مقاله نیروگاه و روشهای تولید برق

[pesare irani 41805]

استفاده از بيوماس به عنوان منبع انرژي

استفاده از بيوماس به عنوان يك منبع انرژي به هزاران سال قبل برمي‌گردد چرا كه تا سال 1800 ميلادي منبع اصلي انرژي بوده است.

بيوماس يك ماده حياتي از قبيل محصولات زراعي، چوبي و فضولات حيواني است. در حقيقت بيوماس شكلي از انرژي ذخيره شده خورشيدي است كه گياهان اين انرژي را از طريق فتوسنتز تامين مي‌كنند. انرژي بدست آمده از بيوماس بوسيله سوزاندن مستقيم، تبديل آن به انرژي غني گازها (تبديل كردن به گاز) حاصل مي‌شود كه اين مي‌تواند سوخت پيشرفته‌اي در توربينهاي گازي يا سلولهاي سوختي باشد. بوسيله تبديل كردن اين انرژي به سوختهاي مايع (بيوسوخت) مي‌توان از آن براي سوخت وسايل نقليه و ديگر تجهيزات برقي استفاده كرد. از طرف ديگر، بايد در سيستم‌هاي تركيبي برق و گرما و بيوماس‌هاي پيشرفته‌تر براي توليد برق به راندمان نهايي بيش از 80 درصد در توليد دست يابيم.

از نقطه نظر محيطي سيستمهاي انرژي بيوماس به چند دليل مطلوب و جالب هستند:

1- سوختن يا اشتعال بيوماس جو را خنثي مي‌كند كه در اين هنگام بيوماس اضافه شده دي‌اكسيد‌كربن را از اتمسفر پاك مي‌كند، اين عمل هنگامي صورت مي‌گيرد كه بيوماس مي‌سوزد و در اتمسفر آزاد مي‌شود. توليد سوختهاي مطمئن از بيوماس خطرات آلودگي را كاهش مي‌دهد. بعنوان مثال زمينهاي سرشار يا غني از گاز (عمدتاً متان) بر تغيير وضعيت آب و هوايي جهاني و تبديل فضولات حيواني به متان موثر خواهد بود.

2- تركيب بيوماس با زغال‌سنگ در نيروگاههاي زغال‌سنگ مي‌تواند آلودگي‌هاي خروجي را كاهش دهد.

3- رشد روزافزون و دائمي سوختهاي بيوماس وابسته به محصولات زراعي كاشته شده در سراشيبي،‌ خاكهاي مستعد و كناره‌ها در طول راه‌هاي آبي است كه مي‌تواند از تشكيل لجن در سطح آب و جاري شدن كودهاي شيميايي كشاورزي جلوگيري كند.

سيستمهاي انرژي بيوماس بايد براي توليد برق مورد مطالعه قرار گيرند بخصوص هنگام حرارت دادن فضولات در توليد برق براي كاربرد در فرآيندهاي صنعتي يا تركيب حرارت و برق، انرژي بيوماس بيشتر از منابعي نظير ضايعات چوب درختان، تفاله كارخانه‌ها، پس‌ماند محصولات زراعي يا زمين‌هايي سرشار از متان قابل استفاده است.

در آمريكا دولت مركزي اين كشور تسهيلات يا امكانات لازم را براي كمك در كاربرد انرژي بيوماس از ميان برنامه‌هاي تازه كه شامل اين انرژي است در نظر گرفته كه اين خود سودي ارزشمند براي شركتهاي توليد برق است.

 

 

 

 

كاربرد انرژي بيوماس:

بيوماس مي‌تواند به عنوان يك منبع انرژي در يكي از راه‌هايي كه در ذيل آمده است بكار رود:

Co-firing: اضافه كردن درصد كمي از بيوماس به سوخت تهيه شده براي نيروگاه زغال سنگ (اين عمل كوفايرينگ نام‌گذاري شده است)، آسانترين راه براي افزايش كاربرد بيوماس در توليدب برق است. در حال حاضر نحوه كاركرد 6 نيروگاه در ايالات متحده كوفايرينگ بيش از 15 درصد از سوخت تركيبي (حرارت و برق) است كه اغلب آنها از ضايعات چوب استفاده مي‌كنند. از طرف ديگر كوفايرينگ در بيوماس 40 درصد مي‌تواند جانشيني براي سوخت زغال‌سنگ در يك نيروگاه زغال‌سوز باشد.

طبق برنامه DOE اگر چه در كشورهايي كه نيروگاه‌هايي با سوخت زغال‌سنگ دارند يك ظرفيت 310GW دارند اما بيوماس تا سال 2020 بايد 20GW تا 30GW انرژي توليد كند.

 

اشتعال مستقيم:

اشتعال مستقيم بيوماس هم‌اكنون به طور وسيع در صنايع بخصوص مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه اين صنايع شامل كارخانه الوار، اسباب و اثاثيه، كارخانه‌هاي آسياب‌كننده و كارخانه‌هاي شكر است.

در يك اشتعال مستقيم به شكلي عملي، بيوماس معمولاً در يك بويلر بزرگ براي توليد بخار مي‌سوزد كه نتيجه اين عمل سيكل رانكين است. اين مورد شبيه فرآيند مورد استفاده در نيروگاههاي زغال‌سوز است. با اين تفاوت كه در كاركرد تجهيزات سوخت متفاوت هستند. نيروگاههاي اشتعال مستقيم اغلب كوچك بوده و عملكرد بازده آنها حدود 20 درصد است.

 

مبدل گاز:

تبديل كردن به گاز سريع‌تر و اثربخش‌تر از سوختن بيوماس است و يك روش پاك در استخراج انرژي حرارتي خواهد بود. در اين فرآيند بيوماس در يك محيط بدون اكسيژن گرم شده و به شكل مواد آلي درمي‌آيد. در حال حاضر در گرونيگن هلند يك سيستم تصفيه بيوماس استفاده مي‌شود كه اجزا جامد زباله‌هاي شهري را براي توليد 25MW برق تصفيه مي‌كند.

 

زيست سوخت:

زيست‌سوخت آخرين روش براي تبديل بيوماس به انرژي قابل استفاده در توليد سوخت از مواد آلي است زيست‌سوختها توسط DOE تعريف شده‌اند كه آنها شامل الكلها، اترها، استرها و ديگر مواد شيميايي ساخته شده از بيوماس هستند.

از آنجاكه زيست‌سوختها براي توليد الكتريسيته سوزانده مي‌شوند اما بيشتر توجه به آنها براي كاربرد در حمل و نقل است (بخصوص اتانول و بيوديزل).

بيش از 5/1 بيليون گالن (57 ميليون ليتر) اتانول از بيوماس بدست مي‌آيد كه يك فرآيند تخمير هر ساله به بنزين اضافه مي‌شود كه اين عمل در بهبود عملكرد وسايل نقليه و كاهش آلودگي موثر خواهد بود.

الكل‌ها معمولاً با معيار 10 درصد در تركيب با بنزين بكار مي‌روند از طرف ديگر بيوديزل از روغن‌هاي گياهي و چربي‌هاي حيواني ساخته مي‌شوند. تقريباً 30 ميليون گالن (1135 ميليون ليتر) بيوديزل سالانه در ايالات متحده توليد شده كه معمولاً با معيار 20 درصد در تركيب با ديزل سوخت بكار مي‌رود.

