ہانگژو نوزہو ٹیکنالوجی گروپ کمپنی، لمیٹڈ

ایکسپینڈر گھومنے والی مشینوں کو چلانے کے لئے دباؤ میں کمی کا استعمال کرسکتے ہیں۔ ایکسٹینڈر کو انسٹال کرنے کے ممکنہ فوائد کا اندازہ کرنے کے بارے میں معلومات یہاں مل سکتی ہے۔
عام طور پر کیمیکل پروسیس انڈسٹری (سی پی آئی) میں، "پریشر کنٹرول والوز میں توانائی کی ایک بڑی مقدار ضائع ہوتی ہے جہاں ہائی پریشر سیالوں کو دباؤ میں لانا ضروری ہے" [1]۔ مختلف تکنیکی اور اقتصادی عوامل پر منحصر ہے، اس توانائی کو گھومنے والی مکینیکل توانائی میں تبدیل کرنا ضروری ہو سکتا ہے، جسے جنریٹر یا دوسری گھومنے والی مشینوں کو چلانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ناقابل تسخیر سیال (مائع) کے لیے، یہ ہائیڈرولک انرجی ریکوری ٹربائن (HPRT؛ حوالہ 1 دیکھیں) کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیا جاتا ہے۔ کمپریس ایبل مائع (گیسوں) کے لیے، ایک ایکسپینڈر ایک مناسب مشین ہے۔
Expanders ایک بالغ ٹیکنالوجی ہے جس میں بہت سی کامیاب ایپلی کیشنز ہیں جیسے کہ فلوڈ کیٹلیٹک کریکنگ (FCC)، ریفریجریشن، قدرتی گیس کے سٹی والوز، ہوا کی علیحدگی یا اخراج کے اخراج۔ اصولی طور پر، کم دباؤ کے ساتھ کسی بھی گیس کی ندی کو ایکسپینڈر چلانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، لیکن "توانائی کی پیداوار گیس کے بہاؤ کے دباؤ کے تناسب، درجہ حرارت اور بہاؤ کی شرح کے براہ راست متناسب ہے" [2]، نیز تکنیکی اور اقتصادی فزیبلٹی۔ توسیعی عمل درآمد: یہ عمل ان اور دیگر عوامل پر منحصر ہے، جیسے کہ مقامی توانائی کی قیمتیں اور مینوفیکچرر کی جانب سے مناسب آلات کی دستیابی۔
اگرچہ ٹربو ایکسپنڈر (ٹربائن کی طرح کام کرتا ہے) سب سے زیادہ معروف قسم کا توسیعی ہے (شکل 1)، اس کے علاوہ دیگر اقسام بھی ہیں جو مختلف عمل کے حالات کے لیے موزوں ہیں۔ یہ مضمون توسیع کنندگان کی اہم اقسام اور ان کے اجزاء کو متعارف کرایا گیا ہے اور اس کا خلاصہ بیان کرتا ہے کہ کس طرح مختلف CPI ڈویژنوں میں آپریشن مینیجر، کنسلٹنٹس یا انرجی آڈیٹرز ایکسپینڈر نصب کرنے کے ممکنہ معاشی اور ماحولیاتی فوائد کا اندازہ لگا سکتے ہیں۔
مزاحمتی بینڈ کی بہت سی مختلف قسمیں ہیں جو جیومیٹری اور فنکشن میں بہت مختلف ہوتی ہیں۔ اہم اقسام کو شکل 2 میں دکھایا گیا ہے، اور ہر قسم کو مختصراً ذیل میں بیان کیا گیا ہے۔ مزید معلومات کے ساتھ ساتھ مخصوص قطر اور مخصوص رفتار کی بنیاد پر ہر قسم کی آپریٹنگ حیثیت کا موازنہ کرنے والے گرافس کے لیے مدد دیکھیں۔ 3۔
پسٹن ٹربو ایکسپنڈر۔ پسٹن اور روٹری پسٹن ٹربو ایکسپینڈر ریورس گھومنے والے اندرونی دہن انجن کی طرح کام کرتے ہیں، ہائی پریشر گیس کو جذب کرتے ہیں اور اپنی ذخیرہ شدہ توانائی کو کرینک شافٹ کے ذریعے گردشی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔
ٹربو ایکسپینڈر کو گھسیٹیں۔ بریک ٹربائن ایکسپینڈر ایک مرتکز بہاؤ چیمبر پر مشتمل ہوتا ہے جس میں بالٹی کے پنکھ گھومنے والے عنصر کے دائرہ سے منسلک ہوتے ہیں۔ وہ پانی کے پہیوں کی طرح ڈیزائن کیے گئے ہیں، لیکن مرتکز چیمبروں کا کراس سیکشن انلیٹ سے آؤٹ لیٹ تک بڑھتا ہے، جس سے گیس کو پھیلنے کا موقع ملتا ہے۔
ریڈیل ٹربو ایکسپنڈر۔ ریڈیل فلو ٹربو ایکسپنڈرز میں ایک محوری انلیٹ اور ایک ریڈیل آؤٹ لیٹ ہوتا ہے، جس سے گیس کو ٹربائن امپیلر کے ذریعے شعاعی طور پر پھیلنے دیتا ہے۔ اسی طرح، محوری بہاؤ ٹربائنیں ٹربائن وہیل کے ذریعے گیس کو پھیلاتی ہیں، لیکن بہاؤ کی سمت گردش کے محور کے متوازی رہتی ہے۔
یہ مضمون ریڈیل اور محوری ٹربو ایکسپنڈرز پر توجہ مرکوز کرتا ہے، ان کی مختلف ذیلی اقسام، اجزاء اور معاشیات پر بحث کرتا ہے۔
ایک ٹربو ایکسپنڈر ہائی پریشر گیس کی ندی سے توانائی نکالتا ہے اور اسے ڈرائیو لوڈ میں تبدیل کرتا ہے۔ عام طور پر بوجھ ایک کمپریسر یا جنریٹر ہوتا ہے جو شافٹ سے جڑا ہوتا ہے۔ کمپریسر کے ساتھ ایک ٹربو ایکسپنڈر پروسیس سٹریم کے دوسرے حصوں میں سیال کو کمپریس کرتا ہے جس کے لیے کمپریسڈ سیال کی ضرورت ہوتی ہے، اس طرح سے ضائع ہونے والی توانائی کا استعمال کرکے پلانٹ کی مجموعی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ جنریٹر لوڈ کے ساتھ ایک ٹربو ایکسپنڈر توانائی کو بجلی میں تبدیل کرتا ہے، جسے پلانٹ کے دوسرے عمل میں استعمال کیا جا سکتا ہے یا فروخت کے لیے مقامی گرڈ میں واپس کیا جا سکتا ہے۔
ٹربو ایکسپنڈر جنریٹرز کو یا تو ٹربائن وہیل سے جنریٹر تک براہ راست ڈرائیو شافٹ سے لیس کیا جا سکتا ہے، یا گیئر باکس کے ذریعے جو ٹربائن وہیل سے جنریٹر تک ان پٹ کی رفتار کو گیئر ریشو کے ذریعے مؤثر طریقے سے کم کرتا ہے۔ ڈائریکٹ ڈرائیو ٹربو ایکسپنڈر کارکردگی، فٹ پرنٹ اور دیکھ بھال کے اخراجات میں فوائد پیش کرتے ہیں۔ گیئر باکس ٹربو ایکسپنڈرز زیادہ بھاری ہوتے ہیں اور ان کے لیے بڑے فٹ پرنٹ، چکنا کرنے والے معاون آلات، اور باقاعدہ دیکھ بھال کی ضرورت ہوتی ہے۔
فلو تھرو ٹربو ایکسپنڈر ریڈیل یا محوری ٹربائنز کی شکل میں بنائے جا سکتے ہیں۔ شعاعی بہاؤ کے پھیلاؤ میں ایک محوری انلیٹ اور ایک شعاعی آؤٹ لیٹ ہوتا ہے جس سے گیس کا بہاؤ ٹربائن سے شعاعی طور پر گردش کے محور سے باہر نکلتا ہے۔ محوری ٹربائن گیس کو گردش کے محور کے ساتھ محوری طور پر بہنے دیتے ہیں۔ محوری بہاؤ ٹربائنیں گیس کے بہاؤ سے توانائی نکالتی ہیں انلیٹ گائیڈ وینز کے ذریعے ایکسپینڈر وہیل تک، توسیعی چیمبر کے کراس سیکشنل ایریا کے ساتھ آہستہ آہستہ ایک مستقل رفتار کو برقرار رکھنے کے لیے بڑھتا جاتا ہے۔
ایک ٹربو ایکسپنڈر جنریٹر تین اہم اجزاء پر مشتمل ہوتا ہے: ایک ٹربائن وہیل، خصوصی بیرنگ اور ایک جنریٹر۔
