कम्प्रेसर प्रोत्कर्ष: Difference between revisions

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कंप्रेसर उछाल अक्षीय कम्प्रेसर या केन्द्रापसारक कम्प्रेसर में वायुगतिकीय अस्थिरता का एक रूप है। यह शब्द कंप्रेसर की अक्षीय दिशा में दोलन करने वाले हिंसक वायु प्रवाह का वर्णन करता है, जो इंगित करता है कि द्रव वेग का अक्षीय घटक समय-समय पर बदलता रहता है और नकारात्मक भी हो सकता है। प्रारंभिक साहित्य में, कंप्रेसर उछाल की घटना की पहचान 1 हर्ट्ज़ जैसी कम आवृत्तियों पर सुनाई देने वाली थंपिंग और हॉर्निंग, पूरे मशीन में दबाव स्पंदन और गंभीर यांत्रिक कंपन से की गई थी।[1]


विवरण

कंप्रेसर सर्ज को गहरे सर्ज और हल्के सर्ज में वर्गीकृत किया जा सकता है। नकारात्मक द्रव्यमान प्रवाह दरों के साथ कंप्रेसर उछाल को गहरा उछाल माना जाता है जबकि रिवर्स प्रवाह के बिना कंप्रेसर उछाल को आम तौर पर हल्का उछाल कहा जाता है।[2] प्रदर्शन मानचित्र पर, कंप्रेसर की स्थिर संचालन सीमा सर्ज लाइन द्वारा सीमित होती है। हालाँकि लाइन का नाम उछाल के नाम पर रखा गया है, तकनीकी रूप से, यह एक अस्थिरता सीमा है जो कंप्रेसर उछाल या कंप्रेसर स्टॉल जैसी स्पष्ट प्रवाह अस्थिरताओं की शुरुआत को दर्शाती है।[3] When the mass flow rate drops to a critical value at which discernible flow instabilities take place, nominally, the critical value should be determined as a surge mass flow rate on a constant speed line; however, in practice, the surge line on a performance map is affected by specific criteria adopted for determining discernible flow instabilities.

..एक विशिष्ट कंप्रेसर प्रदर्शन मानचित्र

प्रभाव

कंप्रेसर में उछाल कंप्रेसर और पूरी मशीन के लिए विनाशकारी है। जब कंप्रेसर में उछाल होता है, तो कंप्रेसर का ऑपरेटिंग बिंदु, जिसे आमतौर पर द्रव्यमान प्रवाह दर और दबाव अनुपात की जोड़ी द्वारा दर्शाया जाता है, कंप्रेसर प्रदर्शन मानचित्र पर एक उछाल चक्र के साथ घूमता है। कंप्रेसर उछाल के कारण होने वाला अस्थिर प्रदर्शन उन मशीनों के लिए स्वीकार्य नहीं है जिन पर हवा को प्रसारित करने या घनीभूत करने के लिए कंप्रेसर लगाया जाता है। प्रदर्शन को प्रभावित करने के अलावा, कंप्रेसर उछाल के साथ तेज़ आवाज़ें भी आती हैं। संपीड़न प्रणाली के विन्यास के आधार पर कंप्रेसर वृद्धि की आवृत्ति कुछ से लेकर दर्जनों हर्ट्ज़ तक हो सकती है।[4] यद्यपि हेल्महोल्ट्ज़ अनुनाद आवृत्ति का उपयोग अक्सर हल्के उछाल की अस्थिरता को चिह्नित करने के लिए किया जाता है; यह पाया गया कि हेल्महोल्त्ज़ प्रतिध्वनि ने कुछ मामलों में कंप्रेसर उछाल को ट्रिगर नहीं किया।[5][6] कंप्रेसर उछाल का एक अन्य प्रभाव ठोस संरचना पर होता है। कंप्रेसर उछाल का हिंसक प्रवाह बार-बार कंप्रेसर में ब्लेड से टकराता है, जिसके परिणामस्वरूप ब्लेड थकावट या यहां तक ​​कि यांत्रिक विफलता भी होती है। जबकि पूरी तरह से विकसित कंप्रेसर सर्ज अक्ष-सममित है, इसका प्रारंभिक चरण आवश्यक रूप से अक्ष-सममित नहीं है। दरअसल, कंप्रेसर उछाल की गंभीर क्षति अक्सर प्रारंभिक क्षणिक में ब्लेड और आवरण पर बहुत बड़े अनुप्रस्थ भार से संबंधित होती है।[7] कंप्रेसर सर्ज की एक श्रृंखला प्रतिक्रिया एक जेट इंजन का भड़कना है। कंप्रेसर बढ़ने की स्थिति में हवा के सेवन की कमी के कारण, दहन कक्ष में बिना जला हुआ ईंधन होगा, और वह बिना जला हुआ ईंधन जल जाएगा और इंजन के निकास के पास आग लगने का कारण बनेगा जहां ऑक्सीजन पर्याप्त है।

कारण

अधिकांश कम गति और कम दबाव वाले मामलों में, घूर्णन स्टॉल कंप्रेसर उछाल से पहले आता है;[8][9] हालाँकि, घूमने वाले स्टॉल और कंप्रेसर उछाल के बीच एक सामान्य कारण-प्रभाव संबंध अभी तक निर्धारित नहीं किया गया है।[6]कंप्रेसर की स्थिर गति रेखा पर, कंप्रेसर द्वारा वितरित दबाव अधिक होने पर द्रव्यमान प्रवाह दर कम हो जाती है। कंप्रेसर का आंतरिक प्रवाह बहुत बड़े प्रतिकूल दबाव प्रवणता में होता है जो प्रवाह को अस्थिर कर देता है और प्रवाह पृथक्करण का कारण बनता है। एक पूरी तरह से विकसित कंप्रेसर उछाल को एक संपीड़न प्रणाली की एक आयामी वैश्विक अस्थिरता के रूप में तैयार किया जा सकता है जिसमें आम तौर पर इनलेट नलिकाएं, कंप्रेसर, निकास नलिकाएं, गैस जलाशय और थ्रॉटल वाल्व शामिल होते हैं।[10][11] कंप्रेसर उछाल के एक चक्र को कई चरणों में विभाजित किया जा सकता है।[12] यदि थ्रॉटल वाल्व को बहुत छोटे उद्घाटन में बदल दिया जाता है, तो गैस भंडार में एक सकारात्मक शुद्ध प्रवाह होगा। जलाशय में दबाव बढ़ता रहता है और फिर कंप्रेसर निकास पर दबाव से अधिक हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप निकास नलिकाओं में प्रतिकूल दबाव प्रवणता होती है। यह प्रतिकूल दबाव प्रवणता स्वाभाविक रूप से पूरे सिस्टम में प्रवाह को धीमा कर देती है और द्रव्यमान प्रवाह दर को कम कर देती है। सर्ज लाइन के पास एक स्थिर गति लाइन का ढलान आमतौर पर शून्य या यहां तक ​​कि सकारात्मक होता है, जिसका अर्थ है कि कंप्रेसर द्रव्यमान प्रवाह दर को कम करने के साथ-साथ बहुत अधिक दबाव प्रदान नहीं कर सकता है। इस प्रकार, प्रतिकूल दबाव प्रवणता को कंप्रेसर द्वारा दबाया नहीं जा सकता है और सिस्टम में तेजी से प्रतिकूल दबाव प्रवणता का ओवरशूट शामिल होगा जो नाटकीय रूप से बड़े पैमाने पर प्रवाह दर को कम कर देगा या यहां तक ​​कि प्रवाह को उल्टा कर देगा। दूसरी ओर, कंप्रेसर द्वारा वितरित कम प्रवाह के कारण जलाशय में दबाव धीरे-धीरे कम हो जाएगा, इस प्रकार निकास नलिकाओं में एक अनुकूल दबाव ढाल का पुनर्निर्माण होगा। और फिर द्रव्यमान प्रवाह दर पुनः प्राप्त हो जाएगी, और कंप्रेसर फिर से स्थिर गति रेखा पर काम करने के लिए वापस आ जाएगा, जो अंततः अगले उछाल चक्र को ट्रिगर करेगा। इसलिए, कंप्रेसर सर्ज एक ऐसी प्रक्रिया है जो एक संपीड़न प्रणाली के प्रवाह पथ को तोड़ती रहती है और उसका पुनर्निर्माण करती रहती है।[13] उपरोक्त व्याख्या से अंगूठे के कई नियमों का अनुमान लगाया जा सकता है। छोटे गैस भंडार वाले सिस्टम में कंप्रेसर उछाल उच्च-आवृत्ति और कम-आयाम वाला होता है जबकि बड़े गैस भंडार वाले सिस्टम में कंप्रेसर उछाल कम-आवृत्ति और उच्च-आयाम वाला होता है; अंगूठे का एक और नियम यह है कि कंप्रेसर उछाल एक बड़ी बाहरी मात्रा वाले कंप्रेसर में होता है और कंप्रेसर स्टॉल एक छोटे निकास डक्ट वाले सिस्टम में दिखाई देता है। यह भी ध्यान देने योग्य है कि कंप्रेसर की सर्ज लाइन में विभिन्न प्रणालियों, जैसे टेस्ट बेंच या इंजन में छोटे बदलाव हो सकते हैं।[14]

कंप्रेसर नियंत्रण उपकरण का योजनाबद्ध

उछाल को रोकना

पेट्रोलियम उद्योग में उछाल की स्थिति में गैस कंप्रेसर के संचालन को कंप्रेसर के आसपास उपकरण द्वारा रोका जाता है।[15] कंप्रेसर सक्शन लाइन में गैस की मापी गई प्रवाह दर (एफटी) को सक्शन दबाव (पीटी) के साथ, और कभी-कभी सक्शन तापमान (टीटी) और डिस्चार्ज लाइन में दबाव (पीटी) को सर्ज कंट्रोलर में फीड किया जाता है। नियंत्रक में कलन विधि मशीन के प्रदर्शन को स्थापित करने के लिए डेटा का उपयोग करता है; डेटा प्रवाह और विकसित शीर्ष के संदर्भ में ऑपरेटिंग बिंदु की पहचान करता है। जब कंप्रेसर का संचालन वृद्धि बिंदु तक पहुंचता है तो नियंत्रक या तो रीसायकल लाइन में एक प्रवाह नियंत्रण वाल्व (एफसीवी) को मॉड्यूलेट करता है या कंप्रेसर ड्राइवर की गति (एससी) को समायोजित करता है। एफसीवी डिस्चार्ज से ठंडी गैस को कंप्रेसर के सक्शन में वापस फैलने की अनुमति देता है, जिससे मशीन के माध्यम से गैस का आगे का प्रवाह बना रहता है। रीसायकल लाइन कंप्रेसर intercooler |आफ्टर-कूलर के डाउनस्ट्रीम से ठंडी गैस लेने और इसे कंप्रेसर सक्शन ड्रम में फ़ीड में डिस्चार्ज करने के लिए आदर्श रूप से स्थित है।[16]


यह भी देखें

  • कंप्रेसर स्टॉल

संदर्भ

  1. ↑ H. W. Emmons; C. E. Pearson; H. P. Grant (1955). "कंप्रेसर उछाल और स्टाल प्रसार". Transactions of the American Society of Civil Engineers. 77: 455–469.
  2. ↑ Fink, D. A.; Cumpsty, N. A.; Greitzer, E. M. (1991-06-03). "Surge Dynamics in a Free-Spool Centrifugal Compressor System". Volume 1: Turbomachinery. ASME. doi:10.1115/91-gt-031. ISBN 9780791878989.
  3. ↑ Paduano, JD; Greitzer, EM; Epstein, AH (January 2001). "संपीड़न प्रणाली स्थिरता और सक्रिय नियंत्रण". Annual Review of Fluid Mechanics. 33 (1): 491–517. Bibcode:2001AnRFM..33..491P. doi:10.1146/annurev.fluid.33.1.491. ISSN 0066-4189.
  4. ↑ Hafaifa, Ahmed; Rachid, Belhadef; Mouloud, Guemana (2014-10-31). "Modelling of surge phenomena in a centrifugal compressor: experimental analysis for control". Systems Science & Control Engineering. 2 (1): 632–641. doi:10.1080/21642583.2014.956269. ISSN 2164-2583.
  5. ↑ Day, I. J. (May 1994). "उछाल के दौरान अक्षीय कंप्रेसर का प्रदर्शन". Journal of Propulsion and Power. 10 (3): 329–336. Bibcode:1994JPP....10..329D. doi:10.2514/3.23760. ISSN 0748-4658.
  6. ↑ 6.0 6.1 Day, I. J. (2015-10-13). "Stall, Surge, and 75 Years of Research". Journal of Turbomachinery. 138 (1): 011001–011001–16. doi:10.1115/1.4031473. ISSN 0889-504X.
  7. ↑ A., Cumpsty, N. (2004). कंप्रेसर वायुगतिकी. Krieger Pub. ISBN 978-1575242477. OCLC 824819843.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  8. ↑ Tan, C.S.; Day, I.; Morris, S.; Wadia, A. (January 2010). "स्पाइक-प्रकार कंप्रेसर स्टाल की स्थापना, जांच और नियंत्रण". Annual Review of Fluid Mechanics. 42 (1): 275–300. Bibcode:2010AnRFM..42..275T. doi:10.1146/annurev-fluid-121108-145603. ISSN 0066-4189.
  9. ↑ Sundström, Elias; Semlitsch, Bernhard; Mihăescu, Mihai (23 November 2017). "केन्द्रापसारक कंप्रेसर में घूर्णन स्टाल और उछाल की पीढ़ी तंत्र". Flow, Turbulence and Combustion. 100 (3): 705–719. doi:10.1007/s10494-017-9877-z. PMID 30069143.
  10. ↑ Greitzer, E. M. (1976). "Surge and Rotating Stall in Axial Flow Compressors—Part I: Theoretical Compression System Model". Journal of Engineering for Power. 98 (2): 190–198. doi:10.1115/1.3446138. ISSN 0022-0825.
  11. ↑ Greitzer, E. M. (1976). "Surge and Rotating Stall in Axial Flow Compressors—Part II: Experimental Results and Comparison With Theory". Journal of Engineering for Power. 98 (2): 199–211. doi:10.1115/1.3446139. ISSN 0022-0825.
  12. ↑ Shahin, Ibrahim; Gadala, Mohamed; Alqaradawi, Mohamed; Badr, Osama (2015-06-23). "वैन्ड डिफ्यूज़र के साथ हाई-स्पीड सेंट्रीफ्यूगल कंप्रेसर में डीप सर्ज चक्र के लिए बड़े एड़ी सिमुलेशन". Journal of Turbomachinery. 137 (10): 101007. doi:10.1115/1.4030790. ISSN 0889-504X.
  13. ↑ Semlitsch, Bernhard; Mihăescu, Mihai (May 2016). "प्रवाह परिघटना के कारण केन्द्रापसारक कंप्रेसर में वृद्धि होती है". Energy. 103: 572–587. doi:10.1016/j.energy.2016.03.032.
  14. ↑ Baines, N. C. (2005). टर्बोचार्जिंग के मूल सिद्धांत. Concepts NREC. ISBN 9780933283145.
  15. ↑ "एंटी सर्ज नियंत्रक कार्य सिद्धांत". instrumentation tool. Retrieved 25 January 2021.{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link)
  16. ↑ "केन्द्रापसारक कंप्रेसर में वृद्धि को नियंत्रित करना". Emerson automation. Retrieved 25 January 2021.{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link)
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