Geotermal Güç Santrali Bileşenler ve Tasarım Tahminleri

Geotermal Güç Santrali Bileşenler ve Tasarım Tahminleri

Geotermal enerji, Dünya'nın yüzeyinin altında saklanan muazzam ısıya dokunarak sürekli olarak enerji tedarik eder, ancak sert alt yüzeyler, beton tesislerine getirdiği tüm metal parçalardaki gereksinimleri gider - yüksek çözünürlükte ısıtabilir ve su tasarrufu sağlarken, bu yüksek çözünürlükte ve soğutmalı sistemlerde elektriksel olarak genişleyebilir.

Termal genişlemenin temelleri

Tüm malzemeler ısıtıldığında ve soğuk bir şekilde genişletildiğinde, α'nın ısıtılması (CTE) Bir paslanmaz çelik boru (α ⁇ 17 × 10 - 6 /°C) ile bu, 200 ° L0 {{T = α L0 {{T[D) arasındaki ısı geçişinin hızlanması ve sabit bir şekilde değiştirilmesini sağlayan boyuta uygun olarak, yüksek çözünürlükte ısınmasını sağlar.

Termal genişleme aynı zamanda hareket kısıtlı olduğunda ikincil stresler yaratır. Birincil streslerin baskı veya ağırlıktan farklı olarak, ikincil stresler kendi kendini ifade eder, çünkü yükleri yeniden dağıtmaya olanak sağlar. Ancak, tekrarlanan termal bisiklet, düşük döngüsün bozulmasına neden olur, ancak bu, ısı geçişinin sınırlı miktardaki ısıtılabilirliği limitlerini aşabilir.

Geotermal Güç Bitkileri Yapılar ve Termal Profiller

Geotermal enerji santralleri üç geniş kategoriye girer, her biri bileşenleri üzerinde ayrı bir termal imza atar. yapılandırma doğrudan sıcaklık aralıklarını, basınç seviyelerini ve ekipmana dayanacak olan bisiklet kalıpları belirler.

Kuru Steam Santralleri

Kaliforniya'daki Geysers'tekiler gibi kuru buhar bitkileri, bu bitkilerdeki birincil ısıtıcıdan doğrudan akıtlıya kadar doğal buharlı bitkiler, 200 °C'yi ve serinleri yavaş yavaş yavaş türbin aşamalarından daha az agresif, ancak yüksek çözünürlükte bulunan ve kapalı olan tüm rezervuar sıcaklıklarını görmek, ancak bu bitkilerdeki birincil ısıtılmış ve sıcak bir şekilde yıkanmış olan uzun koşu buhar hatlarıdır.

Flash Steam Santralleri

Flash buhar bitkileri, en yaygın tipi, ayrı yüksek basınçlı, yüksek sıcaklık buharına ve sıvı aşamalara kadar salaklar. İki fazlı akış hatları, separatorlar ve buhar hatları, 180°C'den 280°C'ye kadar sıcaklık azalır, basınçlı su basıncının bozulmasıyla ısınır.Dışlama işlemi kendisi ısı şoku getirir: Su geçirmez bir şekilde pompalanır ve ısı geçişi ile ısınır.

İkili Çevrim Santralleri

İkili döngü bitkileri jeotermal brine (tipik olarak 100-180°C) ile orta çalışma sıvısı ısı değiştiricileri ile R134a ısı değiştiricileri ile ısı geçişi ısıtılırken, organik yanlar ısı geçişi ile daha düşük sıcaklık farkı, ısı geçişi arasındaki sıcaklık farkı, çift katlı veya beton ısı geçişi arasındaki önemli bir artıştır.

Termal genişleme ile Etkilenen Eleştirel Bileşenleri

Jeotermal bir bitkideki hemen hemen her metalik parça termal harekete tabidir, ancak bazı bileşenler özellikle stres birikimi ve yorgunluk hasarına karşı savunmasızdır. Her bir bileşen tipi rehberdeki başarısızlık mekanizmaları her iki tasarım karar ve denetim önceliklerini anlamak.

Piping Systems ve Manifolds

Piping ağları iki fazlı tun, temiz buhar, kondensasyon ve soğutma suyu taşır. Büyük çaplı hatlar - 24 ila 48 inç büyük buhar hatlarında - ve uzun süre demiryolları arasında önemli bir genişleme yaratır. Yeterli esneklik olmadan, boru direği ve flangıçta, boru hatları ve çatlakları aşan sıvı-yaşlı alanlardan gelen sıvı-yaşlı alanlardan kaynaklanan sıvı-yakırıklıklı alanlardan, yüksek çözünürlükte bulunan sıvı-yaklı akışlar ile birlikte, çatlakları hızlandırır.

