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Ridurre i costi di funzionamento della pompa nella generazione di turbine a gas

La produzione di energia elettrica delle pompe

Le pompe a grande scala e ad alte prestazioni sono state tradizionalmente progettate per soddisfare le specifiche di una particolare applicazione senza la necessità di un controllo della velocità. Tuttavia, le modifiche delle condizioni operative dopo l'installazione iniziale possono causare una pompa non funzionante vicino al suo punto di efficienza migliore (BEP), il che rende il processo complessivo meno efficiente.

Alex Myers, Retrofit Sales Director di Sulzer, esamina le ultime tecnologie per migliorare l'efficienza e ridurre i costi operativi.

In linea con tutto, dalle nostre automobili agli elettrodomestici, alle fabbriche, agli edifici e alle infrastrutture, l'industria della generazione di energia è sotto pressione per diventare più efficiente. Poiché il numero di siti di generazione di energia rinnovabile aumenta, i siti generatori tradizionali devono compensare la disponibilità variabile, oltre alle fluttuazioni della domanda naturale. Tuttavia, la progettazione originaria di impianti di cogenerazione, che utilizzano turbine a gas a ciclo combinato (CCGT), è quella di operare con una potenza di uscita fissa e come tale l'apparecchiatura in questi impianti è stata progettata per soddisfare questo compito.

Gli impianti a gas sono sempre più richiesti per operare "fuori picco", il che significa che l'output deve essere variato per soddisfare la domanda. In questa situazione, la quantità fissa di pressione del vapore generata deve essere suddivisa tra le valvole sul sistema di alimentazione ad alta pressione. La configurazione di un azionamento a velocità variabile per le pompe dell'acqua di alimentazione può fornire miglioramenti significativi in ​​termini di efficienza, contribuendo anche a ridurre al minimo i costi operativi.

Maggiore efficienza grazie al controllo innovativo della velocità

Un impianto di cogenerazione alimentato a gas situato in una raffineria in Germania ha utilizzato una pompa dell'acqua di alimentazione della caldaia per fornire 1,000 m3 / h (4,400 USGPM) di acqua, con una testa di 1,355 m (4,450 ft). La pompa è stata installata a una velocità fissa che opera a 2,980 rpm e ha richiesto un motore 4.1 MW (5,500 hp) per alimentarlo. Dall'installazione originale della pompa, il ciclo di produzione del cliente era cambiato in modo significativo e la pompa doveva funzionare a carico parziale a causa delle variazioni nella richiesta di potenza.

Per soddisfare il flusso variabile richiesto tra 500 m3 / h (2,200 USGPM) e 1,000 m3 / h (4,400 USGPM), l'impianto elettrico stava usando una valvola alla scarica per far girare il flusso. Ciò ha significato che la testa generata è stata soffocata e l'energia e il costo per la sua creazione sono stati sprecati. Questa inefficienza sostenuta potrebbe essere evitata. Al fine di migliorare l'efficienza della pompa di alimentazione, è stato necessario modificare il suo campo di funzionamento configurando un meccanismo di controllo della velocità.

Inizialmente, il cliente ha preso in considerazione due ulteriori opzioni convenzionali: un convertitore di frequenza e un accoppiamento di velocità idro dinamico. Tuttavia, entrambe queste alternative presentavano una serie di svantaggi: principalmente le dimensioni, i disagi e i costi di installazione per il variatore di velocità a media tensione (VSD) e le perdite di efficienza intrinseche dell'accoppiamento. Queste due opzioni avevano però dei vantaggi, il VSD offriva una buona efficienza energetica e l'accoppiamento era compatto e relativamente facile da montare, seduto tra il motore principale e la pompa.

Sulzer ha proposto l'utilizzo di una terza opzione innovativa, sviluppata per l'industria delle energie rinnovabili e che ha apportato i benefici di entrambe le alternative e di nessuno dei negativi. L'azionamento elettromeccanico a velocità variabile (CONTRON®) offriva una soluzione compatta e comoda che poteva essere installata tra il motore e la pompa ed era estremamente efficiente dal punto di vista energetico, ancor più del grande VSD.

Per questa particolare applicazione, la combinazione di un variatore di velocità e di un assale meccanico potrebbe rivelarsi la soluzione ideale. Il treno di trasmissione elettromeccanico CONTRON® consente al motore principale di rimanere montato in linea con la pompa, ma utilizza un sistema di ingranaggi planetari azionato da un servomotore ad alta potenza e un sistema di azionamento a velocità variabile come un override che prende progressivamente il comando richiesto gocce di velocità.

Il vero titolo qui è che l'aggiunta del CONTRON® rende l'intero sistema di trasmissione di potenza che fornisce potenza motrice alla pompa fino al 95% efficiente.

Process Industry Informer

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