 

بيوگاز:

بيوگاز بعنوان يك سوخت با راندمان بالا در توربين گازي بكار مي‌رود. سيستمهاي چرخه تركيبي تبديل گاز (GCC) شامل يك سيكل بالاي توربين گاز، يك سيكل پايين توربين بخار براي رسيدن به بازده نزديك به دو برابر اشتعال مستقيم در آنها است.

 

تصفيه بي‌هوازي: روش ديگر براي توليد انرژي از بيوماس استفاده از تصفيه بي‌هوازي مواد آلي براي توليد متان است كه مي‌تواند بعنوان سوخت مورد استفاده قرار مي‌گيرد. از تصفيه بي‌هوازي براي توليد متان از فاضلاب شهري، كارخانه‌ها، كود حيوانات و ديگر مواد استفاده مي‌كنند.

 

نيروگاههاي بيوماس:

نيروگاههاي بيوماس براي افزايش بازده و كم كردن هزينه توليد برق از سوختهايي مانند چوب استفاده مي‌كنند. در اينجا نظريه جديد توليد قدرت الكتريكي (برق) را با تاكيد بر به چالش دعوت كردن (خواستن) مهندسان بوسيله توربين گازي نشان خواهيم داد.

 

دليل منطقي نيروگاه بيوماس:

بيشتر تلاش‌ها و خواستهاي جهاني و بسياري از روش‌هاي اقتصادي براي استفاده و هدايت بيوماس در مسير توليد الكتريسيته (برق) است. هم‌اكنون مقدار برق توليدي از بيوماس كم است و وابسته به منابع قابل دسترس بيوماس است. اگر چنين انتظاري در استفاده از بيوماس (توليد برق) وجود دارد و از طرف ديگر نيز منابع عظيم بيوماس براي سوخت اين نيروگاهها وجود دارد پس چرا ما نبايد به سرعت در توسعه اين صنعت كوشا نباشيم.

اولاً هر نيروگاه بيوماس برنامه‌ريزي شده با ديگر روشهاي توليد برق رقابت مي‌كند كه در بيشتر موارد تنها روش ديگري كه تامين‌كننده قدرت الكتريكي است استفاده از نيروگاه سوخت فسيلي است. تامين قدرت الكتريكي (برق) توسط يك نيروگاه سوخت فسيلي اقتصادي است چرا كه اين نيروگاه‌ها به دليل قابل اعتماد بودن آنها اقتصادي هستند. جديد‌ترين تكنولوژي كاربرد اين نيروگاهها (مثلاً توربين گازي مركب با سيكل بخار) است و آنها به طور نسبي سريع نصب مي شوند و ساختمان آنها نيز در دو مقياس كوچك وبزرگ است كه اين نيروگاهها از نقطه‌نظر تامين سرمايه ملي معروف هستند، در حال حاضر سوختهاي فسيلي فراوان و در دسترس بوده و با يك قيمت معقول در قسمتهاي زيادي از دنيا وجود دارند. ثانياً نيروگاههاي بيوماس كم‌تر متكي به نحوه تكنولوژي بويلر توربين بخار هستند. ديگر دلايل شامل داشتن قيمت نصب بالا به ازاء هر كيلووات با توجه به منابع سوخت بزرگتر كه دستي‌تر از سوختهاي فسيلي هستند. (خصوصاً نسبت به نفت و گاز طبيعي كه به شكل جامد نيستند)

 

دلايل عمده در توجه به ساختار انرژي بيوماس عبارتند از:

1- دسترسي به پس‌ماندهاي بيوماس در جهت توليد تركيبي برق و حرارت

2- توليد برق از منابع غني و طبيعي بيوماس

3- توليد توان براي مكانهاي دور از دسترس منابع بيوماس

4- تجديد‌پذير بودن اين نوع انرژي

تجديد‌پذير بودن در كاربردهاي زيادي مورد استفاده قرار گرفته است. مثلاً‌طي يك برآوردي كه در ايالات متحده صورت گرفته امكان توليد 600MWe انرژي از چوب بر اساس ظرفيت توليد ممكن خواهد بود. ميزان توان توليدي از منابع بيوماس بسيار زياد است خصوصاً با توجه به بازار جهاني (از منظر عرضه و تقاضاي انرژي)، اما عملاً‌اين منابع تجديد‌پذير كمتر مورد استفاده قرار گرفته و به نسل جديدي از نيروگاههاي بيوماس نياز دارند.

 

مسير فني توليد الكتريسته (برق) از بيوماس

روشهاي متعددي هنگام انتخاب يك مسير در توليد الكتريسيته از بيوماس وجود دارد.

سيال هواي تحت فشار همراه با تزريق سوخت از يك واحد اندازه‌گيري و تنظيم فشار به رآكتور تحت فشار دميده مي‌شود. هواي مورد نياز براي راكتور از يك كمپرسور كمكي در چرخش از مرحله آخر كمپرسور توربين تغذيه مي‌شود كه در نهايت توسط ژنراتور متصل به شناخت خروجي توربين گاز برق توليد مي‌شود. در صورت مطلوب بودن مي‌توان يك توليد‌كننده بخار بازياب (ديگ بخار بازتاب) اضافه شود. پروژه كرچ (كرچ نام شخصي است كه بعداً اين سيستم به نام سيستم كرچ شناخته شد). از امكان وجود يك نيروگاه عملي از بيوماس (بجز بخش (HRSG كه در ربع چهارم از سال 1998 عملي شده بود را ارايه مي‌دهد.

از طرف ديگر قبل از اينكه اين واحد نيروگاهي پيشنهادي براي فروش انرژي الكتريكي داشته باشد مستلزم ساعات زيادي آزمايش خواهد بود. اين مسير يك روش اميد‌بخش براي هزينه موثر توليد الكتريسيته از تنوع زياد مواد آلي بيوماس است. امتياز اين سيستم بازده بالاي ترموديناميكي سيكل برايتول بيش از سيكل رانكين است.

گامز اولين كسي بود كه نظريه تركيبي مبدل گاز تحت فشار با موتور توربين گاز را شرح داد. البته گامز قبلاً نيز به مفهوم اين كار ارزشمند اشاره‌هايي كرده بود. او همچنين پي‌برد كه اين تركيب مسلماً در پيشرفت آينده‌ پاكسازي گازداغ تحت فشار براي جلوگيري از هواي بيش از حد پره‌هاي توربين موثر خواهد بود.

او همچنين به نيروگاه زغال‌سنگ نيز اشاره‌هايي كرده بودكه اين مفهوم شبيه وقتي است كه از بيوماس به عنوان سوخت استفاده مي‌شود. اخيراً نيز نظريه‌هايي مشابه نظريه فوق در حال گسترش هستند كه از بيوماس به عنوان سوخت استفاده مي‌كنند. مثلاً‌در هاوايي سال 1997، سوئد سال 1993، مينه سوتا 1995، اروپا و ديگر مناطق جهان، سيستم كرچ در فشار ماكزيمم (1353 Kpa) 13.8atm با يك تغذيه 2.2 تني از چوب درهر ساعت و يك مبدل گاز با دماي زير 730 درجه سانتي‌گراد (1346 درجه فارنهايت) كار مي‌كند. اين گاز در همين دما يا زير اين دما براي حفظ انرژي محسوس نگهداري شده و از چگالش جرم جلوگيري مي‌كند. در اين حالت ذرات جامد بوسيله سيستم پاك‌ساز گاز داغ خشك از گاز برداشته شده و سپس اين گاز مستقيماً به محفظه احتراق موتور توربين گاز فرستاده مي‌شود.

