توربو اکسپندر، که به عنوان توربین انبساط نیز شناخته می‌شود، نوعی توربین گریز از مرکز یا جریان محوری است که در آن گاز با فشار بالا منبسط می‌شود تا انرژی تولید کند.
این انرژی معمولاً برای راه‌اندازی کمپرسورها مورد استفاده قرار می‌گیرد کار یا انرژی حاصل از انبساط گاز فشار بالا عمدتاً از طریق یک فرآیند ایزنتروپیک (IE)، که در آن آنتروپی ثابت باقی می‌ماند، استخراج می‌شود. در نتیجه، گاز خروجی از توربین معمولاً دارای فشار پایین و دمای بسیار پایینی در حدود -150 °C یا کمتر است، که این دما به فشار و ویژگی‌های گاز بستگی دارد.
توربو اکسپندر چیست؟
توربو اکسپندر (Turbo Expander) به عنوان یکی از کارآمدترین و با بهره‌وری‌ترین روش‌ها برای کاهش فشار یک سیال شناخته می‌شود استفاده از این تجهیزات از دهه 1960 میلادی در واحدهای نفت و گاز آغاز شده است.
توربو اکسپندر انرژی را از جریان سیال استخراج کرده و توان تولید میکند، در عین حال فشار و دمای سیال را کاهش می‌دهد توان حاصل از این فرآیند می‌تواند برای به چرخش درآوردن کمپرسورها، پمپ‌ها یا ژنراتورها مورد استفاده قرار گیرد. این کار انجام شده در فرآیند انبساط به افزایش بازده حرارتی (Thermal Efficiency) واحد کمک میکند.
استفاده از توربو اکسپندر در کاربردهای کرایوژنیک
در نیمه دوم قرن بیستم، استفاده از اکسپندر-کمپرسور در واحدهای کرایوژنیک گاز طبیعی آغاز شد. نیاز به افزایش راندمان گرمایی واحدها، کاهش حداقل مصرف فید (feed) در واحدهای گاز طبیعی مایع (LNG) و کاهش آلودگی‌های CO2، طراحی‌های فرآیندی واحدها را به سمت استفاده از توربو اکسپندر سوق داد.
در کاربردهای کرایوژنیک، عمده منفعت اقتصادی ناشی از استفاده از توربو اکسپندر به دلیل کاهش آنتالپی سیال و در نتیجه کاهش دما است.
سیالی که پس از عبور از توربو اکسپندر سردتر می‌شود، به افزایش بازده گرمایی واحد کمک میکند. همچنین، توان شفتی که توربو اکسپندر از سیال به دست می‌آورد، می‌تواند نیاز به توان ورودی واحد را کاهش دهد. این عوامل به نوبه خود باعث کاهش انرژی مصرفی در سیکل سرمایش می‌شوند و در نهایت منجر به کاهش هزینه‌ها و افزایش منفعت اقتصادی پروژه خواهد شد.
استفاده از ولو ژول تامسون به موازات توربو اکسپندر
در سیستم‌های اکسپندر کرایوژنیک، یک ولو ژول تامسون (JT) به صورت موازی با اکسپندر نصب می‌شود. این ولو به گونه‌ای تنظیم می‌گردد که در صورت عدم عملکرد صحیح اکسپندر، از توقف کامل فرآیند جلوگیری کند.
استفاده از توربو اکسپندر در کاربردهای گاز داغ یک مفهوم قدیمی است که از حدود یک قرن پیش در حال بررسی است. عواملی مانند هزینه‌های انرژی، مسائل زیست‌محیطی، کنترل آلودگی‌ها و مدیریت کربن موجب شده‌اند که استفاده از توربو اکسپندر در واحدهای مدرن به یک ضرورت تبدیل شود.
در کاربردهای گاز داغ، طراحی یک اکسپندر با قابلیت اطمینان بالا با چالش‌های اساسی مواجه است. این چالش‌ها شامل دماهای بسیار بالا، خوردگی شیمیایی و فرسایش ناشی از گاز داغ هستند که همگی فشار و تنش‌های زیادی به سیستم توربو اکسپندر وارد می‌کنند.
خوردگی یکی از مسائل حیاتی است که باید در طراحی اکسپندرها مد نظر قرار گیرد. این مشکل به دلیل دماهای بالایی که اکسپندر در آن‌ها عمل میکند، ایجاد می‌شود.
تأثیر خزش و خوردگی ناشی از گاز داغ در این کاربردها بسیار حائز اهمیت است و اگر این عوامل به درستی مدیریت نشوند، می‌توانند به شکست دیسک یا پره‌های اکسپندر منجر شوند.
دو نوع بلبرینگ در توربو اکسپندر
OIL BEARING
در بلبرینگ‌های روغنی، یک لایه نازک از روغن بین سطوح بلبرینگ قرار می‌گیرد که معمولاً اطراف یا زیر شفت در حال چرخش را عایق‌بندی میکند. این نوع بلبرینگ‌ها به دلیل طراحی و عملکرد خاص خود، به طور معمول از بلبرینگ‌های مشابه خود ارزان‌تر هستند و می‌توانند به طور مؤثری اصطکاک را کاهش دهند.
ACTIVE MAGNETIC BEAR
بلبرینگ‌های مغناطیسی نوعی بلبرینگ هستند که بار را با استفاده از میدان‌های مغناطیسی حمل می‌کنند.
این بلبرینگ‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که از قطعات متحرک بدون تماس فیزیکی پشتیبانی می‌کنند، که نتیجه آن کاهش قابل توجه اصطکاک و عدم وجود سایش مکانیکی است.
این نوع بلبرینگ‌ها به دلیل ویژگی‌های خاص خود، قادرند بالاترین سرعت‌های ممکن را در میان انواع بلبرینگ‌ها پشتیبانی کنند و هیچ محدودیتی برای حداکثر سرعت نسبی ندارند.
در وب‌سایت هیرکان کمپرسور، ما مفتخریم که به شما اطلاعاتی جامع و تخصصی در زمینه کمپرسورها ارائه دهیم. اینجا جایی است که می‌توانید با جدیدترین مقالات، راهنماها و نکات فنی در این صنعت آشنا شوید و به درک بهتری از انواع کمپرسورها و کاربردهای آن‌ها برسید.
ما در هیرکان کمپرسور به عنوان متخصصان تولید و تعمیر کمپرسور، به اهمیت به‌روز بودن اطلاعات در این حوزه واقف هستیم. در بخش مقالات، ما به بررسی انواع کمپرسورها، نحوه عملکرد و کاربردهای آن‌ها پرداخته‌ایم. هدف ما این است که با ارائه اطلاعات دقیق و کاربردی، به شما در تصمیم‌گیری‌های بهتر کمک کنیم و شما را در استفاده بهینه از این دستگاه‌ها یاری دهیم.
مقالات ما به موضوعات گوناگونی اختصاص دارد که شامل موارد زیر می‌شود:
تیم ما متشکل از کارشناسان با تجربه در زمینه تولید و تعمیر انواع کمپرسور است. تمامی مقالات بر اساس تحقیقات و بررسی‌های دقیق و مستند نوشته شده‌اند تا شما بتوانید به اطلاعاتی معتبر و علمی دسترسی پیدا کنید. ما می‌خواهیم که شما با اطمینان تصمیم بگیرید و از تجربیات ما بهره‌مند شوید.
ما تلاش کرده‌ایم تا مقالات را به گونه‌ای دسته‌بندی کنیم که شما به راحتی بتوانید به اطلاعات مورد نیاز خود دسترسی پیدا کنید. از طریق جستجوی ساده یا مرور دسته‌بندی‌ها، می‌توانید به سادگی به مقالات مورد نظر خود برسید و از آن‌ها بهره‌برداری کنید.
ما همواره در تلاشیم تا محتوای خود را به‌روز نگه داریم و به سوالات شما پاسخ دهیم. اگر نظری دارید یا سوالی برایتان پیش آمده است، خوشحال می‌شویم که با ما در ارتباط باشید. هدف ما کمک به شما در درک بهتر کمپرسورها و استفاده بهینه از آن‌هاست و ما در این مسیر، همیشه در کنار شما خواهیم بود.
در نهایت، ما در هیرکان کمپرسور به ارائه بهترین و جامع‌ترین اطلاعات در زمینه کمپرسورها متعهد هستیم. با ما همراه باشید و از مقالات تخصصی ما بهره‌مند شوید. با مطالعه این مقالات، می‌توانید دانش خود را در این حوزه افزایش دهید و به انتخاب‌های بهتری دست یابید. ما در کنار شما هستیم تا شما را در این مسیر راهنمایی کنیم.