डिसैलिनेशन संयंत्रों के लिए ट्रांसफॉर्मर: एसडब्ल्यूआरओ पंप लोड का आकार निर्धारण, हार्मोनिक्स और संक्षारण सुरक्षा

 

जेबेल अली के पास एक समुद्री जल उलटा ओसमोसिस संयंत्र पर काम कर रहे एक ईपीसी ठेकेदार ने मार्च में हमें एक सिंगल-लाइन डायाग्राम भेजा, जिसके साथ एक संलग्न नोट था जिसमें विद्युत कार्यक्षेत्र को "मूल रूप से अंतिम" कहा गया था। आरेख में 33/11 केवी पर एक 20 एमवीए ट्रांसफॉर्मर, 45°से का डिज़ाइन वातावरण और एक सामान्य 11 केवी बस से आपूर्ति प्राप्त करने वाले ग्यारह उच्च-दबाव पंप मोटर्स दिखाए गए थे। दो प्रश्नों के उत्तर ने कुछ भी ऑर्डर किए जाने से पहले विनिर्देशन को बदल दिया: पौधे का वास्तविक जुलाई का वातावरण क्या है, और उनमें से कितने पंप एक ही दस-मिनट की समय सीमा के भीतर प्रारंभ होते हैं। दोनों उत्तर एक डिसैलिनेशन संयंत्र के लिए ट्रांसफॉर्मर के आकार को लोड सूची द्वारा सुझाए गए से काफी अधिक बढ़ा देते हैं।

कागज पर एक डिसैलिनेशन ट्रांसफॉर्मर एक सरल बेस-लोड मशीन की तरह दिखता है — kVA में एक संख्या। सेवा में, यह उच्च वातावरणीय तापमान पर लगातार चलता है, ऐसे मोटर्स को बिजली आपूर्ति करता है जिनका आकार संयंत्र के जुड़े हुए भार की तुलना में बड़ा होता है, मेम्ब्रेन फीड पंपों पर लगे वेरिएबल-फ्रीक्वेंसी ड्राइव्स से हार्मोनिक्स को अवशोषित करता है, और नमक से भरी हवा में खड़ा रहता है जो साइट पर प्रत्येक एन्क्लोज़र, बुशिंग और फास्टनर को क्षति पहुँचाती है। इस गाइड में चार निर्णयों का वर्णन किया गया है जो यह निर्धारित करते हैं कि यह इकाई अपने डिज़ाइन जीवन तक चलेगी या नहीं।

 

डिसैलिनेशन लोड्स मानक ट्रांसफॉर्मर विशिष्टताओं को क्यों तोड़ते हैं

समुद्री जल रिवर्स ऑस्मोसिस एक बेस-लोड प्रक्रिया है। एक कारखाना सप्ताहांत में छुट्टी लेता है; लेकिन डिसैलिनेशन ट्रेन ऐसा नहीं करती। इसके सबसे बड़े विद्युत उपभोक्ता उच्च-दाब पंप हैं, और वे अधिकांश दिन एक स्थिर ड्यूटी बिंदु पर चलते हैं। प्रकाशित SWRO ऊर्जा अध्ययनों के अनुसार, ऊर्जा पुनर्प्राप्ति उपकरणों को लगाने के बाद विशिष्ट ऊर्जा खपत लगभग 2.5 से 3.5 किलोवाट-घंटा प्रति घन मीटर होती है, जो तब बढ़कर 3.5 से 5.5 किलोवाट-घंटा/घन मीटर हो जाती है जब ऊर्जा पुनर्प्राप्ति कम अनुकूलित होती है।

इस गणना को एक 300,000 घन मीटर/दिन का संयंत्र और विद्युत मांग लगभग 30 से 40 मेगावाट के निरंतर भार पर स्थिर हो जाती है — पूर्व-उपचार, स्थानांतरण पंपिंग और सहायक प्रणालियों की गणना करने से पहले। अमेरिका के ब्यूरो ऑफ रिक्लेमेशन जैसे कार्यक्रम डिसैलिनेशन एंड वॉटर प्यूरिफिकेशन रिसर्च कार्यक्रम विशेष रूप से इस ऊर्जा संख्या को कम करने के लिए मौजूद हैं, जो आपको बताता है कि धन कहाँ स्थित है: जल उत्पाद है, और विद्युत एकल सबसे बड़ी संचालन लागत है।

 

एक एसडब्ल्यूआरओ संयंत्र के विद्युत भार का मानचित्रण

कुछ भी आकार निर्धारित करने से पहले, संयंत्र को भार समूहों में विभाजित करें। वे अलग-अलग तरीके से व्यवहार करते हैं, और एक बड़े संयंत्र में उन्हें आमतौर पर अलग-अलग बसों से ऊर्जा आपूर्ति की जाती है।

 

लोड समूह	सामान्य अनुमानित मान	कार्य विशेषता
उच्च-दाब आरओ पंप	प्रत्येक 3–8 मेगावाट, 11 केवी या 6.6 केवी	निरंतर आधार भार; वीएफडी या सॉफ्ट-स्टार्ट किया गया
ऊर्जा पुनर्प्राप्ति उपकरण	0.5–2 मेगावाट	निरंतर, उच्च दबाव वाले पंप के कार्य का अनुसरण करता है
बूस्टर और स्थानांतरण पंप	200 किलोवाट–2 मेगावाट	निरंतर, लेकिन बार-बार प्रारंभ होने वाला
पूर्व-उपचार (फ़िल्टर, डोज़िंग)	100–800 किलोवाट	रुक-रुक कर
सहायक (एचवीएसी, प्रकाश व्यवस्था, नियंत्रण)	300–1,500 किलोवाट	स्थिर, कम हार्मोनिक सामग्री

 

उच्च दबाव वाला पंप समूह सभी अन्य चीज़ों को नियंत्रित करता है। एक बड़े एसडब्ल्यूआरओ संयंत्र में आठ ट्रेनों के साथ, उच्च दबाव वाले पंप अकेले ४० से ५० मेगावाट के जुड़े हुए भार तक पहुँच सकते हैं। शेष समूहों का महत्व सहायक बस के लिए है, लेकिन पंप समूह ही मुख्य ट्रांसफार्मर की रेटिंग, शीतलन योजना और उस इकाई द्वारा सहन किए जाने वाले दोष भार का निर्धारण करता है।

 

डिसैलिनेशन संयंत्र के लिए ट्रांसफार्मर का आकार निर्धारित करना

ए डिसैलिनेशन संयंत्र के लिए ट्रांसफॉर्मर सेवा को एक साथ तीन चीज़ों पर आकार दिया जाता है: निरंतर भार, सबसे बड़े मोटर का प्रारंभ भार, और ड्राइव की हार्मोनिक सामग्री। जो इकाइयाँ कम आकार की आती हैं, वे लगभग हमेशा केवल पहली वस्तु पर विफल हो जाती हैं।

निरंतर भार से शुरू करें। मोटर के नामपट्ट जोड़ें, एक वास्तविक मांग कारक लागू करें — डिज़ाइन आउटपुट पर रखे गए संयंत्र के लिए ०.८५ से ०.९५ — फिर सहायक बस जोड़ें। अगला, मोटर प्रारंभ की जाँच करें: एक ६ मेगावाट उच्च दबाव वाला पंप प्रत्यक्ष-ऑन-लाइन प्रारंभ करने से मोटर कुछ सेकंड के लिए अपनी नामांकित धारा के पाँच से छह गुना तक की धारा खींच सकती है, और मोटर टर्मिनलों पर उत्पन्न वोल्टेज डिप को प्रक्रिया और उपयोगिता दोनों द्वारा स्वीकार्य सीमा के भीतर बनाए रखना आवश्यक है। सॉफ्ट स्टार्टर और परिवर्तनशील-आवृत्ति ड्राइव इस प्रारंभिक धारा को कम करते हैं, लेकिन ट्रांसफार्मर द्वारा इसकी आपूर्ति करने की आवश्यकता को समाप्त नहीं करते हैं।

 

आकार जाँच	क्या सत्यापित करना है	सामान्य डिज़ाइन लक्ष्य
निरंतर रेटिंग	वातावरणीय डेरेटिंग के बाद मांग कारक लागू किए गए निरंतर भार	नामपट्टिक kVA से ऊपर कोई लगातार संचालन नहीं
मोटर स्टार्टिंग	सभी अन्य भार चल रहे होने के साथ सबसे बड़े पंप का प्रारंभ	संयंत्र और उपयोगिता की सीमाओं के भीतर वोल्टेज डिप
हार्मोनिक ड्यूटी	ड्राइव पल्स संख्या और हार्मोनिक धारा स्पेक्ट्रम	IEEE C57.110 के अनुसार गणना की गई डेरेटिंग
अतिरिक्त क्षमता	भविष्य की ट्रेनें या झिल्ली प्रतिस्थापन	15–25% अतिरिक्त किलोवोल्ट-एम्पियर
दोष लोड	उपयोगिता से स्थलीय दोष धारा	सत्यापित लघु-परिपथ सहनशीलता
हानि मूल्यांकन	सेवा जीवन के दौरान पूँजीकृत नो-लोड और लोड नुकसान	न्यूनतम कुल स्वामित्व लागत, न्यूनतम मूल्य नहीं

 

वीएफडी-नियंत्रित उच्च-दबाव पंपों से संबंधित हार्मोनिक ड्यूटी

लगभग प्रत्येक नई एसडब्ल्यूआरओ संयंत्र में इसके उच्च-दबाव पंपों को चर-आवृत्ति ड्राइव के माध्यम से चलाता है, क्योंकि 6 मेगावाट के पंप को थ्रॉटल करने से ड्राइव की लागत से अधिक ऊर्जा क्षय होता है। ड्राइव संयंत्र का मुख्य स्रोत भी वर्तमान विकृति का है। एक छह-पल्स ड्राइव 5वीं, 7वीं, 11वीं और 13वीं क्रम की विशिष्ट हार्मोनिक्स उत्पन्न करती है; एक बारह-पल्स विन्यास ट्रांसफार्मर पर 5वीं और 7वीं को रद्द कर देता है; एक अठारह-पल्स व्यवस्था पहली महत्वपूर्ण हार्मोनिक को और अधिक ऊँचे क्रम पर स्थानांतरित कर देती है।

ट्रांसफार्मर उन हार्मोनिक्स के लिए दो बार भुगतान करता है। अतिरिक्त भंवर धारा और बिखरी हुई हानियाँ वाइंडिंग को उससे अधिक गर्म करती हैं जो केवल लोड धारा के कारण होती, जिसके कारण एक हार्मोनिक-लोडेड इकाई को एक K-फैक्टर रेटिंग या एक समकक्ष डिरेटिंग की आवश्यकता होती है, जो IEEE C57.110 के अनुसार गणना की गई हो एक कैटलॉग से कॉपी किए गए केवीए संख्या के बजाय। सामान्य संयुक्त बिंदु पर समग्र विकृति को उपयोगिता द्वारा लागू की गई सीमाओं के भीतर रहना आवश्यक है — जिसकी जाँच ड्रॉइंग के चरण में नहीं, बल्कि शुरुआती स्थापना के समय की जाती है। आईईईई मानक संघ उत्तर अमेरिकी उपयोगिताओं द्वारा संदर्भित सामंजस्य सीमाओं को प्रकाशित करता है, और ड्राइव विक्रेता का चयन करने से पहले उन्हें पढ़ना उचित है, न कि बाद में।

एक विनिर्देशन आदत इस जोखिम को अधिकांशतः समाप्त कर देती है: ड्राइव विक्रेता से पूर्ण भार पर डेटाशीट के टीएचडी आँकड़े के बजाय वास्तविक संचालन बिंदु पर सामंजस्य धारा स्पेक्ट्रम के लिए अनुरोध करें। झिल्ली आधारित संयंत्र दुर्लभता से ही लंबे समय तक पूर्ण भार पर काम करते हैं, और विकृति आमतौर पर आंशिक भार के बैंड में सबसे अधिक होती है, जहाँ संयंत्र वास्तव में संचालित होता है।

 

क्षरण, वातावरणीय तापमान और गल्फ कोस्ट पर घटाया गया रेटिंग

एक नमकीन जल शुद्धिकरण संयंत्र वह कठोरतम विद्युत वातावरण है जिसमें कोई ट्रांसफॉर्मर काम करने के लिए निर्दिष्ट किया जाता है। नमकीन एरोसॉल, उच्च आर्द्रता और ऐसा स्थानीय वातावरण जो गल्फ क्षेत्र में महीनों तक ४५° सेल्सियस से अधिक रह सकता है, ये सभी उपकरण और उसकी रेटिंग्स पर एक साथ आक्रमण करते हैं।

जंग रोधी सुरक्षा आवरण विनिर्देश से शुरू होती है। ISO 12944-8 , ISO 12944 श्रृंखला का वह भाग जो नए कार्यों के लिए सुरक्षात्मक पेंट प्रणालियों के विनिर्देशन को नियंत्रित करता है, यह वह संदर्भ है जिसका उल्लेख अधिकांश यूरोपीय और मध्य पूर्वी ठेकेदार विनिर्देश में करते हैं। व्यावहारिक रूप से इसका अर्थ है कि एक C5-M समुद्री संक्षारकता श्रेणी , गर्म-डुबोया गया जस्तीकृत इस्पात कार्य या इसके समकक्ष लेप निर्माण, पूर्णतः स्टेनलेस स्टील के फास्टनर्स, और सील किए गए बशिंग इंटरफेस।

परिवेश तापमान दूसरा फंदा है, और यह वह फंदा है जो चुपचाप क्षमता को कम कर देता है। परिवेश सुधार नियमों के अनुसार IEC 60076-2 और आईईईई सी५७.१२.०० के अनुसार, साइट के वातावरण में वृद्धि होने पर संदर्भ मान से ऊपर औसत वाइंडिंग तापमान वृद्धि घट जाती है। यदि कोई संयंत्र संदर्भ मान से १०°से के ऊपर स्थित हो, तो केवल बेहतर इन्सुलेशन करने से काम नहीं चलेगा — उसे या तो कम तापमान वृद्धि स्वीकार करनी होगी या केवीए घटाना होगा। हम यह बात लगातार गल्फ क्षेत्र के प्रश्नों में देखते हैं, जहाँ टेंडर दस्तावेज़ में डिज़ाइन वातावरण "४५°से" के रूप में दिया गया होता है, लेकिन वास्तव में साइट पर यह ५०°से होता है।

शीतलन की भी उतनी ही सख्त जाँच की आवश्यकता होती है। स्थिर, गर्म और आर्द्र तटीय वायु में ओएनएएन रेडिएटर बैंक अपने नामपट्ट अपेक्षा से कम प्रदर्शन करता है, जिसी कारण तटीय संयंत्रों में अक्सर ओएनएएफ शीतलन का विकल्प चुना जाता है और उसका प्रदर्शन साइट के डिज़ाइन वातावरण के आधार पर, मानक संदर्भ के आधार पर नहीं, बताया जाता है। तेल-प्रवर्धित ट्रांसफॉर्मर यही कारण है कि कम-हानि कोर की ओर बढ़ने की प्रवृत्ति और बड़ी शीतलन सीमा की ओर बढ़ने की प्रवृत्ति को एक ही वार्तालाप में संतुलित किया जाना चाहिए।

 

 

रायन इलेक्ट्रिक के डिसैलिनेशन परियोजनाओं में योगदान

एक ही चार प्रश्न हर डिसैलिनेशन संयंत्र के लिए ट्रांसफॉर्मर हम मूल्य अनुमान प्रस्तुत करते हैं, इसलिए इंजीनियरिंग समीक्षा मानकीकृत होती है, न कि आविष्कारित। हम अपने जियांगसू, चीन में स्थित १२०,००० वर्ग मीटर के कारखाने में समस्या के दोनों हिस्सों का निर्माण करते हैं। हमारे तेल-प्रवर्धित ट्रांसफॉर्मर उत्पादन श्रृंखला १० केवी से २०० एमवीए तक के लिए है, जिसमें ओएनएएन/ओएनएएफ रेडिएटर बैंक और लोड पर टैप चेंजर्स शामिल हैं; कास्ट-रेज़िन और वीपीआई शुष्क प्रकार के यूनिट्स आंतरिक स्विच रूम और सहायक बसों के लिए उपयुक्त हैं। रायन इलेक्ट्रिक २००७ से ट्रांसफॉर्मर का निर्माण कर रही है, इसके ३७ पेटेंट हैं, यह १८० से अधिक उत्पादन और परीक्षण उपकरणों के सेट संचालित करती है, और २०२३ से ईटन के संयुक्त उद्यम भागीदार के रूप में कार्य कर रही है।

तटीय परियोजनाओं के लिए नियमित कार्यक्षेत्र में एक दस्तावेज़ीकृत सी५-एम कोटिंग प्रणाली शामिल है, एक 1,000-घंटे का नमकीन धुंआ परीक्षण कोटिंग की मोटाई पर, और हमारी डीकेआरए और सीएनएएस-प्रमाणित प्रयोगशाला में आईईसी ६००७६-१ और आईईईई सी५७.१२.९० के अनुसार ग्राहक द्वारा देखे गए परीक्षण, शिपमेंट से पहले।

एक डिसैलिनेशन ट्रांसफॉर्मर के लिए अनुरोध कैसे आमतौर पर गलत हो जाता है

विफलता का पैटर्न इतनी बार दोहराया जाता है कि इसे सामान्य रूप से वर्णित किया जा सकता है। एक गल्फ-आधारित ईपीसी ने २५ एमवीए, ३३/११ केवी के लिए एक विनिर्देश जारी किया है तेल-प्रवर्धित ट्रांसफॉर्मर 45°C के डिज़ाइन एम्बिएंट पर, मोटर के नामपट्ट के कुल मान से आकार निर्धारित किया गया। बाद में ड्राइव विक्रेता का हार्मोनिक स्पेक्ट्रम और साइट पर जुलाई के एम्बिएंट के रिकॉर्ड किए गए डेटा प्राप्त होते हैं। आवश्यक रेटिंग बढ़ जाती है, कूलिंग व्यवस्था ONAN से ONAF में बदल जाती है, और टैप रेंज को विस्तारित करने की आवश्यकता होती है। यदि उत्पादन स्लॉट मूल रेटिंग के आधार पर बुक किया गया था, तो यह परिवर्तन लीड टाइम के भीतर होता है, न कि उससे पहले।

 

जाँच	एक मजबूत आपूर्तिकर्ता क्या प्रदर्शित करता है
आकार निर्धारण का आधार	मांग कारक के साथ लोड सूची, और संलग्न हार्मोनिक स्पेक्ट्रम
परिवेश	साइट के मालिक द्वारा पुष्टि किए गए एम्बिएंट पर डेरेटिंग गणना, लिखित रूप में
संक्षारण	दस्तावेज़ीकृत C5-M कोटिंग प्रणाली और नमकीन छिड़काव परीक्षण के प्रमाण
शीतलन	ONAF प्रदर्शन साइट के डिज़ाइन एम्बिएंट पर बताया गया, मानक संदर्भ पर नहीं
प्रमाणन	ठीक उसी रेटिंग के लिए IEC 60076-1 / IEEE C57.12.90 के अनुसार परीक्षण रिपोर्ट्स
अनुसूची	संयंत्र के कमीशनिंग तिथि के आधार पर आरक्षित उत्पादन स्लॉट, लिखित रूप में बताया गया

 

उनमें से कोई भी वस्तु असामान्य नहीं है। ये वे प्रश्न हैं जिनके उत्तर ड्रॉइंग को फ्रीज़ करने से पहले देने होते हैं, और इनके उत्तर देर से देना ही एक नियमित ऑर्डर को पुनः उद्धृत करने वाले ऑर्डर में बदल देता है।

 

विशिष्टता को अंतिम रूप देने से पहले हमें लोड सूची भेजें

यदि आप कोई डिसैलिनेशन संयंत्र के लिए ट्रांसफॉर्मर सेवा निर्दिष्ट कर रहे हैं, तो कृपया हमें चार चीज़ें भेजें: संयंत्र की अनुमत धारिता (m³/दिन में), उच्च-दबाव पंप का कार्यक्रम (स्टार्टर या ड्राइव प्रकार के साथ), स्थल के लिए मालिक द्वारा पुष्टि किया गया वातावरण, और उपयोगिता की दोष धारा तथा वोल्टेज सीमा। हमारे इंजीनियर शीतलन योजना, हार्मोनिक लोड गणना, संक्षारण सुरक्षा प्रणाली और वास्तविक उत्पादन समय सीमा के साथ आकार निर्धारण की सिफारिश वापस कर देंगे।

टीम तक पहुँचें ryantransformers.com और एकल-रेखा आरेख अवश्य सम्मिलित करें — यहाँ तक कि एक चिह्नित PDF भी शुरुआत के लिए पर्याप्त है। किसी आरेख की समीक्षा करना किसी विशिष्टता सारणी से लोड सूची को पुनः व्युत्पन्न करने की तुलना में तेज़ है, और तटीय परियोजनाओं में वातावरण का मान तथा ड्राइव स्पेक्ट्रम वे दो मुद्दे हैं जो उत्तर को सबसे अधिक बदल देते हैं।

लेखक के बारे में: यह लेख रायन इलेक्ट्रिक (जियांगसू रायन इलेक्ट्रिक कंपनी, लिमिटेड) की इंजीनियरिंग टीम द्वारा लिखा गया है, जो 2023 से ईटन का संयुक्त उद्यम साझेदार है और चीन के जियांगसू में तेल-डूबे, कास्ट-रेज़िन और पैड-माउंटेड ट्रांसफॉर्मर्स का निर्माता है। रायन इलेक्ट्रिक उत्तर अमेरिका, दक्षिणपूर्व एशिया, मध्य पूर्व और अफ्रीका में ऊर्जा उपयोगिताओं, ईपीसी ठेकेदारों और बुनियादी ढांचा विकासकर्ताओं को सेवाएं प्रदान करता है।