مسير فوق چندين مزاياي درخور توجه دارد چرا كه انرژي محسوس گاز به نگهداري بازدهي كل سيستم كمك شاياني مي‌كند. تميز‌كننده‌هاي نمناك مورد استفاده نبود و لذا ضايعات آب در اين قسمت وجود ندارد. جرم در حالت بخار باقي مانده و ازمسائل خوردگي و چسبندگي جلوگيري مي‌كند و از طرف ديگر انرژي شيميايي حاوي اين جرم هنگامي‌كه بخار داغي از جرم فوق مي‌سوزد بازيافت مي‌شود.

در اينجا هيچ كاتاليزور و يادماي بالاتري براي نابودي جرم فوق قبل از احتراق لازم نيست. عمل تحت فشار قرار دادن ميزان گرماي بالاتري به ازاء مربع مساحت راكتور ممكن خواهد ساخت كه كاهش اندازه سيستم پاكساز گاز داغ و اجراء مورد نياز تراكم گاز، قبل از تزريق آن به توربين گازي را به دنبال خواهد داشت. مبدل گاز انتخابي به طور غيرمستقيم اشكال اين سيستم را كاهش مي‌دهد. در اينجا براي سيال هيچ بخاري لازم نيست و مينيمم بخار بكار رفته تلفات گرماي نهان را پايين مي‌آورد.

 

موانعي براي پيشرفت در اين مسير وجود دارند كه شاخص‌‌ترين آنها عبارتند از:

تزريق بيوماس به ظرف بخار، سيستم پاك‌ساز گاز داغ، بازده كم در دماهاي پايين مبدل گاز،‌بخارهاي قليايي در سوخت گاز و سوخت موتور توربين همراه با انرژي كمي از گاز داغ، اينها موانع پيشرفت در مسيرنيروگاههاي بيوماس هستند.

 

اصطلاحات موتور توربين گاز:

با اين وجود اولين تست احتراق توربين گاز توسط توربيني به نام اسپارتان با خروجي 22KW و نسبت فشار 4 انجام گرفت. پكيج ژنراتور توربين گاز نشان داده شده در شكل براي اقتصادي بودن سوخت سيستم و تغييرات اصلاحي كبماستور و تست‌هاي بعدي در نظر گرفته شده است.

اولين چالش مهم براي چيره شدن در ساخت اين نوع نيروگاهها طراحي سيستم احتراق و سوخت توربين گازي و اشتعال گاز LCV است. مهمترين چالشها در طراحي سيستم احتراق و سوخت توربين گازي عبارتند از: 1- توربين گازي تايفون براي عملكرد 5mj/scm گاز در تزريق سوخت بادرجه حرارت 400 درجه سانتي‌گراد (752 درجه فارنهايت) طراحي شده است. 2- برنامه وستينگهاوس براي سوخت يك توربين گازي 25IB12 با (134 Btu/scm)5mj/scm گاز LCV در تزريق سوخت با دماي 550 درجه سانتي‌گراد (1022 درجه فارنهايت) است. (Stambler.1997)

3- برنامه‌هاي كرچ براي سوخت

تعديلي توربين اسپارتان با

(134 Btu/scm)5mj/scm گاز LCV در يك تزريق سوخت با دماي 700 درجه سانتي‌گراد (1291 درجه فارنهايت)

 

سيستم تزريق و تحويل گاز LCV

يكي از چالشهاي مهم مهندسي در اين زمينه طراحي يك سيستم تزريق و تحويل گاز سوخت كه بتواند در دماي بالاي گاز LCV كار كند. البته دراينجا بايد توجه خود را در انتخاب والوها و مواردي كه بتواند فشار و دماي بالا را تحمل كند نيز معطوف ساخت.

سوييچ On/Off يا والو قفل شونده نشان داده شده در شكل 1 هنگامي بسته مي‌شود كه:

1- شافت توربين با سرعت زياد

(over speed) كار كند.

2- درجه حرارت بالاي گاز

3- خاموشي (shut down) اضطراري درواحد

از طرف ديگر والو كنترل سوخت گاز مرتبط با سرعت شافت توربين است يعني اين والو در دمايي عمل مي‌كند كه جريان سوخت سرعت شافت را بالاتراز توان كلي ژنراتور نگه دارد.

در اينجا داده‌هاي كرچ طبق عملكرد تكنيكي و چگونگي موثر بودن والوها جمع‌آوري شده بود.

 

احتراق گاز LCV:

اسپارتان توربيني كوچك است كه سوخت آن توسط گاز LCV تامين مي‌شود.

با وجود اين ممكن است كه سوخت اين توربين كوچك توسط محفظه احتراقي كوچك محدود شود. كرچ چندين پارامتر را هنگام طراحي محفظه احتراق جهت اشتعال گاز LCV بررسي كرد. يكي از مهم‌ترين پارامتر‌ها افت فشار كمباستور است، كه منظور نگهداري و كمك به پايداري اشتعال با يك افت فشار كمباستور به ميزان تقريبي 4درصد است.

روش معمولي براي شروع و استارت واحد استفاده از سوخت ديزل است. اولين تست راه‌اندازي تحت شرايط بي‌باري (noload) انجام مي‌گيرد. گاز LCV بتدريج به كمباستور فرستاده مي‌شود و سپس سوخت ديزل رفته‌رفته كاهش مي‌يابد، انتظار مي‌رود كه دريچه سوخت ديزل كاملاً بسته شود

(SHOUT OFF) و توربين كاملاً با گاز LCV كار كند.

هنگامي كه اشتعال پايدار تحت شرايط بي‌باري با صددرصد از گاز LCV رخ مي‌دهد. فرآيند مكرر زير بتدريج بارداري را افزايش مي‌دهد تا اينكه بار صددرصد از گاز LCV تامين شود از طرف ديگر به كمك سيستم احتراق و تحويل سوخت كه در حال عملكرد عادي هستند در مرحله بعد يك تست 100 ساعته جهت كاهش تاثيرات زيان‌بخش جدي كه ناشي از ذرات جامد ومواد قليايي احتمالي بر روي پره‌هاي توربين است انجام مي‌گيرد.

سيستم مبدل گاز به شكلي طراحي شده است كه مواد قليايي (قلياها) به شكل جامد باقي مانده و به كمك ***** از سيستم خارج مي شوند.

سيستم صافي (Filtration) گاز داغ جهت برداشتن موثر ومناسب‌تر مواد بخصوص در محافظت از پره‌هاي توربين پيش‌بيني شده است.

وقتي كه عملكرد مناسب اين نيروگاه در يك دوره زماني كوتاه اثبات شود آنگاه طرح و برنامه‌هاي كرچ به مكاني براي تداوم بلند‌مدت و آزمايش قابليت اطمينان منتقل خواهد شد انجام موفقيت‌آميز و گسترش اين گونه برنامه‌هاي دور انديشانه مسلماً توليد جديدي از نيروگاههاي بيوماس با مقياس كوچك را جهت نزديكي به واقعيت تكنيكي، اقتصادي و بازرگاني به همراه خواهد داشت.

