Güç Üretim Uygulamaları için Doğru Pompayı Seçme
Kombine çevrimli gaz türbini (CCGT) enerji santralleri, pompalar ve valfler ve contalar gibi ilgili ekipmanlar için zorlu zorluklar sunar.
Yüksek çalışma sıcaklıkları ve basınçları, CCGT tesislerinde çalışan birçok uygulamanın karakteristiğidir. CCGT tesislerinin ayrıca hızlı yük değişimlerini yönetmesi ve sık sık başlayıp durması gerekir. Sonuç olarak, pompalar şiddetli geçici çalışma koşullarını kaldıracak şekilde tasarlanmalı ve seçilmelidir.
GÖRÜNTÜ 1: Difüzör halka kesitli pompa (Görüntüler, Flowserve'in izniyle)
Tipik bir kombine çevrim tesisinde 50 ila 100 pompa olabilir. Bu pompa tipleri tipik olarak şunları içerir:
çok kademeli, yataklar arası, halka kesitli pompalar (BB4)
dikey, ıslak çukurlu, tek kademeli pompalar (VS1)
dikey, korumalı, çok kademeli pompalar (VS6)
yatay, tek kademeli, eksenel olarak bölünmüş pompalar (BB1, BB2)
genel hizmet uçtan emişli pompalar (OH1)
yüksek basınç ve sıcaklık uçtan emişli pompalar (OH2)
karter pompaları (VS4, VS5)
sıvı halkalı vakum pompaları
GÖRÜNTÜ 2: Çift kasalı varil pompası
Ana Besleme Su Pompaları
Bir ana besleme pompasının amacı, besleme suyunu düşük basınçlı (LP) tamburdan ısı geri kazanımlı buhar üretecinin (HRSG) orta basınçlı (IP) ve yüksek basınçlı (HP) bölümlerinin ekonomizör girişlerine iletmektir.
Çok kademeli, hat içi difüzörlü, halka kesitli pompalar, kombine çevrim tesislerinde en çok bu hizmet için belirtilir.
Nadiren, müşteriler bu uygulamalar için çift kasalı bir tasarım belirtecektir.
Kazan besleme suyu, kimyasal olarak yüksek bir saflık seviyesinde işlenir, bu da onu işlenmemiş sudan daha aşındırıcı hale getirir. Sonuç olarak, erozyon-korozyon hasarını önlemek için yüksek sıvı hızları gören sıvı taşıma bileşenleri (örn. kademe muhafazaları, difüzörler ve çarklar) yüzde 12 krom (CA6NMN) olarak sağlanmalıdır.
GÖRÜNTÜ 3 (solda): Tek emişli, birinci kademe çarklı kondens pompası.
GÖRÜNTÜ 4 (sağda): Çift emişli, birinci kademe kondens pompasıSonuç, parça özelliklerinin ideal karışımı olan maksimum yüzey sertliğine sahip güvenilir, yumuşak bir parçadır. DLD, bir metal tozunu ana malzemeye metalürjik olarak bağlayan bir kaynak işlemidir. Kontrollü ve lokalize bir ısı girdisi sayesinde, bu işlem çeşitli ana metallere herhangi bir bozulma veya kaynak sonrası ısıl işlem gerektirmeden uygulanabilir.
Emme performansı, tüm pompalar için önemli olmakla birlikte, kazan besleme hizmetindeki yüksek enerjili pompalar için bir endişe kaynağıdır.
Mevcut net pozitif emme yüksekliği (NPSHa), emme kabının fiziksel yüksekliği ile sınırlıdır, ancak optimum performans ve uzun ömür elde etmek için belirli NPSHa ve gerekli NPSH (NPSHr) marj oranları korunmalıdır. Birinci aşama çark özel bir dikkatle seçilir ve genellikle daha büyük bir emiş gözüne veya bazı durumlarda çift emişli bir tasarıma sahiptir.
Pompalar, HRSG'nin IP bölümüne akış sağlamak için bir ara kalkış bağlantısı sunar. Kazan besleme pompaları, ani yük dalgalanmalarına ve çeşitli çalışma koşullarında çalışmaya tabidir. Sonuç olarak, tipik yatak düzenlemesi, 4.000 beygir gücü (hp) aşan uygulamalarda kovanlı radyal yataklar ve eğimli yastık tipi baskı yataklarıdır.
Besleme pompaları, akışkan kaplinleri veya değişken frekanslı sürücüler (VFD'ler) kullanılarak doğrudan tahrikli veya değişken hızlı tahrikli olabilir.
En yaygın yapılandırma, HRSG başına yüzde 2 x 100'dür.
Kondens Tahliye Pompaları
Kondensat çıkarma pompaları, kondenserin sıcak kuyusundan kondensatın HRSG'nin LP ekonomizörünün girişine pompalanması için kullanılır. En yaygın yapılandırmalar, kondenser başına 2 x yüzde 100 veya 3 x yüzde 50 kapasiteli pompalardır (HRSG başına değil).
Kondens pompalarının düşük NPSHa ile çalışması gerektiğinden birinci aşama pervane tasarımı kritiktir. Kondansatör yaklaşık 0,65 pound/inç kare mutlak (psia) bar (0,045 bar mutlak) vakumda çalışır. Yoğuşma, tipik olarak 35 C ila 40 C (95 F ila 105 F) sıcaklıkta buharlaşma noktasına yakındır. Bu, kondenser sıcak kuyusundaki sıvı seviyesindeki NPSHa'nın sıfır olduğu anlamına gelir. Sonuç olarak, bir kutulu dikey çok kademeli pompa genellikle aşağıdakiler için seçilir:
bu başvuru.
