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

spow · 8 تیر، ۱۳۸۹

سلام بر دوستان ومهندسین عزیز

کاهش هزینه ساخت بویلرهای نیروگاهی بکمک مدلسازی سه بعدی

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 · 8 تیر، ۱۳۸۹

توربین های بادی

انرژي باد نظير ساير منابع انرژي تجديد پذير، بطور گسترده ولي پراكنده در دسترس مي‌باشد. تابش نامساوي خورشيد در عرض‌هاي مختلف جغرافيايي به سطح ناهموار زمين باعث تغيير دما و فشار شده و در نتيجه باد ايجاد مي‌شود. به علاوه اتمسفر كره زمين به دليل چرخش، گرما را از مناطق گرمسيري به مناطق قطبي انتقال مي‌دهد كه باعث ايجاد باد مي‌شود. انرژي باد طبيعتي نوساني و متناوب داشته و وزش دائمي ندارد.

از انرژي هاي بادي جهت توليد الكتريسيته و نيز پمپاژ آب از چاهها و رودخانه ها، آرد كردن غلات، كوبيدن گندم، گرمايش خانه و مواردي نظير اينها مي توان استفاده نمود. استفاده از انرژي بادي در توربين هاي بادي كه به منظور توليد الكتريسته بكار گرفته مي شوند از نوع توربين هاي سريع محور افقي مي باشند. هزينه ساخت يك توربين بادي با قطر مشخص، در صورت افزايش تعداد پره ها زياد مي شود.

توربينهاي بادي چگونه كار مي كنند ؟

توربين هاي بادي انرژي جنبشي باد را به توان مكانيكي تبديل مي نمايند و اين توان مكانيكي از طريق شفت به ژنراتور انتقال پيدا كرده و در نهايت انرژي الكتريكي توليد مي شود. توربين هاي بادي بر اساس يك اصل ساده كار مي كنند. انرژي باد دو يا سه پره اي را كه بدور روتور توربين بادي قرار گرفته اند را بچرخش در مي آورد. روتور به يك شفت مركزي متصل مي باشد كه با چرخش آن ژنراتور نيز به چرخش در آمده و الكتريسيته توليد مي شود.

توربين هاي بادي بر روي برج هاي بلندي نصب شده اند تا بيشترين انرژي ممكن را دريافت كنند بلندي اين برج ها به 30 تا 40 متر بالاتر از سطح زمين مي رسند. توربين هاي بادي در باد هايي با سرعت كم يا زياد و در طوفان ها كاملا مفيد مي باشند

همچنين مي توانيد براي درك بهتر چگونكي عملكرد يك توربين بادي به انيميشني كه به همين منظور تهيه شده توجه كنيد تا با چگونگي چرخش پره ها٬ شفت و انتقال نيروي مكانيكي به ژنراتور و در كل نحوه عملكرد يك توربين بادي آشنا شويد.

براي ديدن انيميشن

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

كليك كنيد

توربينهاي بادي مدرن به دو شاخه اصلي مي‌شوند :

1- توربينهاي با محور افقي (كه در شكل زير نمونه اي از اين نوع توربين ها را مشاهده مي كنيد)

2- توربينهاي با محور عمودي .

مي‌توان از توربينهاي بادي با كاركردهاي مستقل استفاده نمود، و يا مي‌توان آنها را به يك ” شبكه قدرت تسهيلاتي “ وصل كرد يا حتي مي‌توان با يك سيستم سلول خورشيدي يا فتوولتائيك تركيب كرد. عموماً از توربينهاي مستقل براي پمپاژ آب يا ارتباطات استفاده مي‌كنند ، هرچند كه در مناطق بادخيز مالكين خانه‌ها و كشاورزان نيز مي‌توانند از توربينها براي توليد برق استفاده نمايند مقياس كاربردي انرژي باد، معمولا ً‌تعداد زيادي توربين را نزديك به يكديگر مي‌سازند كه بدين ترتيب يك مزرعه بادگير را تشكيل مي‌دهند.

داخل توربين بادي به چه صورت مي باشد:

1- باد سنج (Anemometer): اين وسيله سرعت باد را اندازه گرفته و اطلاعات حاصل از آنرا به كنترل كننده ها انتقال مي دهد.

2- پره ها (Blades) : بيشتر توربين ها داراي دو يا سه پره مي باشند. وزش باد بر روي پره ها باعث بلند كردن و چرخش پره ها مي شود.

3- ترمز (Brake) : از اين وسيله براي توقف روتور در مواقع اضطراري استفاده مي شود. عمل ترمز كردن مي تواند بصورت مكانيكي ٬ الكتريكي يا هيدروليكي انجام گيرد.

4- كنترولر (Controller) : كنترولر ها وقتي كه سرعت باد به 8 تا 16 mph ميرسد ما شين را٬ راه اندازي مي كنند و وقتي سرعت از 65 mph بيشتر مي شود دستور خاموش شدن ماشين را مي دهند. اين عمل از آن جهت صورت ميگيرد كه توربين ها قادر نيستند زماني كه سرعت باد به 65 mph مي رسد حركت كنند زيرا ژنراتور به سرعت به حرارت بسيار بالايي خواهد رسيد.

5- گيربكس (Gear box) : چرخ دنده ها به شفت سرعت پايين متصل هستند و آنها از طرف ديگر همانطور كه در شكل مشخص شده به شفت با سرعت بالا متصل مي باشند و افزايش سرعت چرخش از 30 تا 60 rpm به سرعتي حدود 1200 تا 1500 rpm را ايجاد مي كنند. اين افزايش سرعت براي توليد برق توسط ژنراتور الزاميست. هزينه ساخت گيربكس ها بالاست درضمن گير بكس ها بسيار سنگين هستند. مهندسان در حال انجام تحقيقات گسترده اي مي باشند تا درايو هاي مستقيمي كشف نمايد و ژنراتورها را با سرعت كمتري به چرخش درآورند تا نيازي به گيربكس نداشته باشند.

6- ژنراتور (Generator) : كه وظيفه آن توليد برق متناوب مي باشد.

7- شفت با سرعت بالا (High-speed shaft) : كه وظيفه آن به حركت در اوردن ژنراتور مي باشد.

8- شفت با سرعت پايين (Low-speed shaft) : رتور حول اين محور چرخيده و سرعت چرخش آن 30 تا 60 دور در دقيقه مي باشد.

9- روتور (Rotor) : بال ها و هاب به روتور متصل هستند.

10- برج (Tower) : برج ها از فولاد هايي كه به شكل لوله درآمده اند ساخته مي شوند. توربين هايي كه بر روي برج هايي با ارتفاع بيشتر نصب شده اند انرژي بيشتري دريافت مي كنند.

11- جهت باد (Wind direction) : توربين هايي كه از اين فن آوري استفاده مي كنند در خلاف جهت باد نيز كار مي كنند در حالي كه توربين هاي معمولي فقط جهت وزش باد به پره هاي آن بايد از روبرو باشد.

12- باد نما (Wind vane) : وسيله اي است كه جهت وزش باد را اندازه گيري مي كند و كمك مي كند تا جهت توربين نسبت به باد در وضعيت مناسبي قرار داشته باشد.

13- درايو انحراف (Yaw drive) : وسيله ايست كه وضعيت توربين را هنگاميكه باد در خلاف جهت مي وزد كنترول مي كند و زماني استفاده مي شود كه قرار است روتور در مقابل وزش باد از روبرو قرار گيرد اما زماني كه باد در جهت توربين مي وزد نيازي به استفاده از اين وسيله نمي باشد.

14- موتور انحراف (Yaw motor) : براي به حركت در آوردن درايو انحراف مورد استفاده قرار مي گيرد.

اميدوارم با مطالعه اين مقاله چگونگي عملكرد توربين هاي بادي بيش از پيش براي شما دوستان و كاربران محترم روشن شده باشد.

spow · 8 تیر، ۱۳۸۹

سلام دوستان

اینم انواع سنسورها

انواع سنسورها عبارتند از:

1 Acoustic, sound, vibration

2 Automotive, transportation

3 Chemical

4 Electric current, electric potential, magnetic, radio

5 Environment, weather

6 Flow

7 Ionising radiation, subatomic particles

8 Navigation instruments

9 Position, angle, displacement, distance, speed, acceleration

10 Optical, light, imaging

11 Pressure, force, density, level

12 Thermal, heat, temperature

13 Proximity, presence

14 Sensor technology

ترجمه:

1 آکوستیک ، صوت ، ارتعاش

2 خودرو ، حمل و نقل

3 شیمی

4 جریان الکتریکی ، پتانسیل الکتریکی ، مغناطیسی ، رادیو

5 محیط زیست ، آب و هوا

6 جریان

7 Ionising تابش ، ذرات زیراتمی

8 سازهای ناوبری

9 موقعیت ، زاویه ، جابجایی ، فاصله ، سرعت ، شتاب

10 نوری ، نور ، تصویربرداری

11 تحت فشار ، نیرو ، چگالی ، سطح

12 حرارتی ، حرارت ، درجه حرارت

13 مجاورت ، حضور

14 سنسور تکنولوژی

سايرتوضيحات:

Acoustic, sound, vibration

Geophone

Hydrophone

Lace Sensor a guitar pickup

Microphone

Seismometer

Automotive, transportation

Crank sensor

Curb feeler

Defect detector

MAP sensor

Parking sensors

Parktronic

Radar gun

Speedometer

Speed sensor

Throttle position sensor

Variable reluctance sensor

Wheel speed sensor

Chemical

Breathalyzer

Carbon dioxide sensor

Carbon monoxide detector

Catalytic bead sensor

Chemical field-effect transistor

Electronic nose

Electrolyte–insulator–semiconductor sensor

Hydrogen sensor

Infrared point sensor

Ion-selective electrode

Nondispersive infrared sensor

Microwave chemistry sensor

Nitrogen oxide sensor

Optode

Oxygen sensor

Pellistor

pH glass electrode

Potentiometric sensor

Redox electrode

Smoke detector

Zinc oxide nanorod sensor

Electric current, electric potential, magnetic, radio

Ammeter

Current sensor

Galvanometer

Hall effect sensor

Hall probe

Leaf electroscope

Magnetic anomaly detector

Magnetometer

Metal detector

Multimeter

Ohmmeter

Voltmeter

Watt-hour meter

Environment, weather

Fish counter

Gas detector

Hygrometer

Pyranometer

Pyrgeometer

Rain gauge

Rain sensor

Seismometers

Flow

Air flow meter

Flow sensor

Gas meter

Mass flow sensor

Water meter

Ionising radiation, subatomic particles

Bubble chamber

Cloud chamber

Geiger counter

Neutron detection

Particle detector

Scintillation counter

Scintillator

Wire chamber

Navigation instruments

You can see some Navigation instruments on the following webpage [1]

Air speed indicator

Altimeter

Attitude indicator

Fluxgate compass

Gyroscope

Inertial reference unit

Magnetic compass

MHD sensor

Ring laser gyroscope

Turn coordinator

Variometer

Vibrating structure gyroscope

Yaw rate sensor

Position, angle, displacement, distance, speed, acceleration

Accelerometer

Inclinometer

Laser rangefinder

Linear encoder

Linear variable differential transformer (LVDT)