[am in 25041]

الكتروموتورها از جمله‌ مهمترین‌ مصرف‌ كنندگان‌ انرژی‌ الكتریكی‌ در بخش‌های‌صنعتی‌، كشاورزی‌، خانگی‌، تجاری‌ و عمومی‌ بوده‌ و بطور متوسط در حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد از برق‌ تولیدی‌ كشور را مصرف‌ می‌كنند.

در میان‌ این‌ تجهیزات‌ موتورهای‌ كوچك‌ ومتوسط (۰/۲۵ تا ۱۵۰ اسب‌ بخار) عمدتاپ ازنوع‌ القایی‌ با روتور قفس‌ سنجبی‌ بوده‌ و این‌بخش‌ از الكتروموتورها در حدود ۶۰ تا ۷۰ در صد از گل‌ مصرف‌ برق‌ الكتروموتورها را به‌خوداختصاص‌ می‌دهند. باز دهی‌ عملی‌ این‌ الكترو موتورهای‌ كوچك‌ ومتوسط در شرایطبهره‌ برداری‌ سالانه‌ در حدود ۵۰ تا ۹۰ درصد است‌ و به‌ طور میانگین‌ در حدود ۲۵ تا ۳۵در صد از انرژی‌ الكتریكی‌ مصرفی‌ در آنها تلف‌ می‌شود كه‌ با توجه‌ به‌ این‌ امر، پتانسیل‌فراوانی‌ برای‌ كاهش‌ تلفات‌ این‌ الكتروموتورها در كشور پیش‌ بینی‌ می‌شود.

در این‌نوشتار یكی‌ از فن‌ آوریهای‌ جدید و متناسب‌ با شرایط كشور برای‌ كاهش‌ تلفات‌ این‌ دسته‌از تجهیزات‌ الكتریكی‌ بیان‌ شده‌ و مزایای‌ آن‌ با توجه‌ به‌ امكانات‌ و پتانسیل‌های‌ بالقوه‌موجود، ارزیابی‌ می‌شود .

الكترو موترها گروهی‌ از تجهیزات‌الكتریكی‌ هستند كه‌ بر اساس‌ روابط بین‌جریانهای‌ الكتریكی‌ و میدانهای‌ مغناطیسی‌،باعث‌ تبدیل‌انرژی‌ الكتریكی‌ به‌ انرژی‌مكانیكی‌ می‌شوند. در حین‌ این‌ عمل‌ (تبدیل‌انرژی‌ الكتریكی‌ به‌ مكانیكی‌) مقداری‌ ازانرژی‌ تلف‌ می‌شود.

با توجه‌ به‌ این‌ امر كیفیت‌ساخت‌ این‌ تجهیزات‌ برای‌ دسترسی‌ به‌حداكثر بازدهی‌ اقتصادی‌ از اهمیت‌ فراوانی‌ برخوردار بوده‌ و در نتیجه‌ سازندگان‌ این‌تجهیزات‌ می‌توانند نقش‌ بسیار مهمی‌ دركاهش‌ مصرف‌ و تلفات‌ انرژی‌ الكتریكی‌داشته‌ باشند.

 

باتوجه‌ به‌ این‌ كه‌ هرساله‌ مقادیر فراوانی‌از انرژی‌ الكتریكی‌ به‌ دلیل‌ عدم‌ بازدهی‌مناسب‌ الكتروموتورها به‌ صورت‌ تلفات‌ به‌هدر می‌رود بنابراین‌ در بسیاری‌ از كشورهاكوشش‌های‌ فراوانی‌ در جهت‌ بهبود بازدهی‌ وعملكرد این‌ تجهیزات‌ بعمل‌ آمده‌ وسعی‌ شده‌است‌ تا در نظر گرفتن‌ امكانات‌ بالــــقوه‌ و فن‌ آوریهای‌ موجود ونیز قیمت‌ مواد اولیه‌ وهزینه‌های‌ تحمیلی‌، مناسب‌ترین‌ گزینه‌هابرای‌ بهبود كارایی‌ موتورها بكار گرفته‌ شود.

این‌ روند بخصوص‌ هنگامی‌ مشخص‌ترمی‌شود كه‌ بدانیم‌ امروزه‌ در بسیاری‌ ازكشورهای‌ پیشرفته‌ یا درحال‌ توسعه‌، رعایت‌استانداردهای‌ حداقل‌ مقادیر مجاز بازدهی‌الكتروموتورها به‌ صورت‌ اجباری‌ در آمده‌ است‌و محدوده‌هایی‌ كه‌ این‌ استانداردها پیشنهادكرده‌اند بگونه‌ای‌ است‌ كه‌ در بسیاری‌ ازحالات‌ تنها با صرف‌ هزینه‌های‌ بالا و استفاده‌از فن‌ آوریهای‌ جدید، دسترسی‌ به‌ آنها میسراست‌ .

دركشور ما نیز با وجود این‌ كه‌ بازدهی‌ اكثرالكتروموتورهای‌ مورد استفاده‌ (ساخت‌ داخل‌یا وارداتی‌) حتی‌ از مقادیر استاندارد ازایه‌ شده‌در دهه‌ ۷۰ میلادی‌ نیز پایین‌تر است‌، اما تاكنون‌ اقدامات‌ حدی‌ در زمینه‌ بهبود كارایی‌این‌ تجهیزات‌ بعمل‌ نیامده‌ است‌.

همان‌ گونه‌كه‌ در این‌ شكل‌ دیده‌ می‌شود در اواسط دهه‌۷۰ میلادی‌، بازده‌ چنین‌ اكتروموتورهایی‌ درحدود ۸۷تا ۸۸ در صد بوده‌ است‌ كه‌ متاسفانه‌در حال‌ حاضر این‌ مقدار برای‌ موتورهای‌ مورداستفاده‌ در كشور به‌ حدود ۸۵ تا۸۶ در صدمحدود می‌شود این‌ در حالی‌ است‌ كه‌الكتروموتورهای‌ هم‌ قدرت‌ استاندارد امروزی‌در دنیا باز در حدود ۸۹ تا۹۰ درصدبازدهی‌دارند سه‌ تاپنج‌ در صد بازدهی‌ بیشتر نسبت‌به‌ موتورهای‌ مورداستفاده‌ در كشور)

در اینجا لازم‌ است‌ تا برای‌ پی‌ بردن‌ به‌اهمیت‌ واقعی‌ بهبود بازدهی‌ الكتروموتورهاتوجه‌ بیشتری‌ به‌ این‌ اطلاعات‌ معطوف‌ شودبه‌ عنوان‌ مثال‌ كافی‌ است‌ پتانسیل‌ كاهش‌اوج‌ بار شبكه‌ سراسری‌ را در نظر داشته‌ باشیم‌.