ٹربائن وہیل۔ ٹربائن کے پہیے اکثر خاص طور پر ایروڈینامک کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے بنائے جاتے ہیں۔ ایپلیکیشن متغیرات جو ٹربائن وہیل کے ڈیزائن کو متاثر کرتے ہیں ان میں انلیٹ/آؤٹ لیٹ پریشر، انلیٹ/آؤٹ لیٹ درجہ حرارت، حجم کا بہاؤ، اور سیال کی خصوصیات شامل ہیں۔ جب کمپریشن کا تناسب ایک مرحلے میں کم کرنے کے لیے بہت زیادہ ہو تو، ایک سے زیادہ ٹربائن پہیوں کے ساتھ ٹربو ایکسپنڈر کی ضرورت ہوتی ہے۔ ریڈیل اور محوری ٹربائن دونوں پہیوں کو ملٹی سٹیج کے طور پر ڈیزائن کیا جا سکتا ہے، لیکن محوری ٹربائن کے پہیوں کی محوری لمبائی بہت کم ہوتی ہے اور اس لیے زیادہ کمپیکٹ ہوتے ہیں۔ ملٹی اسٹیج ریڈیل فلو ٹربائنز کو محوری سے ریڈیل اور پیچھے سے محوری کی طرف بہنے کے لیے گیس کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے محوری بہاؤ ٹربائنز کے مقابلے میں زیادہ رگڑ کے نقصانات ہوتے ہیں۔
بیرنگ ٹربو ایکسپنڈر کے موثر آپریشن کے لیے بیئرنگ ڈیزائن اہم ہے۔ ٹربو ایکسپنڈر ڈیزائن سے متعلق بیئرنگ کی اقسام وسیع پیمانے پر مختلف ہوتی ہیں اور اس میں آئل بیرنگ، مائع فلم بیرنگ، روایتی بال بیرنگ اور مقناطیسی بیرنگ شامل ہو سکتے ہیں۔ ہر طریقہ کے اپنے فوائد اور نقصانات ہیں، جیسا کہ جدول 1 میں دکھایا گیا ہے۔
بہت سے ٹربو ایکسپنڈر مینوفیکچررز اپنے منفرد فوائد کی وجہ سے مقناطیسی بیرنگ کو اپنے "بیئرنگ آف پسند" کے طور پر منتخب کرتے ہیں۔ مقناطیسی بیرنگ ٹربو ایکسپنڈر کے متحرک اجزاء کے رگڑ سے پاک آپریشن کو یقینی بناتے ہیں، مشین کی زندگی کے دوران آپریٹنگ اور دیکھ بھال کے اخراجات کو نمایاں طور پر کم کرتے ہیں۔ وہ محوری اور شعاعی بوجھ کی ایک وسیع رینج اور زیادہ دباؤ کے حالات کو برداشت کرنے کے لیے بھی ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ ان کے اعلیٰ ابتدائی اخراجات زندگی کے سائیکل کے بہت کم اخراجات سے پورا ہوتے ہیں۔
ڈائنمو جنریٹر ٹربائن کی گردشی توانائی لیتا ہے اور اسے برقی مقناطیسی جنریٹر (جو ایک انڈکشن جنریٹر یا مستقل مقناطیس جنریٹر ہو سکتا ہے) کا استعمال کرتے ہوئے مفید برقی توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ انڈکشن جنریٹرز کی رفتار کم ہوتی ہے، اس لیے تیز رفتار ٹربائن ایپلی کیشنز کے لیے گیئر باکس کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن اس کو گرڈ فریکوئنسی سے ملنے کے لیے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے، جس سے پیدا ہونے والی بجلی کی فراہمی کے لیے متغیر فریکوئنسی ڈرائیو (VFD) کی ضرورت کو ختم کیا جا سکتا ہے۔ دوسری طرف مستقل مقناطیس جنریٹر براہ راست ٹربائن کے ساتھ جوڑے جا سکتے ہیں اور متغیر فریکوئنسی ڈرائیو کے ذریعے گرڈ میں پاور منتقل کر سکتے ہیں۔ جنریٹر کو نظام میں دستیاب شافٹ پاور کی بنیاد پر زیادہ سے زیادہ بجلی فراہم کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔
مہریں ٹربو ایکسپنڈر سسٹم کو ڈیزائن کرتے وقت مہر بھی ایک اہم جزو ہے۔ اعلی کارکردگی کو برقرار رکھنے اور ماحولیاتی معیارات پر پورا اترنے کے لیے، ممکنہ گیس کے اخراج کو روکنے کے لیے سسٹمز کو سیل کرنا ضروری ہے۔ Turboexpanders متحرک یا جامد مہروں سے لیس ہوسکتے ہیں۔ متحرک مہریں، جیسے بھولبلییا کی مہریں اور خشک گیس کی مہریں، گھومنے والی شافٹ کے گرد ایک مہر فراہم کرتی ہیں، عام طور پر ٹربائن وہیل، بیرنگ اور مشین کے باقی حصوں کے درمیان جہاں جنریٹر واقع ہوتا ہے۔ متحرک مہریں وقت کے ساتھ ختم ہو جاتی ہیں اور اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ وہ صحیح طریقے سے کام کر رہی ہیں، باقاعدگی سے دیکھ بھال اور معائنہ کی ضرورت ہوتی ہے۔ جب تمام ٹربو ایکسپنڈر اجزاء ایک ہی ہاؤسنگ میں موجود ہوتے ہیں، تو سٹیٹک سیل کو ہاؤسنگ سے باہر نکلنے والی کسی بھی لیڈ کو بچانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، بشمول جنریٹر، مقناطیسی بیئرنگ ڈرائیوز، یا سینسر۔ یہ ہوا بند مہریں گیس کے اخراج کے خلاف مستقل تحفظ فراہم کرتی ہیں اور انہیں دیکھ بھال یا مرمت کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔
عمل کے نقطہ نظر سے، ایکسپینڈر کو انسٹال کرنے کے لیے بنیادی ضرورت یہ ہے کہ کم پریشر والے نظام کو ہائی پریشر کمپریس ایبل گیس فراہم کی جائے جس میں کافی بہاؤ، پریشر ڈراپ اور آلات کے نارمل آپریشن کو برقرار رکھنے کے لیے استعمال ہو۔ آپریٹنگ پیرامیٹرز کو محفوظ اور موثر سطح پر برقرار رکھا جاتا ہے۔
دباؤ کو کم کرنے کے فنکشن کے لحاظ سے، ایکسپینڈر کو Joule-Thomson (JT) والو کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جسے تھروٹل والو بھی کہا جاتا ہے۔ چونکہ JT والو ایک isentropic راستے کے ساتھ حرکت کرتا ہے اور ایکسپینڈر تقریبا isentropic راستے کے ساتھ حرکت کرتا ہے، مؤخر الذکر گیس کی enthalpy کو کم کرتا ہے اور enthalpy کے فرق کو شافٹ پاور میں تبدیل کرتا ہے، اس طرح JT والو سے کم آؤٹ لیٹ درجہ حرارت پیدا کرتا ہے۔ یہ کریوجینک عمل میں مفید ہے جہاں مقصد گیس کے درجہ حرارت کو کم کرنا ہے۔
اگر آؤٹ لیٹ گیس کے درجہ حرارت پر کم حد ہے (مثال کے طور پر، ایک ڈیکمپریشن اسٹیشن میں جہاں گیس کا درجہ حرارت منجمد، ہائیڈریشن، یا کم از کم مواد کے ڈیزائن کے درجہ حرارت سے اوپر برقرار رکھا جانا چاہیے)، کم از کم ایک ہیٹر شامل کرنا ضروری ہے۔ گیس کے درجہ حرارت کو کنٹرول کریں. جب پری ہیٹر ایکسپینڈر کے اوپر کی طرف واقع ہوتا ہے، تو فیڈ گیس سے کچھ توانائی بھی ایکسپینڈر میں برآمد ہوتی ہے، اس طرح اس کی پاور آؤٹ پٹ میں اضافہ ہوتا ہے۔ کچھ کنفیگریشنز میں جہاں آؤٹ لیٹ ٹمپریچر کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے، تیز کنٹرول فراہم کرنے کے لیے ایکسپینڈر کے بعد دوسرا ری ہیٹر انسٹال کیا جا سکتا ہے۔