Başka bir kritik alan, üst ve yüzey boruları arasındaki arayüzdür. Geotermin genellikle sıvıyı ısıtarak, ek akış çizgisinde, ekli akışta ısınırken, üst düzey ve ilk demir arasındaki fark, üst düzeydeki yüksek strese ve vücuduna bağlı birçok operatöre bağlantıyı esnek bir çatı parçası veya evrensel genişleme ortakını yükleyerek, iyi bir akıştan kapatma işlemi üst düzeye kadar iyi hareketle hareketle üst düzeye kadar hareketle üstlenebilir.

Türbinler ve Rotating Ekipman

Geoterm buhar türbinleri, özellikle flaş bitkilerinde, rotorun yakınında ısıtılmış sıcaklıklar görür ve bıçakların başlangıçtaki farklı oranlarda ısıtılır.Bu tür bir termal kütleye sahip olan ve sadece yüzeyde buhara maruz kalan, ısıtılmış sıcaklıklara ve sabit parçalar arasında kademeli olarak azalır.In practice, operatörler bıçaklama oranını tehlikeli seviyelere kadar azaltabilirler, hasarları ve erode verimliliği artırırlar.Bu tür bir ısıtılırlar.

Bu yüzden, döngüsel işlem iç kaplamalarda veya buharlı göğüs ve türbinin içindeki bağlantıda ısınabilir. Kontrol kapaklarına yüksek sıcaklık buharı, en şiddetli termal bisiklet deneyimleri, çünkü kapaklar yakınlaştırmadan önce tam rezervuar sıcaklıklarını algılar. Operatörler, bozulmalara güvenmektedir.

Heat Exchangers ve Condensers

İkili bitkilerde, birincil ısı değiştiricileri, sert yanlar ve organik sıvı tarafı arasında büyük bir sıcaklık farkı ile karşı karşıyadır.Bu sıcaklık plaka paketi veya tüp paketleri arasındaki diferansiyel ısı genişletme, borular bağımsız olarak genişlemeye izin verir.Eğer borular borular yeterince esneklikle tasarlanırsa, sızıntılar çalışır, sıvı döngüyü artırabilir veya elektrik bloğuna girmeye zorlayabilir.

Buhar bitkilerindeki doğrudan temas Konserleri, daha basit olsa da, büyük miktarda soğutma suyu karışımının türbin egzozuyla karıştırılması durumunda genişlemeye devam edin. Sıcak kabuk, gelen buharlı ısı değiştiricilerden gelen 3 boyutlu değişiklikleri sık sık bağlantı yapmadan bağlantıya izin vermek zorundadır.

Valves, Flanges, ve Seals

Jeotermal servisteki valfler hem vücut genişlemesi hem de vücut arasındaki farkları ortadan kaldırır. Buhar hatlarında izolasyon için kullanılan büyük kapı valfleri özellikle kökden daha fazla genişletilir, sert topaklara kadar sertleştirici hale getirir.Kaçlama gücü rahatlatır ve esnek dikiş kullanarak ısıtılır.

Termal Uyumluluk için malzeme seçimi

Doğru malzemeleri seçmek, termal genişleme hasarlarına karşı ilk savunma hattıdır. İdeal malzeme yüksek korozyon direnci ile düşük bir ısı genişleme katını birleştirir, iyi kaynaklanabilirlik ve makul maliyet. Tüm bu kriterlere göre tek bir alaşım satisfies yok, bu yüzden mühendisler belirli hizmet koşullarına göre ticaret-offları dengelemelidir.

316L ve 317L gibi Austenitic paslanmaz çelikler, yüksek sıcaklık değişiklikleri ile önemli ölçüde kullanılır.Inconel 625 veya 825 içeren × 10 -6 /°C) ve yüksek sıcaklıksal bir hıza sahip olan yüksek basınçlı yüzeylere karşı daha yüksek ısıtılır.

Yapısal destek ve dış ekler için, karbon çelik, galvanic korozyondan kaçınmak için dikkatli bir izolasyonla kullanılabilir.CTE of about 12 × 10 -6 /°C genellikle, kaynaklanmış eklerin üzerindeki paslanmaz çeliklerin, sert stres olmadan absorbe edilebilir hale getirilmesi için yeterince yakın, ortak detaylar yeterli esneklik ile tasarlanmıştır.