همان‌ گونه‌ كه‌ بیان‌ شد بازدهی‌ متوسطالكتروموتورهای‌ مورد استفاده‌ در كشور درحدود سه‌ تا پنج‌ در صد از الكتروموتورهای‌استاندارد امروزی‌ در دنیا كمتر است‌. بادانستن‌ اوج‌ بار شبكه‌ سراسری‌ در سال‌ جاری‌یا سال‌ آینده‌ ۲۷ هزارمگاوات‌ است‌ ودر حدود۳۰ تا ۳۵ درصد از این‌ اوج‌ بار، برای‌ به‌ حركت‌در آوردن‌ الكتروموتورهای‌ القایی‌ (و یادستگاههایی‌ كه‌ از این‌ تجهیزات‌ استفاده‌می‌كنند) استفاده‌ خواهد شد، افزایش‌ بازدهی‌الكتروموتورهای‌ كشور تاحد استانداردمی‌تواند نیاز اوج‌ بار شبكه‌ را در حدود ۴۰۰ تا۵۰۰ مگاوات‌ (معادل‌ با توان‌ تولیدی‌ ۲۰۳۱۵عدد توربین‌ گازی‌ GE فریم‌ ۵) كاهش‌ دهد.

با توجه‌ به‌ این‌ شرایط، امروزه‌ در كشورهای‌پیشرفته‌، سعی‌ می‌شود تا حدود مجاز بازدهی‌الكتروموتورها حتی‌ از مقادیر استاندارد نیزفراتر رفته‌ و در برخی‌ كشورها نظیر آمریكا،كانادا، استرالیاو... رعایت‌ این‌ حدود برای‌الكتروموتورهای‌ مورد استفاده‌ در آن‌ كشورهااجباری‌ شده‌ است‌، اگر چه‌ سازندگان‌الكتروموتورهای‌ موجود در آنجا می‌توانندموتورهای‌ با بازدهی‌ كمتر را صرفٹبرای‌صادرات‌ نیز تولید كنند.

لازم‌ به‌ ذكر است‌ كه‌هرچند به‌ نظر می‌رسد كه‌ بهبود بیشتر دربازدهی‌ الكتروموتورها با توجه‌ به‌ پیشرفتهای‌روز افزون‌ در زمینه‌ مواد و طراحی‌ این‌تجهیزات‌ می‌تواند ادامه‌ یابد، اما این‌ حالتهادر در اكثر موارد تنها از طریق‌ مواد وفن‌آوریهای‌ بسیار گران‌ (نظیر استفاده‌ ازورقهای‌ الكتریكی‌ آمورف‌ یا ابر رساناها)ممكن‌ می‌شود كه‌ بسیار هزینه‌ بر بوده‌ و درحال‌ حاضر چندان‌ استقبالی‌ از آنها بعمل‌نمی‌آید .

● روشهای‌ بهبود بازدهی‌ الكتروموتورها

این‌الكتروموتور از دو قسمت‌ اصلی‌ استاتور(قسمت‌ ساكن‌) و روتور (قسمت‌ متحرك‌)تشكیل‌ شده‌ است‌ كه‌ هر یك‌ از آنها شامل‌یك‌ جزء الكتریكی‌ (هادیها) و یك‌ جزءمغناطیسی‌ (هسته‌ها) است‌ با در نظر گرفتن‌این‌ ساختار و دانستن‌ سهم‌ هریك‌ ازموءلفه‌های‌ تلفات‌ انرژی‌ در این‌ تجهیزات‌بهبود بازدهی‌ الكتروموتورها از چند طریق‌امكان‌پذیر خواهد بود ولی‌ در هر حال‌مهمترین‌ اقدامات‌ برای‌ بهبود باز دهی‌الكتروموتورها را می‌توان‌ در كاهش‌ تلفات‌هسته‌ یا تلفات‌ هادیهایانها خلاصه‌ كرد.

متاسفانه‌ بسیاری‌ از فن‌ آوریهای‌ شناخته‌شده‌ برای‌ بهبود بازدهی‌ انرژی‌ درالكتروموتورها باعث‌ افزایش‌ ابعاد آنها خواهدشد و این‌ افزایش‌ ابعادی‌ بیشتر شامل‌ ازدیادطول‌ آنهاست‌ به‌ عنوان‌ مثال‌ یكی‌ ازروشهای‌شناخته‌ شده‌ برای‌ كاهش‌ تلفات‌ هسته‌ درموتورهای‌ الكتریكی‌، افزایش‌ طول‌ هسته‌آنهاست‌ كه‌ این‌ حالت‌ ار یك‌ طرف‌ مستلزم‌تغییرات‌ فراوان‌ در خط تولید این‌ نوع‌ موتورهابوده‌ و باعث‌ ناهمخوانی‌ وعدم‌ انصباق‌ موتورساخته‌ شده‌ با سایر تجهیزات‌ متصل‌ به‌ آن‌می‌شود و از طرف‌ دیگر با توجه‌ به‌ مصرف‌بیشتر مواد اولیه‌ (هسته‌ و هادی‌)، قیمت‌موتورها افزایش‌ زیادی‌ خواهد یافت‌. افزایش‌سطح‌ مقطع‌ هسته‌ موتورها نیز كم‌ و بیش‌مشكلاتی‌ مشابه‌ با موارد فوق‌ داشته‌ و برای‌بسیاری‌ از تولید كنندگان‌ داخلی‌، چندان‌جاذبه‌ای‌ ندارد.

در مورد افزایش‌ سطح‌ مقطع‌هادیهای‌ الكتروموتورها نیز این‌ حالت‌مستلزم‌ تغییرات‌ وسیع‌ در قالبهای‌ ساخت‌هسته‌ و در نتیجه‌ تغییر طراحی‌الكتوموتورست‌ كه‌ به‌ نوبه‌ خود هزینه‌های‌تولید را به‌ طور چشمگیری‌ افزایش‌ با توجه‌ به‌این‌ موارد و در نظر داشتن‌ مشكلات‌ ناشی‌ ازتغییر طراحی‌ و یا تغییر ابعاد الكتروموتورها،مناسب‌ترین‌، گزینه‌ها برای‌ بهبود بازدهی‌الكتروموتورهای‌ داخلی‌، تغییر مواد مورداستفاده‌ در ساخت‌ آنهاست‌ .

مهم‌ترین‌ مواد مورد استفاده‌ در ساخت‌هسته‌ الكتروموتورها را ورقهای‌ فولادالكتریكی‌ كم‌ كربن‌ (Motor Lamination)ویا فولادهای‌ سیلیكونی‌ با دانه‌های‌ غیر جهت‌دار(Non- Oriented Silicon)تشكیل‌می‌دهند. اینگونه‌ ورقها كه‌ با ضخامت‌های‌متفاوت‌/۸./۳-.میلی‌ متر) وبا مقادیر مختلف‌عناصر آلیاژی‌ (منگنز،آلومینیوم‌ و سیلیسیم‌)تولید می‌شوند دارای‌ خواص‌ مغناطیسی‌متفاوت‌ و نیز قیمت‌های‌ بسیار گسترده‌هستند.

مهمترین‌ خواص‌ مغناطیسی‌ موردنظر در حین‌ انتخاب‌ این‌گونه‌ ورقهابرای‌ساخت‌ هسته‌ الكتروموتورها شامل‌ نفوذپذیری‌ مغناطیسی‌، تلفات‌ توان‌ و القای‌ اشباع‌در آنهاست‌ كه‌ با تغییر میزان‌ عناصر الیاژی‌ ویا ضخامت‌ ورقها، این‌ خواص‌ را میتوان‌بدست‌ آورد. ۱) عبور جریان‌ الكتریكی‌ در سیم‌ پیچ‌های‌استاتور و روتور و مقاومت‌ الكتریكی‌ این‌هادیها ۲) مغناطیس‌ شدن‌ متوالی‌ هسته‌ موتور ونیزجریانهای‌ گردابی‌ ایجادی‌ درآن‌ ۳) تلفات‌ ناشی‌ از اصطكاك‌های‌ مكانیكی‌ ۴) اثرات‌ پارازیتی‌ (تلفات‌ اضافی‌ )

برای‌ كاهش‌ تلفات‌ توان‌ و انرژی‌درهسته‌ استاتور الكتروموتورهای‌ القایی‌،می‌توان‌ با استفاده‌ از ورقهای‌ فولاد الكتریكی‌با مقادیر بالاتر سیلیسیم‌ و یا انتخاب‌ ورقهای‌با ضخامت‌ كمتر، بازدهی‌ آنهارا تا مناسبی‌افزایش‌ داد اما این‌ حالت‌ می‌تواند از یك‌طرف‌ سایر خواص‌ هسته‌ را تحت‌ تاثیر قراردهد و از طرف‌ دیگر افزایش‌ قیمت‌ وهزینه‌های‌ تولید را در پی‌ خواهد داشت‌ چراكه‌ با انتخاب‌ ورقهای‌ نازكتر و با مقادیر بیشترعناصر آلیاژی‌، اولاپ هزینه‌ خرید این‌ ورقهابیشتر شده‌ و در ثانی‌ عوامل‌ مربوط به‌ برش‌ وپانچ‌ و هسته‌ چینی‌ نیز هزینه‌های‌ تولید را به‌مراتب‌ بالاتر خواهد برد. در هر حال‌ این‌ تغییرمواد هسته‌ برای‌ كاهش‌ تلفات‌ الكتروموتورهامی‌تواند بدون‌ تغییر فروان‌ در طراحی‌ این‌تجهیزات‌ به‌ عنوان‌ یك‌ روش‌ مناسب‌، مطرح‌باشد هرچند كه‌ درحال‌ حاضر با توجه‌ به‌ عدم‌توانایی‌ ساخت‌ داخل‌ ورقهای‌ فولاد سیلیسیم‌دار در كشور ،هزینه‌های‌ ارزی‌ تهیه‌ مواد اولیه‌و ساخت‌ چنین‌ الكتروموتورهایی‌ تا حدی‌ بالاخواهد بود.

روش‌ مناسب‌ دیگر برای‌ كاهش‌ تلفات‌الكتروموتورها بدون‌ نیاز به‌ تغییر طراحی‌ ویاابعاد آنها، استفاده‌ از هادی‌های‌ مسی‌ به‌ جای‌آلومینیوم‌ در آنها ست‌.باتوجه‌ به‌ آنكه‌ هدایت‌الكتریكی‌ مس‌ تقربیاپ ۶۰ درصد بیشتر ازهدایت‌ الكتریكی‌ آلومینیوم‌ است‌، در بیشترحالتها برای‌ ساخت‌ هادیهای‌ استاتورالكتروموتورها از مسن‌ استفاده‌ می‌شود. درساخت‌ هادیهای‌ روتورالكتروموتورها نیز اگرچه‌ برای‌ الكتروموتورهای‌ بزرگ‌ (باتوان‌بیشتر از ۲۵۰ كیلو وات‌) معمولاپاز مسن‌الكتریكی‌ كار شده‌ و شكل‌ داده‌ شده‌ استفاده‌می‌شود، اما روش‌ ساخت‌ روتور چنین‌الكتروموتورهایی‌ ریخته‌ گری‌ نبوده‌ و بنابراین‌بسیار زمان‌ گران‌ و هزینه‌بر هستند هرچند كه‌با توجه‌ به‌ تعداد نسبتاپ كم‌ ساخت‌ چنین‌الكتروموتورهایی‌، استفاده‌ از چینن‌ روشی‌چندان‌ نامطلوب‌ در نظر گرفته‌ نمی‌ شود.درمورد الكتروموتورهای‌ القایی‌ كوچك‌ و متوسطكه‌ سالانه‌ تعداد بسیار زیادی‌ از آنها تولیدمی‌شود، تنها روش‌ اقتصادی‌ برای‌ ساخت‌روتور آنها، ریخته‌ گری‌ دایكاست‌ (تحت‌فشار) فلز هادی‌ اطراف‌ هسته‌ و ایجاد یك‌ساختار یكپارچه‌ از روتور است‌.

اگر چه‌ از زمانهای‌ گذشته‌ نیز مشخص‌بوده‌ است‌ كه‌ بكار بردن‌ هادیهای‌ مسی‌ درساخت‌ روتور الكتروموتورهای‌ القایی‌ قف‌س‌سنجابی‌ می‌تواند باعث‌ بهبود بازدهی‌ آنهاشود اما به‌ دلیل‌ مشكلات‌ موجود بر سر راه‌ریخته‌ گری‌ دایكاست‌ مس‌ و سهولت‌ بیشتراین‌ فرایند برای‌ هادیهای‌ آلومینومی‌، با درنظر گرفتن‌ مسائل‌ اقتصادی‌، ریخته‌ گری‌دایكاست‌ آلومینیوم‌ به‌ عنوان‌ روش‌ مناسب‌تربرای‌ ساخت‌ این‌ روتورها مورد استفاده‌قرارمی‌ گیرد.

این‌ حالت‌ باعث‌ شد كه‌ تاچندین‌ سال‌ گذشته‌ تقریباپ روتور تمامی‌الكتروموتورهای‌ القایی‌ قفس‌ سنجابی‌كوچك‌ و متوسط از طریق‌ ریخته‌ گری‌دایكاست‌ آلومینیوم‌ تولید شود و متاسفانه‌استفاده‌ از هادیهای‌ مسی‌ تنها در اجزامی‌استاتور چنین‌ الكتروموتورهایی‌ خلاصه‌ شودو با این‌ حال‌ از حدود دهه‌ ۷۰ میلادی‌ باافزایش‌ قسمت‌ انرژی‌ الكتریكی‌ تلاشهایی‌شد تا ساخت‌ روتورهای‌ مسی‌ دایكاست‌ شده‌به‌ صورت‌ اقتصادی‌تر صورت‌ گرفته‌ و عوامل‌كنترل‌ كننده‌ این‌ فرایند، بیشتر شناسایی‌ شود.این‌ روند به‌ خصوص‌ از اواخر دهه‌ ۹۰میلادی‌،گسترش‌ فراوانی‌ یافت‌ و با انجام‌ مطالعات‌ وتحقیقات‌ كاربردی‌، مهمترین‌ روشهاوفن‌آوریهای‌ مناسب‌ واقتصادی‌ برای‌ ساخت‌چنین‌ روتورهایی‌، شناسایی‌ شد .

به‌ گونه‌ای‌ كه‌امروزه‌ تولید انبوه‌ چنین‌ الكتروموتورهایی‌ درتعدادی‌ از كارخانه‌های‌ بزرگ‌ سازنده‌الكتروموتورها آغاز شده‌ واستقبال‌ بسیارزیادی‌ از این‌ محصولات‌ بعمل‌ آمده‌ است‌ .

نكته‌ بسیار مهم‌ در مورد چنین‌الكتروموتورهایی‌ آن‌ است‌ كه‌ بدون‌ هیچ‌ گونه‌تغییر طراحی‌ و یا تغییر ابعادی‌ الكتروموتور،تلفات‌ آنها تا حدود زیادی‌ كاهش‌ می‌یابد واین‌ حالت‌ مخصوصاپ برای‌ سازندگانی‌ نظیرتولید كنندگان‌ ایرانی‌، بسیار مناسب‌ خواهدبود.

بخصوص‌ آن‌ كه‌ توجه‌ داشته‌ باشیم‌ كه‌ درزمینه‌ مواد اولیه‌ مورد نیاز، ایران‌ در حال‌ حاضرپنجمین‌ كشور تولید كننده‌ مسن‌ محسوب‌می‌شود (رتبه‌ دوم‌ به‌ لحاظ دارا بودن‌ معادن‌مسن‌ دنیا) در حالی‌ كه‌ جایگاه‌ مناسبی‌ درزمینه‌ تولید آلومینیوم‌ نداشته‌ و لذا این‌جایگزینی‌، هزینه‌ ارزی‌ اضافی‌ را تحمیل‌نخواهد كرد، ضمن‌ آنكه‌ می‌تواند نیاز به‌واردات‌ آلومینیوم‌ را نیز كاهش‌ دهد.

بنابراین‌به‌ نظر می‌رسد كه‌ با توجهبه‌ شرایط كنونی‌كشور، فن‌آوری‌ مناسب‌ترین‌ گزینه‌ای‌ است‌كه‌ بدون‌ افزایش‌ هزینه‌های‌ ارزی‌ و یا بدون‌نیاز به‌ ن‌ آوریهای‌ گران‌ قیمت‌ (نظیر استفاده‌از ابر رساناها و یا ورق‌های‌ الكتریكی‌ آمورف‌یا پرسیلیسم‌) می‌تواند باعث‌ كاهش‌ قابل‌ملاحظه‌ در تلفات‌ برق‌ و انرژی‌الكتروموتورهای‌ داخلی‌ شود .

● مزایای‌ روتورهای‌ مسی‌ دایكاست‌ شده‌

مهم‌ترین‌ مزیت‌ استفاداه‌ از روتورهای‌ مسی‌دایكاست‌ شده‌ در الكتروموتورهای‌ القایی‌،كاهش‌ فراوانی‌ در تلفات‌ توان‌ (انرژی‌) و بهبودبازدهی‌ این‌ نوع‌ الكتروموتورهاست‌.

خلاصه‌ای‌ از نتایج‌ حاصل‌ شده‌ از مقایسه‌بازدهی‌ و تلفات‌ الكتروموتورهای‌ القایی‌قفس‌ سنجابی‌ با روتورهای‌ مسی‌ و یاآلومینیومی‌ دایكاست‌ شده‌ را نشاه‌ می‌دهد .

استفاده‌ از روتورای‌ مسی‌ دایكاست‌شده‌ به‌ جای‌ آلومینیوم‌ در الكتروموتورهای‌استاندارد (ستونهای‌ ۳و۴)، باعث‌ افزایش‌بازدهی‌ آنها در حدود چهارتاهفت‌ در صد و نیزكاهش‌ تلفات‌ این‌ نوع‌ الكتروموتورها در حدود۳۰ تا ۳۵ در صد، می‌شود.

در صورتی‌ كه‌ این‌حالت‌ در كشور محقق‌ شود، با در نظر داشتن‌مصرف‌ برق‌ كشور در سال‌ آینده‌ در حدود۱۲۰میلیارد كیلو وات‌ ساعت‌ و لحاظ كردن‌ ۳۰تا ۳۵ در صد از این‌ مصرف‌ برق‌ درالكتروموتورهای‌ القایی‌ كوچك‌ و متوسط، درصورتی‌ كه‌ بازدهی‌ آنها در حدود ۵ تا ۶ در صدافزایش‌ یابد، پتانسیل‌ موجود برای‌ صرفه‌جویی‌ سالانه‌ انرژی‌ الكتریكی‌ مصرفی‌ درحدود ۲/۵تا سه‌ میلیارد كیلووات‌ ساعت‌ (به‌ارزش‌ تقریبی‌ ۶۰ تا ۷۰ میلیارد تومان‌) خواهدبود.

همچنین‌ با توجه‌ به‌ اوج‌ بار شبكه‌سراسری‌ (در حدود ۲۷۰۰۰ مگاوات‌) و مصرف‌برق‌ این‌ الكتروموتورها (در حدود ۳۰تا ۳۵درصد) از این‌ اوج‌ بار، پتانسیل‌ پیك‌ سایی‌شبكه‌ با استفاده‌ از این‌ فن‌ آوری‌ در حدود۵۰۰خواهد بود. علاوه‌ بر این‌، بررسیهای‌مختلف‌ نشان‌ داده‌ است‌ كه‌ به‌ دلیل‌ كاهش‌تلفات‌ و گرمای‌ ایجاد شده‌ درالكتروموتورهای‌ القایی‌ با روتورهای‌ مسی‌دایكاست‌ شده‌، عمر آنها حداقل‌ ۵۰ در صدبیشتر از موتورهای‌ با روتورهای‌ آلومینیومی‌است‌ ضمن‌ آنكه‌ به‌ دلیل‌ خواص‌ استحكامی‌بیشتر مس‌ نسبت‌ به‌ آلومینیوم‌،توانایی‌تحمل‌ نیروهای‌ مكانیكی‌ (بخصوص‌خستگی‌) در اینگونه‌ روتورها بیشتر ازروتورهای‌ آلومینیومی‌ بوده‌ و به‌ این‌ دلیل‌ نیز،عمور الكتروموترهای‌ القایی‌ با روتورهای‌مسی‌ دایكاست‌ شده‌ بیشتر خواهد بود .

● نتیجه‌گیری‌

بهبود بازدهی‌ موتورهای‌ الكتریكی‌القایی‌، از جمله‌ مهم‌ترین‌ روش‌هابرای‌ كم‌كردن‌ تلفات‌ انرژی‌ الكتریكی‌ و نیز كاهش‌اوج‌ بار شبكه‌ سراسری‌ محسوب‌ می‌شود. این‌نوع‌ الكتروموتورها در محدوده‌ قدرت‌ كوچك‌ ومتوسط (۰/۲۵-۱۵۰اسب‌ بخار) هر سال‌ بیش‌از ۳۰ در صد مصرف‌ برق‌ كشور رابه‌خوداختصاص‌ می‌دهند و با توجه‌ به‌ بازدهی‌پایین‌ آنها، استفاده‌ از روشهای‌ مناسب‌واقتصادی‌ برای‌ بهبود بازدهی‌ آنها، ارزش‌فراوانی‌ خواهد داشت‌.

با توجه‌ به‌ شرایطكنونی‌ تولید كنندگان‌ این‌ تجهیزات‌ در داخل‌كشور ومحدودیت‌های‌ موجود در رابطه‌ باتغییر طراحی‌ وابعاد این‌ الكتروموتورها در كنارسایر مسائل‌ مربوط به‌ هزینه‌های‌ ارزی‌، یكی‌از مناسب‌ترین‌ روشها برای‌ افزایش‌ كارایی‌این‌ الكتروموتورها، استفاده‌ از روتورهای‌مسی‌ دایكاست‌ شده‌ به‌ جای‌ روتورهای‌آلومینیومی‌ است‌ كه‌ این‌ فن‌ آوری‌ قادرمی‌شوند تلفات‌ برق‌ را در این‌ تجهیزات‌ درحدود ۳۰ در صد كاهش‌ دهد.