Liquid capacitive inclinometers

Odometer

Piezoelectric accelerometer

Position sensor

Rotary encoder

Rotary variable differential transformer

Selsyn

Tachometer

Optical, light, imaging

Charge-coupled device

Colorimeter

Infra-red sensor

LED as light sensor

Nichols radiometer

Fiber optic sensors

Photodiode

Photomultiplier tubes

Phototransistor

Photoelectric sensor

Photoionization detector

Photomultiplier

Photoresistor

Photoswitch

Phototube

Proximity sensor

Scintillometer

Shack-Hartmann

Wavefront sensor

Pressure, force, density, level

Anemometer

Bhangmeter

Barograph

Barometer

Hydrometer

Level sensor

Load cell

Magnetic level gauge

Oscillating U-tube

Pressure sensor

Piezoelectric sensor

Pressure gauge

Strain gauge

Torque sensor

Viscometer

Thermal, heat, temperature

Bolometer

Calorimeter

Heat flux sensor

Infrared thermometer

Microbolometer

Microwave radiometer

Net radiometer

Resistance temperature detector

Resistance thermometer

Thermistor

Thermocouple

Thermometer

Proximity, presence

Alarm sensor

Bedwetting alarm

Motion detector

Occupancy sensor

Passive infrared sensor

Reed switch

Stud finder

Triangulation sensor

Touch switch

Wired glove

Sensor technology

Active pixel sensor

Machine vision

Biochip

Biosensor

Capacitance probe

Catadioptric sensor

Carbon paste electrode

Displacement receiver

Electromechanical film

Electro-optical sensor

Image sensor

Inductive sensor

Intelligent sensor

Lab-on-a-chip

Leaf Sensor

RADAR

Sensor array

Sensor node

Soft sensor

Staring array

Transducer

Ultrasonic sensor

Video sensor

ترجمه:

آکوستیک ، صوت ، ارتعاش

Geophone

Hydrophone

بنددار سنسور یک پیکاپ گیتار

میکروفون

Seismometer

خودرو ، حمل و نقل

سنسور میل لنگ

محدود کردن دیده بان

ردیاب نقص

حسگر نقشه

پارکینگ سنسورهای

Parktronic

تفنگ رادار

سرعت سنج

سنسور سرعت

حسگر موقعیت ساسات

حسگر بی میلی متغیر

سنسور سرعت چرخ

مواد شیمیایی

Breathalyzer

سنسور دی اکسید کربن

ردیاب کربن مونوکسید

سنسور کاتالیستی خرمهره

رشته شیمی اثر ترانزیستور

بینی الکترونیکی

Electrolyte - مقره - سنسور نیمه هادی

حسگر هیدروژن

سنسور مادون قرمز نقطه

یون - الکترود انتخابی

Nondispersive سنسور مادون قرمز

مایکروویو حسگر شیمی

سنسور اکسید نیتروژن

Optode

سنسور اکسیژن

Pellistor

پ الکترود شیشه ای

سنسور Potentiometric

Redox الکترود

آشکارساز دود

زینک اکسید nanorod حسگر

جریان الکتریکی ، پتانسیل الکتریکی ، مغناطیسی ، رادیو

امپرسنج

سنسور شتاب

گالوانومتر

حسگر اثر هال

کاوشگر سالن

برق سنج برگ

مغناطیسی ردیاب متفرقه

Magnetometer

ردیاب فلزی

Multimeter

اهم سنج

ولتسنج

وات متر در ساعت

محیط زیست ، آب و هوا

ضد ماهی

آشکارساز گازی

نم سنج

Pyranometer

Pyrgeometer

باران سنج

سنسور باران

Seismometers

جریان

متر جریان هوا

سنسور جریان

سنجش و گاز

سنسور گردش دسته جمعی

متر آب

Ionising تابش ، ذرات زیراتمی

اتاق حباب

اتاق ابر

ضد Geiger

آشکارسازی نوترون

آشکارساز

ضد برق

جرقه زننده

اتاق سیم

سازهای ناوبری

هوا شاخص سرعت

ارتفاع سنج

نشانگر نگرش

Fluxgate قطب نما

ژیروسکوپ

واحد مرجع Inertial

مغناطیسی قطب نما

سنسور MHD

ژیروسکوپ لیزری

هماهنگ کردن

Variometer

ژیروسکوپ ارتعاشی ساختار

انحراف کشتی از مسیر حسگر نرخ

موقعیت ، زاویه ، جابجایی ، فاصله ، سرعت ، شتاب

سنسور جریان

Inclinometer

rangefinder لیزری

رمز گذار خطی

ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر خطی (LVDT)

inclinometers مایع capacitive

Odometer

شتاب سنج فیزوالکتریک

سنسور موقعیت

رمز گذار روتاری

روتاری ترانسفورماتور تفاضلی متغییر

Selsyn

سرعت سنج

نوری ، نور ، تصویربرداری

دستگاه جفتکننده

رنگ سنج

- سنسور مادون قرمز

رهبری به عنوان حسگر نور

تشعشع سنج Nichols

سنسورهای فیبر نوری

Photodiode

لوله Photomultiplier

Phototransistor

سنسور فوتوالکتریک

ردیاب Photoionization

Photomultiplier

Photoresistor

Photoswitch

Phototube

حسگر مجاورت

Scintillometer

کاشانه - هارتمن

سنسور Wavefront

فشار ، نیرو ، چگالی ، سطح

بادسنج

Bhangmeter

Barograph

فشار سنج

چگالی سنج

سنسور سطح

سلول بار

سطح سنج مغناطیسی

نوسان دار Ù - لوله

سنسور فشار

سنسور فیزوالکتریک

فشار سنج

سنج نژادها

سنسور گشتاور

Viscometer

حرارتی ، گرما ، درجه حرارت

Bolometer

حرارت سنج

حرارت حسگر شار

دماسنج مادون قرمز

Microbolometer

تشعشع سنج مایکروویو

تشعشع سنج خالص

مقاوم در برابر حرارت سنج

مقاومت در برابر حرارت سنج

مقاومت گرمایی

ترموکوپل

دماسنج

مجاورت ، حضور

سنسور تصویر

Bedwetting زنگ

ردیاب حرکت

سنسور اشغال

سنسور حساس به مادون قرمز

سوئیچ رید

جستجوی گل میخ

سنسور سه گوش

سوئیچ لمسی

دستکش سیم

تکنولوژی سنسور

پیکسل سنسور فعال

بینایی ماشین

Biochip

Biosensor

کاوشگر ظرفیت خازنی

سنسور Catadioptric

الکترود خمیر کربن

گیرنده جابجایی

فیلم Electromechanical

الکترو سنسور نوری

سنسور تصویر

سنسور استقراء

سنسور هوشمند

آزمایشگاه - در - یک - تراشه

برگ سنسور

رادار

آرایه سنسور

گره سنسور

سنسور افزاری

خیره آرایه

مبدل

سنسور آلتراسونیک

سنسور ویدیو

spow · 8 تیر، ۱۳۸۹

سلام دوستان عزیز

اینم لینک نرم افزار EES که برا تحلیل سیکلهای ترمودینامیکی کاربرد زیادی داره

موفق باشید

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

spow · 10 تیر، ۱۳۸۹

ساخت اجزاي توربين بخار با فولادهاي پيشرفته كروم دار

با افزايش‌ دما و فشار بخار بايد مواد مورد استفاده‌ در توربين‌ بخار، اصلاح‌ و تقويت‌شود. اغلب‌ از فولادهايي‌ حاوي‌ 9 تا 12 درصد كروم‌ براي‌ دماهاي‌ بيشتر از 600 درجه‌ سانتي‌گراد استفاده‌ مي‌شود. وجود عناصر مختلف‌ در اين‌ نوع‌ فولادهاي‌آلياژي‌، مشكلاتي‌ را در انجماد شمشهاي‌ بزرگ‌، براي‌ فرايند آهنگري‌ (فورجينگ‌) روتور،ايجاد مي‌كند. در ساخت‌ روتور بايد عواملي‌ مانند طراحي‌ شمش‌ و ساخت‌ فولاد، كنترل ‌مراحل‌ آهنگري‌ و عمليات‌ حرارتي‌ را مدنظر داشت‌. بايد به‌ مشكل‌ سايش‌ قسمتهايي‌ ازروتور كه‌ در تماس‌ با ياتاقانهاست‌ نيز توجه‌ شود. پوششها و حفاظهاي‌ توربين‌ باريخته‌گري‌ فولاد CrMo 9% ساخته‌ شده‌ است‌. عوامل‌ مهم‌ در ريخته‌گري‌ اين‌ قطعات‌عبارت‌ است‌ از:ساخت‌ فولاد، طراحي‌ قالب‌، عمليات‌ حرارتي‌ و روش‌ جوش‌ تعميراتي‌.

در اين‌ نوشتار شرايط عمليات‌ حرارتي‌ و مراحل‌ آهنگري‌، مطرح‌ و بهبود يا تضعيف‌خواص‌ مكانيكي‌، ارزيابي‌ شده‌ است‌.

براي‌ گريز از مسائل‌ زيست‌ محيطي‌ وكاهش‌ مصرف‌ انرژي‌، بايد بازده‌ نيروگاههاي‌ بخار، افزايش‌ يابد. راه‌ مستقيم‌ افزايش‌ بازده ‌سيكلهاي‌ بخار، افزايش‌ دما و فشار بخاراست‌، ولي‌ بايد قطعاتي‌ كه‌ با اين‌ جريان ‌بخار، در تماسند، تقويت‌ شوند. به‌ طور معمول‌از فولادهاي‌ كم‌ آلياژ در اين‌ موارد استفاده‌مي‌شود ولي‌ براي‌ اين‌ فولادها محدوديت‌دماي‌ حداكثر 540 تا 560 درجه‌ سانتي‌گرادوجود دارد. به‌ تازگي‌ فولادهاي‌ فريتي‌ حاوي‌ 9تا 12 درصد كروم‌ براي‌ دماهاي‌ بالاتر از 600درجه‌ سانتي‌گراد توسعه‌ يافته‌ است‌.در اين‌نوشتار ساخت‌ اجزاي‌ توربين‌ بخار از اين‌ مواد پيشرفته‌ و كنترلهاي‌ لازم‌ در عمل‌آوري‌رضايت‌ بخش‌ آنها توضيح‌ داده‌ شده‌ است‌.

بر طبق‌ قراردادي‌ با گروه‌ توربين‌ بخارجك‌ آلستوم‌، دو توربين‌ بخار 412 مگاواتي‌ بابازگرمكن‌ دوگانه‌ براي‌ نيروگاههاي‌سكيربيك‌ و نورديلند در دانمارك‌ ساخته‌ شده‌است‌. شرايط بخار C285bar/580 است‌، كه‌ايجاب‌ مي‌كند اجزايي‌ كه‌ در معرض‌ دماي‌ بالاهستند از فولادهاي‌ 9 تا 12 درصد كروم‌دارپيشرفته‌ ساخته‌ شوند. در شكلهاي‌ (1و2)اجزاي‌ توربين‌ HP/IP(فشار متوسط/فشاربالا) و شير VHPكه‌ از فولادهاي‌ 9 تا 12درصد كروم‌دار ساخته‌ مي‌شوند، نشان‌ داده‌شده‌ است‌.

انتخاب‌ مواد

پيشرفتهاي‌ جديد انجام‌ شده‌ در موادسازنده‌ توربينهاي‌ بخار در اروپا در برنامه‌تحقيقاتي‌ COST501، طي‌ 12 سال‌ انجام‌شده‌ و نتايج‌ رضايت‌ بخشي‌ را به‌ دنبال‌ داشته‌است‌. همكاران‌ برنامه‌ COSTعبارت‌ بودنداز كارگاههاي‌ آهنگري‌ (فورجينگ‌)،كارخانه‌هاي‌ ريخته‌گري‌ فولاد، سازندگان‌ توربين‌ و ديگ‌ بخار، مراكز تحقيقاتي‌ و دانشگاهي‌.

هدف‌ اين‌ برنامه‌ نه‌ تنها توسعه‌ مواد براي‌داشتن‌ خواص‌ لازم‌ بود، بلكه‌ شرح‌ عمليات‌آهنگري‌ و ريخته‌گري‌ در اندازه‌هاي‌ مورداستفاده‌ در نيروگاهها و همچنين‌ تهيه‌مجموعه‌ داده‌هايي‌ از مواد در دماهاي ‌بالاست‌. مشابه‌ اين‌ برنامه‌ تحقيقاتي‌ در ژاپن‌ نيز انجام‌ شده‌ است‌.

روتور: برنامه‌ COST فهرستي‌ از موادي‌كه‌ قابليت‌ ساخت‌ در اندازه‌هاي‌ بزرگ‌ را براي‌روتور داشته‌ باشند، ارايه‌ كرده‌ است‌. با اضافه‌كردن‌ Mo، V، W، Nb، Nو B به‌ آلياژ، به‌خواص‌ مطلوبي‌ در انجماد شمشهاي‌ بزرگ ‌مي‌رسيم‌ كه‌ براي‌ آهنگري‌ روتور استفاده ‌مي‌شوند. قسمت‌ مهم‌ در اين‌ برنامه‌، انجام‌بررسيهاي‌ مخرب‌ براي‌ ارزيابي‌ خواص‌مطلوب‌ مركز مقاطع‌ آهنگري‌ شده‌ بزرگ‌ وكيفيت‌ مشخصه‌هاي‌ بازرسي‌

اولتراسون‌ است‌.

از فولادهاي‌ آزمايش‌ شده‌، سه‌ فولادداراي‌ خواص‌ مطلوب‌ بودند، زمان‌ گسيختگي‌ خزشي‌ در 50 درجه‌ سانتي‌گراد براي‌ آنهاحدود 105 ساعت‌ بود كه‌ بيشتر از فولادهاي‌1CrMoV% است‌. براي‌ روتورتوربينهايي‌ كه‌ جك‌ آلستوم‌ قرار بود بسازد، از فولاد بدون‌ تنگستن‌ استفاده‌ شده‌ است‌.

قطعات‌ ريخته‌گري‌ شده‌: اولين‌ فولادهاي‌ 9 تا 12 درصد كروم‌دار جديد در سال‌ 1980ساخته‌ شده‌ بود. در برنامه‌ COST، ريخته‌گري‌ پيشرفته‌، مطالعه‌ شده‌ و با اضافه‌كردن‌ كمي‌ كربن‌ و يك‌ درصد تنگستن‌ به‌ اين‌گونه‌ فولادها، آلياژ خوبي‌ به‌دست‌ آمده‌ است‌.اين‌ خانواده‌ از فولادها را بايد طوري‌ اصلاح‌كرد كه‌ قابليت‌ ريخته‌گري‌ و جوشكاري‌ خوبي‌داشته‌ باشند و عمليات‌ سخت‌سازي‌ اين‌ گونه ‌قطعات‌ ضخيم‌، بهتر انجام‌ شود. آلياژهاي ‌بررسي‌ شده‌ در COST(با يك‌ درصدتنگستن‌) مقاومت‌ گسيختگي‌ خوبي‌ درزمانهاي‌ كوتاه‌ از خود نشان‌ داده‌اند، ولي‌ در زمانهاي‌ طولاني‌ اين‌ طور نيست‌. جوشكاري‌ راحت‌تر فولادهاي‌ 9CrMo% قديمي‌ و زيادبودن‌ مقاومت‌ گسيختگي‌ بلند مدت‌ آنهاباعث‌ شده‌ كه‌ جك‌آلستوم‌ از اين‌ فولادهاي‌آلياژي‌ براي‌ قطعات‌ ريخته‌گري‌ خود استفاده ‌كند.

براي‌ جوشكاري‌ قطعات‌ ريخته‌ شده‌ درعمليات‌ بهسازي‌ و جوشكاري‌ متعلقات‌ (مثل‌رابطهاي‌ بخار ورودي‌ و خروجي‌) به‌ روش‌جوشكاري‌ با خصوصيات‌ مطلوب‌، نياز است‌.براي‌ جوشكاري‌ فولاد9CrMo% به‌ يك‌ الكترود مناسب‌ نياز داريم‌. اگرچه‌ اين‌ آلياژ به‌خوبي‌، جوشكاري‌ مي‌شود، ولي‌ تركيبات‌بعضي‌ از الكترودهاي‌ موجود، خواص‌ خزشي‌ را ضعيف‌ مي‌كند. در جك‌آلستوم‌ سعي‌ شده‌ كه‌با استفاده‌ از الكترودهاي‌ سازگار، خواص‌خزشي‌ حفظ شود.

تشخيص‌ و ارزيابي‌ سازندگان‌

قبل‌ از دادن‌ سفارشها براي‌ ساخت‌ اجزا بافولادهاي‌ جديد 9 تا 12 درصد كروم‌دار لازم‌است‌ سازندگاني‌ انتخاب‌ شوند كه‌ به‌ طورذاتي‌ در توليد محصولاتي‌ از اين‌ نوع‌ مواد،توانايي‌ داشته‌ باشند. تا سال‌ 1993 تجربيات ‌محدودي‌ در آهنگري‌ قطعات‌ بزرگ‌ وريخته‌گري‌ با اين‌ نوع‌ فولادهاي‌ جديد وجودداشت‌.

براي‌ قطعات‌ حساس‌، مثل‌ روتور وقطعات‌ ريخته‌گري‌ تحت‌ فشار، جك‌ آلستوم ‌به‌ سازندگاني‌ احتياج‌ داشت‌ كه‌ كاملا واجدشرايط باشند. مسلما با توجه‌ به‌ تجربيات‌قبلي‌ سازندگان‌ در ساخت‌ قطعات‌ با اين‌ نوع ‌فولادهاي‌ جديد، مي‌توان‌ بهترين‌ سازنده‌ راانتخاب‌ كرد ولي‌ چنين‌ تجربياتي‌ وجودنداشت‌. براي‌ ارزيابي‌ يك‌ سازنده‌ خوب‌ به‌مواردي‌ توجه‌ شده‌ است‌ كه‌ عبارتند از:

-تجربيات‌ قبلي‌ در توليد اجزاي‌ مشابه‌ با آلياژمورد نظر

-تجربيات‌ قبلي‌ در توليد اجزاي‌ مورد نظر بامواد مشابه‌

-قراردادهاي‌ قبلي‌ با جك‌آلستوم‌

-كارشناسي‌ فني‌ .

براي‌ آخرين‌ مورد، مي‌توان‌ با يك‌سفارش‌ مشروط به‌ سازنده‌، آزمون‌ تعيين‌صلاحيت‌ را نيز موازي‌ با ساخت‌ قطعه‌ اصلي‌انجام‌ داد. بر مبناي‌ پاسخ‌ به‌ پرسشنامه‌هايي‌كه‌ قبلا بين‌ سازندگان‌، توزيع‌ شده‌ بود، تعدادي‌ از آنها براي‌ مصاحبه‌هاي‌ فني‌ بعدي‌انتخاب‌ شدند.

روتور: براي‌ اطمينان‌ از صلاحيت‌ سازنده‌ درساخت‌ روتور، مواردي‌ انجام‌ شد شامل‌:

-آهنگري‌ يك‌ تكه‌ آزمايشي‌ از روتور اصلي‌ولي‌ جدا از آن‌

-آهنگري‌ يك‌ تكه‌ آزمايشي‌ از روتور اصلي‌ولي‌ همراه‌ آن‌

-آهنگري‌ يك‌ قطعه‌ با طول‌ بيشتر از روتوراصلي‌ و انجام‌ آزمايشهاي‌ خواص‌ خط مركزي‌(مقدار ماده‌ اضافي‌ در طي‌ عمليات‌ماشين‌كاري‌ انتهاي‌ شافت‌ برداشته‌ مي‌شود).

استفاده‌ از آلياژي‌ با بيشتر از سه‌ درصدكروم‌ براي‌ ياتاقانها در توربين‌ بخار، پديده‌سايش‌ را ايجاد مي‌كند. اين‌ مشكل‌ باجايگذاري‌ سطح‌ ياتاقانها با ماده‌اي‌ حاوي‌درصد كمتري‌ كروم‌ (كمتر از مقدار بحراني‌)رفع‌ مي‌شود. براي‌ حفاظت‌ بيشتر از روكش‌جوشي‌ استفاده‌ شده‌ است‌.

قطعات‌ ريخته‌گري‌: با بررسي‌ پرسشنامه‌هامعلوم‌ شد كه‌ تعدادي‌ از كارخانه‌هاي‌ريخته‌گري‌، تجربيات‌ محدودي‌ درريخته‌گري‌ فولادهاي‌ 9CrMo% داشته‌اند.ولي‌ اين‌ سازندگان‌ درك‌ درستي‌ از اختلاف‌بين‌ فولادهاي‌ حاوي‌ كروم‌ زياد با فولادهاي‌كم‌ عيار ساده‌ كربني‌ نداشتند، به‌ خصوص‌ در طراحي‌ قالب‌، حد مجاز انقباض‌ و كار با ماسه‌،بعضي‌ از سازندگان‌ ديگر، تجربيات‌ بيشتري‌در توليد فولادهاي‌ كروم‌دار داشتند و ازمشكلات‌، آگاه‌ بودند. از سازندگان‌ ديگري‌ كه‌تجربه‌ قبلي‌ در ريخته‌گري‌ با اين‌ مواد را نداشته‌ ولي‌ توانايي‌ ساخت‌ قطعات‌ بزرگ‌ رادارند، آزمونهايي‌ انجام‌ گرفت‌ تا عواملي‌ مثل‌عمليات‌ حرارتي‌، خواص‌ مورد نظر و عمليات‌ جوشكاري‌ ارزيابي‌ شود.

تعداد زيادي‌ از قطعات‌ ريخته‌گري‌، كمتراز دو تن‌، وزن‌ دارند و بايد كيفيت‌ جوشكاري ‌در كارخانه‌هاي‌ مورد نظر را بررسي‌ كرد.هزينه‌ اين‌ بررسي‌، بخش‌ مهمي‌ ازهزينه‌هاي‌ ريخته‌گري‌ است‌. بنابراين‌ ريخته‌گران‌ قطعات‌ بزرگ‌ به‌ ساخت‌ قطعات‌كوچكتر تشويق‌ شده‌اند.هزينه‌ بررسيهاي‌كيفي‌ جوشكاري‌ در قطعات‌ بزرگ‌، به‌ قطعات‌كوچكتر، اختصاص‌ پيدا كرد. سپس‌ قطعات‌كوچكتر به‌ صورت‌ گروهي‌، تشكيل‌ قطعه‌بزرگي‌ را داده‌ و در نتيجه‌ در هزينه‌هاي‌بررسي‌ كيفي‌، صرفه‌جويي‌ زيادي‌ انجام‌ شده ‌است‌.

تهيه‌ مواد

روتور:براي‌ ساخت‌ روتورهاي‌ مورد نياز،HP/IP وVHP (فشار متوسط/ فشار زياد وفشار خيلي‌ زياد)، با كارخانه‌هاي‌ انگليسي‌،ژاپني‌ و اتريشي‌ قرارداد بسته‌ شد. كارخانه‌انگليسي‌ يكي‌ از همكاران‌ برنامه‌ تحقيقاتي‌COST بود، از اين‌ رو به‌ غير از بررسي‌ كيفيت‌عمل‌ جوش‌ روكشي‌، به‌ هيچ‌ آزمون‌ ديگري‌براي‌ آهنگري‌ روتور مورد نظر، نياز نبود. براي ‌كارخانه‌هاي‌ ژاپني‌ و اتريشي‌ انتخاب‌ شده‌،آزمونهاي‌ تعيين‌ كيفيت‌ انجام‌ شد تا به‌ وسيله‌بررسيهاي‌ مخرب‌، خواص‌ مكانيكي‌ در محلهاي‌ مختلف‌ جسم‌ آهنگري‌ شده‌ وروكش‌ جوشي‌ در محل‌ ياتاقانها تاييد شود.

در ساخت‌ روتور، بدون‌ توجه‌ به‌ آلياژ،موارد مهمي‌ را بايد در نظر گرفت‌ كه‌ عبارتنداز:

-ساخت‌ فولاد و طراحي‌ شمش‌

-كنترل‌ فرايند آهنگري‌

-عمليات‌ حرارتي‌

-بررسيهاي‌ غير مخرب‌.

چون‌ كروم‌ زيادي‌ در ماده‌ وجود دارد، بايدفرايند ساخت‌ فولاد به‌ دقت‌ كنترل‌ شود تا ازاكسيداسيون‌ ماده‌ و وجود عيب‌ در قطعه‌آهنگري‌ شده‌ نهايي‌ جلوگيري‌ شود. براي‌اجتناب‌ از اكسيداسيون‌ دوباره‌ فولاد، شمش‌ريزي‌ با حفاظت‌ آرگون‌ انجام‌ شد. كروم‌زياد و وجود عناصر ديگر در فولاد باعث‌ تجمع‌ناخالصيها در طي‌ انجماد شمش‌ شده‌ كه‌خواص‌ نامطلوبي‌ را در آهنگري‌ نهايي‌ ايجادمي‌كند. با طراحي‌ مناسب‌ شمش‌، ذوب‌ دوباره‌سرباره‌ها براي‌ تغذيه‌ قالب‌ و انجماد مناسب‌شمش‌ مي‌توان‌ اين‌ اثرات‌ را كاهش‌ داد.

ثابت‌ شده‌ كه‌ ترك‌ خوردگي‌ فولاد 9 تا 12درصد كروم‌دار وقتي‌ رخ‌ مي‌دهد كه‌ كرنش‌اضافي‌ در يكي‌ از عمليات‌ آهنگري‌، اعمال‌شود. لازم‌ است‌ كه‌ تعداد عمليات‌ آهنگري‌براي‌ تغيير شكل‌ كلي‌، افزايش‌ يابد. تحكيم‌ و كنترل‌ ساختارها با تعداد بيشتر مراحل‌آهنگري‌ باعث‌ مي‌شود كه‌ ماده‌، بازيافت‌ شده‌و براي‌ كرنشهاي‌ بعدي‌ در مراحل‌ آهنگري‌آماده‌ شود.

بررسيهاي‌ غير مخرب‌ دقيقي‌ روي‌ روتورآهنگري‌ شده‌ انجام‌ مي‌شود تا عيبهاي ‌باقي‌مانده‌ از عمليات‌ آهنگري‌ در طي‌ كارروتور زيادتر نشود. توانايي‌ اولتراسون‌ براي‌آشكار كردن‌ عيبها به‌ ساختار ماده‌ بستگي‌دارد. فولادهاي‌ حاوي‌ كروم‌ زياد، شفافيت‌(قابليت‌ عبور) كمتري‌ در برابر اولتراسون‌دارند. قابليت‌ نفوذ اولتراسون‌ با افزايش‌ضخامت‌ قطعه‌، كمتر مي‌شود. بنابراين‌ مهم‌است‌ كه‌ ساختار ماده‌ براي‌ بررسيهاي‌اولتراسون‌ بهينه‌ شود.

عمليات‌ حرارتي‌، يكي‌ از فرايندهاي‌مهم‌ در كنترل‌ ساختار ماده‌ است‌. علاوه‌ بركيفيت‌ عمليات‌ حرارتي‌ كه‌ خواص‌ مكانيكي‌مطلوبي‌ را ايجاد مي‌كند، كاربرد عمليات‌تابكاري‌ (آنيل‌ كردن‌)، كه‌ باعث‌ ساختارحساس‌ به‌ عمليات‌ حرارتي‌ مي‌شود نيز مهم‌است‌. جك‌آلستوم‌ حداكثر اندازه‌ عيب‌ آشكارشده‌ توسط روش‌ FBHE را mm 1/6 در نظر گرفته‌ است‌.

روكش‌ جوشي‌ در محل‌ ياتاقانها با روش‌جوشكاري‌ با الكترود شناور انجام‌ شده‌ است‌.بنابر طبيعت‌ فرايند جوشكاري‌، ممكن‌ است‌عيبهايي‌ به‌ روتور وارد شود كه‌ براي‌محصولات‌ آهنگري‌ شده‌، مطلوب‌ نيست‌. شرايط كار نيز چنين‌ عيبهايي‌ را ايجاد مي‌كند.بررسيهاي‌ اولتراسون‌ در محل‌ ياتاقانها بااستفاده‌ از روش‌ موج‌ برشي‌ انجام‌ شده‌ است‌.بعضي‌ از روكشهاي‌ قرار داده‌ شده‌ در محل‌ياتاقانها كه‌ غير قابل‌ قبول‌ تشخيص‌ داده‌شده‌اند، بيرون‌ آورده‌ و حفره‌هاي‌ ايجاد شده‌،با عمليات‌ جوشكاري‌ بعدي‌ تعمير مي‌شود.

ضرايب‌ انبساط حرارتي‌ روكش‌ در محل‌ياتاقانها (فولاد كمتر از دو درصد كروم‌) و ماده‌اصلي‌ روتور به‌ قدر كافي‌ اختلاف‌ دارند تاتنشهاي‌ كششي‌ در روكش‌ زياد شود. بعد ازكامل‌ شدن‌ روكش‌، محيط جوش‌ داده‌ شده‌ رادر 620 تا 640 درجه‌ سانتي‌گراد عمليات‌حرارتي‌ مي‌دهند تا از تنشهاي‌ ناشي‌ ازجوشكاري‌ رهايي‌ يابد. انبساط روكش‌ و روتوربين‌ دماي‌ تنش‌گيري‌ و محيط باعث‌ ايجادتنشهاي‌ كششي‌ در روكش‌ مي‌شود. اين‌ اثر رامي‌توان‌ با نورد سرد سطح‌ ياتاقان‌، كم‌ كرد وهرگونه‌ كاهش‌ در مقاومت‌ خستگي‌ جسم‌ را،كه‌ بر اثر تنش‌ كششي‌ زياد ايجاد شده‌، از بين‌برد.

ريخته‌گري‌: 40 قطعه‌ ريخته‌گري‌ شده‌حساس‌ و 40 قطعه‌ معمولي‌ ديگر از جنس‌فولاد9CrMo% نياز بود كه‌ توسطكارخانه‌هايي‌ در انگلستان‌، ايتاليا، فرانسه‌،اتريش‌ و آلمان‌ انجام‌ شد. عوامل‌ مهم‌ درريخته‌گري‌ عبارتند از:

-ساخت‌ فولاد

-طراحي‌ شمش‌ و ماسه‌

-روش‌ جوشكاري‌

-ميزان‌ جوش‌ تعميراتي‌ .

براي‌ حداقل‌ كردن‌ پارگي‌ داغ‌ در حين‌ انجماد،بايد رويه‌ ساخت‌ فولاد طوري‌ باشد كه‌ سولفوركمي‌ ايجاد كند.

همچنين‌ تزريق‌ به‌ موقع‌ نيتروژن‌ از ايجادگازها در طي‌ انجماد، جلوگيري‌ مي‌كند.

حد انقباض‌ قالب‌ بايد طوري‌ باشد كه‌مشخصه‌هاي‌ انبساط حرارتي‌ به‌ خوبي‌ برقرارشود. از ماسه‌هاي‌ كروميتي‌ ديرگداز استفاده‌شده‌ و قسمتهايي‌ از قالب‌ كه‌ در تماس‌ با ماده‌مذاب‌ است‌ با رنگ‌ زيركونيا پرداخت‌ شده‌است‌.

مشكل‌ مهمي‌ در فرايند ريخته‌گري‌ رخ‌ نداده‌ و به‌ خواص‌ مورد نظر، حتي‌ درضخيم‌ترين‌ قسمتها نيز، رسيده‌ايم‌.

همه‌ كارخانه‌ها بايد اصلاح‌ روشهاي‌جوشكاري‌ را بر عهده‌ مي‌گرفتند تا كيفيت‌ مورد نياز در جوشهاي‌ تعميراتي‌ و ساختماني‌برقرار شود. اين‌ كار نيز توسط كارخانه‌هاي‌مربوط انجام‌ شد.

بررسيهاي‌ غير مخرب‌ مرسوم‌ (بازبيني‌ باذرات‌ مغناطيسي‌ و بررسي‌ اولتراسون‌) براي‌ارزيابي‌ قطعات‌ ريخته‌گري‌ شده‌ بكار رفت‌.بررسي‌ اولتراسون‌ با روشهاي‌ موج‌ فشاري‌ وبرشي‌ براي‌ آشكار كردن‌ عيبهاي‌ چروكي‌ وپارگي‌ داغ‌ استفاده‌ شده‌ است‌.عيوب‌ به‌ وجودآمده‌ برطرف‌ و اصلاح‌ حفره‌هاي‌ ايجاد شده‌ به‌جوشهاي‌ تعميراتي‌ بعدي‌ موكول‌ شده‌ است‌.ميزان‌ جوشهاي‌ تعميراتي‌ براي‌ قطعات‌ريخته‌ شده‌ با فولاد9CrMo% در جدول‌ (4)آمده‌ است‌. افزايش‌ نسبتٹ كمي‌ در ميزان‌جوشهاي‌ تعميراتي‌ ديده‌ مي‌شود كه‌ مربوط به‌كارخانه‌هايي‌ است‌ كه‌ تجربه‌ كمتري‌ در ريخته‌گري‌ با فولادهاي‌ 9CrMo% داشته‌اند.

آهنگري‌ عمومي‌، حلقه‌ها و صفحات‌ نوردشده‌: رابطهاي‌ بخار و قطعات‌ داخلي‌ شير باآهنگري‌ معمولي‌ ساخته‌ مي‌شوند براي‌ساخت‌ ديافراگم‌ نيز از نورد استفاده‌ مي‌شود.تمام‌ اين‌ فرايندهاي‌ آهنگري‌ در اروپا(انگلستان‌، ايتاليا و فرانسه‌) انجام‌ شده‌ است‌.فولاد 9CrMo% اصلاح‌ شده‌ كه‌ براي‌ اين‌قطعات‌ انتخاب‌ شده‌ به‌ عنوان‌ مواد اصلي‌ درلوله‌ها كاربرد زيادي‌ دارد. مشكل‌ خاصي‌ درتهيه‌ اين‌ مواد به‌ صورت‌ شمش‌، يا قطعات‌نيمه‌ آهنگري‌ شده‌، براي‌ سازندگان‌ وجودندارد. اين‌ آلياژ هيچ‌ مشكلي‌ را در فرايندهاي‌كارگرم‌ (آهنگري‌ و نورد) ايجاد نمي‌كند.

رابطها يا اتصالات‌ لوله‌هاي‌ بخار: براي‌ساخت‌ محفظه‌ بخار از فولاد 9CrMo%اصلاح‌ شده‌ و براي‌ سيلندر خارجي‌ ازفولادهاي‌ كم‌ عيار استفاده‌ مي‌شود. ارتباطفولاد كم‌ عيار با 9CrMo% مشكلاتي‌ راايجاد مي‌كند. اتصال‌ آلياژهاي‌ غيرمشابه‌مسائلي‌ را ايجاد مي‌كند كه‌ ناشي‌ از اختلاف ‌خواص‌ مكانيكي‌ و اختلاف‌ در عمليات‌حرارتي‌ است‌ و اختلاف‌ غلظت‌ باعث‌نقل‌مكان‌ كربن‌ مي‌شود. به‌ دليل‌ عمليات‌حرارتي‌ متفاوت‌ اين‌ دو ماده‌، دماي‌جوشكاري‌، فرق‌ كرده‌ و استحكام‌ قطعات‌ريخته‌گري‌ شده‌ كمتر از نيازهاي‌ طراحي‌مي‌شود. براي‌ حل‌ اين‌ مشكل‌ از يك‌ قطعه ‌واسطه‌ بين‌ قطعات‌ فولادي‌ كم‌ عيار با قطعات‌آهنگري‌ شده‌ 9CrMo% استفاده ‌مي‌شود.

قطعه‌ واسطه‌ نخست‌ به‌ قطعه‌ آهنگري‌شده‌ 9CrMo% جوش‌ داده‌ مي‌شود و سپس‌تنشهاي‌ ايجاد شده‌ در اين‌ كار، گرفته‌مي‌شود. براي‌ اجتناب‌ از تنش‌گيري‌ زياد،قطعه‌ واسطه‌ طوري‌ تهيه‌ مي‌شود كه‌ دماي ‌تنش‌گيري‌ جوشها از دماي‌ تنش‌گيري‌ قطعه‌واسطه‌ بيشتر نباشد. قطعه‌ واسطه‌ با يك‌ فلزپركننده‌ (فلز جوش‌) از فولاد كم‌ عيار، به‌قطعات‌ ريخته‌گري‌ شده‌ جوش‌ داده‌ مي‌شود.تمام‌ تنش‌ ايجاد شده‌ در اين‌ كار در دماي‌كمتري‌ نسبت‌ به‌ فولاد كم‌عيار، گرفته‌ مي‌شودتا استحكام‌ قطعات‌ ريخته‌گري‌ كاهش‌ نيابد.

اجزاي‌ شير: براي‌ حفاظت‌ از فرسايش‌،سطوح‌ لغزش‌ اجزاي‌ شير با لايه‌ محافظي‌ پوشيده‌ شده‌ است‌. اجزا از قطعات‌ماشين‌كاري‌ شده‌ 9CrMo% ساخته‌ شده‌ وحفاظت‌ سخت‌سازي‌ سطحي‌ كبالت‌ بكاررفته‌ است‌. روي‌ فولاد 9CrMo% راحت‌تر ازفولادهاي‌ پركربن‌ مي‌توان‌ عمليات‌ سخت‌سازي‌ سطحي‌ انجام‌ داد.

جمع‌ بندي‌

تجربه‌ جك‌آلستوم‌ و سازندگان‌ همكارآن‌ در ساخت‌ قطعات‌ با فولاد 9 تا 12 درصدكروم‌دار پيشرفته‌، موفقيت‌آميز بود.اختلافهايي‌ در روند ساخت‌ قطعات‌ با اين‌ نوع‌فولاد نسبت‌ به‌ فولادهاي‌ كم‌ عيار وجود داردكه‌ اين‌ اختلاف‌ شناخته‌ شد و عمل‌آوري‌قطعات‌ تغيير كرد. اين‌ نوع‌ فولادها مشكلات‌خاصي‌ را در توليد ايجاد نمي‌كنند ولي‌ بايد به‌كنترل‌ فني‌ در همه‌ مراحل‌ ساخت‌، توجه‌داشت‌. ساخت‌ انواع‌ قطعات‌ آهنگري‌ و ريخته‌گري‌ شده‌ از فولادهاي‌ 9 تا 12 درصدكروم‌دار و سوار كردن‌ آنها زيربناي‌ محكمي‌است‌ براي‌ آينده‌ كه‌ با افزايش‌ دما و فشاربخار از اين‌ خانواده‌ فولادها بيشتر استفاده‌مي‌شود.

spow · 10 تیر، ۱۳۸۹

نيروگاه هاي بخار

در اين نوع نيروگاه ها که عموما داراي ظرفيت توليد برق بالايي ميباشند، از سوخت مازوت و يا گاز طبيعي براي توليد بخار توسط بويلر جهت به حرکت درآوردن پره هاي توربين و روتور ژنراتور استفاده شده و در نهايت موجب توليد برق ميگردد. در اين نيروگاه ها از سيستم خنک کننده خشک و تر جهت خنک کردن آب حاصل از چگالش بخار خروجي از توربين بخار استفاده ميگردد. اين نيروگاه ها معمولا به يکي از دو منظور ذيل مورد استفاده قرار مي گيرند:

1. نيروگاه هاي بخاري جهت توليد برق

2. نيروگاه هاي بخاري جهت مصارف صنعتي

درشبکه سراسري برق ايران حدود 65 % از برق توليدي توسط نيروگاه هاي بخارتأمين ميشود.

بزرگترين نيروگاه بخاري ايران نيروگا رامين اهواز است.

نيروگاه هاي بخار به منظور تامين انرژي الکتريکي به سه نوع تبديل انرژي نياز دارند:

1. انرژي شيميايي موجود در سوخت هاي فسيلي به انرژي حرارتي تبديل مي شود و توسط حرارت توليد شده آب مايع به بخار تبديل مي شود. اين کار در ديگ بخار انجام مي شود.

2. تبديل انرژي حرارتي بخار به انرژي مکانيکي، اين کار توسط توربين انجام مي شود.

3. تبديل انرژي مکانيکي به انرژي الکتريکي، اين کار توسط ژنراتور انجام مي شود.

مطابق شکل ديگ بخار با استفاده از حرارت منبع حرارتي، بخار مورد نياز تآمين مي شود. اين بخار با فشار و دماي بالا وارد توربين شده و توربين را به حرکت در مي آورد؛ بخار خروجي از توربين بايد به نحوي وارد سيکل نيروگاه شود که از آنجايي که امکان پمپ نمودن بخار وجود ندارد، بخار خروجي توربين ابتدا در سيستم خنک کننده تبديل به مايع شود و توسط پمپ آب مجدداًوارد سيکل نيروگاه شود.

اين نوع نيروگاهها ( توربين ها ) از نظر فشار بخار توليدي در بويلر و بخار مصرفي در توربين بدو دسته عمده تقسيم مي گردند .

در توربين هاي از نوع فشار ثابت (constant pressure) بويلر و توربين هيچ نوع انعطافي از خودنشان نمي دهند و لذا از اين نوع توربين ها ( نيروگاهها ) در جهت توليد بار پايه استفاده مي گردد.

در توربين هاي از نوع فشار متغير (sliding pressure ) مي توان بر روي بويلر و توربين ، تغييرات فشار را اعمال نمود . اين نوع مولدها معمولا جهت توليد بار مياني هفته بکار مي روند .

قدرت قابل دسترسي اين نوع مولدها از چند مگا وات تا يک هزار مگاوات متغير است . هزينه سرمايه گذاري براي هر کيلو وات قدرت نصب شده متناسب با حجم تجهيزات کمکي و قدرت واحد و نوع آن از پانصد تا يک هزار دلار متغير است و مدت زمان اجراي آن معمولاٌ پنج سال طول مي کشد .

از آنجائي که در اين نوع نيروگاهها هزينه قدرت نصب شده به ازاي هر کيلو وات با افزايش قدرت واحد ، کاهش مي يابد ِ، از اين رو سير افزايش قدرت قابل ساخت و نصب اين نوع واحدها از سرعت بيشتري برخوردار است . لازم به توضيح است که راندمان اين نوع نيروگاهها تا 40 درصد هم مي رسد .

روش توليد برق در اين نوع نيروگاهها به اين ترتيب است که سوخت فسيلي ( ذغال سنگ ،گاز، گازوئيل، مازوت ) بوسيله مشعل هاي خاصي ، به محفظه اي بنام کوره ، پاشيده مي گردد و با اشتعال آن در مجاورت هوا که بوسيله فن هاي بزرگي تامين مي شود ، حرارت قابل توجهي در اين محفظه توليد مي گردد. حرارت حاصله، آب ( گرمي ) راکه با پمپ از داخل لوله هاي تعبيه شده در آن عبور مي کند پس از طي مراحلي به بخاري با درجه حرارت بالا و فشار زياد که در اصطلاح به آن بخار خشک مي گويند ، تبديل مي نمايد. بخار خشک حاصله پس از خروج از کوره وارد توربين مي شود.

بخار وارده به توربين آن را به حرکت در مي آورد و ژنراتور را که با توربين هم محور و کوپله است به همراه آن به گردش در مي آيد و جريان برق توليد مي شود . بخار ورودي به توربين با از دست دادن بخش عمده اي از حرارت و فشار خود وارد محوطه اي بنام کندانسور مي شود .در کندانسور اين بخار به لحاظ تماس با سطح سرد ، تقطير مي شود و به آب تبديل مي گردد .آب تقطير شده مجدداً از هيتر هاي متعددي عبور داده شده و گرم مي شود و در نهايت توسط پمپ مجدداً به درون کوره هدايت مي شود و سيکل خود را دوباره طي مي کند .

آب خنک کن ( آبي که جهت ايجاد سطوح سرد در کنداسور بکار مي رود ) که خود ضمن سرد کن بخار خروجي از توربين ، گرم شده است به برج خنک کن هدايت مي شود و پس از خنک شدن دوباره به مدار خود باز مي گردد.

راندمان نيروگاههاي بخاري در حدود 40 درصد است . تقريبا 10 درصد انرژي در اگزوز و 50 درصد نيز از طريق کندانسور تلف مي شود .

سيستم آتش نشاني

آب: کليه قسمتهاي نيروگاه (ساختمان شيمي ، ماشين خانه ، بويلر ، کارگاه ، انبار و ...) و محوطه مجهز به سيستم آب آتش نشاني مي‌باشند.

فوم: کليه قسمتهاي سوخت رساني اعم از مخازن سوخت سبک و سنگين و ايستگاه تخليه سوخت ، بويلر ديزل اضطراري و بويلر کمکي مجهز به سيستم فوم مي‌باشند.

گاز CO2: کليه سيستمهاي الکتريکي از قبيل ساختمان الکتريکي و... توسط گاز CO2 حفاظت مي‌گردد.

spow · 10 تیر، ۱۳۸۹

طراحی یک رآکتور

در همه رآکتورها، قلب رآکتور که دمای بسیار زیادی دارد باید خنک شود. در یک نیروگاه هسته ای، سیستم خنک ساز به نوعی طراحی می‌شود که از گرمای آزاد شده به بهترین شکل ممکن استفاده شود. در اغلب این سیستمها از آب استفاده می‌شود. اما آب نوعی کند کننده هم محسوب می‌شود و از این رو نمی تواند در رآکتورهای سریع مورد استفاده قرار گیرد. در رآکتورهای سریع از سدیم مذاب یا نمک های سدیم استفاده می‌شود و دمای عملیاتی خنک ساز بالاتر است. در رآکتورهایی که برای تبدیل مورد طراحی شده اند، به راحتی گرمای آزاد شده را در محیط آزاد می‌کنند.

در یک نیروگاه هسته ای، رآکتور کند منبع آب را گرم می‌کند و آن را به بخار تبدیل می‌کند. بخار آب توربین بخار را به حرکت در می‌آورد ، توربین نیز ژنراتور را می‌چرخاند و به این ترتیب انرژی تولید می‌شود. این آب و بخار آن در تماس مستقیم با راکتور هسته ای است و از این رو در معرض تابش های شدید رادیواکتیو قرار می‌گیرند. برای پیشگیری از هر گونه خطر مرتبط با این آب رادیواکتیو، در برخی رآکتورها بخار تولید شده را به یک مبدل حرارتی ثانویه وارد می‌کنند و از آن به عنوان یک منبع گرمایی در چرخه دومی از آب و بخار استفاده می‌کنند. بدین ترتیب آب و بخار رادیواکتیو هیچ تماسی با توربین نخواهند داشت.

انواع رآکتورهای گرمایی

در در رآکتورهای گرمایی علاوه برکند کننده، سوخت هسته ای ( ایزوتوپ قابل شکافت القایی)، مخزن بخار و لوله های منتقل کننده آن، دیواره های حفاظتی و تجهیزات کنترل و مشاهده سیستم رآکتور نیز وجود دارند. البته بسته به این که این رآکتورها از کانالهای سوخت فشرده شده، مخزن بزرگ بخار یا خنک کننده گازی استفاده کنند، می‌توان آنها را به سردسته تقسیم کرد.

الف - کانالهای تحت فشار در رآکتورهای RBMK و CANDU استفاده می‌شوند و می‌توان آنها را در حال کارکردن رآکتور، سوخت رسانی کرد.

ب - مخزن بخار پرفشار داغ، رایج ترین نوع رآکتور است و در اغلب نیروگاههای هسته ای و رآکتورهای دریایی ( کشتی، ناوهواپیمابر یا زیردریایی ) از آن استفاده می‌شود. این مخزن می‌تواند به عنوان لایه حفاظتی نیز عمل کند.

ج - خنک سازی گازی: در این رآکتورها به جای آب، از یک سیال گازی شکل برای خنک کردن رآکتور استفاده می‌شود. این گاز در یک چرخه گرمایی با منبع حرارتی راکتور قرار می‌گیرد و معمولاً از هلیوم برای آن استفاده می‌شود، هر چند که نیتروژن و دی اکسید کربن نیز کاربرد دارند. در برخی رآکتورهای جدید، رآکتور به قدری گرما تولید می‌کند که گاز خنک کن می‌تواند مستقیما یک توربین گازی را بچرخاند، در حالی که در طراحی های قدیمی تر گاز خنک کن را به یک مبدل حرارتی می‌فرستادند تا در یک چرخه دیگر، آب را به بخار تبدیل کند و بخار داغ، یک توربین بخار را بگرداند.

بقیه اجزای نیروگاه هسته ای

غیر از رآکتور که منبع گرمایی است، تفاوت اندکی بین نیروگاه هسته ای و یک نیروگاه حرارتی تولید برق با سوخت فسیلی وجود دارد.

مخزن بخار تحت فشار معمولا درون یک ساختمان بتونی تعبیه می‌شود که این ساختمان به عنوان یک سد حفاظتی در برابر تابش رادیواکتیو عمل می‌کند. این ساختمان هم درون یک مخزن بزرگتر فولادی قرار می‌گیرد. هسته رآکتور و تجهیزات مرتبط با آن درون این مخزن فولادی قرار گرفته اند و کارکنان می‌توانند راکتور را تخلیه یا سوخت رسانی کنند. وظیفه این مخزن فولادی، جلوگیری از نشت هر گونه گاز یا مایع رادیواکتیو از درون سیال است.

در نهایت این مخزن فولادی هم به وسیله یک ساختمان بتونی خارجی محافظت می‌شود. این ساختمان به قدری محکم است که در برابر اصابت یک هواپیمای جت مسافربری ( مشابه حادثه یازده سپتامبر ) هم تخریب نمی شود. وجود این ساختمان حفاظتی دوم برای جلوگیری از انتشار مواد رادیواکتیو در اثر هرگونه نشت از حفاظ اول ضروری است. در حادثه انفجار چرنوبیل، فقط یک ساختمان حفاظتی وجود داشت و همان موجب شد موادراکتیو در سطح اروپا پخش شود.

رآکتورهای هسته ای طبیعی

در طبیعت هم می‌توان نشانه هایی از رآکتور هسته ای پیدا کرد، البته به شرطی که تمام عوامل مورد نیاز به طور طبیعی در کنار هم قرار گرفته باشند. تنها نمونه شناخته شده یک رآکتور هسته ای طبیعی دو میلیارد سال پیش در منطقه اوکلو در کشور گابون ( قاره آفریقا ) فعالیتش را آغاز کرده است. البته دیگر چنین رآکتورهایی روی زمین شکل نمی گیرند، زیرا واپاشی رادیواکتیو این مواد ( به خصوص U-235 ) در این زمان طولانی 5/4 میلیارد ساله ( سن زمین )، فراوانی U-235 را در منابع طبیعی این رآکتورها بسیار کاهش داده است، به طوری که مقدار آن به پایین تر از حد مورد نیاز آغاز یک واکنش زنجیره ای رسیده است.

این رآکتورهای طبیعی زمانی شکل گرفتند که معادن غنی از اورانیوم به تدریج از آب زیرزمینی یا سطحی پر شدند. این آب به صورت کند کننده عمل کرد و واکنش های زنجیره ای شدیدی به وقوع پیوست. با افزایش دما، آب کند کننده بخار می‌شد و رآکتور خاموش شد. پس از مدتی، این بخارها به مایع تبدیل می‌شدند و دوباره رآکتور به راه می‌افتاد. این سیستم خودکار و بسته، یک رآکتور را کنترل می‌کرد و برای صدها هزار سال، این رآکتور را فعال نگاه می‌داشت.

مطالعه و بررسی این رآکتورهای هسته ای طبیعی بسیار ارزشمند است، زیرا می‌تواند به تحلیل چگونگی حرکت مواد رادیواکتیو در پوسته زمین کمک کند. اگر زمین شناسان بتوانند را از این حرکت‌ها را شناسایی کنند، می‌توانند راه حل های جدیدی برای دفن زباله های هسته ای پیدا کنند تا روزی خدای ناکرده، این ضایعات خطرناک به منابع آب سطح زمین نشت نکنند و فاجعه ای بشری به بار نیاورند.

انواع رآکتورهای گرمایی

الف - کند سازی با آب سبک:

a- رآکتور آب تحت فشار Pressurized Water Reactor(PWR)

b- رآکتور آب جوشان Boiling Water Reactor(BWR)

c- رآکتور D2G

ب- کند سازی با گرافیت:

a- ماگنوس Magnox

b- رآکتور پیشرفته با خنک کنندی گازی Advanced Gas-Coaled Reactor (AGR)

c- RBMK

d- PBMR

ج - کند کنندگی با آب سنگین:

a - SGHWR

b - CANDU

رآکتور آب تحت فشار، PWR

رآکتور PWR یکی از رایج ترین راکتورهای هسته ای است که از آب معمولی هم به عنوان کند ساز نوترونها و هم به عنوان خنک ساز استفاده می‌کند. در یک PWR، مدار خنک اولیه از آب تحت فشار استفاده می‌کند. آب تحت فشار، در دمایی بالاتر از آب معمولی به جوش می‌آید، از این دوچرخه خنک ساز اولیه را به گونه ای طراحی می‌کنند که آب با وجود آنکه دمایی بسیار بالا دارد، جوش نیاید و به بخار تبدیل نشود. این آب داغ و تحت فشار در یک مبدل حرارتی، گرما را به چرخه دوم منتقل میکند که یک نوع چرخه بخار است و از آب معمولی استفاده می‌کند. دراین چرخه آب جوش می‌آید و بخار داغ تشکیل می‌شود، بخار داغ یک توربین بخار را می‌چرخاند، توربین هم یک ژنراتور و در نهایت ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می‌کند.

PWR به دلیل دارابودن چرخه ثانویه با BWR تفاوت دارد. از گرمای تولیدی در PWR به عنوان سیستم گرم کننده درنواحی قطبی نیز استفاده شده است. این نوع رآکتور، رایج ترین نوع رآکتورهای هسته ای است و در حال حاضر، بیش از 230 عدد از آنها در نیروگاههای هسته ای تولید برق و صدها رآکتور دیگر برای تأمین انرژی تجهیزات دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

خنک کننده

همان طور که می‌دانید، برخورد نوترونها با سوخت هسته ای درون میله های سوخت، موجب شکافت هسته اتمها می‌شود و این فرآیند هم به نوبه خود، گرما و نوترونهای بیشتری آزاد می‌کند. اگر این حرارت آزاد شده منتقل نشود، ممکن است میله های سوخت ذوب شوند و ساختار کنترلی رآکتور از بین برود ( و البته خطرهای مرگ آوری که به دنبال آن روی می‌دهند. ) در PWR، میله های سوخت به صورت یک دسته در ساختاری، ترسیمی قرار گرفته اند و آب از کف رآکتور به بالا جریان پیدا می‌کند. آب از میان این میله های سوخت عبور می‌کند و به شدت گرم می‌شود، به طوری که به دمای 325 درجه سانتی گراد می‌رسد. درمبدل حرارتی، این آب داغ موجب داغ شدن آب در چرخه دوم می‌شود و بخاری با دمای 270 درجه سانتی گراد تولید می‌کند تا توربین را بچرخاند.

کند کننده

نوترونهای حاصل از یک شکافت هسته ای بیش از آن حدی گرمند که بتوانند یک واکنش شکافت هسته ای را آغاز کنند. انرژی آنها را باید کاهش داد تا با محیط اطراف خود به تعادل گرمایی برسند. محیط اطراف نوترونها ( قلب رآکتور ) دمایی در حدود 450 درجه سانتی گراد دارد.

در یک PWR، نوترونها در پی برخورد با مولکولهای آب خنک ساز، انرژی جنبشی خود را از دست می‌دهند؛ به طوری که پس از 8 تا 10 برخورد ( البته به طور متوسط ) با محیط هم دما می‌شوند. در این حالت، احتمال جذب نوترونها از سوی هسته U-235 بسیار زیاد است ودر صورت جذب، بالافاصله هسته U-236 جدید دچار شکافت می‌شود.

مکانیسم حساسی که هر رآکتور هسته ای را کنترل می‌کند، سرعت آزاد سازی نوترونها در طول یک فرآیند شکافت است به طور متوسط از هر شکافت، دونوترون و مقدار زیادی انرژی آزاد می‌شود. نوترونهای آزاد شده اگر با هسته U-235 دیگری برخورد کنند، شکافت دیگری را سبب می‌شوند و در نهایت یک واکنش زنجیره ای روی می‌دهد. اگر تمام این نوترونها در یک لحظه آزاد شوند، تعدادشان به قدری زیاد می‌شود که باعث ذوب شدن راکتور خواهد شد. ( تعداد ذرات پر انرژی، دمای یک سیستم را تعیین می‌کند. معادله بوتنرمن، این ارتباط را توصیف می‌کند. ) خوشبختانه برخی از این نوترونها پس از یک بازه زمانی نه چندان کوتاه ( حدود یک دقیقه ) تولید می‌شوند و سبب می‌شوند دیگر عوامل کنترل کننده از این تاخیر زمانی استفاده کرده، اثر خود را داشته باشند.

یکی از مزیت های استفاه از آب در PWR، این است که اثر کند سازی آب با افزایش دما کاهش می‌یابد. در حالت عادی، آب در فشار 150 برابر فشار یک اتمسفر قرار دارد ( حدود 15 مگا پاسکال ) و در قلب رآکتور به دمای 325 درجه سانتی گراد می‌رسد. درست است که آب با فشار پانزده مگا پاکسال در این دما جوش نمی آید، ولی به شدت از خاصیت کند کنندگی اش کاسته می‌شود، بنابراین آهنگ واکنش شکافت هسته ای کاهش می‌یابد، حرارت کمتری تولید می‌شود و دما پایین می‌آید. دما که کاهش یابد، توان رآکتور افزایش می‌یابد و دما که افزایش یابد توان راکتور کاهش می‌یابد؛ پس خود سیستم PWR دارای یک سیستم خود تعادلی در رآکتور است و تضمین می‌کند توان رآکتور در کمترین میزان مورد نیاز برای تأمین گرمای سیستم بخار ثانویه است.

در اغلب رآکتورهای PWR، توان رآکتور را در دوره فعالیت معمولی با تغییرات غلظت بورون ( در شکل اسید بوریک ) در چرخه خنک کننده اولیه کنترل اولیه کنترل می‌کنند سرعت جریان خنک کننده اول در رآکتورهای PWR معمولی ثابت است. بورون یک جذب کننده قوی نوترون است و با افزایش یا کاهش غلظت آن، می‌توان شدت فعالیت راکتور را کاهش یا افزایش داد. برای این کار، یک سیستم کنترلی پیچیده شامل پمپ های فشار بالا که آب را در فشار 15 مگا پاسکال از چرخه خارج می‌کند، تجهیزات تغییر غلظت اسید بوریک و تزریق مجدد آب به چرخه خنک ساز مورد نیاز است.

یکی از اشکالات راکتورهای شکافت، این است که حتی پس از توقف واکنش شکافت، هنوز هم واپاشی های رادیواکتیوی انجام می‌شود و حرارت زیادی آزاد می‌شود که می‌تواند راکتور را ذوب کند. البته سیستم های حفاظتی و پشتیبانی متعددی برای جلوگیری از این واقعه وجود دارند، با این حال ممکن است در اثر پیچیدگی های این سیستم، برهمکنش های پیش بینی نشده یا خطاهای عملیاتی مرگ آفرینی در شرایط اضطراری روی دهند. در نهایت، هر رآکتور با یک حفاظ ساختمانی بتونی احاطه شده است که آخرین سد در برابر تشعشعات رادیواکتیو است.

رآکتور آب جوشان، BWR

در رآکتور آب جوشان، از آب سبک استفاده می‌شود. آب سبک، آبی است که در آن فقط هیدروژن معمولی وجود دارد. ) BWR اختلاف زیادی با رآکتور آب تحت فشار ندارد، غیر از اینکه در BWR فقط یک چرخه خنک کننده وجود دارد و آب مستقیما در قلب راکتور به جوش می‌آید. فشار آب در BWR کمتر از PWR است، به طوری که در بیشترین مقدار به 75 برابر فشار جو می‌رسد ( 5/7 مگا پاسکال ) و بدین ترتیب آب در دمای 285 درجه سانتی گراد به جوش می‌آید.

رآکتور BWR به شکلی طراحی شده که بین 12 تا 15 درصد آب درون قلب رآکتور به شکل بخار در قسمت بالای آن قرار می‌گیرد. بدین ترتیب عملکرد بخش بالایی و پایینی هسته رآکتور با هم تفاوت دارند. در بخش بالایی قلب رآکتور، کند سازی کمتری صورت می‌گیرد و در نتیجه بخش بالایی کمتر است.

در حالت کلی دو مکانیسم برای کنترل BWR وجود دارد: استفاده از میله های کنترل و تغییر جریان آب درون راکتور.

الف - بالا بردن یا پایین آوردن میله های کنترل، روش معمولی کنترل توان رآکتور در حالت راه اندازی رآکتور تا رسیدن به 70 درصد حداکثر توان است. میله های کنترل حاوی مواد جذب کننده نوترون هستند؛ در نتیجه پایین آوردن آنها موجب افزایش جذب نوترون در میله ها، کاهش جذب نوترون در سوخت و درنهایت کاهش آهنگ شکافت هسته ای و پایین آمدن توان رآکتور می‌شود. بالا بردن میله های سوخت دقیقاً نتیجه معکوس می‌دهد.

ب - تغییرات جریان آب درون رآکتور، زمانی برای کنترل رآکتور مورد استفاده قرار می‌گیرد که راکتور بین 70 تا صد درصد توان خود کار می‌کند. اگر جریان آب درون رآکتور افزایش یابد، حباب های بخار در حال جوش سریع تر از قلب راکتور خارج می‌شوند و آب درون قلب رآکتور بیشتر می‌شود. افزایش مقدار آب به معنی افزایش کندسازی نوترون و جذب بیشتر نوترونها از سوی سوخت است و این یعنی افزایش توان راکتور. با کاهش جریان آب درون رآکتور، حباب‌ها بیشتر در رآکتور باقی می‌مانند، سطح آب کاهش می‌یابد و به دنبال آن کندسازی نوترونها و جذب نوترون هم کاهش می‌یابد و در نهایت توان رآکتور کاهش می‌یابد.

بخار تولید شده در قلب رآکتور از شیرهای جدا کننده بخار و صفحات خشک کن ( برای جذب هر گونه قطرات آب داغ ) عبور می‌کند و مستقیماً به سمت توربین های بخار که بخشی از مدار رآکتور محسوب می‌شوند، می‌رود. آب اطراف رآکتور همواره در معرض تابش و آلودگی رادیواکتیو است و از آنجا که توربین هم در تماس مستقیم با این آب است، باید پوشش حفاظتی داشته باشد. اغلب آلودگی های درون آب عمر کوتاهی دارند ( مانند N16 که بخش اعظم آلودگی های آب را تشکیل می‌دهد و نیمه عمرش تنها 7 ثانیه است )، بنابراین مدت کوتاهی پس از خاموش شدن رآکتور می‌توان به قسمت توربین وارد شد.

در رآکتور BWR، افزایش نسبت بخار آب به آب مایع درون رآکتور موجب کاهش گرمای خروجی می‌شود. با این حال، یک افزایش ناگهانی در فشار بخار، سبب بروز یک کاهش ناگهانی در نسبت بخار به آب مایع درون رآکتور می‌شود که خود، سبب افزایش توان خروجی می‌شود. این شرایط و دیگر حالت های خطرساز، موجب شده است از سیستم کنترلی اسید بوریک ( بورون ) نیز استفاده شود، بدین شکل که در سیستم پشتیبان خاموش کننده اضطراری، محلول اسید بوریک با غلظت بالا به چرخه خنک کننده تزریق می‌شود. خوبی این سیستم این است که اسید اوریک، یک خورنده قوی است و معمولا در PWR سبب می‌شود تلفات ناشی از خوردگی قابل توجه باشد. در بدترین شرایط اضطراری که تمام سیستم های امنیتی از کار افتاد، هر رآکتور به وسیله یک ساختمان حفاظتی از محیط اطراف جدا شده است. در یک رآکتور BWR جدی، حدود 800 دسته واحد سوخت قرار می‌گیرد و در هر دسته بین 74 تا 100 میله سوخت قرار می‌گیرد. این چنین حدود 140 تن اورانیوم در قلب رآکتور ذخیره می‌شود.

• رآکتور D2G

رآکتور هسته ای D2G را می‌توان در تمام ناوهای دریایی ایالات متحده می‌توان پیدا کرد. D2G مخفف عبارت زیراست:

رآکتور ناو جنگی D=Destroyer-sized reactor

نس دوم 2=Second Geneation

ساخت جنرال الکتریک G= General - Electric built

بدین ترتیب، D2G را می‌توان مخفف این عبارت دانست: رآکتور هسته ای نسل دوم ویژه ناوهای جنگی ساخت جنرال الکتریک. این رآکتور برای تولید حداکثر 150 مگا وات انرژی الکتریکی و عمر مفید 15 سال مصرف معمولی طراحی شده است.

در این رآکتور، برای مخزن بخار دو رآکتور وجود دارد و طوری طراحی شده که بتوان هر دو اتاق توربین را با یک رآکتور به راه انداخت. اگر هر دو رآکتور فعال باشند، ناو به سرعت 32 گره می‌رسد. اگر یک رآکتور فعال باشد و توربین‌ها متصل به هم باشند، سرعت ناو به 25 تا 27 گره خواهد رسید و اگر فقط یک رآکتور فعال باشد ولی توربین‌ها جدا باشند، سرعت فقط 15 گره خواهد بود.

spow · 10 تیر، ۱۳۸۹

انرژي زمين گرمايي يا ژئوترمال در آذربايجان

انرژي زمين گرمايي در رآكتورهاي هسته‌اي طبيعي در داخل زمين براثر تجزيه راديو ايزوتوپها (عناصر ناپايدارمانند اورانيوم، توريوم، پتاسيم و...) بوجود مي‌آيد. درجه حرارت داخل زمين به ازاي هر 100 متر عمق حدود 3 درجه سانتي‌گراد افزايش مي‌يابد. استفاده از اين گرما به صورت مستقيم امكان‌پذير نيست و انسان تا كنون ازگرمايي توانسته استفاده كند كه در آب‌هاي زير زميني وجود دارد و در حال حاضر بهره‌برداري از انرژي گرمايي درون زمين تنها به صورت آب گرم و بخارآب امكان‌پذير است.

از گرماي درون زمين تنها در مكان‌هايي مي‌توان استفاده كرد كه شرايط زمين ‌شناسي ژئوترمال را داشته‌باشند(مناطقي كه در كمربند آتشفشاني و زلزله قراردارند). در كل كشورهايي مي‌توانند از انرژي گرمايي درون زمين استفاده كنند كه چشمه‌های آب گرم و آب‌هاي معدني فراوان دارند.