تصویر میں۔ شکل 3 JT والو کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال ہونے والے پری ہیٹر کے ساتھ ایکسپینڈر جنریٹر کے عمومی بہاؤ کے خاکے کا ایک آسان خاکہ دکھاتا ہے۔
دیگر پروسیس کنفیگریشنز میں، ایکسپینڈر میں حاصل ہونے والی توانائی کو براہ راست کمپریسر میں منتقل کیا جا سکتا ہے۔ یہ مشینیں، جنہیں بعض اوقات "کمانڈرز" کہا جاتا ہے، میں عام طور پر توسیع اور کمپریشن کے مراحل ایک یا زیادہ شافٹ سے جڑے ہوتے ہیں، جس میں دو مراحل کے درمیان رفتار کے فرق کو منظم کرنے کے لیے گیئر باکس بھی شامل ہو سکتا ہے۔ اس میں کمپریشن اسٹیج کو مزید طاقت فراہم کرنے کے لیے ایک اضافی موٹر بھی شامل ہو سکتی ہے۔
ذیل میں کچھ اہم ترین اجزاء ہیں جو نظام کے درست آپریشن اور استحکام کو یقینی بناتے ہیں۔
بائی پاس والو یا پریشر کم کرنے والا والو۔ بائی پاس والو آپریشن کو جاری رکھنے کی اجازت دیتا ہے جب ٹربو ایکسپنڈر کام نہ کر رہا ہو (مثال کے طور پر، دیکھ بھال یا ہنگامی صورت حال کے لیے)، جب کہ دباؤ کو کم کرنے والا والو مسلسل آپریشن کے لیے اضافی گیس کی فراہمی کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جب کل ​​بہاؤ ایکسپینڈر کی ڈیزائن کی صلاحیت سے زیادہ ہو جاتا ہے۔
ایمرجنسی شٹ ڈاؤن والو (ESD)۔ ESD والوز کا استعمال میکانی نقصان سے بچنے کے لیے ہنگامی صورت حال میں گیس کے بہاؤ کو پھیلانے والے میں روکنے کے لیے کیا جاتا ہے۔
آلات اور کنٹرول۔ مانیٹر کرنے کے لیے اہم متغیرات میں انلیٹ اور آؤٹ لیٹ پریشر، بہاؤ کی شرح، گردش کی رفتار، اور پاور آؤٹ پٹ شامل ہیں۔
حد سے زیادہ رفتار سے گاڑی چلانا۔ ڈیوائس ٹربائن کے بہاؤ کو منقطع کر دیتی ہے، جس کی وجہ سے ٹربائن کا روٹر سست ہو جاتا ہے، اس طرح غیر متوقع عمل کے حالات کی وجہ سے سامان کو ضرورت سے زیادہ رفتار سے بچاتا ہے جو آلات کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔
پریشر سیفٹی والو (PSV)۔ پائپ لائنوں اور کم دباؤ والے آلات کی حفاظت کے لیے PSVs کو اکثر ٹربو ایکسپنڈر کے بعد نصب کیا جاتا ہے۔ PSV کو انتہائی شدید ہنگامی حالات کا مقابلہ کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جانا چاہیے، جس میں عام طور پر بائی پاس والو کے کھلنے میں ناکامی شامل ہوتی ہے۔ اگر کسی موجودہ پریشر کو کم کرنے والے اسٹیشن میں ایک توسیعی شامل کیا جاتا ہے، تو عمل کی ڈیزائن ٹیم کو یہ تعین کرنا چاہیے کہ آیا موجودہ PSV مناسب تحفظ فراہم کرتا ہے۔