Güvenilir çalışma için, birinci aşama çark tasarımı aşağıdakileri içermelidir:
geniş bir çalışma aralığında akış kararlılığı sağlamak için 12.000'den düşük emmeye özgü hız (NSS)
Saniyede 70 fitin (ft/sn) altında bir pervane giriş periferik hızı (giriş ucu hızı)
yüzde 12 krom gibi kavitasyona dayanıklı malzeme
Bu kritik uygulamadaki yüksek basınç nedeniyle, akışkan pompalarının sızdırmazlığını sağlamak için kartuş tipi bir mekanik salmastra önerilir. İlgili pompa sızdırmazlık sistemleri, vakum altında beklemedeyken pompaya hava girmesini durdurmalıdır. API Planları 13 ve 32 bunu başarır.
Kondenser Soğutma Suyu (CCW) Pompaları
Tüm termik santraller çevreye büyük miktarlarda ısı yayar ve bir CCGT santrali de istisna değildir. Yüzde 57 termal verimliliğe sahip tipik bir kombine çevrim santrali, ısı girişinin yüzde 43'ünü yakıtla dışarı atacaktır. Yaklaşık yüzde 9'u HRSG yığınından çıkacak. Kalan kısım, kondenserden pompalanan soğutma suyu ile giderilir.
Kondansatörler geleneksel olarak tek geçişli veya kapalı (soğutma kulesi) sistemler kullanılarak su ile soğutulur. Bir soğutma kulesi kullanan tipik bir CCGT tesisinin soğutma suyu ihtiyacı, megavat (MW) başına yaklaşık 250 gpm olarak tahmin edilebilir. Sonuç olarak, 750 MW'lık bir kombine çevrim santrali, normalde iki pompa arasında paylaştırılacak olan yaklaşık 187.500 gpm'lik bir soğutma suyu akışı gerektirecektir.
Pek çok bölgedeki çevresel gereklilikler artık nehir veya göllerden tek geçişli soğutmaya izin vermemektedir. Blöfün yanı sıra buharlaşma ve kuleden sürüklenmeyi telafi etmek için su çekilmesi gerektiğinden, geleneksel ıslak soğutmalı soğutma kuleleri bile sorun olabilir. Sonuç olarak, hava soğutmalı kondenserler daha yaygın hale geliyor. Başlangıç sermaye maliyetleri çok daha yüksektir ve yüksek ortam sıcaklığına sahip yerlerde tesis termal verimliliği yüzde 3 veya 4'e kadar düşebilir.
Bu uygulama için en sık tercih edilen, yarı açık çarklı dikey, tek kademeli bir pompadır.
Ancak son kullanıcının özel tercihine bağlı olarak tek kademeli, çift emişli yatay bölmeli veya beton salyangoz pompaları kullanılabilir.
GÖRÜNTÜ 5-7: Kondenser soğutma suyu (CCW) pompa tipleri
CCW Pompa Tipleri
İnşaat türünden bağımsız olarak, tüm çalışma modlarında optimum ve güvenilir performans sağlamak için bu kritik öğeler gözden geçirilmelidir:
Girdap oluşumunu önlemek için düşük su seviyesinden bol miktarda su altında kaldığından emin olun ve maksimum akış veya çıkış durumunda kavitasyonu önlemek için yeterli NPSHa sağlayın.
Özellikle acı veya deniz suyuyla çalışırken tüm kritik bileşenler için malzeme seçeneklerini değerlendirin. Malzeme seçenekleri, kaplanmış karbon çeliğinden süper dublekse kadar değişir. Deniz suyu veya diğer yüksek klorürlü çözeltilerle çalışırken, çukurlaşma direnci eşdeğer sayısı (PREN) 40'tan büyük olan bir paslanmaz çelik alaşımı düşünülmelidir. (PREN, klorür içeren bir ortamda paslanmaz çeliğin nispi oyuk korozyon direncinin bir ölçüsüdür.) Önemli etkiye sahip elementler krom (Cr), molibden (Mo) ve nitrojendir (N). İlgili katkılarını ölçen PREN formülü, Denklem 1'de gösterilmektedir: PREN = 1 × %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N
Daha yüksek PREN değerleri, daha yüksek korozyon direncini gösterir.
Malzemeleri değerlendirirken ilk maliyet önemli olmakla birlikte tek faktör olmamalıdır. Ekipmanın toplam yaşam döngüsü maliyeti dikkate alınmalıdır.
Bu yüksek debili CCW pompalarının performansı ve güvenilirliği, monte edildikleri giriş yapılarının tasarımından büyük ölçüde etkilenir. Kararlı pompa koşulları, pompa emiş girişine yaklaşan akışın eşit dağılımını gerektirir. Hidrolik Enstitüsü Standardı ANSI/HI 9.8-2019 "Pompa Giriş Tasarımı için Rotodinamik Pompalar", pompa giriş tasarımları için yönergeler sağlar. Bir kurulumun performansını tahmin etmenin en kanıtlanmış yöntemlerinden biri, onu fiziksel ölçekli bir model testiyle çoğaltmaktır.
Pompalar ve Sistemler (pumpsandsystems.com)