مرجع:همه چیز در مورد انواع و نحوه عملکرد نیروگاه ها

[spow 44197]

سلام دوستان عزیز

اینم کتاب طراحی شیرهای قشار

کتاب جالب وجامعی هست

امیدوارم به دردتون بخوره

موفق باشید

دوستان هر نظر وپیشنهادی دارن مطرح کنن

ممنون

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

یه پاورپوینت راجع به بررسی انواع شیر آلات صنعتی و شیرهای اطمینان و روش تست آنها..

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

آشنائي با پمپ ها و عملكرد آنها

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

سلام دوستان

مرجع کاملی دررابطه با الکتریک

بالاخره یکی از سه رکن نیروگاه الکتریک میباشد

فایل جالبیه

موفق باشید

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

سلام دوستان عزیز

یک هندبوک عالی برای کسانی که میخوان توربین های گازی ونیروگاههایی از این دست رو بهتر بشناسن

کتاب جمع وجور وجالبی هست

موفق باشید

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

سلام دوستان

کتاب مرجع بهره برداری از بویلر

بویلر یا دیگ در نیروگاههای بخاری مهمترین وسنگین ترین وظیفه رو برعهده دارن

وبهره برداری از این قسمت کار مشکلتری نسبت به بقیه هست

حتما بخونید

کتاب جامع وجالبی هست

موفق باشید

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

سلام دوستان

یک کتاب عالی درزمینه پمپها

موفق باشید

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

افزايش طول عمر نيروگاههاي موجود از طريق نوسازي و بازسازي

 

 

در اين‌ گزارش‌ نمونه‌اي‌ از اين‌ طرح‌ بازسازي‌ و نوسازي‌ كه‌ توسط كمپاني‌ abbبراي‌دو نيروگاه‌ سيكل‌ تركيبي‌ ابوظبي‌ به‌ اجرا در آمده‌ معرفي‌ مي‌شود. در اين‌ طرح‌ سيستم‌كنترل‌ گاورنر با يك‌ سيستم‌ كنترل‌ جديد، تعويض‌ شده‌ و روتور توربينهاي‌ گازي‌ نيزنوسازي‌ شد. شركت‌ abb با اجراي‌ اين‌ طرح‌ عمر نيروگاهها را تا 15 سال‌ ديگر تضمين‌ كرده‌ است‌.

منطقه‌ ام‌النهار در ابوظبي‌مركز فعاليتهاي‌ صنعتي‌ متعدد است‌. در اين‌منطقه‌ 14 نيروگاه‌ با ظرفيت‌ توليد 1200مگاوات‌ و 16 واحد آب‌ شيرين‌كن‌ با ظرفيت‌توليد 200 ميليون‌ ليتر در روز در حال‌ كار است‌.

شركت‌ abb در فاصله‌ سالهاي‌ 1976 تا1980 يك‌ نيروگاه‌ سيكل‌ تركيبي‌

140 مگاواتي‌ را براي‌ سازمان‌ آب‌ و برق‌ساخته‌ است‌. اين‌ نيروگاه‌ داراي‌ دو توربين‌گازي‌ 13 gt، دو ديگ‌ بخار بازياب‌ گرما وچهار واحد آب‌ شيرين‌كن‌ است‌. آب‌شيرين‌كنها در پايين‌ دست‌ نيروگاه‌، واقع‌ شده‌و روزانه‌ 80 ميليون‌ ليتر آب‌ شرب‌ توليدمي‌كنند. شركت‌ abb همچنين‌ مسووليت‌تامين‌ سيستمهاي‌ الكتريكي‌ و كنترل‌ يك‌نيروگاه‌ 160 مگاواتي‌ واقع‌ در غرب‌ ام‌النهار رانيز بر عهده‌ گرفته‌ است‌.

 

نيازهاي‌ آب‌ و انرژي‌ ‌

نياز ابوظبي‌ به‌ برق‌ در فاصله‌ ماههاي‌ژوئن‌ و سپتامبر، حداكثر است‌. در ساير ماههاي‌ سال‌، مصرف‌ انرژي‌ بين‌ 30 تا 40 درصد اين‌ قله‌ بار فصلي‌ است‌. نياز آب‌ابوظبي‌ در طول‌ سال‌ تقريبا ثابت‌ است‌ درنتيجه‌ بخار توليد شده‌ نيروگاهها بايد ثابت‌باشد. بنابراين‌ ضريب‌ بار توربينها بايد باتوجه‌ به‌ اين‌ موضوع‌ تنظيم‌ شود.

توسعه‌ ساختار اجتماعي‌ - اقتصادي‌و نياز به‌ بهينه‌ سازي‌ منابع‌

همزمان‌ با توسعه‌ ساختار اجتماعي‌ -اقتصادي‌ ابوظبي‌، نياز آن‌ به‌ انرژي‌ الكتريكي‌نيز افزايش‌ مي‌يابد. براي‌ تامين‌ اين‌ نياز، نه‌تنها نيروگاههاي‌ جديدي‌ بايد ساخته‌ شودبلكه‌ از ظرفيت‌ توليد توان‌ موجود بايد به‌ طوركامل‌ استفاده‌ كرد. عمر بيشتر نيروگاههاي‌موجود بين‌ 15 تا 20 سال‌ است‌ و سيستمهاي‌بكار گرفته‌ شده‌ در آنها قديمي‌ است‌. زمانهاي‌ توقف‌ آنها نسبتا طولاني‌ و قابليت‌اطمينان‌ توليد برق‌ آنها كم‌ شده‌ است‌. علاوه‌بر آن‌ تهيه‌ قطعات‌ يدكي‌ نيروگاهها نيزمشكل‌ است‌. سازمان‌ آب‌ و برق‌ از سياست‌نوسازي‌ و بازسازي‌ مداوم‌ نيروگاهها در ام‌النهار پيروي‌ مي‌كند.

 

برنامه‌ و روش‌ اجراي‌ بازسازي‌ ونوسازي‌

اعمال‌ سياست‌ بازرسي‌ و تعميرات‌درازمدت‌ نيروگاهها توسط سازمان‌ آب‌ و برق‌،سبب‌ شده‌ كه‌ اين‌ نيروگاهها در شرايط عالي‌باشند. اين‌ امر باعث‌ شده‌ است‌ تا با انجام‌نوسازي‌ و بازسازي‌، بتوان‌ عمر نيروگاهها را15 تا 20 سال‌ ديگر افزايش‌ داد. طرح‌بازسازي‌ و نوسازي‌ به‌ صورت‌ پروژهايي‌ توسط سازمان‌ آب‌ و برق‌ در نظر گرفته‌ شده‌است‌ كه‌ براي‌ تهيه‌ پيشنهاد مناقصه‌ ازمهندسان‌ مشاور استفاده‌ شد. روشها و شرايط فعلي‌ انجام‌ مناقصه‌ در ابوظبي‌ به‌ گونه‌ اي‌است‌ كه‌ بررسي‌ اين‌ پروژه‌ها و عقد قرارداد، دوتا سه‌ سال‌ وقت‌ لازم‌ دارد. بديهي‌ است‌ با اين ‌زمان‌ طولاني‌ نمي‌توان‌ انتظار داشت‌ كه‌اجراي‌ پروژه‌ سريعا شروع‌ شود.

شركت‌ abb با همكاري‌ نزديك‌سازمان‌ آب‌ و برق‌ ابوظبي‌ برنامه‌ انعطاف‌پذيري‌ براي‌ سرويس‌، بهره‌برداري‌ و نوسازي‌ (sor)نيروگاهها تدارك‌ ديده‌ است‌. در اين‌برنامه‌ پروژه‌هاي‌ بازسازي‌ و نوسازي‌ به‌ دو بخش‌ تقسيم‌ شده‌ است‌. در بخش‌ نخست‌تمام‌ سخت‌ افزارهاي‌ مورد نياز به‌ همراه‌ اسنادو مدارك‌ مهندسي‌ مربوط، تهيه‌ شده‌ و بخش‌دوم‌ شامل‌ نصب‌ و راه‌ اندازي‌ اين‌سخت‌افزارهاست‌. بخش‌ نخست‌ به‌ روش‌متداول‌ سفارش‌ و خريد قطعات‌ يدكي‌ توسطخود نيروگاه‌ انجام‌ شده‌ است‌ ولي‌ بخش‌ دوم‌در قالب‌ قراردادهاي‌ تعميرات‌ كه‌ هر دو سال ‌يك‌ بار تكرار مي‌شود انجام‌ شده‌ است‌.

شيوه‌ فوق‌ نياز به‌ تعيين‌ دقيق‌ مشخصات‌تجهيزات‌ و برنامه‌ زماني‌ تحويل‌ آنها دارد.سازمان‌ آب‌ و برق‌، بستري‌ فراهم‌ آورده‌ كه‌ در آن‌ سفارش‌ خريد و اعلام‌ مناقصه‌ براي‌ عقدقرارداد تعميرات‌ به‌ طور همزمان‌ انجام‌مي‌شود. اهداف‌ اصلي‌ برنامه‌ و بازسازي‌ ونوسازي‌ به‌ اين‌ شرح‌ است‌:

-بهينه‌ سازي‌ نيروگاه‌ و اجزاي‌ آن‌

-افزايش‌ عمر نيروگاه‌ و تجهيزات‌ مربوط به‌آن‌

-كاهش‌ هزينه‌ بازرسي‌ و تعميرات‌

-كاهش‌ زمان‌ نصب‌ و راه‌ اندازي‌

برنامه‌ زماني‌ و كنترل‌ دقيق‌ پروژه‌ به‌ نحوي‌كه‌ عمليات‌ نصب‌ و تعميرات‌ در همان‌دوره‌هاي‌ بازرسي‌ عادي‌ و تعميرات‌پيشگيري‌كننده‌ انجام‌ و از وقفه‌هاي‌ اضافي‌در توليد برق‌، اجتناب‌ شود.

در تمام‌ قراردادهاي‌ بازسازي‌، مدت‌ يك‌سال‌ گارانتي‌ پيش‌ بيني‌ شده‌ است‌ كه‌ پس‌ ازراه‌اندازي‌ به‌ اجرا در مي‌آيد.

 

راه‌ اندازي‌ استاتيكي‌ تجهيزات‌ باكمترين‌ زمان‌ توقف‌

تجهيزات‌ راه‌اندازي‌ استاتيكي‌ جديد(شكل‌1) مبتني‌ بر فن‌ آوري‌procontrolp شركت‌ abb بوده‌ ووظايفي‌ را انجام‌ مي‌دهد كه‌ عبارتند از:

-راه‌اندازي‌ و گردش‌ روتور

-قابليت‌ تعمير توربين‌ گازي‌، شامل‌اندازه‌گيريهاي‌ لازم‌ و تجزيه‌ و تحليل‌ نتايج‌

-تست‌ عملكرد سيستم‌ كنترل‌، شامل‌ برنامه‌كنترل‌ توربين‌ گازي‌، محركهاي‌ خودكار وسيستم‌ ايمني‌ توربين‌

-ارتباط با اتاقهاي‌ كنترل‌ گرمايي‌ والكتريكي‌

-عملكرد هشدار دهنده‌ها و قفلهاي‌ حفاظتي‌.

اين‌ مرحله‌ شامل‌ نصب‌ يك‌ترانسفورماتور جديد راه‌اندازي‌ و اصلاح‌ نقطه ‌خنثي‌ ژنراتور نيز بوده‌ است‌. نصب‌ سيستم‌راه‌اندازي‌ استاتيكي‌ 6 هفته‌ به‌ طول‌ انجاميدو مدت‌ توقف‌ توليد، دو هفته‌ بوده‌ است‌.

 

تعويض‌ سيستم‌ كنترل‌ توربينهاي‌گازي‌

در توربين‌gt13 نيروگاه‌ ام‌النهار شرقي‌كه‌ قبلا به‌ وسيله‌ سيستم‌ گاورنر مكانيكي‌كنترل‌ مي‌شده‌ است‌، بسياري‌ از قطعات‌، دچار فرسودگي‌ شده‌ و نياز به‌ تعميرات‌ مكرر داشت‌ (شكل‌ 2). براي‌ بهبود عملكرد و قابليت‌اطمينان‌ سيستم‌، اين‌ گاورنرها با سيستمهاي‌كنترل‌ egatrol جايگزين‌ شده‌ است‌.

Egatrol در سال‌ 1983 به‌ عنوان‌سيستم‌ كنترل‌ استاندارد توربينهاي‌ گازي‌gt13 توسط abb بكار گرفته‌ شد. اين‌سيستم‌ الكتروهيدروليكي‌ از دو بخش‌تشكيل‌ مي‌شود، واحد كنترل‌الكتروهيدروليكي‌ و سيستمهاي‌ الكترونيكي‌مربوط و كنترل‌ و مراقبت‌ تمام‌ عوامل‌ كارتوربين‌ گازي‌.

با تغيير سيستم‌ كنترل‌ به‌ egatrol،تعداد قطعات‌ مكانيكي‌ به‌ شدت‌ كاهش‌يافت‌ و قطعات‌ در معرض‌ ساييدگي‌ كلا حذف‌شد. برتري‌ ديگر سيستم‌ egatrolنيازبه‌ تعداد موتورهاي‌ الكتريكي‌ كمتر است‌. دراين‌ سيستم‌، دسترسي‌ به‌ داده‌هاي‌ فرايندي‌ وتعويض‌ قطعات‌ معيوب‌ و فرسوده‌، ساده‌تراست‌.

Egatrol براساس‌ سيستم‌procontrolp كار مي‌كند و از ويژگيهايي‌ برخوردار است‌ كه‌ عبارتند از:

-فن‌آوري‌ استاندارد كه‌ تعويض‌ سيستمهاي‌فرسوده‌ اندازه‌گيري‌ و كنترل‌ آن‌ ساده‌ است‌.

-كاهش‌ ارتباط بين‌ اجزا

-انعطاف‌ پذيري‌ بالا و امكان‌ تنظيم‌ برنامه‌هنگام‌ كار

-نياز به‌ فضاي‌ كم‌

-استفاده‌ از دستگاههاي‌ فرايندهاي‌ موجود

-بهينه‌ سازي‌ با استفاده‌ از سيستم‌ كنترل‌رايانه‌اي‌

-مقادير كنترل‌ دقيق‌ و تكرار پذير

براي‌ تغيير سيستم‌ كنترل‌ به‌ اگاترول‌ تنهاتغييرات‌ جزيي‌ در سيستم‌ موجود، لازم‌ است‌.در سيستم‌ كنترل‌ اگاترول‌ نيز تغييراتي‌ داده‌شده‌ تا با سيستم‌ موجود در نيروگاه‌ هماهنگ‌شود. اين‌ تغييرات‌ در كارخانه‌ سازنده‌ انجام‌ ومورد آزمايش‌ قرار گرفته‌ است‌. تعدادي‌ حس‌كننده‌ دما و فشار هم‌ در محل‌ نيروگاه‌ نصب‌شده‌ تا دماي‌ محيط و ورودي‌ به‌ توربين‌ و فشارهاي‌ ورودي‌ و خروجي‌ كمپرسور رااندازه‌گيري‌ كند. دو سيستم‌ اگاترول‌ در اواخرسال‌ 1997 و اويل‌ سال‌ 1998 نصب‌ شده‌است‌.

 

نوسازي‌ روتور براي‌ افزايش‌ عمر

ماشينهاي‌ پيچيده‌ همواره‌ شامل‌ قطعاتي‌است‌ كه‌ زودتر از ساير قطعات‌، ساييده‌مي‌شوند. هدف‌ از نوسازي‌، افزايش‌ طول‌عمرتوربين‌ گازي‌ يا نيروگاه‌ از طريق‌ تعويض‌قطعات‌ فرسوده‌تر و حفظ سرمايه‌ اوليه‌ است‌. اگر اين‌ قطعات‌ به‌ موقع‌ عوض‌ شوند عمرماشين‌ 20 تا 30 درصد قابل‌ افزايش‌ است‌.

مهندسان‌ شركت‌ abb با همكاري‌كاركنان‌ نيروگاه‌ توانسته‌اند با انجام‌ يك‌تجزيه‌ و تحليل‌ روي‌ طول‌ عمر باقي‌مانده‌قطعات‌، زمان‌ مناسب‌ و بهينه‌ تعويض‌ قطعات‌فرسوده‌ را تخمين‌ بزنند.با در نظر گرفتن‌پيچيدگي‌ نيروگاه‌ و تعداد زياد قطعات‌ بكار رفته‌،تخمين‌ آنها معقول‌ بوده‌ است‌.

 

چگونه‌ مي‌توان‌ طول‌ عمر باقي‌مانده‌را پيش‌ بيني‌ كرد؟

در روش‌ سنتي‌ براي‌ پيش‌ بيني‌ عمرقطعات‌ از تنشهاي‌ چرخه‌اي‌ مواد با تواتر بالااستفاده‌ مي‌شود. در اين‌ روش‌، خستگي‌ ناشي‌از تنش‌هاي‌ چرخه‌اي‌ و دوام‌ تركها از عواملي‌است‌ كه‌ بايد ثبت‌ شود. عوامل‌ ديگر وابسته‌ به‌زمان‌ عبارتند از نحوه‌ تغييرات‌ بار توربين‌ وتعداد ساعتهاي‌ كاركرد و رفتار ديناميكي‌نيروگاه‌.

شركت‌ abb براي‌ پيش‌ بيني‌ عمرباقي‌مانده‌ قطعات‌ از نتايج‌ روش‌ تستي‌ وروشهاي‌ محاسباتي‌ جديد استفاده‌ كرد. دريكي‌ از اين‌ روشها از فرمول‌ eoh(ساعت‌كار معادل‌) استفاده‌ مي‌شود كه‌ به‌وسيله‌ آن‌ مي‌توان‌ كاهش‌ در عمر پره‌هاي‌توربين‌ و قطعات‌ ديگري‌ كه‌ در معرض‌ گازهاي‌ داغ‌ قرار دارند را پيش‌بيني‌ كرد. دراين‌ فرمول‌ حدود دماي‌ كاركرد، راه‌اندازيهاي‌سريع‌ و عددي‌ و شرايط گذرا مورد استفاده‌ قرار مي‌گيرد.

شركت‌ فوق‌، نرم‌افزاري‌ نيز براي‌ محاسبه‌عمر باقي‌مانده‌ روتور توربين‌ تهيه‌ كرده‌ است‌.در اين‌ برنامه‌ از بار گرمايي‌ و خستگي‌ روتوراستفاده‌ مي‌شود. طول‌ عمر سپري‌ شده‌ روتوراز خستگي‌ ناشي‌ از تعداد راه‌اندازيهاي‌ سريع‌،راه‌اندازي‌ گرم‌ و تعداد تريپ‌ها به‌ دست‌مي‌آيد. تفاضل‌ اين‌ زمان‌ با زمان‌ مجاز كل‌خستگي‌، عمر باقي‌مانده‌ را مي‌دهد.

براساس‌ اين‌ تجزيه‌ و تحليل‌ پيشنهادي‌براي‌ بازسازي‌ توربينهاي‌ گازي‌ نيروگاه ‌ام‌النهار شرقي‌ ارايه‌ شده‌ كه‌ عبارت‌ است‌ از:تعويض‌ روتور هر دو توربين‌ و تعويض‌ پره‌ثابت‌ توربين‌ دو.

پس‌ از خريداري‌ اين‌ قطعات‌، عمليات‌تعويض‌ در خلال‌ بازرسي‌، تابستان‌ 1997انجام‌ شد.

 

استفاده‌ از روتور فرسوده‌

روتور توربين‌ گازي‌ بيشتر در قسمت‌توربين‌، آسيب‌ ديده‌ است‌ و به‌ جاي‌ به‌ دور انداختن‌ كل‌ روتور، شركت‌ abb قسمت‌كمپرسور روتور را بريده‌ و به‌ قسمت‌ توربين‌يك‌ روتور سالم‌ جوش‌ داده‌ است‌. روتور دو تكه‌ حاصل‌، مي‌تواند حدود 100 هزارساعت‌ ديگر كار كند. البته‌ سطح‌ روتور معيوب‌در قسمت‌ كمپرسور بايد بازرسي‌ چشمي‌ شودو معمولا تعميرات‌ مورد نياز، جزيي‌ است‌.

 

آموزش‌ كاركنان‌ بهره‌برداري‌

هنگامي‌ مي‌توان‌ بيشترين‌ بهره‌ را ازسيستمهاي‌ جديد نصب‌ شده‌ برد كه‌ كاركنان ‌بهره‌برداري‌ در تمام‌ مراحل‌ پروژه‌، همكاري‌داشته‌ باشند. در پروژه‌ بازسازي‌ و نوسازي‌ اين‌نيروگاه‌ سعي‌ شده‌ است‌ مهندسان‌ به‌ ويژه‌ درمراحل‌ اوليه‌ پروژه‌ و تعيين‌ مشخصات‌ فني‌تجهيزات‌، مشاركت‌ داشته‌ باشند. بر اين‌اساس‌ تست‌ پذيرش‌ تجهيزات‌ سفارش‌ داده‌شده‌ توسط مهندسان‌ نيروگاه‌ انجام‌ و دوره‌آموزش‌ اين‌ تستها نيز در مراكز آموزشي ‌شركت‌ abb برگزار شد. اين‌ دوره‌ها با بازديدمهندسان‌ نيروگاه‌ از نيروگاههاي‌ بازسازي‌شده‌ ديگر همراه‌ بوده‌ است‌ . بازديدي‌ نيز از امكانات‌ تحقيقاتي‌ و توليدي‌ شركت‌ abbانجام‌ شد.

گام‌ بعدي‌، انجام‌ آزمايشهاي‌ دقيق‌بسته‌هاي‌ سخت‌ افزاري‌ و نرم‌افزاري‌ تحويل‌شده‌ در محل‌ كارخانه‌ بود. در مرحله‌ بعد روش‌درست‌ نگهداري‌ مواد و تجهيزات‌ تا زمان‌ مونتاژ و راه‌اندازي‌، آموزش‌ داده‌ شد.

مهندسان‌ نيروگاه‌ در مرحله‌ نصب‌ وراه‌اندازي‌ نيز در كنار كارشناسان‌ شركت‌ abbحضور داشته‌اند. اين‌ امر، انتقال‌ كامل‌فن‌آوري‌ را در پي‌ دارد. در آخرين‌ مرحله‌، دوره‌آموزشي‌ براي‌ كاركنان‌ بهره‌برداري‌ و تعميرات ‌نيروگاه‌ برگزار شد.

علاوه‌ بر دوره‌هاي‌ فوق‌، سمينارهاي‌سالانه‌اي‌ هم‌ براي‌ به‌ هنگام‌ كردن‌ كاركنان‌بهره‌برداري‌ شركت‌ آب‌ و برق‌ ابوظبي‌ برگزارمي‌شود. مشتري‌ مي‌تواند موضوعات‌ موردنظر خود را در برنامه‌ سمينار بگنجاند اين ‌سمينارها دو روز به‌ طول‌ مي‌انجامد تا فرصت‌كافي‌ براي‌ تبادل‌ نظر و طرح‌ سوالات‌ توسطشركت‌ كنندگان‌ باشد.

 

نوسازي‌ نيروگاه‌ - يك‌ وظيفه‌ مستمرمديريت‌

در نيروگاه‌ ام‌النهار شرقي‌ هنوز قابليتهاي‌زيادي‌ براي‌ بهسازي‌ و نوسازي‌ وجود دارد.كارهايي‌ كه‌ تاكنون‌ انجام‌ شده‌ امكان‌بازسازيهاي‌ ديگر را فراهم‌ مي‌آورد.

مديريت‌ نيروگاه‌ برنامه‌اي‌ براي‌ نوسازي‌ گام‌ به‌ گام‌ در دست‌ دارد. بخشي‌ از اين‌ برنامه‌، تعويض‌ بقيه‌ دستگاههاي‌ اندازه‌گيري‌ وكنترل‌ و تعمير كلي‌ سيستمهاي‌ تغذيه‌ dcدرآينده‌ است‌.

سيستمهاي‌ رايانه‌اي‌ فرايندها درواحدهاي‌ (7 و 8) ام‌النهار غربي‌ نيز بايد باسيستمهاي‌ جديد شركت‌ abb جايگزين‌شود تا تمام‌ واحدهاي‌ ام‌النهار به‌ يك‌ شبكه‌واحد متصل‌ شوند.

[spow 44197]

دیزل

 

 

رودلف دیزل در سال 1892 (یعنی 16 سال پس از اختراع موتورهای بنزینی) ایده توسعه موتور دیزل را بنا نهاد. هدف او از این ایده، ساخت موتوری با راندمان بالاتر نسبت به موتورهای بنزینی آن زمان بود که راندمان مناسبی نداشتند. امروزه موتورهای دیزلی در تمام رده خودروها اعم از سواری و سنگین بکار می روند.

 

اختلاف های عمده بین موتورهای بنزینی و گازوئیلی عبارتند از:

 

1. موتورهای بنزینی مخلوط سوخت و هوا را مکش کرده و پس از متراکم نمودن، با جرقه شمع آن را محترق می سازند. موتورهای دیزلی تنها هوا را مکش نموده، آن را متراکم می کند سپس سوخت را با فشار بالا در این هوای فشرده تزریق می نماید. حرارت ناشی از هوای فشرده به محض ورود سوخت آن را محترق می سازد.

2. نسبت تراکم موتورهای بنزینی بین 8 تا 12 می باشد در حالیکه نسبت تراکم در موتورهای دیزل بین 14 تا 25 می باشد و هر چه نسبت تراکم بالاتر باشد موتور دیزل راندمان بهتری خواهد داشت.

3. موتورهای بنزینی یا از سیستم کاربراتوری استفاده می کنند که در آن هوا و سوخت قبل از ورود به سیلندر با هم مخلوط می شود یا از سیستم پاشش در پورت ورودی بهره می گیرند که در آن سوخت در ابتدای زمان مکش و در پورت ورودی (خارج از سیلندر) و با فشار پایین پاشیده می شود. این در حالیست که موتورهای دیزل از پاشش سوخت با فشار بالا و درون محفظه احتراق استفاده می کنند. توجه کنید که موتورهای دیزل شمع ندارند و تنها بواسطه حرارت ناشی از هوای متراکم شده سوخت را محترق می کنند. البته شایان ذکر است که در راستای بهبودعملکرد موتورهای بنزینی نیز تحقیقات بسیاری صورت پذیرفته است تا پاشش سوخت بصورت مستقیم انجام پذیرد که موتور GDI حاصل این تلاش می باشد.

4. انژکتور در موتورهای دیزل یکی از قطعات پیچیده می باشد که همواره موضوع بحث بسیاری از کارهای تجربی واقع شده است. در هر موتوری ممکن است در جای متفاوتی نصب شده باشد. انژکتور بایستی در برابر فشار و دمای بالای درون سیلندر مقاومت داشته و سوخت را بصورت مناسب به هوای فشرده وارد نماید. ایجاد چرخش مناسب در ذرات سوخت و توزیع مناسب آن در سیلندر از دیگر مسائل موتور دیزل می باشد. بنابراین در بعضی از موتورهای دیزل سوپاپهای مکش خاص، محفظه پیش احتراق و دیگر تجهیزات برای چرخش مناسب هوا درون محفظه احتراق و بهبود فرآیند احتراق بکار گرفته شده است.

 

از دیگر موارد قابل توجه در موتورهای دیزل نسبت تراکم بالای آن می باشد که می تواند قدرت بیشتری را تولید نماید. در حالیکه در موتورهای بنزینی بدلیل مخلوط بودن سوخت و هوا در حین تراکم محدودیت در نسبت تراکم وجود دارد. چرا که پدیده Knocking یا ضربه زدن (احتراق آنی تمام محتویات محفظه احتراق) رخ می دهد.

 

در بعضی از موتورهای دیزل یک رشته ملتهب درون سیلندر وجود دارد. هنگامی که موتور سرد است و فرآیند تراکم نمی تواند به اندازه کافی دمای هوا را جهت احتراق بالا ببرد، این رشته ملتهب که بصورت الکتریکی گرم می شود به فرآیند احتراق کمک می کند تا رژیم استارت سرد و گرم شدن موتور سپری شود.

 

امروزه در موتورهای پیشرفته دیزل تمام وظایف به کمک یک سِستم مدیریت موتور (ECM) کنترل می شود. این سِستم ریز اطلاعات موتور از قبیل دور، دمای آب، دبی جرمی هوای ورودی،فشار ریل سوخت،فشار Boost، موقعیت نقطه مرگ بالا و ... را دریافت کرده و توسط انژکتورها،شیر EGR، عملگر فشار Boost و ...... موتور را کنترل می نماید. همچنین در موتورهای بزرگ تر از رشته ملتهب نیز استفاده نمی شود. ECM با دریافت دمای هوای محیط و شرایط موتور آنرا در شرایط آب و هوای سرد ریتارد کرده و انژکتورها سوخت را در زمانی دیرتر پاشش می کنند.

 

گازوئیل (سوخت موتورهای دیزلی) نسبت به بنزین سنگین تر و روغنی تر می باشد و قابلیت تبخیر آن نسبت به بنزین کمتر است. همچنین نقطه جوش گازوئیل از آب بالاتر می باشد. از آنجا که تعداد کربنهای گازوئیل بیشتر از بنزین می باشد ( بنزین C8H18 و گازوئیل C14H30 ) عمل پالایش آن نیز سریعتر از بنزین و بهمین دلیل از بنزین ارزانتر است.

 

گازوئیل دارای دانسیته انرژی بالاتری نسبت به بنزین می باشد (حدود 1.2 برابر). این مساله بعلاوه راندمان کاری بهتر موتور دیزل، بیانگر دلیل پیمایش بیشتر موتور دیزل در مقایسه با موتور بنزینی مشابه می باشد.

 

ظرف دو سال گذشته فروش خودروهای دیزل رده سواری افزایش چشم گیری داشته است. در سال 2001 فروش این خودروها در اروپای غربی با تولید 5.45 میلیون خودرو 12% رشد داشته که حدود 36.1% فروش کل خودروهای رده سواری را در بر می گرفت. در سال 2002 این رقم به 5.92 میلیون خودرو رسیده که قریب به 9% رشد بیشتر را نشان می دهد و این میزان حدود 40.8% فروش کل خودروهای رده سواری بوده است. دو شرکت عمده VW Audi Group , DimlerChrysler برای اولین بار خودروهای سواری دیزلی بیشتری نسبت به بنزینی در اروپای غربی فروخته اند و سومین شرکت، PSA، اکنون 50% از محصولات رده سواری خود را دیزل تولید می کند؛ این آمار بیانگر رشد روزافزون خودروهای سواری دیزل می باشد که دو عامل مهم را به یدک می کشد صرفه اقتصادی در مصرف سوخت ( گازوئیل به جای بنزین) و کارآمد بودن آن (راندمان بالا نسبت به موتورهای بنزینی).

[spow 44197]

معرفی یاتاقانها

 

 

ياتا قانها:

ياتاقانها تكيگاه اصلي اجزائ چرخنده پمپ بوده ومعيوب شدن آنها ممكن است موقعيت اجزاء چرخشي پمپ را تغيير دهد كه در اين صورت باعث برخورد قطعات ثابت ومتحرك پمپ مي شود معيوب شدن كلي ياتاقانها ممكن است موجب خم شدن محور پمپ شود و در نهايت موجب شكستگي محور شود و در ساير موارد باعث داغ شدن موضعي قطعات پمپ شود .

ياتاقانهاي لغزشي :

اين ياتاقانها براي تكيه نمودن وحفظ كردن اجزاء چرخشي در هر دو جهت شعاعي و محوري بكار مي روند محافظ شعاعي معمولا شامل پوستهاي سيلندر شكل از مواد و ابعاد مناسب مي باشد كه در محفظه صلب نصب وثابت شده اند.محافظ محوري معمولا ريگهاي صلبي است كه در محفظه ياتاقان نسب شده اند و بوشهاي متحريكي را بصورت سفت ومحكم به اجزاءچرخشي سوار شده ، تحمل مي كند گاهي اوقات اين بوشها را بصورت كروييا مخروطي مي سازند تا محافظت محوري و شعاعي را مهيا سازند .

 

ياتاقانهاي غلتشي :

ياتاقانهاي غلتشي در واقعه شامل دو عدد ريگ يا حلقه و يك سري ساچمه هستند كه بصورت مماس و به اندازهبين حلقه ها قرار گرفته اند ساچمه ها توسط قفسي كه از صفحات موازي برنجي پلاستيكي يا هر ماده مناسب ديگر ساخته شده اند جدا از هم نگه داشته مي شوند .

 

ياتاقان

 

roller bearing: 1 outer race, 2 cage, 3 roller, 4 inner race

 

مزاياي ياتافانهاي لغزشي نسبت به غلتشي :

1. زماني كه محور تحت بارهاي مداوم و ثابت قرار مي گيرد قسمتهاي تحت بار ياتاقان تحت تنش ثابت قرار مي گيرند كه موجب كاهش خطر معيوب شدن در اثر خستگي مي شوند

2. چناچه ياتاقانهاي لغزشي از مواد مناسب ساخته شده باشند قادر خواهند بود در داخل مايع مورد پمپاژ كار نموده و روانكاري و خنك كاري شوند .

3. توسط روانكاري و روغنكاري مناسب در سرعت هاي بالا ياتاقانهاي لغزشي نسبت به ياتاقانهاي غلتشي مي توانند بارهاي بيشتري را تحمل كنند .

بررسي معايب ياتاقانهاي لغزشي نسبت به غلتشي :

1. ضريب اصطكاك انها 10 تا 15 برابر ياتاقانهاي غلتشي است و اين امر موجب اتلاف پر هزينه مي شود

2. غالب ضريب اصطكاك بيشتر دماي روانسازي را تا حدي افزايش مي دهد كه نسب سيستمهاي دقيق وپرهزينه خنك كاري را اجتناب ناپذير مي سازد

بررسي علل خرابي ياتاقانهاي لغزشي

1. روغنكاري نامناسب :اين پديده شامل كيفيت روانساز مورد استفاده و همچنين دفعات تعويض روغن ميباشد

2. خنك كاري نا مناسب روانساز :اين پديده در اثر اشكال در سيستم خنكاري يا قصور اپراتور در باز كردن شير مستقيم مايع خنك كننده قبل از راه اندازي پمپ بوجود مي ايد

3. عدم هم محوري چناچه پمپ جهت تعميير يا نگهداري پياده شود اين اشكال بعد از سوار نمودن آشكار مي شود عدم هم محوري مي تواند در اثر ماندن آلودگي بين پايه ياتاقان و محفظه پمپ ويا با توجه به ناهمواريها در اثر ضربه يا سفت نمودن غير يكسان مهره ها حاصل شود همچنين ممكن است در اثر بار هاي اضافي وارده بر ياتاقانها ،خم شدن محور يا برخورد فلزي بين قطعات ثابتوچرخيدن كه غالبا منجر به سايش زياد و گير پاژ مي شود حاصل گردد. عدم هم محوري، از بيرون خود را توسط حرارت زياد و محفظه ياتاقانآشكار مي سازد

4. پيچهاي شل: منبع ديگر مشكلات كه توسط ياتاقان بوجود مي آيد زماني است كه پيچهاي نگهدارنده پايه ياتاقان بطور يكسان و كافي سفت نشده اند و يا در حين كار پمپ شل شده اند در اين موارد ممكن است ياتاقان انقدر از محور خود جابجا شود كه تمام بار ها برروي رينگهاي پروانه يا آب بند وارد شود

ياتا قانها:

ياتاقانها تكيگاه اصلي اجزائ چرخنده پمپ بوده ومعيوب شدن آنها ممكن است موقعيت اجزاء چرخشي پمپ را تغيير دهد كه در اين صورت باعث برخورد قطعات ثابت ومتحرك پمپ مي شود معيوب شدن كلي ياتاقانها ممكن است موجب خم شدن محور پمپ شود و در نهايت موجب شكستگي محور شود و در ساير موارد باعث داغ شدن موضعي قطعات پمپ شود .

ياتاقانهاي لغزشي :

اين ياتاقانها براي تكيه نمودن وحفظ كردن اجزاء چرخشي در هر دو جهت شعاعي و محوري بكار مي روند محافظ شعاعي معمولا شامل پوستهاي سيلندر شكل از مواد و ابعاد مناسب مي باشد كه در محفظه صلب نصب وثابت شده اند.محافظ محوري معمولا ريگهاي صلبي است كه در محفظه ياتاقان نسب شده اند و بوشهاي متحريكي را بصورت سفت ومحكم به اجزاءچرخشي سوار شده ، تحمل مي كند گاهي اوقات اين بوشها را بصورت كروييا مخروطي مي سازند تا محافظت محوري و شعاعي را مهيا سازند .

مزاياي ياتافانهاي لغزشي نسبت به غلتشي :

1. زماني كه محور تحت بارهاي مداوم و ثابت قرار مي گيرد قسمتهاي تحت بار ياتاقان تحت تنش ثابت قرار مي گيرند كه موجب كاهش خطر معيوب شدن در اثر خستگي مي شوند

2. چناچه ياتاقانهاي لغزشي از مواد مناسب ساخته شده باشند قادر خواهند بود در داخل مايع مورد پمپاژ كار نموده و روانكاري و خنك كاري شوند .

3. توسط روانكاري و روغنكاري مناسب در سرعت هاي بالا ياتاقانهاي لغزشي نسبت به ياتاقانهاي غلتشي مي توانند بارهاي بيشتري را تحمل كنند .

بررسي معايب ياتاقانهاي لغزشي نسبت به غلتشي :

1. ضريب اصطكاك انها 10 تا 15 برابر ياتاقانهاي غلتشي است و اين امر موجب اتلاف پر هزينه مي شود

2. غالب ضريب اصطكاك بيشتر دماي روانسازي را تا حدي افزايش مي دهد كه نسب سيستمهاي دقيق وپرهزينه خنك كاري را اجتناب ناپذير مي سازد

بررسي علل خرابي ياتاقانهاي لغزشي

1. روغنكاري نامناسب :اين پديده شامل كيفيت روانساز مورد استفاده و همچنين دفعات تعويض روغن ميباشد

2. خنك كاري نا مناسب روانساز :اين پديده در اثر اشكال در سيستم خنكاري يا قصور اپراتور در باز كردن شير مستقيم مايع خنك كننده قبل از راه اندازي پمپ بوجود مي ايد

3. عدم هم محوري چناچه پمپ جهت تعميير يا نگهداري پياده شود اين اشكال بعد از سوار نمودن آشكار مي شود عدم هم محوري مي تواند در اثر ماندن آلودگي بين پايه ياتاقان و محفظه پمپ ويا با توجه به ناهمواريها در اثر ضربه يا سفت نمودن غير يكسان مهره ها حاصل شود همچنين ممكن است در اثر بار هاي اضافي وارده بر ياتاقانها ،خم شدن محور يا برخورد فلزي بين قطعات ثابتوچرخيدن كه غالبا منجر به سايش زياد و گير پاژ مي شود حاصل گردد. عدم هم محوري، از بيرون خود را توسط حرارت زياد و محفظه ياتاقانآشكار مي سازد

4. پيچهاي شل: منبع ديگر مشكلات كه توسط ياتاقان بوجود مي آيد زماني است كه پيچهاي نگهدارنده پايه ياتاقان بطور يكسان و كافي سفت نشده اند و يا در حين كار پمپ شل شده اند در اين موارد ممكن است ياتاقان انقدر از محور خود جابجا شود كه تمام بار ها برروي رينگهاي پروانه يا آب بند وارد شود

 

مزاياي عمده ياتاقانهاي غلتشي :

1. هزينه اوليه كم مي باشد

2. آنها ميتوانند بدون مراقبت با پريودهاي طولاني كار كنند

3. انها معمولا نيبت به ياتاقانهاي لغزشي با وظيفه مشابه محفظه هاي كوچكتر و كم هزينه اي لازم دارند

4. بمنظور تعويض سريع مي توان از منابع متنوعي استفاده كرد

5. موجب صرفه جويي انرژي مي شوند .تعويض روانساز بدليل ضريب اصطكاك كم به دفعات بسيار كمتري نسبت به ياتاقانهاي لغزشي انجام مي شود و بيشتر ياتاقانهايغلتشي توسط روانكار داخلي با درپوش آببند تهيه شده كه براي عمر كاري انها كافي است .

 

معايب ياتاقانها غلتشي :

1. حلقه و تمام اجزائ چرخشي در معرض تنشهاي متناوب و سريع مي باشند كه باعث عيب ناشي از خستگي مي شود .

2. بسياري از ياتاقانهاي لغزشي هنگام منتاژ و دمنتاژ نيازمند احتياط زياد و مراقبتهاي ويژه اي هستند

3. نيازمند مراقبتهاي ويژهاي از نظر ميزان روانساز مي باشند (نه كم نه زياد )

 

روانكاري ياتاقانهاي غلتشي:

روانكاري نا مناسب باعث مي شود ياتاقانها خيلي سريع فرسوده شوند بطور مثال روانكاري بيش از حد مي تواند باعث كوتاه شدن عمر ياتاقان گردد.روانكاري بيش از حد سبب داغ شدن ياتاقانها مي گردد و در نتيجه ميزان اكسيد اسيون روانساز افزايش پيدا مي كند و اين پديده موجب معيوب شدن زودرس ياتاقانها مي شود .

ميايب ناشي از روغنكاري نامناسب خود را به چند روش نشان ميدهد :

1. نبود روانساز در محفظه ياتاقانها

2. وجود آب در روانسازو محفظه ياتاقانها

3. تغيير جلاي حلقه ساچمه ها

4. پريدگي بر روي شيارها و ساچمه ها

5. خراشهاي موئين بر روي حلقه ها

6. و حرارت ايجاد شده در اثر نبود روانساز

براي جلوگيري از اين موارد بسياري از كارخانه هاي سازنده روانكاري با گريس و روغن را توصيه مي كنند.

مزاياي گريس:

1. گريس ميتواند بدون محفظه خاصي ابقاء شود حتي در محورهاي عمودي

2. بعضي گريسها با پايه كلسيم مي توانند عايقي براي رطوبت باشند.

3. بعضي گريسها با پايه ليتيم مي تواند ياتاقان را از خوردگي شيمياي حفظ كنند

4. گريسهاي سنگين، پوششي در برابر مواد آلوده كننده هستند

5. گريسها نسبت به روغنها به دفعات كمتري نياز به تجديد گريسكاري دارند.

 

 

معايب گريس كاري:

1. خنك كاري موثر ياتاقانهاي كه با گريس روانكاري مي شوند مشكل است و اين پديده مانعي براي استفاده از گريس در دورهاي بالا مي باشد

2. انتخاب گرانروي گريس با توجه به استفاده ان در دماهاي متغيير قابل توجه مي باشد و در نتيجه گريسها را براي محيطهايي كه نوسانات دمايي زيادي دارند مناسب نمي باشد .

3. مشخص كردن ميزان واقعي گريس براي ياتاقانها بسيار مشكل است و باعث روانكاري زياد يا كم ياتاقانها مي گردد.

روغن : مزاياي عمده روانكاري با روغن:

1. سطح روغن را براحتي مي توان كنترل نمود و ثابت نگه داشت.

2. روغن مي تواند براحتي خنك شود و در واقه استفاده از روغن در دورهاي بالا بسيار مفيد است براي خنك كاري.

3. عمده روغنها داراي گرانروي بالاي هستند و اين امر باعث استفاده انها در رنجهاي متغيير دماي مي شود.

4. تعويض روغن به مراتب اسان تر از تعويض گريس است

5. برخي روغنها ضريب اصطكاك كمتري نسبت به گريس دارند و اين خاصيت باعث كاركرد مناسب انهادر سرعتها بالا مي شود .

معايب روغن:

1. بسيار پر هزينه است چون نياز به مكتنيكال سيل دارد

2. نيازمند تعويضهاي بسيار بيشتر از گريس مي باشد

3. براي محورهاي عمودي نيازمند طراحي دقيق و پرهزينه محفظه ياتاقان مي باشد

4. براي محيطهاي مرطوب و خورنده نسبت به گريس از مرغوبيت كمتري برخودار است

[spow 44197]

یک نیروگاه سیکل ترکیبی با قابلیت انعطاف زیاد

 

 

 

امروزه در بازار تولید کنندگان تجهیزات برق ، هزینه نصب کم یا هزینه سیکل عمر کم و راندمان و توان خروجی بالا بهمراه پارامترهای نظیر قابلیت دسترسی آسان ، اطمینان reliability) ( و انعطاف پذیری بالا دارای اهمیت می باشند .

به حداقل رساندن سرمایه گذاری اولیه و هزینه های جاری پروژه دو راهکار شرکت زیمنس جهت پیشبرد پروژه هایی نظیر پروژه سیکل ترکیبی GVD2.V94.3A می باشد .

برای برخورد صحیح با پروژه باید آنرا به دو بخش پایه و اساس پروژه و انتخاب یا گزینه های پروژه تقسیم کرد. در بخش پایه هدف عمدتا" رسیدن به هزینه سیکل عمر پایین می باشد که شامل موارد زیر می باشد :

 

*

هزینه های اولیه و سرمایه گذاری

*

هزینه های مربوط به سوخت و راندمان

*

هزینه های عملکرد و نگهداری ( O& M)

*

عامل سوم تاثیر بسزایی در اصلاح پایه ای پروژه به مفهوم سیکل عمر پایین خواهد داشت.

 

شش فاکتور زیر نقش بسزایی در مفهوم توسعه ایفا می کنند:

 

*

طراحی کار آمد نیروگاه به جهت حداقل ساختن هزینه ها و سرمایه گذاری اولیه

*

راندمان و توان بالا جهت پایین آوردن هزینه های عملکرد

*

کارکرد زیاد بجهت پاسخگویی به نیاز مشتری

*

اتخاذ روش بهینه عملکرد و نگهداری جهت سود بیشتر مشتری

*

سازگاری با استانداردهای بالا ، جهت دسترسی آسان و سازگاری با محیط

*

ریسک پایین پروژه و تکمیل آرام آن

 

ترکیب نیروگاه GUD2.V94.3A شا مل یک توربین بخار ستونی بعد از توربینهای گاز می باشد که طول لوله های آب خنک کننده و بخار پر فشار را کاهش داده اجازه نصب یک جرثقیل جهت تسهیل کار در فضای نیرو گاه را می دهد. پمپ های استخراج غلظت حتی الامکان نزدیک به کندانسور و پمپ های تغذیه آب در سمت توربین بخار نزدیک به دیگ بخار (Boiler) جهت تامین آب پر فشار و فشار متوسط قرار گرفته اند.همچنین فضای موجود امکان نصب پیش گرم کننده ها را نیز در بین بویلرها میدهد .

تجهیزات برقی قبلا تست شده و نزدیک به کنترل شونده ها قرار می گیرند تا به حد اقل مصرف کابل در نیروگاه برسیم.

کلیه موارد ذکر شده بجهت صرفه اقتصادی بیشتر پروژه می باشد و بجهت استقبال مشتری و عملکرد مناسب از ایده طولانی کردن سیکل بخار آب استفاده شده است.

سیستمهایی که در صورت ورود خطا ، باعث ورود آسیب به اجزاء نیروگاه می شوند با جایگزین اضافی (redundancy) در نظر گرفته می شوند و سیستم هایی نظیر پمپ های جبران تغذیه آب به حالت خود باقی می مانند که در نهایت این ایده هزینه های نیروگاه را کاهش می دهد.

پریود زمانی ساخت یک نیروگاه تا تحویل انرژی از نقطه نظر سود دهی دارای اهمیت بسزایی می باشد. بهمین جهت بهره برداری هر چه سریعتر از بخشهایی نظیر توربینهای گاز و بخار در اولویت قرار دارند و پارامترهایی نظیر سوخت ، شرایط محلی ، محدودیتهای Nox و یا سایر تغییرات مشابه پس از راه اندازی قابل تصحیح و یا تعویض بنا به خواسته مشتری می باشند.

انتخاب ها یا گزینه های پیش طراحی شده

پس از طراحی پایه نیروگاه می توان با انتخاب سیستم های از پیش طراحی شده به نیازهای مشتری نظیر شرائط آب و هوایی نزدیک شد. برای مثال در شرایط آب و هوایی سخت ممکن است از توربین در فضای بسته استفاده شود و یا در شرایط آب و هوایی خوب جرثقیل بدون حفاظ ترجیح داده شود. در نیروگاههایی با استارتها و خاموش شدنهای مداوم استفاده از یک daerator بصورت مسیر دوم ( by pass)

و همچنین یک ژنراتور بخار کمکی جهت تسریع راه اندازی از دیگر مثالهای انتخابهای گزینه های پیش طراحی شده می باشد.

برای پایین آوردن هزینه های عملکرد که روز به روز دارای اهمیت بیشتر می شوند تاکید بر جنبه قابلیت نگهداری اجزاء با در نظر گرفتن قابلیت دسترسی آسان به آنها راه حل بهینه أی است که در GUD2.V94.3A مورد توجه بوده و بهمین جهت استفاده از یک جرثقیل مرکزی بسیار مؤثر بوده است. پایین بودن سطح نصب لوله ها در نیروگاه نیز از دیگر موارد بهینه سازی عملکرد نیروگاه می باشد.

استفاده از ایده ( redundancy) برای اجزایی نظیر پمپ ها نیز در نهایت باعث پایین آمدن هزینه های عملکرد می گردد، همچنین توجه به توربین گاز و شرائط آسان جهت دمونتاژ (disassemble) نمودن اجزاء آن اهمیت زیادی دارد.

[spow 44197]

بازسازی روتورهای فشار ضعیف توربین بخار تحت شکستگی ریشه پره

 

 

مقاله تحقیقی بازسازی روتورهای فشار ضعیف توربین بخار تحت شکستگی ریشه پره به وسیله مهندس ابراهیم‌زاده کارشناس دفتر تحقیقات و ساخت داخل مدیریت تولید برق شازند ارایه شده است.

توربین‌های بخار فشار ضعیف با افزایش روزافزون، مخصوصاً در واحدهای فوق بحرانی با سوخت فسیلی، پدیده خوردگی تحت تنش را در اجزای پره واقع در نواحی روتورهای فشارضعیف خود تجربه کرده‌اند. رویکردها در برطرف کردن این مشکل از طراحی و ساخت مجدد اجزا و تعویض پره تا جوشکاری در محل را شامل می‌شود؛ صرفنظر از روش انتخاب شده، راه‌حل باید ضمن به حداقل رساندن زمان خروج واحد، به طور کامل عملکرد توربین را به حالت اول برگرداند.

در این مقاله به روش اتخاذ شده در تعمیر و بازسازی یک روتور فشارضعیف تحت تأثیر پدیده خوردگی تحت تنش (SCC) در یک نیروگاه با سوخت فسیلی واقع در غرب ایالت کنتاکی آمریکا پرداخته می‌شود. این نیروگاه با3واحد بین سالهای 1963 تا 1970 با ظرفیت 2273 مگاوات به بهره‌برداری رسید. این پدیده در سال 2007 میلادی در واحد شماره 3 این نیروگاه به وقوع پیوست.

واحد شماره 3 به یک واحد تولید بخار فوق بحرانی بابکوک (Babcock) و ویلوکوکس (Wilcix) با شرایط بهره‌برداری 3500psig و درجه حرارت 1000 درجه فارنهایت تجهیز شده است. توربین بخار با ظرفیت 1150 مگاوات مربوط به شرکت جنرال الکتریک شامل توربین فشارقوی (HP) و ری‌هیت اولیه (IP1) متصل شده به یک ژنراتور 3600rpm ، یک توربین فشار متوسط (double-flow Ip2) و دو عدد توربین فشارضعیف (LP) متصل شده است به یک ژنراتور ثانویه با دور 1800rpm مجهز شده است.

 

خوردگی تحت تنش

(Stress Corrosion Cracking)

خوردگی تحت تنش پدیده‌ایست که توام با ترک خوردگی بوده و در نتیجه تلفیقی از اثرات خوردگی و تنش (عموماً تنش کششی) اتفاق می‌افتد . مقدار تنشی که شکست در آن اتفاق می‌افتد ممکن است بسیار کمتر از میزانی باشد که بدون حضور خوردگی موجب شکست می‌شود . همچنین محیط نیز به تنهایی آنقدر خورنده نخواهد بود تا بدون حضور تنش بتواند موجب تخریب آن شود. تقریبا برای هر آلیاژی می‌توان محیط خاصی پیدا کرد که آنرا مستعد خوردگی تحت تنش سازد.

 

بازرسی از توربین بخار

در استانداردهای نیروگاه TVA (Tennessee Valley Authority Paradise Fossil Plant)

هر 10 سال یکبار را به منظور بازرسی دوره‌ای از توربین بخار پیشنهاد داده بود. لذا در زمان تعمیرات اساسی واحد شماره 3 در بهار 2007 یک تست استاندارد بازرسی‌غیرمخرب به منظور بازرسی روتور باروش آلتراسونیک سه بعدی (Phased Array Utrasonic Test) از محل نگهدارنده دیسکهای پره ردیف سوم و چهارم توربین LP صورت پذیرفت.

نتایج تست نشانه‌هایی از وجود ترک تحت تنش (SCC) را بر روی هر دو روتور LP نشان می‌داد. ضمناً همه نشانه‌ها محدود به ردیف‌های دوم و سوم می‌شد، اگرچه وسعت و شدت ترک در زبانه‌ها در هر ردیف با یکدیگر متفاوت بودند. 127 پره به اضافه یک پره قفل‌کننده (Notch Blade) در ردیف 3 وجود داشت. همچنین قسمتی از شرود (Shroud) ردیف دوم بر روی روتور B توربین LP نیز به سمت بیرون حرکت کرده و با دیافراگم ثابت برخورد کرده بود.

شرود معیوب شده و نشانه‌های ریشه دیسک اشاره به نیاز یک تعمیرات گسترده در شرایط خروج واحد داشت. تجربه کردن این مشکلات توسط نیروگاه ممکن بود بسیار پرهزینه و برای تعمیرات وقت‌گیر باشد، اما چاره‌ای وجود نداشت. برای کمک از نحوه برخورد با سایر مشکلات مشابه، این موضوع چندین بار آیتم تعمیر را برای هر ردیف مرور کرد. معیارهای تصمیم‌گیری را مورد استفاده قرار داد و راه‌حل انتخاب شد.

 

تعمیر پره‌های ردیف سوم

(L-3 Stage repair)

آسیب‌پذیری زبانه ریشه‌های پره (Dovetails) ردیف سوم به واسطه پدیده خوردگی تحت تنش (SCC) در شرایط معمول بهره‌برداری محدود است. زیرا حداقل رطوبت دراین قسمتمها بوجود می‌آید. تبدیل فاز بخار از خشک به تر در توربین فشار ضعیف (LP) به طور مشخص خوردگی تحت تنش را وخیم‌تر می‌کند . درموضوع واحد 3، خوردگی تحت تنش در هر دو روتور توربین فشار ضعیف مشخص شد.

برای پره ردیف سوم روتور توربین فشار ضعیف B، نیروگاه (TVA) خارج کردن پره‌های قفل‌کننده (Notch Blades) به منظور تایید نتایج بازرسی تست آلتراسونیک جهت تعیین بهتر موقعیت و وسعت نشانه‌ها را انتخاب کرد. یک تست ذرات مغناطیس (MT) برای تعیین عمق و طول نشانه‌ها بکار برده شد. تنها 2 تا از 8 نشانه‌های گزارش شده در تست آلتراسونیک به وسیله تست ذرات مغناطیس مورد تأیید واقع شد.

از دیدگاه طول عمر باقیمانده، بدترین ترکیب نشانه‌ها همردیف قرار گرفتن بطور محیطی، بالا و پایین شیارهای نگهدارنده (Hook) نزدیک به شکاف ورودی (Notch Entry) بعد از حفره است.

تستهای اضافی آلتراسونیک از پره ردیف سوم روتور توربین فشار ضعیف A نیز در آوریل 2007 انجام گرفت. مهمترین نشانه‌های گزارش شده مربوط به زبانه‌های نگهدارنده پایینی پره ردیف سه بود. بدترین نشانه اندازه‌گیری شده بوسیله تست ذرات مغناطیس پس از سنگ‌زنی ابعادی به اندازه عمق 56/0 اینج و طول 5/2 اینج داشت.

 

ارزیابی روشها (Evaluating the option)

برای هر دو روتور، هم استراتژیهای کوتاه‌مدت و هم استراتژیهای بلندمدت به منظور رفع مشکل خوردگی تحت تنش در نگهدارنده پره‌ها مدنظر قرار گرفته شد. ترکهای یافته شده بر روی هر دیسک با ورود به ناحیه چاکدار محدود شده بودند. با مرتب کردن همه آیتم‌های تعمیراتی کوتاه‌مدت ‌فهرست‌کوتاهی از استراتژیهایی که زمان تعمیرات خارج از برنامه را به حداقل می‌رساند تحت عناوین زیر تهیه شد.

• هیچ اقدامی انجام نشود.

• کاهش بار در موقعیت‌های ترک مجاور به شکاف بوسیله اتصال مستقیم پره قفل‌کن به دیسک توسط پین انجام شود.

• کاهش بار پره بوسیله استفاده از پره‌های با جنس تیتانیوم که 43 درصد از پره‌های فولادی سبک‌تر هستند، اگرچه تعویض پره‌های فولادی با پره‌های تیتانیومی سبب تولید یک جرم نامیزانی (Mass Imbalance) بر روی روتور می‌شود.

برای تعیین اینکه کدام روش باید انتخاب شود، نیروگاه (TVA) شروع به آنالیز جزییات با جمع‌آوری داده‌های اندازه مربوط به پروفیل زبانه‌های نگهدارنده پره‌ها (Dovetail) کرد و منحنی را به روش المان محدود (FEM) مدل‌سازی کرد. محاسبه نشان می‌دهد تنش‌ها بر مسیر ترک‌های ریشه پره عمود هستند. این تنش‌های توزیع شده بر صفحه ترک دور از شکاف ورودی، در محدوده سرعت 1800rpm عمود هستند. مدل المان محدود ریشه پره (dovetail) همچنین چگونگی انتقال بار از پره به دیسک در نواحی بالا – وسط و پایین زبانه‌ها را شبیه‌سازی کرده است.

تنش‌ها شامل افزایش بار در شکاف‌ورودی شدند این در نرم‌افزار تعیین طول عمر باقیمانده، توربین فشار ضعیف (LPRim Life) به عنوان ضریب شاخص بار محاسبه می‌شد. LPRimLife برنامه‌ای است که عمر باقیمانده روتورها را با مشخص یا مشکوک بودن ترک در اجزای پره تخمین می‌زند. این برنامه بوسیله انجمن واحد سازه تحت حمایت انستیتوی تحقیقاتی تولید برق گسترش یافته است.

نخستین گام در ارزیابی، تخمین درجه حرارت بهره‌برداری ردیف پره و میزان رطوبت (Wetness) بود. میزان رطوبت یک پیش نیاز است، بطوریکه انتظار بروز خوردگی تحت تنش (SCC) برای اجزایی که در مواجه با بخار سوپرهیت در حین بهره‌برداری در حالت پایدار هستند نمی‌رود اما در زمانهای شروع و توقف واحد(start-up and shutdown) شرایط متفاوت است. به هر حال، رطوبت در حین بهره‌برداری، هنگامی که اجزای ریشه پره در حداکثر بار هستند، آنها را برای خوردگی تحت پوشش مستعد می‌سازد.

سه ناحیه اعمال بار در زبانه بیش از حد انتظار بار بهره‌برداری تخمین شد، در سرعت بالا (overspeed) تا 110 درصد، با دو منحنی دمایی شروع مختلف (rotor start-up) و مشابه، همانطوری که برای نرم‌افزار مکانیک شکست روتور لازم بود. نرم‌افزار همچنین برای عمق و طول ترک در نواحی بالا – وسط و پایین شیارها، برپایه مقادیر تستهای بازرسی غیرمخرب تایید شده محاسبه شده بود. یک ترک با عمق 6 درصد اینج و طول از1 درصد اینچ شبیه‌سازی شد. همچنین برخلاف تغییر فاز بخار خشک به تر، پیش‌بینی می‌شد در خلاف جهت جریان در پره ردیف دوم باشد که با کشف وسعت خوردگی تحت تنش در محل ریشه پره ردیف دوم (L-2 Stage) نیز تایید شده بود، انتطار نمی‌رفت پره ردیف سوم (L-3 stage) در زمان نرمال بهره‌برداری در حالت تر (Wet) راه‌اندازی شود. برای محاسبه‌‌تری‌گذار، 1750 ساعت در سال به عنوان زمان تری برای تخمین ریشه پره ردیف سوم شبیه‌سازی شد.

 

نتایج ارزیابی شبیه‌سازی

نتایج شبیه‌سازی احتمالی از عمر باقیمانده، احتمال تجمعی شکست در برابر زمان بهره‌برداری در سالها برای هر سه روش تعمیراتی را به شرح زیر تخمین زد:

• روش اول (عدم انجام هرگونه اقدام)، احتمال شکست بالایی را برای زباله‌های نگهدارنده ریشه پره پس از یکسال بهره‌برداری نشان می‌داد.

• روش دوم (اتصال مستقیم پره به دیسک توسط پین) احتمال شکست را برای مدت 5 سال بهره‌برداری به زیر یک درصد کاهش می‌داد.

• روش سوم (تعویض گروهی از پره‌ها در شکاف ورودی با پره تیتانیومی) احتمال شکست برای مدت 10 سال بهره‌برداری را زیر 1 درصد و برای 20 سال بهره‌برداری زیر 65/0 درصد تخمین زد.

نیروگاه روش سوم را به عنوان مؤثرترین راه‌حل کوتاه‌مدت برای به حداقل رساندن احتمال شکست ریشه پره در شیار نگهدارنده انتخاب کرد.

 

بالانس مجدد

برای حداقل رساندن هزینه و زمان تعمیر، نیروگاه TVA نمی‌خواست پره‌های باقیمانده بر روی دیسک را دستکاری کند. اما آنها می‌دانستند که اختلاف جرم حجمی بین پره‌های موجود و پره‌های جدید، سبک وزن بودن پره‌ها، سبب تولید یک نامیزانی جرمی بر روی دیسک کرده که یک تأثیر منفی بر روی ارتعاش روتور خواهد گذاشت. شکافهای ورودی در دو ردیف پره مرحله سوم در دو جهت 180 درجه نسبت به یکدیگر قرار داشتند. این یک نامیزانی دینامیکی بر روی روتور ایجاد می‌کرد که به یک تصحیح جرمی مهم نیاز داشت.

برای انجام این مهم، یک تحلیل انجام شد تا عامل نامیزانی بر روی روتور را تعیین کرده و تغییر دلخواه در ارتعاش روتور را ایجاد کند؛ بدلیل اینکه هر دو ردیف پره مرحله سوم بر روی هر روتور بوسیله پره تیتانیومی اصلاح شده بود، مجموع نامیزانی برای هر دیسک دو برابر ایجاد می‌شد. ظرفیت اصلاح برای صفحات بالانسی موجود بر روی ردیف پره‌های مرحله اول و چهارم برای تصحیح نامیزانی مورد انتظار کفایت می‌کرد. ردیف‌ پره‌های مرحله صفر (L-0) در این مرحله برای تصحیح درنظر گرفته نشد اما بعنوان ذخیره برای بالانس در زمان بهره‌برداری در نظر گرفته شد.

برای اصلاح نامیزانی، دو پره از هر دیسک در موقعیت‌های تقریبا 5 و7ساعت‌برای‌موازنه‌کاهش جرم بواسطه پره‌های تیتانیومی خارج شد. خارج کردن پره‌ها مستلزم این بود که مجموعه شرود

(Shroud band groupings) ارزیابی شود تا از عدم تغییر فرکانس طبیعی پره‌های اطمینان حاصل شود.

دو پره خارج شده، بطور دقیق هم میزانی با پره‌های تیتانیومی نداشت، بنابراین هر روتور قبل از مونتاژ جهت به حداقل رساندن نامیزانی (Imbalance) در سرعت پایین بالانس شدند . هر دو روتور پس از راه‌اندازی در سرعت بحرانی و سرعت بهره‌برداری ارتعاش قابل قبولی ارایه دادند و هیچ اصلاح نامیزانی بر روی هر دو روتور نیاز نبود.

 

تعمیر پره‌های ردیف دوم (L-2 stage)

نتایج تست آلتراسونیک برای روتور فشارضعیف B نشانه‌های بیشتری از عیب را نسبت به پره ردیف سوم (L-3) که قبلا بحث شد یافته بود. 98 نشانه بر روی همه نگهدارنده پره (hooks) پراکنده بود و در سرتا سر اطراف دیسک با عمقی بین 04/0 اینج تا 39/0 اینج بر روی انتهای ژنراتور توزیع شده بود. روتور فشارضعیف A (انتهای توربین) نیز با شرایط مشابه یافته شد، 78 نشانه با عمقی بین 04/0 اینج تا 26/0 اینچ بر روی هر سه شعاع نگهدارنده پره (hook) و بر روی دو طرف دیسک مشاهده شد.

نیروگاه (TVA) اظهار داشت که تمایل جدی در انجام تعمیرات مطابق با برنامه خروج توربین و به حداقل رساندن هر کاهش تولید پس از تعمیرات تکمیل‌شده را دارد.شرکت تعمیراتی توربوکار (Turbo Care) ، با مشارکت انجمن سازه، چندین روش تعمیراتی را جهت دستیابی اهداف نیروگاه (TVA) مورد بررسی قرار داد. به طور مشترک تیم بهترین راه‌حل را تغییر طراحی و ساخت پره با ساق بلند (Long Shank) تعیین کرد. به هر حال، تعمیر طراحی و ساخت پره با ساق بلند ممکن بود نیاز به طولانی‌ترین زمان تعمیرات با توجه به برنامه فشرده خروج واحد داشته باشد.

پره ردیف دوم (L-2 Stage) آسیب‌پذیری بیشتری نسبت به پره ردیف سوم (L-3 Stage) در خوردگی تحت تنش (SCC) داشت زیرا هم تنش بیشتری در ریشه وجود داشت و هم میزان رطوبت موجود در بخار بیشتر بود. دیسک‌های ردیف دوم که دارای ترکهای گسترده‌تری در زبانه‌های شیار نگهداری پره داشتند، نیازمند طراحی و ساخت مجدد کامل پره، اصلاح رینگ دیسک و استفاده از تیتانیوم در نواحی شکافهای ورودی در کاهش تنش در ریشه‌های پره بودند. طراحی مجدد همچنین شامل تست فرکانسی پره ردیف دوم و بهینه‌کردن تنظیم‌های فرکانسی پره‌ها به وسیله نصب نوارهای شرود بالا یا پایین به منظور کنترل ارتعاش را دربرمی‌گرفت.

تعمیر پره ردیف دوم

(L-2 Stage) شامل ماشینکاری فرم ریشه در دیسک بدون تخریب متریال بود. روش معمول این بود که ابتدا تمامی پره‌ها خارج شده و سپس عمیق‌ترین نشانه‌ها جهت تعیین عمق ترک، سنگ‌زنی شوند. فواصل کوتاه نیازمند آماده‌سازی مجدد فرم ریشه پره بوسیله پرکردن حفره‌ها به روش لایه‌گذاری (OverLaying) و ایجاد فرم ریشه داشت. البته این رویکرد زمان خروج واحد را طولانی می‌کرد. با توجه به تجارب شرکت تعمیراتی توربوکار در سایر پروژه‌های استفاده پره با طول سابق بلند (Longshank Blade)، مدت زمان و حجم خارج کردن متریال به منظور اطمینان از خارج شدن همه ترکها برنامه‌ریزی و با حداقل تاخیر ممکن به اجرا درآمد. همزمان طراحی و ساخت پره‌های جایگزین قبل از اینکه پره‌های اصلی از دیسک خارج شوند نیز آغاز شد.

فرآیند طراحی مجدد پره با ساق بلند همچنین این اجازه را می‌داد تا شکل ریشه پره نسبت به فرم‌های موجود بهبود یابد. شیارهای نگهدارنده پره (Dovetail) با شعاع‌های اصلاح شده جهت کاهش شدت تنش‌ها

(Peak stresses) برای دو منظور ماشینکاری شد : یکی برای تعادل اضافه وزن اصلاحیه پره ساق بلند و دیگری برای کاهش ضریب تمرکز تنش هندسی که در خوردگی تحت تنش (SCC) سهیم هستند . پیش‌بینی می‌شد برای این اصلاحیه کاهش در شدت تنش (Peak Stresses) بین 10 تا 15 درصد بوجود آید.

 

کنترل فرکانس و ارتعاش

یکی از مهمترین فاکتورها در این فرآیند، طر احی و ساخت پره جایگزین با فرکانس طبیعی دور از سرعت بهره‌برداری بود. تنظیم فرکانس‌ها نیاز به جبران برای تغییر در موقعیت شیارهای نگهدارنده ریشه داشت. معمولا در فرآیند طراحی ، چندین عامل جهت بهینه‌سازی فرکانس از قبیل ساختار شرود، جان پره، طول ساق پره و تعداد پره‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرند. با وجود زمان کوتاه در برنامه‌ریزی و اجرای تعمیر، همه محاسبات در طراحی تسریع شد تا هرگونه تأخیر را به حداقل رساند.

قسمت مهم دیگر طراحی، استفاده از اتصال زنجیری یا نوار بالا یا پایین شرود بود . این طرح، مجموعه شرود تکی اصلی را با یک شرود دو ردیفه جایگزین می‌کرد. شرود داخلی با یک لقی دور تا دور گوه (Tenon) مونتاژ شده و مجموعه خارجی بصورت صلب به قسمت بالایی گوه متصل شده است.

حلقه‌های داخلی و خارجی بصورت محیطی تأمین‌کننده یک کوپل پیوسته در نوک پره‌ها هستند. این ساختار سبب افزایش در میراکنندگی ارتعاش شده و همچنین موجب دوری از ایجاد چندین مدار ارتعاشی اصلی بواسطه تحریک مسیر بخار می‌شود. این طرح یک حاشیه ایمنی از ارتعاش اضافی همراه با توانایی در تنظیمات تکمیلی در فرکانس پره‌ها جهت جلوگیری از تحریک ناگهانی با هر دومد پنج و شش گره (Nodul) قطری ایجاد می‌کند.

برای کاهش احتمال وقوع مجدد خوردگی تحت تنش (SCC) در تعمیر صورت گرفته، طرح، پنچ پره تیتانیومی در شکاف ورودی را بکار برد. تجربه نشان داده بود که خوردگی تحت تنش معمولا ابتدا در این نواحی رخ می‌دهد. تیتانیوم بارگریز از مرکز پره‌ها بر روی دسک در این ناحیه را به دلیل کاهش 43 درصدی جرم حجمی متریال کاهش می‌داد. برای‌به‌حداقل رساندن پتانسیل جرم نامیزانی (Mass Imbalance) بر روی روتور برای پره‌های تیتانیومی در محل شیار ورودی پره، پنج پره تیتانیومی در 180 درجه مخالف شیار ورودی مونتاژ شد.

 

برنامه عملیات تکمیل شده (The Complete Treatment Plan)

در پایان به طور خلاصه می‌توان فرآیند عملیات تعمیر را بشرح ذیل مرور کرد:

-خارج کردن قسمتهای معیوب (سنگ‌زنی) در اثر پدیده خوردگی تحت تنش (SCC)

- طراحی و ساخت پره‌های جایگزین دور از فرکانس تشدید

-کنترل ارتعاش با افزایش میراکنندگی

-بهبود شکل هندسی جهت کاهش احتمال وقوع مجدد خوردگی تحت تنش

- بالانس روتور در سایت با سرعت پایین

[spow 44197]

ساخت ترانسفورماتور خشک

 

در ژوئیه ۱۹۹۹، شركت ABB، یك ترانسفور ماتور فشار قوی خشك به نام “Dryformer “ ساخته است كه نیازی به روغن جهت خنك شدن بار به عنوان دی الكتریك ندارد.در این ترانسفورماتور به جای استفاده از هادیهای مسی با عایق كاغذی از كابل پلیمری خشك با هادی سیلندری استفاده می شود.

تكنولوژی كابلاستفاده شده در این ترانسفورماتور قبلاً در ساخت یك ژنراترو فشار قوی به نام "Power Former"در شركتABB به كار گرفته شده است. نخستین نمونه از این ترانسفورماتور اكنون در نیروگاه هیدروالكترولیك “Lotte fors” واقع در مركز سوئد نصب شده كه انتظار می رود به دلیل نیاز روزافزون صنعت به ترانسفورماتور هایی كه ازایمنی بیشتری برخوردار باشند و با محیط زیست نیز سازگاری بیشتری داشته باشند، با استقبال فراوانی روبرو گردد.

ایده ساخت ترانسفورماتور فاقد روغن در اواسط دهه ۹۰ مطرح شد. بررسی، طراحی و ساخت اینترانسفورماتور از بهار سال ۱۹۹۶ در شركت ABB شروع شد. ABB در این پروژه از همكاری چند شركت خدماتی برق از جمله Birka Kraft و Stora Enso نیز بر خوردار بوده است.

● تكنولوژی

ساخت ترانسفورماتور فشار قوی فاقد روغن در طول عمر یكصد ساله ترانسفورماتورها، یك انقلاب محسوبمی شود. ایده استفاده از كابل با عایق پلیمر پلی اتیلن (XLPE) به جای هادیهای مسی دارای عایق كاغذی از ذهن یك محقق ABB در سوئد به نام پرفسور “Mats lijon” تراوش كرده است.

تكنولوژی استفاده از كابل به جای هادیهای مسی دارای عایق كاغذی، نخستین بار در سال ۱۹۹۸ در یك ژنراتور فشار قوی به نام “ Power Former” ساخت ABB به كار گرفته شد. در این ژنراتور بر خلاف سابق كه از هادیهای شمشی ( مستطیلی ) در سیم پیچی استاتور استفاده می شد، از هادیهای گرد استفاده شده است.

همانطور كه از معادلات ماكسول استنباط می شود، هادیهای سیلندری ، توزیع میدان الكتریكی متقارنی دارند. بر این اساس ژنراتوری می توان ساخت كه برق را با سطح ولتاژ شبكه تولید كند بطوریكه نیاز به ترانسفورماتور افزاینده نباشد. در نتیجه این كار، تلفات الكتریكی به میزان ۳۰ در صد كاهشمی یابد.

در یك كابل پلیمری فشار قوی، میدان الكتریكی در داخل كابل باقی می ماند و سطح كابل دارای پتانسیل زمینمی باشد.در عین حال میدان مغناطیسی لازم برای كار ترانسفورماتور تحت تاثیر عایق كابل قرار نمی گیرد.در یك ترانسفورماتور خشك، استفاده از تكنولوژی كابل، امكانات تازه ای برای بهینه كردن طراحی میدان های الكتریكی و مغناطیسی، نیروهای مكانیكی و تنش های گرمایی فراهم كرده است.

در فرایند تحقیقات و ساخت ترانسفورماتور خشك در ABB، در مرحله نخست یك ترانسفورماتور آزمایشی تكفاز با ظرفیت ۱۰ مگا ولت آمپر طراحی و ساخته شد و در Ludivica در سوئد آزمایش گردید. “ Dry former” اكنون در سطح ولتاژ های از ۳۶ تا ۱۴۵ كیلو ولت و ظرفیت تا ۱۵۰ مگا ولت آمپر موجود است.

● نیروگاه مدرن Lotte fors

ترانسفورماتور خشك نصب شده در Lotte fors كه بصورت یك ترانسفورماتور – ژنراتور افزاینده عمل می كند ، دارای ظرفیت ۲۰ مگا ولت امپر بوده و با ولتاژ ۱۴۰ كیلو ولت كار می كند. این واحد در ژانویه سال ۲۰۰۰ راه اندازی گردید.

اگر چه نیروگاه Lotte fors نیروگاه كوچكی با قدرت ۱۳ مگا وات بوده و در قلب جنگلی در مركز سوئد قرار دارد اما به دلیلنوسازی مستمر، نیروگاه بسیار مدرنی شده است. در دهه ۸۰ میلادی ، توربین های مدرن قابل كنترل از راه دور در ان نصب شد و در سال ۱۹۹۶، كل سیستم كنترل آن نوسازی گردید. این نیروگاه اكنون كاملاً اتوماتیك بوده و از طریق ماهواره كنترل می شود.

● ویژگیهای ترانسفورماتور خشك

ترانسفورماتور خشك دارای ویژگیهای منحصر بفردی است از جمله:

۱) به روغن برای خنك شده با به عنوان عایق الكتریكی نیاز ندارد.

۲) سازگاری این نوع ترانسفورماتور با طبیعت و محیط زیست یكیاز مهمترین ویژگی های آن است. به دلیل عدم وجود روغن، خطر آلودگی خاك و منابع آب زیر زمینی و همچنین احتراق وخطر آتش سورزی كم میشود.

۳) با حذف روغن و كنترل میدانهای الكتریكی كه در نتیجه آن خطر ترانسفور ماتور از نظر ایمنی افراد ومحیط زیست كاهش می یابد، امكانات تازه ای از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم میشود.به این ترتیبامكانات نصب ترانسفورماتور خشك در نقا شهری و جاهایی كه از نظر زیست محیطی حساس هستند،فراهم میشود.

۴) در ترانسفورماتور خشك به جای بوشینگ چینی در قسمتهای انتهایی از عایق سیسیكن را بر استفاده میشود.به این ترتیب خطر ترك خوردن چینی بوشینگ و نشت بخار روغن از بین میرود.

۵) كاهش مواد قابل اشتعال، نیاز به تجهیزات گسترده آتش نشانی كاهش میدهد. بنابراین از این دستگاهها در محیط های سر پوشیده و نواحی سرپوشیده شهری نیز می توان استفاده كرد.

۶) با حذف روغن در ترانسفورماتور خشك، نیاز به تانك های روغن، سنجه سطح روغن، آلارم گاز و ترمومتر روغن كاملاً از بین میرود.بنابراین كار نصب آسانتر شده و تنها شامل اتصال كابلها و نصب تجهیزات خنك كننده خواهد بود.

۷) از دیگر ویژگی های ترانسفورماتور خشك، كاهش تلفات الكتریكی است. یكی از راههای كاهش تلفات و بهینه كردن طراحی ترانسفورماتور، نزدیك كردن ترانسفورماتور به محل مصرف انرژی تا حد ممكن است تا از مزایای انتقال نیرو به قدر كافی بهره برداری شود. با بكار گیری ترانسفورماتور خشك این امر امكان پذیر است .

۸) اگر در پست، مشكل برق پیش آید، خطری متوجه عایق ترانسفورماتور نمی شود. زیرا منبع اصلی گرما یعنی تلفات در آن تولید نمی شود.بعلاوه چون هوا واسطه خنك شدن است و هوا هم مرتب تعویض و جابجا می شود، مشكلی از بابت خنك شدن ترانسفورماتور بروز نمی كند.

● نخستین تجربه نصب ترانسفررماتور خشك

ترانسفورماتورخشك برای اولین بار در اواخر سال ۱۹۹۹ در Lotte fors سوئد به آسانی نصب شده و از آن هنگام تاكنون به خوبی كار كرده است. در آینده اینزدیك دومین واحد ترانسفورماتور خشك ساخت ABB (Dry former ) در یك نیروگاه هیدروالكتریك در سوئد نصب می شود.

● چشم انداز آینده تكنولوژی ترانسفورماتور خشك

شركت ABB در حال توسعه ترانسفورماتور خشك Dryformer است. چند سال اول از آن در مراكز شهری و آن دسته از نواحی كه از نظر محیط زیست حساس هستند، بهره برداری می شود. تحقیقات فنی دیگری نیز در زمینه تپ چنجر خشك، بهبود ترمینال های كابل و سیستم های خنك كن در حال انجام است. در حال حاضر مهمترین كار ABB، توسعه و سازگار كردن Dryformer با نیاز مصرف كنندگان برای كار در شبكه و ایفای نقش مورد انتظار در پست هاست

[spow 44197]

افزایش کارآیی کنتاکتهای تپ چنجرهای On-Load به کمک کنتاکتهای جدید ELR

 

 

حرکت به سمت خصوصی سازی در صنعت برق تولیدکنندگان برق را به استفاده بهینه و بسیار کارا از تجهیزات موجودشان ترغیب می کند . لذا در راستای این سیاست در حال حاضر توجه ویژه ای به کیفیت تجهیزات مورد استفاده و بهبود عملکرد و افزایش فاصله زمانی تعمیر و نگهداری توسط تولیدکنندگان مبذول می شود .

از آنجا که ترانسفورماتورهای قدرت یکی از گرانترین تجهیزات در صنایع برق می باشند ، لذا تولیدکنندگان برای کاهش هزینه های سرمایه گذاری سعی می کنند ترانسفورماتورهای قدرت خود را در وضعیت اضافه بار نسبت به مقادیر نامی آن قرار دهند. این اضافه بار باعث افزایش درجه حرارت ترانسفورماتور و سایر بخشهایی که جریان از آن عبور میکند می شوند . یکی از حساسترین قسمتها کنتاکت های تپ چنجر های زیر بار می باشند که با افزایش درجه حرارت ، تخریب و به حالت زغالی درمی آیند .

برنامه های وسیع تحقیقاتی برای رفع این مشکل اجرا شده است و آخرین تکنولوژی که در مرحله آزمایش و پیاده سازی عملی بسیار موفق بوده است ، روشی است که توسط نیکولز برای شرکت گاز و برق پاسیفیک انجام شده است .

در بررسیهای اولیه ای که نیکولز بر روی کنتاکتهای سوخته انجام داده است این نتیجه را داده است که طرح جدید کنتاکت ها باید دارای هدایت الکتریکی و حرارتی بالاتر ، مقاومت بالاتری در برابر جوش خوردن و در برابر سائیدگی مکانیکی داشته باشد . در این طراحی نیکولز در نظر داشت که طرح مورد نظر قابل انطباق برای انواع تپ چنجرها باشد .

برای اینکار طرح استفاده از کنتاکت های با پوشش نقره بالا و ایجاد کنتاکت هایی با مقاومت خیلی پائین ELR ارائه شد. برای ایجاد این روکش ابتدا با استفاده از سلف فرکانس بالا این آلیاژ نقره ای بر روی کنتاکت جوش خورده است و سپس مقادیر اضافی آن ماشینکاری شده است . این سطح نقره ای باعث ایجاد مقاومت کم و تماس استاتیکی بهتری برای کنتاکت های کلید می شود .

این طرح در پروژه های مختلفی مورد استفاده واقع شده و باعث جلوگیری از تخریب کنتاکتها و عدم نیاز به تعمیر و نگهداری در دوره های زمانی کوتاه شده است .

[spow 44197]

مدلهای حرارتی ترانسفورماتور و راهکارهای افزایش دقت آنها

 

 

 

مهمترین عامل خطا در ترانسفورماتور شکست عایقی است. شکست عایقی عمدتاً در نتیجه استرسهای حرارتی، در نقطه داغ سیم‌پیچ ترانسفورماتور رخ می‌دهد.

از طرفی شرکتهای برق در سیستم قدرت تجدید ساختار شده به منظور به تعویق انداختن سرمایه‌گذارها استراتژی‌ بهره‌برداری حداکثر از امکانات موجود را برگزیده‌اند. بنابراین بارگذاری ترانسفورماتور به بیش از مقدار نامی مورد توجه قرار گرفته است. از آنجا که مهمترین محدودیت افزایش بارگذاری ترانسفورماتور ایجاد نقاط داغ است، مدل‌سازی دقیق رفتار حرارتی ترانسفورماتور جهت تعیین دمای نقطه داغ (HST) و قابلیت بارگذاری واقعی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

مدلهای حرارتی ترانسفورماتور

بطور کلی می‌توان مدلهای حرارتی رایج را به مدلهای استاندارد (استانداردهای IEEE و IEC و ...)، مدلهای دوگان حرارتی – الکتریکی و مدلهای مبتنی برهوش مصنوعی تقسیم کرد.

الف- مدلهای استاندارد

با توجه به اهمیت بارگذاری مناسب ترانسفورماتور به منظور حفظ عمر مفید آن IEEE و IEC راهنماهایی برای بارگذاری ترانسفورماتور ارایه داده‌اند. این راهنماها روابطی تجربی را برای پیش‌بینی دمای نقطه داغ پیشنهاد می‌کنند که با تفاوت جزیی در استاندارد IEC 354 و استاندارد IEEE C57.91-1995 ارایه شده‌اند.

بر این اساس دمای نقطه داغ سیم‌پیچ ترانسفورماتور از سه مولفه اصلی دمای محیط،‌افزایش دمای روغن قسمت بالای تانک ترانسفورماتور نسبت به محیط و افزایش دمای نقطه داغ نسبت به دمای روغن قسمت بالای تانک تشکیل شده است.

در راهنمای IEEE روابط زیر حاکم هستند:

در این روابط ?H دمای نقطه داغ، ?TO دمای روغن

قسمت بالای تانک، ?A دمای محیط، ??To افزایش دمای روغن قسمت بالا نسبت به محیط و ??H افزایش دمای نقطه داغ نسبت به روغن قسمت بالاست.

الف-1- افزایش دمای روغن قسمت بالا نسبت به محیط:

در این روابط i زیرنویس حالت اولیه، U زیرنویس حالت نهایی، r نشان دهنده مقدار نامی و K نسبت بار به بار نامی است. R نسبت تلفات بار در بار نامی به تلفات بی‌باری،‌n یک نمای تجربی،?To ثابت زمانی افزایش دمای روغن قسمت بالا، t زمان و ƒ تابعی از ??To,u و ??To,i است.

الف-2- افزایش دمای نقطه داغ سیم‌پیچ نسبت به روغن

قسمت بالا:

در این روابط m یک نمای تجربی و

w ? ثابت زمانی دمای سیم‌پیچ است.

الف-3- مزایا و معایب

مهمترین مزیت مدلهای استاندارد سادگی آنهاست. از سوی دیگر حساسیت دمای نقطه داغ بدست آمده نسبت به انحراف پارامترهای تجربی m و n قابل توجه است و تنها در شرایطی می‌توان از مقادیر نامی ثوابت تجربی ارایه شده در استانداردها استفاده کرد که ترانسفورماتور به طور معمول تحت بار نامی بهره‌برداری شود و اضافه بارهای سنگین کمتر رخ دهد. خطای این مدلها نیز بالاست (حتی تا 20 درجه سانتی‌گراد). دو مورد اخیر عیوب اصلی مدل‌های استاندارد است.

ب- مدلهای دوگان حرارتی – الکتریکی:

دوگانی اساسی بین فرآیندهای الکتریکی و حرارتی در جدول 1 آمده است. در مدل دوگان برای بدست آوردن دمای نقطه داغ، ابتدا مدلی برای دمای روغن قسمت بالای تانک ارایه می‌شود، سپس دمای روغن بدست آمده از این مدل به عنوان ورودی به مدل دمای نقطه داغ داده می‌شود. ترکیب این دو مدل، مدل دوگان حرارتی ترانسفورماتور را بدست می‌دهد.

 

ب-1- مدل دمای روغن قسمت بالا:

مدل دمای روغن قسمت بالای تانک بصورت یک مدار حرارتی در شکل 1 دیده می‌شود.

متغیرهای این شکل عبارتند از:

qtot: تلفات کل

qfe: گرمای تولید توسط تلفات بی‌باری

qcu: گرمای تولیدی توسط تلفات بار

Cth-oil: ظرفیت حرارتی روغن

?oil: دمای روغن قسمت بالا

Rth-oil: مقاومت حرارتی غیرخطی روغن

?amb: دمای محیط

مقاومت حرارتی غیرخطی روغن

Rth-oil براساس نظریه انتقال گرما با رابطه زیر نمایش داده می‌شود که در این رابطه h ضریب هدایت گرما و A سطح هدایت گرما است.

ویسکوزیته روغن ترانسفورماتور به شدت با دما تغییر می‌کند. از سوی دیگر بر مبنای تئوری انتقال حرارت، ضریب هدایت گرما بصورت زیر با ویسکوزیته روغن رابطه دارد:

در این رابطه C1یک عدد ثابت است که خصوصیات حرارتی تقریباً ثابت روغن را در بر می‌گیرد. ویسکوزیته (?) برحسب کیلوگرم بر مترثانیه با رابطه زیر به دما وابسته است:

اهمیت تغییر دمایی ویسکوزیته روغن این است که بر روی مقاومت حرارتی روغن و ثابت زمانی روغن قسمت بالا تاثیر می‌گذارد. مقدار n در رابطه 9 برای حالات مختلف خنک‌سازی درجدول 2 آمده است.

معادله دیفرانسیل مدار حرارتی نشان داده شده در شکل 1 بصورت زیر است:

ب-2- مدل دمای نقطه داغ:

مشابه تئوری داده شده برای مدل دمای روغن قسمت بالا، مدل نقطه داغ نیز بصورت یک مدار حرارتی نمایش داده می‌شود.

متغیرهای شکل 2 عبارتند از:

qcu: گرمای تولیدی توسط تلفات بار

Cth-wdg: ظرفیت گرمایی سیم‌پیچی

?hs: دمای نقطه داغ

Rth-hs-oil: مقاومت گرمایی غیرخطی سیم‌پیچ تا روغن

?oil: دمای روغن

با صرفنظر از مقاومت گرمایی سیم‌پیچ و عایق در برابر مقاومت گرمایی روغن، مقاومت گرمایی سیم‌پیچ تا روغن

Rth-hs-oil: بصورت زیر در می‌آْید:

معادله دیفرانسیل مدار حرارتی نشان داده شده در شکل 2 عبارت است از:

در شکل 3 نتایج اندازه‌گیری عملی، خروجیهای مدل دوگان و مدل IEEE برای سیم‌پیچ فشار قوی یک ترانسفورماتور KV21/118/230 با ظرفیت MVA250 و خنک‌سازی ONAF آورده شده است. همانطور که از شکل مشخص است دقت مدل دوگان بیشتر از مدل IEEE است.

ب-3- مزایا و معایب:

دقت مدلهای دوگان بیش از مدل استاندارد است. از طرف دیگر رابطه‌ای بین فرآیندهای الکتریکی و حرارتی برقرار می‌شود که تحلیل رفتار حرارتی را آسان می‌کند.

مهمترین عیبی که این مدلها را از شرایط واقعی دور می‌کند، متمرکز در نظر گرفتن مقاومتها، ظرفیتها و منابع گرماست، در حالی که می‌دانیم درعمل حالت توزیع شده را داریم.

ج- مدلهای مبتنی بر هوش مصنوعی

همانطور که می‌دانیم در یک روش هوش مصنوعی ابتدا باید با اندازه‌گیری‌های واقعی انجام شده اصطلاحاً مدل را تعلیم دهیم. سپس مدل به دست آمده می‌تواند دمای نقطه داغ را با توجه به ورودی‌های جدید اعمال شده تخمین بزند. البته مدلهای هوشمند معنی فیزیکی مشخصی ندارند و تنها یک ارتباط دقیق بین ورودی و خروجی مدل در محدوده‌ای که توسط داده‌های تعلیم پوشانده می‌شود،‌برقرار می‌سازند.

مدلهای حرارتی هوشمندترانسفورماتور در 10 سال اخیر مورد توجه قرار گرفته‌اند. از این میان می‌توان به کاربرد شبکه عصبی، الگوریتم ژنتیک و منطق فازی اشاره کرد.

یکی از بهترین نمونه‌ها، مدل حرارتی فازی- ژنتیکی است که در سال 2004 توسط ایپولیتو و همکارانش ارایه شد. شکل 4 نتیجه کاربرد این مدل برای یک ترانسفورماتور سه فاز KVA25 در شرایط اضافه بار را نشان می‌دهد. ملاحظه می‌شود با گذشت زمان خطای مدل IEEE افزایش یافته و به بیش از 10 درجه سانتی‌گراد نیز می‌رسد، در حالی که مدل فازی دقت خود را تا پایان حفظ می‌کند.

ج-1- مزایا و معایب:

از مهمترین مزایای مدلهای هوشمند دقت بسیار بالای آنها نسبت به سایر مدلهاست که در شرایط اضافه بار نیز حفظ می‌شود علاوه بر این با دقت خوبی رفتار حرارتی دینامیکی را پیش‌بینی می‌کنند. با وجود این مزایا، تعلیم مدل با مشکلاتی روبروست. از جمله می‌توان به حجم بالای اندازه‌گیری مورد نیاز برای پوشش حالات مختلف بارگذاری ونیاز به اندازه‌گیری دمای نقطه داغ که به طور معمول اندازه‌گیری نمی‌شود، اشاره کرد. علاوه بر این تعلیم باید برای هر ترانسفورماتور یا حداقل مدل ترانسفورماتوری که ارزیابی حرارتی آن موردنظر است، انجام شود.

راهکارهای افزایش دقت مدلها

با توجه به مطالب ارایه شده در بخشهای قبلی راهکارهای زیر برای افزایش دقت مدلهای حرارتی پیشنهاد می‌شود.

الف- مدلهای استاندارد

مرجع (14) به جای روابط (1)، (2)، (4) و (7) مدل IEEE، روابط زیر را ارایه داده است:

دینامیک به تغییرات دمای محیط پاسخ دهد و بنابراین دقت مدل افزایش یابد.

در پیوست (Annex G) G راهنمای بارگذاری IEEE (2) پیشنهاد شده است که دمای روغن کف تانک معادلات دیفرانسیل (15) و (16) به صورت ضمنی،‌ به شکل پاسخ نمایی به ورودی پله در روابط (4) و (7) آورده شده است. بیان رابطه (4) به صورت معادله دیفرانسیل (15) این امکان را فراهم می‌کند که دمای روغن قسمت بالا به صورت ترانسفورماتور به عنوان نقطه شروع محاسبات در نظر گرفته شود. با وجود این مشکل که معمولاً دمای روغن بالای تانک اندازه‌گیری می‌شود و نه روغن کف، این پیشنهاد طبق ادعای این استاندارد به بهبود دقت مدل می‌انجامد.

مرجع (15) با توجه به نقش تلفات آهن در ایجاد حرارت و وابستگی آن به ولتاژ و به منظور درنظر گرفتن تاثیر انحراف تلفات آهن از مقدار نامی، رابطه (3)‌را به صورت زیر اصلاح کرده است. در این رابطه V ولتاژ اولیه ترانسفورماتور بر حسب P.u. و q ثابت اصلاح شده استاینمتز است.

ب- مدلهای دوگان حرارتی- الکتریکی:

در نظر گرفتن تغییر تلفات آهن در نتیجه انحراف ولتاژ از مقدار نامی می‌تواند دقت مدل دوگان را نیز افزایش دهد. برای وارد کردن این ایده به مدل باید منبع جریان qfe در شکل 1 را وابسته به ولتاژ در نظر گرفت.

از سوی دیگر کاربرد هوش مصنوعی «الگوریتم ژنتیک» در تعیین پارامترهای مدل همان‌طور که در مرجع (17) آمده است، می‌تواند به افزایش دقت مدل بینجامد.

ج- مدلهای مبتنی بر هوش مصنوعی:

در اکثر کارهایی که در زمینه هوش مصنوعی انجام شده است، دمای محیط تقریباً ثابت و برابر دمایی که در آن اندازه‌گیریهای عملی انجام شده است در نظر گرفته می‌شود. طبیعی است که تعلیم مدل با دماهای محیط مختلف می‌تواند بر دقت نتایج بیفزاید. این مطلب برای سایر پارامترهای جوی مانند سرعت باد، تابش خورشید و ... نیز صادق است.

از سوی دیگر ترکیب روشهای هوش مصنوعی با منطق فازی، مانند ترکیب الگوریتم ژنتیک و فازی (12) به بهبود دقت مدل کمک می‌کند.

به علاوه اگر به نحوی اثر تغییرات ولتاژ اولیه روی تلفات آهن و در نتیجه عملکرد حرارتی ترانسفورماتور را به مدل وارد کنیم، دقت مدل افزایش خواهد یافت. این کار را می‌توان با در نظر گرفتن ولتاژ اولیه ترانسفورماتور به عنوان یک ورودی مستقل مدل و تعلیم مدل با ولتاژهای اولیه مختلف انجام داد.

د- بهبود‌های قابل ایجاد در همه مدلها:

در همه مدلهای موجود،‌ مدلسازی فقط برای یک روش خنک سازی خاص انجام شده است و روشن و خاموش شدن فن‌ها و پمپ‌ها در طول کارکرد ترانسفورماتور در نظر گرفته نشده است. بنابراین راهکاری که به افزایش دقت همه مدلها می‌انجامد، ‌وارد کردن الگوریتم روشن- خاموش شدن فن‌ها و پمپ‌ها در فرآیند مدلسازی است. برای مثال در مدل دوگان این کار با تغییر مقدار n مطابق جدول 2 با توجه به رژیم کاری ترانسفورماتور قابل انجام است.

علاوه بر این همان طور که قبلاً نیز اشاره شد، مدلسازی شرایط جوی مانند شدت تابش نور خورشید، سرعت باد،‌ارتفاع از سطح دریا و ... نیز می‌تواند دقت همه مدلها را بهبود بخشد، گرچه ممکن است این بهبود قابل توجه نباشد.

ه- شبیه‌سازی:

با توجه به کمبود فضا در اینجا به شبیه‌سازی تاثیر در نظر گرفتن تغییرات ولتاژ اولیه روی پاسخ مدل IEEE اکتفا می‌کنیم. مقادیر ثوابت در نظر گرفته شده، در جدول 3 آورده شده است. لازم به ذکر است که طراحی این ترانسفورماتور بر مبنای دمای محیط 30 درجه سانتی‌گراد و دمای نامی نقطه داغ 110 درجه سانتی‌گراد انجام شده است. شکل 5 تغییرات دمای نقطه داغ را نسبت به ولتاژ اولیه نمایش می‌دهد. ملاحظه می‌شود که اگر تغییرات ولتاژ اولیه را در نظر نگیریم،‌انحراف 10 درصدی از ولتاژ نامی می‌تواند به خطایی حدود 25/2 درجه سانتی‌گراد در پیش‌بینی دمای نقطه داغ بینجامد.

نتیجه‌گیری

از آنجا که ممکن است یک ترانسفورماتور به دفعات تحت اضافه بار قرار گیرد،‌تحلیل دقیق رفتار حرارتی آن به منظور استفاده هر چه بیشتر از ظرفیت با توجه به حفظ عمر مفید، ضروری به نظر می‌رسد.

با این هدف ابتدا چند مدل حرارتی رایج ترانسفورماتور و مزایا ومعایب هر کدام تشریح شد. در ادامه مجموعه‌ای از راهکارهای بهبود دقت مدلها (شامل پیشنهادات مراجع مختلف و ایده‌های نویسندگان مقاله حاضر) مورد توجه قرار گرفت. همچنین برای نمونه نقش در نظر گرفتن تغیرات ولتاژ اولیه ترانسفورماتور روی پاسخ مدل IEEE شبیه سازی شد. مشاهده شد که لحاظ کردن افزایش 10 درصدی ولتاژ تغذیه، تخمین دمای نقطه داغ را بیش از 2 درجه سانتی‌گراد بالا می‌برد.

منبع : ماهنامه صنعت برق

[spow 44197]

اهمیت مانیتور لرزش توربین های بخاری و روشهای آن

 

توربین های بخاری در یک واحد نیروگاه بخار اهمیت بسزایی دارند. چنانچه توربین بخار از مدار خارج شود ، خسارت مالی شدیدی به نیروگاه و تولید آن وارد می شود. از آنجا که اهمیت توربین بسیار زیاد است لازم است از خارج شدن از مدار بدون برنامه ریزی آن حتی المقدور پرهیز شود. در اینصورت لازم است از عملکرد بدون عیب توربین مطمئن بوده و خروج از مدار آن تحت اختیار نیروگاه باشد. سالم بودن تجهیزات توربین با ملاحظه دقیق پارامترهای مختلف بهره برداری و نگهداری در محدوده مجاز تأمین می گردد. پارامترهای مورد نظر : دما، فشار، بار، موقعیت و لرزش محور می باشند . بیشتر واحدهای جدید دارای تجهیزات کافی برای مشاهده دائمی این پارامترها هستند ولی همه واحدهای قدیمی این امکان را ندارند.

اساسا" چهار سطح مشاهده و مانیتور کردن لرزش توربین وجود دارد. سطح 1 ، اندازه گیری موردی لرزش بصورت دستی است. سطح 2 ، مشاهده دائمی لرزش با استفاده از حس کننده ، که درمحل نصب شده است. در این سطح لازم است پرسنل نیروگاه با مشاهده وضعیت ، در صورت لزوم به واحد تریپ دهند. سطح3 ، مشابه سطح 2 می باشد . ولی یک مدول حفاظتی در صورت نیاز بطور اتوماتیک واحد را تریپ می دهد و بالاخره سطح 4 ، با جمع آوری داده های مختلف و آنالیز طیف لرزش توربین در صورت لزوم واحد را از مدار خارج خواهد کرد.

توربین های بخاری نوعا" جزء تجهیزات بدون یدکی و حساس تلقی می شوند. این جزء مهم ، لازم است حداقل با سیستم مانیتورینگ سطح 2 تجهیز شده باشد. سازندگان ترانسدیوسرهای لرزش اخیرا" شتاب سنجهای ( accelerometer ) جدیدی با خروجی 4-20 mA ارائه داده اند که برای سیستم های کنترل نیروگاههای موجود مناسبند. این ترانسدیوسرها را می توان بر روی یاتاقانها نصب کرد و خروجی آنرا به سیستم DCS نیروگاه ملحق نمود و بدینوسیله یک روش دائمی برای نشان دادن ارتعاشات (Vibration Monitoring ) ایجاد نمود . یک ترانسدیوسر با خروجی دوگانه علاوه بر تولید سیگنال4-20 mA یک سیگنال دینامیکی برای آنالیز عیب یابی نیز تولید می کند.

عوامل اصلی ارتعاشات در توربین های بخاری غیر بالانس بودن جرمی، غیر هم محوری و لقی (clearance) بیش از اندازه در یاتاقانها می باشد. جهت تشخیص علت لرزش یک سیستم سطح 4 آنالیز لرزش مورد نیاز است. یک مرجع خوب جهت تحلیل سیگنال لرزش بخصوص برای توربین های با یاتاقانهای ژورنال، چارتهای ارائه شده توسط John Sohre ( 1968 ) می باشد . این چارتها در کتاب “Sawyer’s Turbomachinery Maintenance Handbook” در سال 1980 ارائه شده اند.

پرسنل نیروگاه با مانیتور دائمی لرزش توربین می توانند از خارج شدن بیمورد توربین از مدار جلوگیری کنند. بعلاوه تحلیل سیگنال لرزش ، خود می تواند راهنمای خوبی جهت تشخیص عامل لرزش و از بین بردن آن قبل از اینکه مسائل جدی رخ دهد باشد.

 

منبع : ENERGY - TECH

[spow 44197]

بیشتر زمان توقف توربین های بخاری بعلت خوردگی پره ها و دیسک های منطقه تغییر فاز ( PTZ ) توربین های کم فشار است. جهت جلوگیری از توقف های خارج از برنامه توسعه تکنولوژی پیش بینی این خوردگی اهمیت بسزایی دارد. در ده سال گذشته بیشتر مسائل مربوط به ناحیه PTZ در توربین های بخاری مانند تشکیل قطرات، تشکیل فیلم مایع بر روی سطح پره ها، رسوب نمک بر روی پره ها و اخیرا" تأثیرقطرات باردار مورد بررسی قرارگرفته اند. بعلاوه EPRI با ارائه یک کارگاه آموزشی (TR – 111340) یک بررسی جامع از نکات فوق را انجام داده که در اینجا این بررسی بصورت مدلهائی ارائه می گردد.