ہیٹر۔ ہیٹر ٹربائن سے گزرنے والی گیس کی وجہ سے درجہ حرارت میں کمی کی تلافی کرتے ہیں، اس لیے گیس کو پہلے سے گرم کیا جانا چاہیے۔ اس کا بنیادی کام گیس کے درجہ حرارت کو برقرار رکھنے کے لیے بڑھتے ہوئے گیس کے بہاؤ کے درجہ حرارت کو بڑھانا ہے جس سے ایکسپینڈر کو کم سے کم قدر سے اوپر چھوڑ دیا جائے۔ درجہ حرارت بڑھانے کا ایک اور فائدہ بجلی کی پیداوار میں اضافہ کرنے کے ساتھ ساتھ سنکنرن، کنڈینسیشن، یا ہائیڈریٹس کو روکنا ہے جو آلات کی نوزلز کو بری طرح متاثر کر سکتے ہیں۔ ہیٹ ایکسچینجرز پر مشتمل سسٹمز میں (جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے)، گیس کا درجہ حرارت عام طور پر پری ہیٹر میں گرم مائع کے بہاؤ کو منظم کرکے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ کچھ ڈیزائنوں میں، ہیٹ ایکسچینجر کے بجائے شعلہ ہیٹر یا الیکٹرک ہیٹر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ موجودہ JT والو سٹیشن میں ہیٹر پہلے سے موجود ہو سکتے ہیں، اور ایکسپنڈر شامل کرنے کے لیے اضافی ہیٹر لگانے کی ضرورت نہیں ہو سکتی ہے، بلکہ گرم سیال کے بہاؤ کو بڑھانا ہو گا۔
چکنا تیل اور مہر گیس کے نظام. جیسا کہ اوپر بتایا گیا ہے، توسیع کرنے والے مختلف سیل ڈیزائن استعمال کر سکتے ہیں، جس میں چکنا کرنے والے مادوں اور سگ ماہی گیسوں کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ جہاں قابل اطلاق ہو، چکنا کرنے والے تیل کو پروسیس گیسوں کے ساتھ رابطے میں ہونے پر اعلیٰ معیار اور پاکیزگی کو برقرار رکھنا چاہیے، اور تیل کی چپکنے والی سطح کو چکنا کرنے والے بیرنگ کی مطلوبہ آپریٹنگ رینج کے اندر رہنا چاہیے۔ مہر بند گیس کے نظام عام طور پر تیل کی چکنا کرنے والے آلے سے لیس ہوتے ہیں تاکہ بیئرنگ باکس سے تیل کو توسیعی خانے میں داخل ہونے سے روکا جا سکے۔ ہائیڈرو کاربن انڈسٹری میں استعمال ہونے والے کمپنڈرز کی خصوصی ایپلی کیشنز کے لیے، لیوب آئل اور سیل گیس کے نظام کو عام طور پر API 617 [5] حصہ 4 کی وضاحتوں کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔
متغیر فریکوئنسی ڈرائیو (VFD)۔ جب جنریٹر انڈکشن ہوتا ہے تو عام طور پر VFD کو آن کیا جاتا ہے تاکہ الٹرنیٹنگ کرنٹ (AC) سگنل کو یوٹیلیٹی فریکوئنسی سے مماثل بنایا جا سکے۔ عام طور پر، متغیر فریکوئنسی ڈرائیوز پر مبنی ڈیزائنوں کی مجموعی کارکردگی ان ڈیزائنوں کے مقابلے میں زیادہ ہوتی ہے جو گیئر باکسز یا دیگر مکینیکل اجزاء استعمال کرتے ہیں۔ VFD پر مبنی نظام عمل کی تبدیلیوں کی ایک وسیع رینج کو بھی ایڈجسٹ کر سکتے ہیں جس کے نتیجے میں توسیعی شافٹ کی رفتار میں تبدیلی آ سکتی ہے۔
منتقلی۔ کچھ توسیعی ڈیزائن جنریٹر کی درجہ بندی کی رفتار تک توسیع کرنے والے کی رفتار کو کم کرنے کے لیے گیئر باکس کا استعمال کرتے ہیں۔ گیئر باکس استعمال کرنے کی لاگت مجموعی کارکردگی کم ہے اور اس وجہ سے پاور آؤٹ پٹ کم ہے۔
ایک توسیعی کے لیے کوٹیشن (RFQ) کی درخواست تیار کرتے وقت، عمل انجینئر کو پہلے آپریٹنگ حالات کا تعین کرنا چاہیے، بشمول درج ذیل معلومات:
مکینیکل انجینئر اکثر انجینئرنگ کے دیگر شعبوں کے ڈیٹا کا استعمال کرتے ہوئے توسیعی جنریٹر کی وضاحتیں اور وضاحتیں مکمل کرتے ہیں۔ ان ان پٹ میں درج ذیل شامل ہو سکتے ہیں:
تصریحات میں ٹینڈر کے عمل کے حصے کے طور پر مینوفیکچرر کی طرف سے فراہم کردہ دستاویزات اور ڈرائنگ کی فہرست اور فراہمی کے دائرہ کار کے ساتھ ساتھ پروجیکٹ کے لیے مطلوبہ ٹیسٹ کے طریقہ کار کو بھی شامل کرنا چاہیے۔
ٹینڈر کے عمل کے حصے کے طور پر مینوفیکچرر کی طرف سے فراہم کردہ تکنیکی معلومات میں عام طور پر درج ذیل عناصر شامل ہونے چاہئیں:
اگر تجویز کا کوئی بھی پہلو اصل تصریحات سے مختلف ہے، تو مینوفیکچرر کو انحراف کی فہرست اور انحراف کی وجوہات بھی فراہم کرنی ہوں گی۔
ایک بار تجویز موصول ہونے کے بعد، پراجیکٹ ڈیولپمنٹ ٹیم کو تعمیل کی درخواست کا جائزہ لینا چاہیے اور اس بات کا تعین کرنا چاہیے کہ آیا تغیرات تکنیکی طور پر جائز ہیں۔
تجاویز کا جائزہ لیتے وقت غور کرنے کے لیے دیگر تکنیکی تحفظات میں شامل ہیں:
آخر میں، ایک اقتصادی تجزیہ کرنے کی ضرورت ہے. چونکہ مختلف اختیارات کے نتیجے میں مختلف ابتدائی اخراجات ہو سکتے ہیں، اس لیے تجویز کیا جاتا ہے کہ پروجیکٹ کی طویل مدتی معاشیات اور سرمایہ کاری پر واپسی کا موازنہ کرنے کے لیے نقد بہاؤ یا لائف سائیکل لاگت کا تجزیہ کیا جائے۔ مثال کے طور پر، ایک اعلیٰ ابتدائی سرمایہ کاری طویل مدت میں پیداواری صلاحیت میں اضافے یا دیکھ بھال کی کم ضروریات کے ذریعے پوری کی جا سکتی ہے۔ اس قسم کے تجزیہ پر ہدایات کے لیے "حوالہ جات" دیکھیں۔ 4.
تمام turboexpander-generator ایپلی کیشنز کو دستیاب توانائی کی کل مقدار کا تعین کرنے کے لیے ابتدائی کل ممکنہ پاور کیلکولیشن کی ضرورت ہوتی ہے جو کسی خاص ایپلی کیشن میں بازیافت کی جا سکتی ہے۔ ٹربو ایکسپنڈر جنریٹر کے لیے، پاور پوٹینشل کا حساب ایک آئی ایسنٹروپک (مستقل اینٹروپی) عمل کے طور پر کیا جاتا ہے۔ یہ ایک مثالی تھرموڈینامک صورت حال ہے جس میں رگڑ کے بغیر الٹ جانے والی اڈیبیٹک عمل پر غور کیا جا سکتا ہے، لیکن توانائی کی اصل صلاحیت کا اندازہ لگانے کے لیے یہ درست عمل ہے۔
Isentropic پوٹینشل انرجی (IPP) کا حساب ٹربو ایکسپنڈر کے انلیٹ اور آؤٹ لیٹ پر مخصوص اینتھالپی فرق کو ضرب دے کر اور نتیجہ کو بڑے پیمانے پر بہاؤ کی شرح سے ضرب دے کر لگایا جاتا ہے۔ اس ممکنہ توانائی کا اظہار ایک isentropic مقدار کے طور پر کیا جائے گا (مساوات (1)):
IPP = ( hinlet – h(i,e)) × ṁ x ŋ (1)
جہاں h(i,e) isentropic آؤٹ لیٹ درجہ حرارت کو مدنظر رکھتے ہوئے مخصوص enthalpy ہے اور ṁ بڑے پیمانے پر بہاؤ کی شرح ہے۔
اگرچہ isentropic پوٹینشل انرجی کو ممکنہ توانائی کا اندازہ لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، لیکن تمام حقیقی نظاموں میں رگڑ، حرارت اور دیگر ذیلی توانائی کے نقصانات شامل ہیں۔ اس طرح، اصل پاور پوٹینشل کا حساب لگاتے وقت، درج ذیل اضافی ان پٹ ڈیٹا کو مدنظر رکھا جانا چاہیے:
زیادہ تر ٹربو ایکسپنڈر ایپلی کیشنز میں، درجہ حرارت کو کم سے کم تک محدود رکھا جاتا ہے تاکہ ناپسندیدہ مسائل جیسے کہ پائپ منجمد ہونے کا پہلے ذکر کیا جا سکے۔ جہاں قدرتی گیس بہتی ہے، ہائیڈریٹس تقریباً ہمیشہ موجود رہتے ہیں، یعنی ٹربو ایکسپنڈر یا تھروٹل والو کی پائپ لائن نیچے کی طرف سے اندرونی اور بیرونی طور پر جم جائے گی اگر آؤٹ لیٹ کا درجہ حرارت 0 ° C سے کم ہو جائے۔ برف کی تشکیل کے نتیجے میں بہاؤ کی پابندی ہو سکتی ہے اور بالآخر نظام کو ڈیفروسٹ کرنے کے لیے بند کر دیا جا سکتا ہے۔ اس طرح، "مطلوبہ" آؤٹ لیٹ درجہ حرارت زیادہ حقیقت پسندانہ ممکنہ پاور منظرنامے کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ تاہم، ہائیڈروجن جیسی گیسوں کے لیے، درجہ حرارت کی حد بہت کم ہے کیونکہ ہائیڈروجن اس وقت تک گیس سے مائع میں تبدیل نہیں ہوتی جب تک کہ یہ کرائیوجینک درجہ حرارت (-253 ° C) تک نہ پہنچ جائے۔ مخصوص اینتھالپی کا حساب لگانے کے لیے اس مطلوبہ آؤٹ لیٹ درجہ حرارت کا استعمال کریں۔
ٹربو ایکسپنڈر سسٹم کی کارکردگی پر بھی غور کیا جانا چاہیے۔ استعمال شدہ ٹیکنالوجی پر منحصر ہے، سسٹم کی کارکردگی نمایاں طور پر مختلف ہو سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، ایک ٹربو ایکسپنڈر جو ٹربائن سے جنریٹر تک گردشی توانائی کی منتقلی کے لیے ایک کمی گیئر کا استعمال کرتا ہے، ٹربائن سے جنریٹر تک براہ راست ڈرائیو استعمال کرنے والے نظام کے مقابلے میں زیادہ رگڑ کے نقصانات کا سامنا کرے گا۔ ٹربو ایکسپنڈر سسٹم کی مجموعی کارکردگی کو فیصد کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے اور ٹربو ایکسپنڈر کی اصل طاقت کی صلاحیت کا اندازہ کرتے وقت اسے مدنظر رکھا جاتا ہے۔ اصل پاور پوٹینشل (PP) کا حساب اس طرح کیا جاتا ہے:
پی پی = (ہینلیٹ – ہیگزٹ) × ṁ x ṅ (2)
آئیے قدرتی گیس کے دباؤ سے نجات کی درخواست کو دیکھتے ہیں۔ ABC ایک پریشر کم کرنے والے اسٹیشن کو چلاتا اور برقرار رکھتا ہے جو مین پائپ لائن سے قدرتی گیس کو منتقل کرتا ہے اور اسے مقامی میونسپلٹیوں میں تقسیم کرتا ہے۔ اس سٹیشن پر، گیس انلیٹ پریشر 40 بار اور آؤٹ لیٹ پریشر 8 بار ہے۔ پہلے سے گرم انلیٹ گیس کا درجہ حرارت 35°C ہے، جو پائپ لائن کو جمنے سے روکنے کے لیے گیس کو پہلے سے گرم کرتا ہے۔ لہذا، آؤٹ لیٹ گیس کا درجہ حرارت کنٹرول کرنا ضروری ہے تاکہ یہ 0 ° C سے نیچے نہ آئے۔ اس مثال میں ہم حفاظتی عنصر کو بڑھانے کے لیے کم از کم آؤٹ لیٹ درجہ حرارت کے طور پر 5°C استعمال کریں گے۔ نارملائزڈ والیومیٹرک گیس کے بہاؤ کی شرح 50,000 Nm3/h ہے۔ پاور پوٹینشل کا حساب لگانے کے لیے، ہم فرض کریں گے کہ تمام گیس ٹربو ایکسپینڈر کے ذریعے بہتی ہے اور زیادہ سے زیادہ پاور آؤٹ پٹ کا حساب لگائیں گے۔ درج ذیل حساب کا استعمال کرتے ہوئے کل پاور آؤٹ پٹ پوٹینشل کا اندازہ لگائیں: