طراحی توربین های گازی برای کاربردهای دریایی و عمیق دریایی

این عوامل نیاز به یک فلسفه طراحی دارند که اولویت بندی دوام، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت اجرای از راه دور را بر حداقل وزن یا هزینه مطلق دارد.

طراحی در نظر گرفتن قابلیت دور بودن و قابلیت اطمینان

انتخاب و پوشش های محافظتی

انتخاب مواد برای توربین های گاز دریایی با مقاومت در برابر خوردگی آغاز می شود. فولادهای ضد زنگ (به عنوان مثال، 316L، 17-4 PH) و سوپرکارهای مبتنی بر نیکل (Inconel، SVG) استاندارد برای تیغه های کمپرسور، کاتتر و خطوط احتراق این مواد با مقاومت عالی برای خوردگی ناشی از کلرید ترکیب می شوند.

فراتر از مواد پایه، پوشش های محافظ نقش مهمی ایفا می کنند. پوشش های حرارتی سرامیکی حاوی پلاسما (TBCs) از اجزای گرم بخش از خستگی حرارتی محافظت می کنند.برای بخش های سرد، پوشش های ضدcorrosion آلومینیوم یا اپوکسی به سرعت به بخش های داخلی و سطوح خارجی اعمال می شوند.

سیستم های پیشرفته خنک کننده و CAM

برای جلوگیری از ورود نمک به هسته توربین، مهندسان در سیستم های تصفیه پیچیده استفاده می کنند. فیلترهای چند مرحله ای با جداکننده های زغال سنگ و رطوبت، قطره های مایع و ذرات نمک را به اندازه های زیر میکروn حذف می کنند.

سیستم های خنک کننده به همان اندازه مهم هستند. مدارهای خنک کننده حلقه بسته با استفاده از آب تصفیه شده یا مخلوط آب گلیک اختصاصی از طریق مبدل های حرارتی به تخلیه حرارت زباله جریان می یابد. طرح های پیشرفته شامل طرفداران سرعت متغیر و دریچه های ترموستاتی برای تنظیم ظرفیت خنک کننده بر اساس دمای محیط و بار.برای شرایط شدید دریا، که در آن دمای آب محیط نزدیک است، رد شدن گرما کمتر می شود، اما باید تراکم داخلی بر روی سطوح داخلی مدیریت شود تا از خوردگی جلوگیری شود.

رد شدن و نظارت از راه دور

قابلیت اطمینان در محیط های خارج از کشور که در آن قطع برق می تواند تولید را متوقف کند و خطرات ایمنی ایجاد کند، بیشتر توربین های گازی دریایی با قابلیت سوخت دوگانه (گاز و سوخت مایع) مشخص می شوند تا اطمینان حاصل شود که اگر یک منبع سوخت قطع شود، سیستم های کمکی حیاتی مانند روانکاری، عرضه سوخت و سیستم های کنترل - با سوئیچ اتوماتیک تکرار می شوند.

سیستم های نظارت از راه دور به طور مداوم جمع آوری داده ها در مورد لرزش، دما، فشار و پویایی احتراق ماشین آلات یادگیری روند تجزیه و تحلیل تجزیه و تحلیل قطعات قبل از شکست رخ می دهد. این روش تعمیر و نگهداری پیش بینی نیاز به مداخلات خدمه و به حداکثر رساندن زمان.

کارایی عملیاتی و عملکرد

بهینه سازی سیستم احتراق

توربین های گاز دریایی اغلب تحت بارهای متغیر عمل می کنند - از نسل برق پایه تا وظایف فشرده سازی گاز متناوب. پیشرفته کم تخلیه (DLE) سیستم های احتراق پایین و CO پایین در سراسر نسبت به چرخش گسترده، این سیستم ها به احتراق های رقیق و تکنیک های پیشرفته شعله های تثبیت شده متکی هستند تا اطمینان حاصل شود که عملیات پایدار حتی زمانی که ترکیب سوخت (به عنوان مثال، گاز مرتبط با روغن) متفاوت است.

هندسه و کنترل توربین

راهنمای متغیر Inlet vanes (VIGVs) و اساتورهای متغیر (VSVs) اجازه می دهد کمپرسور به طور موثر در محدوده ای از سرعت ها و بارهای کار کند. با تنظیم گردش هوا، این اجزا به توربین کمک می کند تا نسبت های فشار مطلوب و حاشیه های افزایش را حفظ کند.در برنامه های دریایی، جایی که نوسانات بار می تواند به سرعت تغییر تقاضا فرآیند، متغیر هندسه ضروری و جلوگیری از افزایش رطوبت ضروری باشد.

سیستم های کنترل این محرک ها را با برنامه ریزی سوخت و مدیریت هوا برای بهینه سازی عملکرد ادغام می کنند.کنترلرهای مدرن از الگوریتم های پیش بینی مبتنی بر مدل استفاده می کنند که شرایط محیطی، کیفیت سوخت و تخریب قطعات را تشکیل می دهند و نسبت های دقیق سوخت را ارائه می دهند.

تعمیر و نگهداری و طراحی قراردادی

برای به حداقل رساندن خرابی، توربین های گاز دریایی با ماژول های جایگزین شده مدولار، بخش داغ (به عنوان مثال، خط لوله های شانه، نازل سوخت، راهنمایان اولیه نازل) طراحی شده اند، این ماژول ها می توانند در طول خاموش شدن برنامه ریزی شده بدون نیاز به یک موتور کامل از قابلیت های تعمیر در محل، مانند لیزر قابل حمل یا پوشش پلاسما، اجزای گسترش عمر استفاده شده را مبادله کنند.

ایمنی و سازگاری تنظیم کننده

توربین های گاز دریایی باید استانداردهای ایمنی دقیق را که توسط سازمان هایی مانند کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (IEC)، موسسه نفت آمریکا (API) و سازمان بین المللی استاندارد (ISO) تعیین شده است، رعایت کنند:

• محفظه های ضد انفجار (FLT 1) - جایی که گازهای قابل اشتعال ممکن است وجود داشته باشد، توربین ها در محفظه های تحت فشار یا تصفیه شده قرار می گیرند که مانع از احتراق می شوند.
• سیستم های خاموش کننده [FLT 1] - دریچه های سریع و کنترل منطق جداسازی سوخت و فشار خون در عرض چند ثانیه برای تشخیص نشت آتش یا گاز.
• [FLT 1] و محدودیت های سر و صدا [FLT 1] - سیستم های نظارت بر سلامت ساختاری اطمینان از ارتعاشات در آستانه امن برای جلوگیری از شکست های خستگی باقی می مانند.
• ] آتش سوزی - سیستم های خاموش کننده آتش پاک (به عنوان مثال، FM-200، Novec 1230) در محوطه توربین یکپارچه شده است.