مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تاثیر پارامترهای دینامیکی و ناخالصی سیال در سایش پروانه‌های کمپرسورهای گریز از مرکز انتقال گاز با روش‌های تجربی و تحلیلی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
گروه مکانیک، واحد خمینی‌شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، خمینی‌شهر، ایران
چکیده
پدیده سایش در خطوط لوله و تجهیزات انتقال سیال به همراه ناخالصی‌ها در بخش‌های نفت و گاز و دیگر فرآیندهای صنعتی از مهم‌ترین مشکلاتی است که صنایع نفت، گاز و پتروشیمی با آنها روبه‌رو هستند. تعمیر و اصلاح این تجهیزات هزینه زیادی را به خود اختصاص داده و به عنوان یکی از آسیب‌ها و چالش‌های مهم در صنایع مطرح اس

سایش در اثر ضربه ذرات جامد همراه با گاز و مایع یا در اثر برخورد قطرات مایع به دیواره داخلی مجرای عبوری سیال ایجاد می‌شود. در این پژوهش عوامل تاثیرگذار بر نرخ سرعت سایش پره همانند سرعت دوران پروانه کمپرسور، اندازه ذرات داخل گاز متان، غلظت ذرات در ترکیب‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. برای به‌دست‌آوردن و تحلیل میزان و نرخ سایش پره‌ها، قطعاتی از جنس پروانه کمپرسور تخریب‌شده تهیه و به عنوان نمونه مطابق با شرایط عملیاتی و بهره‌برداری و انتقال گاز استفاده شده است. طی مراحل مختلف آزمایش، میزان نرخ سایش با شرایط متفاوت در محلول و ترکیبات ذرات جامد اندازه‌گیری شده استبر طبق نتایج حاصله سرعت بالای گردش کمپرسورهای گریز از مرکز پارامتری مهم در افزایش راندمان است که برایی حصول این پارامتر باید خواص مکانیکی و متالورژیکی کمپرسورها دارای کیفیت مناسبی باشند. همچنین با اقزایش غلظت ذرات، سایش با توجه به رابطه سهمی شکل افزایش می‌یابد. نتایج به‌دست‌آمده با استانداردهای موجود و تئوری‌های ارائه‌شده مورد تحلیل و بررسی قرار داده شده و راهکارهایی برای کاهش تخریب در اثر سایش پره کمپرسورهای گریز از مرکز ارائه شده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Effect of Dynamic Parameters and Fluid Impurities on Abrasion of Centrifugal Compressor Impeller of the Gas Transmission Center using Experimental and Analytical Methods

نویسندگان English

H. Keshaverzian
M. Jabbari
M. Soheili
Mechanical Engineering Department, Khomeinishahr Branch, Islamic Azad University, Khomeinishahr, Iran
چکیده English

Abrasion in pipelines and fluid transfer equipment along with impurities in oil and gas and other industrial processes is one of the most important problems of oil, gas and petrochemical industries. Repair of this equipment is considered as one of the major challenges in industry. Wearing was created by the impact of solid particles with gas and liquid particles or by the collision of liquid droplets with the inner wall of the fluid passageway. This research aims to examine the factors affecting the rate of vane wearing including circulation speed of compressor vane, size of particles within methane, density of particles in compounds, angle of incidence and target metal stiffness. To obtain and analyze the rate of vanes' wearing, degraded pieces of vanes' substance were provided and were used as specimen according to the operational conditions, exploitation, and transfer of gas. During the experimental steps, the rate of wearing with varying conditions in solution and solid particles' compounds was measured. According to the results, the speed rate of circulation of centrifugal compressor impeller is an important parameter in increasing efficiency. To obtain this parameter, the mechanical and metallurgical properties of the compressors should have a good quality. Also, considering the relationship with a parabola form, the abrasion increases with increasing the density of particle. The results of the research were compared to the existing standards and theories and the approaches were presented to decrease degradation and wearing in centrifugal compressors' vanes.

کلیدواژه‌ها English

Erosion Ratio
Compressor Impeller
Density of Particles
Size of Particles
1- Stachowiak GW, Batchelor AW. Engineering Tribology. Oxford: Butterworth-Heinemann; 2005. [Link]
Al-Rikabi ZY. Corrosion lnhibition of carbon steel tubes in cooling system at different sodium salts as function of solution acidity and temperature under low condition [Dissertation]. Baghdad: University of Baghdad; 2003. [Link]
Oka YI, Okamura K, Yoshida T. Particle estimation of erosion damage caused by solid particle impact,: Part 1: Effects of impact parameters on a predictive equation. Wear. 2005;259(1-6):95-101. [Link] [DOI:10.1016/j.wear.2005.01.039]
Aquaro D. Erosion due to the impact of solid particles of materials resistant at high temperature. Meccanica. 2006;41(5):539-551. [Link] [DOI:10.1007/s11012-006-9002-1]
Habib HM, Badr HM, Said SAM, Ben-Mansour R, Al-Anizi SS. Solid-particle erosion in the tube end of the tube sheet of a shell-and-tube heat exchanger. International Journal for Numerical Methods in Fluids. 2006;50(8):885-909. [Link] [DOI:10.1002/fld.1083]
Rodríguez E, Flores M, Pérez A, Mercado-Solis RD, González R, Rodríguez J, et al. Erosive wear by silica sand on AISI H13 and 4140 steels. Wear. 2009;26(11):2109-2115. [Link] [DOI:10.1016/j.wear.2009.08.009]
Fořt I, Jirout T. The relation between the rate of erosion wear of a pitched blade impeller and its process characteristics. Chemical Engineering Research and Design. 2011;89(10):1929-1937. [Link] [DOI:10.1016/j.cherd.2011.01.024]
Mazumder QH. Effect of liquid and gas velocities on magnitude and location of maximum erosion in U-bend. Open Journal of Fluid Dynamics. 2012;2(2):29-34. [Link] [DOI:10.4236/ojfd.2012.22003]
Keegan MH, Nash DH, Stack MM. On Erosion issues associated with the leading edge of wind turbine blades. Journal of Physics D: Applied Physics. 2013;46(38). [Link] [DOI:10.1088/0022-3727/46/38/383001]
Azimian M, Bart HJ. Investigation of hydroabrasion in slurry pipeline elbows and T-junctions. Journal of Energy and Power Engineering. 2014;8:65-78. [Link] [DOI:10.17265/1934-8975/2014.01.008]
Pereira GC, de Souza FJ, de Moro Martins DA. Numerical prediction of the erosion due to particles in elbow. Powder Technology. 2014;261:105-117. [Link] [DOI:10.1016/j.powtec.2014.04.033]
Arabnejad H, Mansouri A, Shirazi SA, McLaury BS. Development of mechanistic erosion equation for solid particles. Wear. 2015;332-333:1044-1050. [Link] [DOI:10.1016/j.wear.2015.01.031]
Finnie I. Erosion of surface by solid particles. Wear. 1960;3(2):87-103. [Link] [DOI:10.1016/0043-1648(60)90055-7]
Bourgoyne Jr AT. Experimental study of erosion in diverter systems due to sand production. SPE/IADC Drilling Conference, 28 February-3 March, New Orleans, Louisiana. New Orleans: Society of Petroleum Engineers; 1989. [Link] [DOI:10.2118/18716-MS]