در ابتدا از طرف تیم پروژه یک مدل ریاضی برای مراحل مختلف تشکیل و رشد خوردگی ارائه شد. این مدل شامل ظهور نقاط خوردگی ناپایدار و تبدیل آن به نقاط پایدار و رشد نقاط خوردگی پایدار و تبدیل آن به شکاف و بالاخره رشد شکاف زیر بحرانی و در نهایت شکست پره را شامل می شود. تیم مجری پروژه ساخت نمونه برابر با اصل (prototype)را تهیه و جهت بهینه کردن و انجام آزمایش برروی آن آماده کردند. نتایج آزمایشات چگونگی تشکیل قطرات و تاثیر آن بر خوردگی پره را نشان داد. ضمن اینکه شرایط محیط از قبیل جنس پره و دیسک، خواص فیلم مایع ( ضریب هدایت حرارتی - ضخامت– دما ) و خواص مکانیکی بر پدیده فوق مؤثر هستند.

اکنون بیش از 20 سال است که تحقیقات مربوط به ناحیه نمک، رسوب بر روی پره ها در ناحیه PTZ در حال انجام است ولی تاکنون نتایج بدست آمده به یک تصمیم عملی و موثر منجر نشده است. توسعه اولیه مدل حاضر جمع بندی داده های موجود در منطقه PTZ بخصوص تشکیل فیلم مایع (بدون اکسیژن) را شامل می شود. هم چنین مدل تأثیر عملکرد واحد برروی پدیده خوردگی را نیز مدنظر خواهد داشت زیرا عامل خوردگی می تواند یک توقف حفاظت نشده واحد باشد. زمانیکه داده های قابل اعتماد در زمینه خواص الکتروشیمیایی اکسیژن، هیدروژن و خوردگی غیرفعال که توسط EPRI در دست تهیه است آماده شد این داده ها در مدل لحاظ خواهند شد.

مرحله بعدی تست مدل در شرایط واقعی خوردگی می باشد و در نهایت پیش بینی می شود این مدل جهت بررسی خستگی خوردگی و ترک دیدگی پره های توربین LP با کدهای EPRI BLADE ارائه گردد.

 

منبع : مؤسسه تحقیقاتی Epri

[spow 44197]

حفاظت حرارتی توربین گازی با استفاده از پوشش های حایل

 

 

پوشش های حایل حرارتی ( TBC [1]) بمنظور عایق حرارتی قطعات توربین های گازی مورد استفاده قرار می گیرند . بعلت پایین بودن ضریب هدایت حرارتی این پوشش ها ، دمای سطح فلز کاهش می یابد . کاهش دما موجب کاهش خزش و خستگی و افزایش عمر قطعه می گردد و در عین حال موجب کاهش سرعت اکسیداسیون و خوردگی می شود . با پایین نگهداشتن دمای فلز سازندگان می توانند :

- با استفاده از آلیاژهای نه چندان پیشرفته در طراحی اجزاء موتور ، هزینه ها را کاهش دهند .

- با افزایش دمای کاری بهمراه جریان کم خنک کن ، راندمان سوخت را افزایش دهند .

امروزه با استفاده از مواد و تجهیزات موجود طیف وسیعی از پوشش ها با ساختار و خواص مورد نظر را میتوان ایجاد کرد که برای کاربردهای خاص در توربین های زمینی و هوائی طراحی شده اند .

پوشش های حایل حرارتی از لایه پیوندی مقاوم در برابر اکسیداسیون و لایه فوقانی سرامیکی عایق حرارتی تشکیل می شوند . هر دو لایه توسط روش اسپری پلاسمائی اعمال می شود . سیستم های TBC جدید از یک لایه پیوندی MCrAIY ( M معرف نیکل و یا کبالت می باشد ) عاری از اکسید و متراکم و لایه اکسید زیرکنیم پایدار شده توسط ایتریا ( 7 تا 8 % وزنی ) تشکیل می شوند . لایه زیر کونیا ، متخلخل و دارای ترکهای ریز می باشد . در سیستم های قبلی از لایه پیوندی NiAl یا نیکل کرم بهمراه زیر کونیای پایدار شده با کلسیا ( 5 درصد وزنی ) یا منیزیا ( 24 درصد وزنی ) استفاده می شد . اکسیدهایی از قبیل کلسیا ، منیزیا و ایتریا بعنوان پایدار کننده ساختمان کریستالی عمل می کنند و از تغییرات حجمی زیاد در طی گرم شدن و سرد شدن قطعه پوشش داده شده جلوگیری می کنند . لایه های پیوندی اثر زیادی بر عمر TBC دارند زیرا عناصری مانند کرم و آلومینیم در دماهای بالا پوسته های اکسیدی خیلی چسبنده تشکیل می دهند و شرایط لازم برای اتصال مکانیکی سرامیک به پوشش MCrAIY را فراهم می کنند .

بدون داشتن پودر با کیفیت بالا نمی توان عملکرد مناسبی از پوشش انتظار داشت یا ریز ساختارهای تکرارپذیری ایجاد کرد . سازندگان توربین معمولا مشخصات پودر را تعیین می کنند که این خود کنترل کننده خواص پودر می باشد . بطور کلی روش تولید بر خواص پودر تاثیر می گذارد . توزیع اندازه ذرات پودر یکی از متغیرهای مهم است که ویژگیهای پوشش را تحت تاثیر قرار می دهد . با کنترل اندازه ذرات پودر می توان از ذوب شدن مناسب پودر در شعله پلاسما تحت شرایط اسپری مشخص ، اطمینان حاصل نمود . معمولا اگر چنانچه توزیع اندازه دانه ها خیلی درشت باشد ، ساختارهایی با دانسیته پایین بدست می آید و اگر توزیع اندازه دانه ها ریز باشد ساختار متراکم حاصل می شود .

نوع فرآیند تولید بکار رفته در تولید پودر خواص ماده را کنترل می کند . در حال حاضر چهار روش اصلی برای تولید پودر وجود دارد که عبارتند از روش خشک کردن پاششی ، روش سینتر و آسیاب کردن ، روش ذوب و آسیاب کردن و روش خشک کردن پاششی و ذوب کردن . پودرهای حاصل از روش اول که بعدا ذوب می شوند محاسن آلیاژسازی اولیه و مزایای محصولات ذوب و سینتر شده را تواما دارا می باشند .

صرف نظر از فعالیتهای بعمل آمده در زمینه توسعه مواد و روشهای تولید جدید ، در سالهای اخیر ، بعلت توسعه تجهیزات ، پوشش های TBC عملکرد بهتری داشته اند . فن آوری تجهیزات جدید امکان کنترل ریز ساختار پوشش و باز تولید آنرا فراهم ساخته است . نتایج کلی عبارتند از زمان توقف کمتر دستگاه ، هزینه پوشش دهی پایین و قابلیت اعتماد بیشتر فرآیند این عوامل موجب افزایش فاصله زمانی بین تعمیرات و اورهال می گردد . با استفاده از تفنگ های پلاسمای پیشرفته ، پایداری فرایند ، تکرارپذیری و صرفه اقتصادی پوشش های حایل حرارتی بهبود یافته است . بر خلاف تفنگ های مرسوم ، در این تفنگ ها دمای پلاسما در شعله یکنواخت تر و میزان صدا پایین تر می باشد . عمر اجزای مصرفی طولانی تر است لذا قطعات بزرگ با زمان توقف حداقل پوشش داده می شوند . بعلت شعله پلاسمای یکنواخت ونسبتا آرام ، میزان نشت ماده در واحد زمان بیشتر است .

سیستم های کامپیوتری برای کنترل و مانیتورینگ فرایند اسپری به بازار عرضه شده است . نرم افزارهای مربوطه تاریخچه داده های فرایند اسپری را ثبت می کنند ، امکان تجسم ( Visualization ) فرایند را فراهم می کنند ، قابلیت ذخیره سازی پارامترهای اسپری را دارند و امکان کنترل مدار بسته پارامترهای اسپری از قبیل نوع گازها و توان سیستم را فراهم می کنند .

افشانک های پودر جدید با قابلیت کنترل مدار بسته این امکان را فراهم میکنند که پودر بصورت مناسب و تکرار پذیر و با دقت بالا تزریق گردد . امروزه روباتهای چند محوره بر اساس نیاز مشتری ساخته می شود . استفاده از روبات این مزیت را دارد که فاصله اسپری و موقعیت فضایی تفنگ دقیقا کنترل می شود و در نتیجه راندمان اسپری و ریز ساختار بهینه می گردد . همچنین دمای کاری و سرعت تفنگ نیز کنترل میشود .

بمنظور بهبود فرایند پوشش دهی در زمینه های مرتبط مانند تنظیم سرعت و دمای ذره بصورت مستمر ، روشهای توسعه یافته ارزیابی غیر مخرب و متدهای بهتر و یا کم هزینه تر آماده سازی اولیه نیز پیشرفتهایی صورت گرفته است .

 

منبع : مؤسسه SULZER METCO

[spow 44197]

سلام دوستان ومهندسین عزیز

 

یکی از مشکلات همیشگی طراحی و نصب بویلرها ایجاد نقشه های مربوط به خطوط لوله ها و شیر آلات متنوع و بعضا" پیچیده آن بوده است که باعث صرف وقت و انرژی بسیار زیادی هنگام ایجاد یک نیروگاه جدید می گردد. در طرحی نو شرکت Rebis اقدام به ایجاد نرم افزار بسیار توانایی به نام AutoPlant کرده است. این نرم افزار توانا که دقیقا" جهت تسهیل کارهای طراحی و ساخت نیروگاهی طراحی شده دارای خصوصیات متعددی است که موجب آسانی کار با آن می گردد.

اساس کار این نرم افزار به این صورت است که از ابتدا طرح ها را به صورت سه بعدی پیاده سازی و مدل می نماید. تمام قطعات یک طرح دقیق و مناسب به صورت ذخیره شده در این نرم افزار موجود است و فقط باید انتخاب گردیده و در محل مناسب قرار گیرند.

امکان طراحی سه بعدی وجود هرگونه خطا از جمله برخورد خطوط لوله را به وضوح نشان داده و خطاها را تا حد زیادی تقلیل می دهد. این نرم افزار قابلیت کار با AutoCad را نیز داراست و اصطلاحا" از نوع نرم افزارهای add-on می باشد که پس از آشنایی با AutoCad کار با آن را بسیار ساده می کند.

امکان چرخاندن (Rotate) و عوض کردن دریچه دید (Viewport) و همچنین حذف خطوط پنهان (Shade) و درشت نمایی (Zoom) در آن بسیار یاری دهنده است. ایجاد مدل بویلر به این روش علاوه بر دقت، سرعت عمل را نیز بسیار بالا می برد. اما کار خارق العاده این نرم افزار از این پس صورت می گیرد و آن تهیه تمام مقاطع لازم و برش ها، تمام نقشه های ایزومتریک و پلان های دوبعدی به همراه قیمت مصالح و انواع گزارشها به صورت خودکار می باشد.

پایگاه اطلاعاتی (Database) بسیار قوی این نرم افزار را پشتیبانی می کند که اولا" باعث صرفه جویی مهندسان در وارد کردن توضیحات اضافی می گردد ثانیا" بهترین و کاملترین گزارشها را تهیه می نماید و در اسرع وقت در اختیار می گذارد.

امکان تصحیح اشتباهات و تغییر تمام لیست ها و گزارش ها و نقشه ها بر این اساس و همچنین نشأت گرفتن تمام پلان ها و نقشه ها و برش ها از یک منبع به آن ها اعتبار مضاعفی بخشیده است.

در عمل تیم اجرا نیز به وضوح دریافته که اجرای این نقشه ها بسیار آسانتر و قابل فهم تر بوده است و مشکلات نصب به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است.

 

منبع : شرکت Rebis

[spow 44197]

راهنمای متالورژیک شکست لوله های بویلر نیروگاههای بخاری

 

شکست لوله های بویلر همچنان از دلائل اصلی خارج شدن نیروگاه از مدار تولید است. استفاده از راهنمای جامع آنالیز متالوژیکی می تواند نسبت به تشخیص صحیح عامل شکست موثر بوده و علت واقعی را تعیین کند. EPRIدر سال 1985 دراولین قدم گزارش CS – 3945 را بعنوان راهنمای تشخیص شکست لوله های بویلر منتشر کرد.

بسیاری از نیروگاهها با استفاده از این راهنما برنامه های لازم را پیش بینی کردند. تعیین دقیق علت شکست لوله های بویلر نیاز به تشخیص دقیق متالوژیک شکست می باشد بر اساس بررسی انجام شده در بسیاری از حوادث شکست تشخیص فوق دقیق نبوده و اقدامات بعدی نیز صحیح نبوده است. بر این اساس تصمیم بر این شد که یک راهنمای تشخیص علت شکست تهیه و ارائه گردد.

تیم تهیه کننده راهنما با 30 موسسه بین المللی که در این زمینه فعالیت داشتند تماس برقرار نمود که این موسسات اطلاعات لازم در آنالیز متالوژیکی را فراهم نمودند در نتیجه یک کاتالوگ جدید برای مواد مختلف جنس لوله های بویلر در ارتباط با وضعیت ساختاری ماده لوله و نحوه زوال آن ارائه گردید. این کاتالوگ توسط موسسه الکتریکی ادیسون (EEI) مرور گردید. گزارش قدم به قدم مراحل ارزیابی متالوژیکی لوله بویلر و تشخیص علت شکست لوله های Waterwall و سوپر هیتر را نشان می دهد. هر مکانیزم شکست توسط عکس های مختلف و مثالهای موردی در کاتالوگ آورده شده است بعلاوه درضمائم گزارش اطلاعات مربوط به طراحی وساخت لوله ها، خواص دمائی لوله ها و ریزساختارآنها آورده شده است.

این راهنما در دو جلد تهیه شده است و با توجه به مثالهای موردی که داده شده می تواند راهنمای خوبی در جهت تشخیص صحیح علت شکست باشد بخصوص که مواردی که قبلا" اشتباها" آنالیز شده بودند با ذکر علت آنها آورده شده است. موارد شکست اشاره شده عبارتند از :

 

*

خوردگی قسمت آتش و اورهیت شدن دراز مدت (long term over heating )

*

آسیب های هیدرژن و خوردگی اسیدهای فسفات

*

خوردگی خستگی و تنش های القائی

*

اورهیت شدن کوتاه مدت ( short term over heating )

 

پس از انتشار اولین گزارش EPRI ، فهم دلائل شکست لوله های بویلر بیشتر شده بنحویکه پس از جمع بندی اطلاعات موجود در سال 1994 کاتالوگ را تجدیدنظر کرده و غیر از جنبه های فنی (مانند آنالیز ریشه، ارزیابی غیرمخرب nondestructive evalution و محلولها ) مسائل مدیریتی را نیز در آن گنجانید.

 

منبع : مؤسسه EPRI