Tip 409 ve 439 gibi Ferritic paslanmaz çelikler, en agresif tüpler için bazen yüksek ısı değişimi için kullanılır (yaklaşık 10–11 × 10 -6 /°C) ve iyi stres korozyon çatlak direnç, ancak mekanik güç yüksek sıcaklıklara daha hızlı düşer, ancak en agresif su koşulları için belirlenir, ancak yüksek ısı değişimi için yüksek maliyet ve kaynak limitleri 200 °C. Titanyum alaşımları altında kalır.

Tasarım Stratejileri ve Dava Teknikleri

Modern jeotermal bitkiler, kod sınırları içinde stresleri tutmak için çok sayıda tasarım elementini içerir. Genel felsefe kontrol edilen esnekliği sağlamak, öngörülebilir hareket yollarını sağlamak ve strese konsantre olmayan kısıtlamalardan kaçınmaktır.

Genişleme Ortakları: Tipler ve Uygulamaları

Genişleme eklemleri - ayrıca bellows olarak da adlandırılır - jimbal eksici, daha sonra ve bir uçakla bir boru hattında baskıya direnen metal bellows, sistemin genel davranışını modellemek ve tahmin etmek için daha kolay.Aksiyel eklemler içinde en doğrudan şekilde kullanılmalıdır, çünkü baskıya direnir ve demiryolları bir uçaktan uzaklaştırır ve sadece bir uçaktaki yüksek basınç yüklerine izin verirler, sistemin modellenmesi ve tahmin etmek için genel davranışları kolaylaştırırlar.

Bir genişleme ortaklarının tasarım hayatı, 3 ila 30 yıl içinde bu hayatı tüketebilir, 2050 B31.1 Power Piping Kodu, döngü başına hareket büyüklüğü[Döneticileri) genellikle 1.000 ila 10.000 tam astroke döngüsü için derecelendirilmiştir., ancak günlük başlangıç ve kapanış ile jeotermal sistemler bu hayatı 3 ila 30 yıl içinde tüketebilir.

Pipe Routing ve Destek Sistemleri

Sadece bel üstülere güvenmek yerine, birçok tasarımcı, boru hattında doğal esnekliği kullanır. Genişleme ayarlı bir şekilde eğimli bir şekilde bükmek yerine, boru işletme sıcaklığında net bir şekilde yer alır ve büzüğün büyüklüğü, uygulanabilir sınırlar içinde bükmek için boyutlanır, genellikle ısıtılması sırasındaki malzemenin% 50'sinin altında kalır. Soğuk-baharlama, borunun kasıtlı olarak kısa ve yükleme sırasında yere çekilir.

Destek düzenlemeleri, kaymanın yapıdaki yüksek yükleri devretmemesine izin vermek için serbest bırakmak zorunda. Low-friction slide plakalarından, projeksiyon veya komponent metallerden bağımsız olarak hareket ettirilebilecek parçalara bölmek için bağımsız olarak monte edilir. Roller, kaymazlığın yapıdaki dikey hareketlerin, aşırı yükleme noktalarına bağlı olarak, son yıllardaki yükleme noktalarına bölmek için aşırı yüklerin taşınmasına izin vermek için dikey hareketlerin kullanıldığı yere yönlendirilmesi gerektiği konusunda desteklenir.

Finite Element Analizi ve Stres Modelleme

Modern jeotermal bitki tasarımı, işletim koşulları tarafından tanımlanan sonlu elemanlar analizine dayanıyor ve streslerin kabul edilebilir sınırlar içinde kaldığını doğrulayın. Tüm destek, demirleme sistemi ve ekipman nozları dahil olmak üzere üç boyutlu modeller, ısı değiştirici tüpleri ve ekipman nozulları, ve ekseçmiş modeller, yerel stresleri ele almak için kullanılan tam aralıksız yüklere tabi tutulur.

Sıcaklık İzleme ve Tahminsel Bakım

Bir bileşen nasıl hareket ettiğini ve hangi stresin, tasarım varsayımlarını doğrulamak ve erken sıkıntı belirtileri tespit etmek için hayati olduğunu bilmek. Sürekli yüzey destekli termo çiftleri ve direnç sıcaklık dedektörleri, zaman boyunca boru hatlarının tamamını kaydetmek için kritik borular ve sıcaklık izlemelerine izin verdi. Strain ölçümlerini kullanarak, Brillouin veya Rayleigh arka plan tekniklerini ölçebilir.

Tesis operasyonu sırasındaki foton termografi, iç akış veya tüp blokajlarını işaret ediyor, sonlu elemanlar analizi ile bu izleme verilerini birleştirerek, operatörlerin yorgunluk hayatını ve zamanlama bakımlarını önceden tahmin etmesini sağlayan aşırı hareket yaratır. Bazı gelişmiş bitkiler artık ısı değiştiricileri kullanarak, termal bisiklet tarihini ve günlüğü analiz edebilecek makine öğrenme algoritmaları kullanıyor.

Düzenli yürüyüş denetimleri elektronik izleme için temel bir tamamlayıcı olarak kalır. Operatörler, bitkinin termal genişleme sağlığı gibi aşırı hareket belirtilerine bakarlar, soğuk ve sıcak koşullarda anahtar bileşenlerin konumunu korurlar, bu görsel göstergelere karşı ovma önerilerine izin verir, bu görsel göstergelere karşı yapılan verilerle birleştirin.

Endüstri Standartları ve Düzenleme Çerçeve

Geotermin bitki tasarımcıları, elektrik boruları, basınç gemisi ve jeotermal özel kodlar ile bir araya gelmelidirler. Amerika Birleşik Devletleri'nde, B31.1, elektriksel hizmet içeren buhar ve sıcak ortamlardaki ısı ve basınç hesapları içerir.

[FONTD:0) ABD Enerji Geotermal Teknoloji Ofisi[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSTRİYE:0) ABD'nin, İzlanda, Yeni Zelanda ve Endonezya gibi büyük bir teknikle, yüksek sismik yükleme ile birlikte belirli yerel koşulları ele alan uluslararası kodlara yönelik olarak, bu standartların en iyi şekilde yeniden tanımlanmasını sağlayan, termal genişlemenin izolasyona yol açmamasını sağlar.

Vaka Çalışmaları ve Dersler Öğrenildi

Operasyon bitkilerinden gelen deneyim defalarca göstermiştir ki, en yüksek ısı genişletmenin şiddetli başarısızlıklara yol açtığını göstermiştir. Filipinler'de bir flaş fabrikasında, ana buhar hattı, sadece beş yıl sonra kaynaklanmış bir bağlantıda yorgunluk çatlakları gelişmiştir. Kök-çünkü analiz, demirin o yere çatlakları kısıtlamadığını ve her soğuk başlangıçta bir bükme anı yaratabileceğini ortaya koydu.

Yeni Zelanda'da bir çift bitkinin bir sahil şeridinde bir kabuklu ısı değişimi, bir dizi hızlı bitki gezileri sonrasında kırıldı. Boru sayfası, sıcak bir kafa ve daha uzun bir tüp paketi ile sadece minimum miktar artışla tasarlandı. Bir gezi sırasında, kabuk ısısı hızla azaldı, diferansiyel genişleme yönünden geri döndü ve nozul-to-tılmış geziler sırasındaki nozul-tavuzlama limitlerini geri almak için tasarlandı.

Kaliforniya'daki kuru buhar bitkisinden gelen üçüncü bir örnek, süper ısıtılmış buhara giden bir buhar hattının önemini gösteriyor. Destek, kayma yüzeyinde kazınmış, borunun özgürce hareket edemeyeceği noktaya kadar sürmüş.

Gelişmekte olan Teknolojiler

Devam eden araştırmalar ve geliştirme, jeotermal bitkilerde termal genişleme yönetimini daha da geliştirmek için yeni araçlar ve malzemeler üretiyor. Gelişmiş yüksek sıcaklık alaşımları, hesaplama malzemeleri bilim yoluyla geliştiriliyor.Örneğin, oksit dağılımı, alaşımları güçlendiriyor ve bazı kobalt bazlı süperalloylar CTE'yi olağanüstü bir dirençle bir araya getiriyor, ancak maliyetleri yüksek hacimli üretim hacminin arttırılmasına olanak sağlıyor.

İzleme tarafında, fiber optik kablolar kullanılarak yapılan akustik algılamalar, dijital ikiz platformlarla birlikte, bu sensörler farklı gelecekteki bisiklet kalıpları ve bakım aralıkları için "neden" senaryoları simüle etmeye olanak sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Termal genişleme, jeotermal enerji santrallerinde kaçınılmaz bir fiziksel gerçekliktir, ancak disiplinli mühendislikle, yönetilebilir bir parametreye bir başarısızlık sürücüsünden yönetilebilir. Başarılı stratejiler, genişletilmiş malzeme seçimi, genişleme ortaklarının ve boru esnekliğinin, sağlam destek sistemlerinin her aşamasına yerleştirerek, geliştirme problemlerinin erken uyarısını sağlar. Jeoloji endüstrileri büyüdükçe ve bitkilerin ağarmasına daha agresif bir şekilde ulaşım sağlar.