع مجزا تقسيم‌بندي مي‌شوند:

الف) كمپرسورهاي رفت و برگشتي

ب ) كمپرسورهاي چرخشي

در كمپرسورهاي رفت و برگشتي، حجم گاز درون يك سيلندر توسط يك پيستون كاهش مي‌يابد. براي هدايت جريان گاز و نيز جلوگيري از جريان برگشتي، نياز به وجود سوپاپ در سيلندرها مي‌باشد.

در كمپرسورهاي چرخشي، روتورها با پره يا لبه تجهيز مي‌گردند. آنها گاز را در يك حجم ثابت يا متغير،‌بين خودشان و يك پوستة خارجي محبوس مي‌كنند. همزمان با گردش روتور،‌ گاز از ورودي به خروجي جابجا مي‌شود. در اين نوع كمپرسور نيازي به سوپاپ نمي‌باشد. اين نوع كمپرسورها معمولاً براي تقويت فشار هوا در تأسيسات مورد استفاده قرار مي‌گيرند.كمپرسورهاي جريان پيوسته يا ديناميكي (همچنين: توربوكمپرسورها) فشار گاز را در مقابل نيروهاي داخلي افزايش مي‌دهند (يعني افزايش سرعت گاز و تغيير انرژي به فشار).كمپرسورهاي ديناميكي به دو نوع اصلي تقسيم‌بندي مي‌شوند:

الف) كمپرسورهاي گريز از مركز (شعاعي)

ب‌ ) كمپرسورهاي محوري

در كمپرسورهاي گريز از مركز، سرعت توسط تيغه‌هاي يك پروانه دوار، به گاز افزوده مي‌شود. در حين چرخيدن آنها، ‌نيروهاي گريز از مركز مولكولهاي گاز را به سمت خارج سوق مي‌دهند، كه سبب افزايش شعاع چرخش و بنابراين افزايش سرعت مماسي مولكولهاي گاز مي‌گردد. افزايش سرعت باعث ايجاد شتاب مي‌شود، و اين شتاب نيروهاي اينرسي را كه بر مولكولهاي گاز اعمال مي‌شوند فعال و مولكولها را متراكم مي‌سازد. بخشي از فشار در پروانه و بخشي در پخشگر[6] شعاعي محيط بر پره، يا در پخشگر حلزوني دهش واقع در انتهاي خروجي كمپرسور، احياء مي‌شود.به هنگام تقويت فشار در كمپرسورهاي محوري، يك روتور چرخشي، انرژي خود را به درون جريان گاز انتقال مي‌دهد. در اين نوع كمپرسور، جريان گاز موازي با محور مي‌باشد.كمپرسورهاي انژكتوري از انرژي جنبشي يك جريان سيال براي فشرده‌ سازي سيال ديگر استفاده مي‌كنند. اين نوع كمپرسورها در سيستمهاي انتقال گاز طبيعي مورد استفاده قرار نمي‌گيرند. بنابراين، در اين فصل كمپرسورهاي ديناميك و جابجايي مثبت مورد بحث قرار مي‌گيرند.

گرداننده‌هاي كمپرسور

كمپرسورها معمولاً به دستگاه ديگري كه محور آنها را به گردش درمي‌آورد، متصل مي‌شوند. متداول‌ترين ماشينهاي گرداننده كمپرسور عبارتند از:

· توربين گازي

· موتورهاي الكتريكي

· توربين‌هاي بخار

· توربين‌هاي انبساطی [1]

متداول‌ترين گردانندة كمپرسورها در نقاط دوردست، توربين‌هاي گازي (توربين‌هاي احتراق گاز) هستند، به ويژه اينكه در سيستم‌هاي انتقال گاز كاربرد دارند. معمولاً اين توربين‌ها مناسب‌ترين گرداننده براي كمپرسورهاي گريز از مركز محسوب مي‌شوند.

در توربين‌هاي گازي، يك توربين قدرتي، نيروي محور را به كمپرسورخط لوله منتقل می کند. توربين‌هاي گازي نسبتاً متراکم مي‌باشند، آنها داراي يك نيروي زياد نسبت به وزن هستند و براي سرعتهاي بالاي، مورد نياز كمپرسورهاي گريز از مركز كاملاً مناسب مي‌باشند.

آنها در محدوده‌اي كه منطبق با محدودة عملكرد كمپرسورها مي‌باشد، راهبري مي‌شوند. اين محدوده، 60 تا 105 درصد سرعت طراحي كمپرسور مي‌باشد.

توربين‌هاي گازي مورد استفاده گرداننده‌هاي مكانيكي، شامل دو جزء اصلی می باشند که ‌عبارتند از:

الف) ژنراتور گازي

ب ) توربين قدرتي آزاد

ژنراتور گازي (موتور جت)، توليد كنندة گازهاي خروجي داغ مي‌باشد.

توربين قدرتي به صورت آئروديناميكي به ژنراتور گازي متصل مي‌گردد، و از طريق يك فرآيند انبساطي، از اين گازهاي داغ براي ايجاد نيروي محور استفاده مي‌كند. در فرآيند توليد نيرو، هوا بدرون توربين کشيده می شود .

در حين عبور هوا ازکمپرسورجريان محوری چند مرحله ای (کمپرسورهوا) درون توربين، فشار و دمای آن زياد می گردد.اين هوای فشرده شده پس از ترکيب با گازسوخت، درون محفظه احتراق تزربق ومحترق مي‌گردد، گاز حاصل از احتراق با دما و فشار بالا از داخل يك توربين فشار قوي[2] كه در اثر انرژي آزاده شده از احتراق گازها ‌مي‌چرخد، عبور مي‌كند. توربين فشار قوي مستقيماً به كمپرسور جريان محوري (يعني كمپرسور هوا) متصل است و آن را به حركت درمي‌آورد.

انرژي باقيمانده در گازهاي خروجي، توربين قدرتي آزاد را مي‌چرخاند و اين امر سبب ايجاد نيروي محوري براي گرداندن كمپرسورخط لوله مي‌شود. از كل انرژي توليدي به وسيله ژنراتور گازي، معمولاً كمپرسور هوا آن را مصرف مي‌نمايد و تنها آن به كمپرسور خط لوله تحويل داده مي‌شود.

عموماً ژنراتورهاي گازي به دو نوع «صنعتي» و «هوايي» [3]قابل تقسيم‌بندي مي‌باشند. رايج‌ترين توربين‌هاي گازي نوع «هوايي» يا همان موتورهاي جت هواپيما هستند كه به صورت اساسي اصلاح و توسعه يافته‌اند.

از مشخصه‌هاي آنان مي‌توان به طراحي متراكم، ‌سبكي و بازدهي حرارتي بالا اشاره نمود. موتورهاي هوايي غالباً براي مصارف صنعتي سازگار مي‌باشند.

توربين‌هاي گازي از نوع «صنعتي» داراي بازدهي حرارتي پايين‌تر، طول عمر بالاتر و از لحاظ وزن سنگين‌تر از موتورهاي هوايي به شمار مي‌آيند.

---

10-Turbo Expander

11- Power Turbine

12- Aeroderivative

---

1-Loop

2- Postive Displacement

3- Dynamic

4- Injectors

5-Discharge

6- Diffuser

برای دریافت فایل کامل کتاب روز یکشنبه مورخ 25/01/86 به آدرس ذیل مراجعه نمایید .

http://training.nigc.ir