هم اكنون از گرماي درون زمين كشورهاي آمريكا، روسيه، ايتاليا، فرانسه، ژاپن، ايسلند، نيوزلند، مجارستان، مكزيك، فيليپين ، السالوادور و..... استفاده مي‌كنند و از اين ميان بزرگ‌ترين توليدكنندگان برق از انرژي زمين كشور‌هاي آمريكا، فيلپين، مكزيك، ژاپن و ايتاليا هستند.ايتاليا نخستين كشوري است كه براي شبكه راه آهن برقي خود از انرژي ژئوترمال استفاده كرده است. ايتاليا در نزديك شهر پيزا حدود 600 kw (كيلو وات) برق از اين طريق توليد مي‌كند. فرانسه از سال 1971 استفاده از انرژي زمين گرمايي را شروع كرده است. 660 واحد زمين گرمايي،‌آب گرم و گرماي مورد نياز 200 هزار واحد مسكوني رادر این کشور تامين مي‌كنند. نروژ اولين كشوري است كه از انرژي زمين گرمايي براي گرم كردن باند فرودگاه‌ها و جلوگيري از يخ‌زدگي آنها استفاده كرده است. ايسلند 85 درصد انرژي مورد نياز خود را از منابع زمين گرمايي تامين‌ مي‌كند.

در خصوص ظرفيت‌هاي نصب شده جهان براي استفاده از انرژي‌هاي زمين گرمايي، نظريه‌هاي مختلفي وجود دارد. يك تحقيقي محافظه‌كارانه صحبت از توليد 9000 تا 11000 mw (مگاوات) برق در 40 كشور جهان مي‌كند.

در نيروگاه‌هاي زمين گرمايي از آب‌هاي داغ و نيز بخارهاي داغ طبيعي كه از چاه‌هاي حفر شده از اعماق زمين بالا آورده شده است براي به حركت در آوردن توربين‌هاي بخار و توليد برق استفاده مي‌شود.

روش‌هاي به كار رفته در اين مورد به قرار زير است:

1-نيروگاه‌هاي برق سيكل بخار خشك 2- نيروگاه‌هاي برق زمين گرمايي تبخير آنی يك مرحله‌اي آب داغ 3- نيروگاه‌هاي برق زمين گرمايي تبخير آني دو مرحله‌اي آب داغ 4- نيروگاه‌هاي برق زمين گرمايي دو مداره 5- نيروگاه‌هاي برق زمين گرمايي تركيبي(زمين گرمايي- فسيلی)

در كنفرانس جهاني زمين گرمايي در سال 1992 هشدار داده شده‌است كه استفاده بي رويه از سوخت‌هاي فسيلي باعث صدمات جبران ناپذيري بر محيط زيست مي‌شود و برآورد شده است كه به ازاء هر كيلووات ساعت برق توليد شده ‌از سوخت ذغال سنگ حدود 2/1 كيلو گرم گاز دي‌اكسيد كربن (CO2) ايجاد وبه اتمسفر راه ‌مي‌يابد. اين مقدار گاز دي‌اكسيدكربن با جايگزين كردن ذغال سنگ توسط نفت به 9/0 ، توسط گاز طبيعي به 4/0 و توسط انرژي ژئوترمال به 13/0 كيلوگرم تقليل مي‌يابد.

كميسيون Public Service of Nevada هزينه‌هاي جانبي سوخت‌هاي فسيلي را برآورد كرده است. اين هزينه‌ها شامل هزينه‌هاي رفع آلودگي هاي مختلف ناشي از سوخت‌هاي فسيلي از جمله2 گازهای CO ،CO ، CH4 ،NO2،SO2 و... است . اگر اين هزينه ها به هزينه توليد الكتريسته‌ از سوخت‌هاي فسيلي اضافه شود در اين صورت توليد برق از ژئوترمال مقرون به صرفه ‌خواهد بود.

در كل هزينه سرمايه‌گذاري اوليه نيرو‌گاه‌هاي ژئوترمال در حدود هزينه نيرو‌گاه‌های فسيلي مي‌باشد. هزينه‌ توليد الكتريسته G/KWH)) ژئوترمال كمتر از هزينه توليد الكتريسته از انرژي‌هاي فسيلي است. اين هزينه در حدود 4 تا 6 سنت براي هر كيلو وات ساعت برق توليدي است. حدود 40 درصد كل هزينه سرمايه‌گذاري به عمليات شناسايي و اكتشاف مخزن، حفاري اكتشافي و توسعه‌اي مربوط مي‌شود. 50 درصد مربوط به هزينه تهيه دستگاه‌ها و لوله‌كشي در نيروگاه‌ و 10 درصد به ساير فعاليت‌ها مربوط مي‌شود.

منطقه آذربايجان به دليل قرار گرفتن در كمربند آتشفشاني جهاني (آتشفشان‌هاي سربه فلك كشيده ساوالان،‌ آتشفشان‌هاي جزيره شاهي و زنبيل داغي،مجموعه آتشفشانی سهند ،‌آغري داغي، نک‌های آتشفشاني كئچي قالا ، موغيتي، كامتال و ....) و وجود چشمه‌هاي آب گرم ومعدني فراوان مانند سرعين و... شرايط زمين شناسي وجود انرژي ژئوترمال را داراست. طبق مطالعات اوليه، انرژي ژئوترمال آذربايجان (ژول) j1018× 100 بر آورد شده است

بررسي گزارشات قديمي و تلفيق آن با نتايج جديد مبين وجود دو پتانسيل عمده در آذربایجان است:1- ناحيه خوي – ماكو با وسعت تقريبي 6500 كيلومتر مربع ميباشد 2- ناحیه کوه ساوالان. وجود انديس هاي اميد بخش و نيز فاكتور هاي بهره برداري موثر تر موجب تمركز عمده فعاليت ها بر روي نواحي آتشفشان ساوالان و نيز ميدان ژئوترمال خوي – ماكو گشته است .

1- محور خوي – ماكو :

بررسي هاي اخير در اين ميدان با وسعتي در حدود 100 كيلومتر مربع مبين دماي ميانگين 120-90 (حداكثر 145) درجه سانتي گراد براي مخزن ميباشد. در سال 1997 تيمي متشكل از كارشناسان ايراني و فيليپيني مبادرت به برداشت هاي تفصيلي زمين شناسي، هيدروژئوشيميايي و ژئوفيزيك در ناحيه دره قطور نمودند و وجود پتانسیل ژئوترمال در این ناحیه را اثبات کردند.

2- محور آتشفشان ساوالان:

اوائل سال 1998 همگام با تشكيل تيمي متشكل از كارشناسان نيوزيلندي و ايراني بنا بر آن شد تا مطالعاتي تفصيلي بر روي آتشفشان ساوالان و پيرامون آن مشتمل بر منطقه سرعين صورت پذيرد. در حين اجراي اين پروژه مطالعات تفصيلي زمين شناسي نمونه برداري ژئوشيميايي و رزيستيويتي در 212 ايستگاه و در وسعتي بالغ بر 860 كيلومتر مربع صورت پذيرفت كه منجر به ارائه مدل هيرولوژئولوژيكي جديدي در اين محدوده گرديد. اگرچه مدل ارائه شده مذكور منجر به معرفي پنج آنومالي در نواحي پيرامون آتفشان ساوالان گشته است .ظاهرا مشاركت شركت نيوزيلندي در قالب مشاركت فني براي حفاري و چاه پيمايي كماكان در محدوده مورد نظر ادامه دارد.

عمده فعاليت هاي مركز انرژي هاي نو وزارت نيرو در ساليان اخير درآذربایجان عبارتند از:

1- تهيه نقشه زمين شناسي وآنومالیهای ناحيه خوي 2- برداشت هاي ژئوفيزيكي در ناحيه ساوالان به روش گراويمتري و آئرو ماگنتيك 3- حفاري 7 حلقه گمانه عميق در نواحي آتشفشان ساوالان و پيرامون

علي رغم پتانسيل هاي بسيار مناسب به منظور كاربرد انرژي ژئوترمال ، بواسطه سه دليل نبود سياستگذاريهاي كلان در زمينه به كارگيري انرژي هاي تجديد پذير، فقدان تكنولوژي مناسب در خصوص حفاري عميق ، مهندسي مخازن ، ساخت و نيز بهره برداري از نيروگاههاي ژئوترمال و بالاخره وجود رقيب سرسخت منابع ارزان سوختهاي فسيلي ، بهره برداري از پتانسيل هاي مزبور كماكان جدي گرفته نشده است. بهره برداري از انرژي هاي تجديد پذير به منظور تغيير در سبد انرژي اجتناب ناپذير باشد و لذا به كارگيري انرژي ژئو ترمال درآذربایجان ميتواند به عنوان گزينه اي به منظور تغيير كاربري سوخت هاي فسيلي مطرح گردد.با توجه به تجديد پذير بودن انرژي ژئوترمال، عدم آلودگي محيط زيست در نتيجه استفاده از اين انرژي ، وجود منابع عظيم و فراوان اين انرژي در اكثر نقاط آذربايجان و هزينه‌هاي پايين توليد برق از ژئوترمال در مقايسه باسوخت‌هاي فسيلي باعث خواهد شد كه درآينده‌اي نزديك ژئوترمال به عنوان مهمترين منبع تامين كننده انرژي و برق در آذربايجان مطرح شود.

spow · 10 تیر، ۱۳۸۹

ساختار توربین های بادی

انرژي باد نظير ساير منابع انرژي تجديد پذير، بطور گسترده ولي پراكنده در دسترس مي‌باشد. تابش نامساوي خورشيد در عرض‌هاي مختلف جغرافيايي به سطح ناهموار زمين باعث تغيير دما و فشار شده و در نتيجه باد ايجاد مي‌شود. به علاوه اتمسفر كره زمين به دليل چرخش، گرما را از مناطق گرمسيري به مناطق قطبي انتقال مي‌دهد كه باعث ايجاد باد مي‌شود. انرژي باد طبيعتي نوساني و متناوب داشته و وزش دائمي ندارد.از انرژي هاي بادي جهت توليد الكتريسيته و نيز پمپاژ آب از چاهها و رودخانه ها، آرد كردن غلات، كوبيدن گندم، گرمايش خانه و مواردي نظير اينها مي توان استفاده نمود. استفاده از انرژي بادي در توربين هاي بادي كه به منظور توليد الكتريسته بكار گرفته مي شوند از نوع توربين هاي سريع محور افقي مي باشند. هزينه ساخت يك توربين بادي با قطر مشخص، در صورت افزايش تعداد پره ها زياد مي شود.انرژي باد نظير ساير منابع انرژي تجديد پذير، بطور گسترده ولي پراكنده در دسترس مي‌باشد. تابش نامساوي خورشيد در عرض‌هاي مختلف جغرافيايي به سطح ناهموار زمين باعث تغيير دما و فشار شده و در نتيجه باد ايجاد مي‌شود. به علاوه اتمسفر كره زمين به دليل چرخش، گرما را از مناطق گرمسيري به مناطق قطبي انتقال مي‌دهد كه باعث ايجاد باد مي‌شود. انرژي باد طبيعتي نوساني و متناوب داشته و وزش دائمي ندارد.

از انرژي هاي بادي جهت توليد الكتريسيته و نيز پمپاژ آبش از چاهها و رودخانه ها، آرد كردن غلات، كوبيدن گندم، گرمايش خانه و مواردي نظير اينها مي توان استفاده نمود. استفاده از انرژي بادي در توربين هاي بادي كه به منظور توليد الكتريسته بكار گرفته مي شوند از نوع توربين هاي سريع محور افقي مي باشند. هزينه ساخت يك توربين بادي با قطر مشخص، در صورت افزايش تعداد پره ها زياد مي شود.

توربينهاي بادي چگونه كار مي كنند ؟