پتانسیل‌ پیك‌سایی‌ شبكه‌ سراسری‌ از طریق‌ این‌ فن‌ آوری‌بیش‌ از ۵۰۰ مگاوات‌ و مقدار صرفه‌ جویی‌انرژی‌ الكتریكی‌ در كشور از این‌ طریق‌سالانه‌ ۲/۵ تا سه‌ میلیارد كیلووات‌ ساعت‌( باارزش‌ تقریبی‌ ۶۰-۷۰میلیارد تومان‌) تخمین‌زده‌ می‌شود به‌ علاوه‌ این‌ حالت‌ منجر به‌افزایش‌ عمر، كاهش‌ نیاز به‌ خنك‌ كنندگی‌،نگهداری‌ و تعمیر آسانتر و نیز عملكردمكانیكی‌ بهتر این‌ تجهیزات‌ خواهد شد این‌امر با نظر داشتن‌ اینكه‌ ایران‌ یكی‌ ازبزرگترین‌ دارندگان‌ و تولید كنندگان‌ مس‌ دردنیا ست‌ لزوم‌ توجه‌ بیشتر به‌ این‌ فن‌ آوری‌ رابیش‌ از پیش‌ نمایان‌ می‌كند و چه‌ بسا ممكن‌است‌ از این‌ طریق‌ امكان‌ صادرات‌ این‌الكتروموتورهای‌ پربازده‌ با قیمت‌های‌ قابل‌به‌ بازارهای‌ جهانی‌ نیز فراهم‌ شود.

[spow 44197]

برای پیکر بندی و تقسیم بندی نیروگاهها ابتدا در مورد مفهوم مدل بار توضیحاتی ارائه می دهیم .

 

مدل بار

اصولاً هر شبکه الکتریکی دارای نوساناتی در مصرف می باشد. میزان مصرف لحظه ای شبکه با ساعات شبانه روز ، روزهای هفته ، ماههای سال ، فصول سال و حتی بافتار فرهنگی ، اجتماعی و اقتصادی جامعه تغییر می کند . منحنی تغییرات قدرت الکتریکی هر شبکه با میزان حداقل و حداکثر مصرف ساعتی و نسبت حداقل به حداکثر (بنام ضریب بار) تعریف می گردد. منحنی که به این ترتیب بدست می آید را مدل بار یا منحنی تغییرات بار می نامند.

سطح زیر این منحنی که میزان مصرف انرژی الکتریکی را در طول زمان معین می کند، به سه ناحیه تقسیم می گردد . این نواحی راناحیه بار پایه ، ناحیه بار میانی و ناحیه بار پیک می نامیم که به آنها بار پایه ، بار میانی و بار پیک نیز می گویند . شكل زیر مدل عمومی بار مصرفی در شبكه های ایران را نشان می دهد :

 

 

برای احداث یک نیروگاه می بایستی هدف از احداث آن تامین انرژی الکتریکی برای یکی از نواحی سطح زیر منحنی مصرف شبکه باشد.

در هرشبکه احتمال قطع برق و عدم تامین نیاز مصرف کنندگان وجود دارد . هرچه میزان قدرت نصب شده بیشتر از نیاز شبکه ( مصرف ) باشد احتمال خاموشی کمتر خواهد بود . خاموشی ها اغلب در پیک های فصلی اتفاق می افتد و باید در این برهه ها توجه بیشتری به موضوع تامین برق اضطراری نمود.

با توجه به مطالب فوق و مفهوم مدل بار، نیروگاهها از نظر تولید الکتریسیته به چهار دسته عمده تقسیم بندی می شوند که عبارتند از :

1- نیروگاههائی که برای تامین بار پایه طراحی و احداث می گردند.

2- نیروگاههائی که برای تامین بار میانی بکار می روند.

3- نیروگاههائی که برای تامین بار پیک ساخته می شوند .

4- نیروگاههائی که جهت تولید برق اضطراری مجحتمع ها مورد استفاده قرار می گیرد.

انواع مختلف مولدهای انرژی الکتریکی:

گونه های مختلف متعارف مولدهای انرژی الکتریکی بشرح زیر می باشند:

1-مولدهای اتمی

2- مولدهای آبی

3- مولدهای بخاری

4- مولدهای گازی

5- مولدهای سیکل ترکیبی

6- مولدهای دیزلی

7-مولدهای بادی

8- مولدهای خورشیدی

9- geothermal

[spow 44197]

کاربرد روز افزون توربین های گازی در صنایع مختلف ، به خصوص در صنایع نفت و الکترونیک، از قبیل به حرکت در آوردن پمپ های بزرگ در داخل خطوط لوله نفت و گاز ، تامین انرژی مورد نیاز کارخانجات و مناطق خاص جدا از شبکه بسیار چشم گیر و قابل توجه است .همچنین در صنعت تولید نیروی برق شبکه های سراسری ، با عنوان واحدهایی قادرند سریعاٌٍ در مدار قرار گیرند بسیار مورد توجه هستند .

 

 

این نوع مولدها با چند صد کیلووات تا دویست مگاوات به صورت سری سازی ساخته می شود. قدرت و مدل این نوع مولدها و مولدهای دیزلی که متعاقبا، معرفی خواهند شد،تابعیت چندانی از خریدار ندارد بلکه کلیه انواع آن از قبیل طراحی شده و به صورت سری با قبول سفارش ساخت ، تا حد امکان در کارخانه سازنده به صورت کامل بر روی شاسی سوار و سپس برای نصب به محل احداث حمل می گردد.

نصب این نوع مولدها پس از ورود به کارگاه بسیار سریع صورت می گیرد و سرعت راه اندازی آنها به لحاظ حداقل بودن تجهیزات کمکی بسیار زیاد است .

از آنجایی که قدرت های قابل ساخت این مولدها گسترده می باشد ، لذا متناسب با گستردگی شبکه از آن در تامین گونه های مختلف نیاز شبکه استفاده می گردد، بدین معنی که در شبکه های کوچک و متوسط به عنوان تولید کننده بار پایه و در شبکه های بزرگ به عنوان تولید کننده بار میانی و بار پیک مورد استفاده قرار می گیرد.لازم به توضیح است که در مجتمع های تولیدی بزرگ که قطع برق شبکه باعث به وجود آمدن خسارت های زیاد می شود ، از این نوع مولدها به عنوان تولید کننده برق اضطراری نیز ، استفاده می شود.

بطور کلی این نوع مولدها در یک تقسیم بندی کلی در سه دسته مورد مطالعه قرار می گیرندکه ذیلاً بررسی می شوند:

 

دسته اول، مولدهایی هستندکه اصول کار آنها بر پایه طراحی مولدهای بخار استوار است و بر این اساس تحولات لازم در طراحی با توجه به تکنولوژی های ساخت به وجود آمده است . اصولاٌ این نوع مولدها از نظر وزنی سیگین و تجهیزات کمکی آنها نسبت به گونه های دیگر بیشتر بوده و معمولاً قدرت های بالای آنها اقتصادی است و بدین جهت قدرت های قابل ساخت در کارخانجات سازنده این نوع مولدها معمولاٌ از 30 مگاوات بیشتر است .سازندگان این دسته از مولدها عمدتاٌ زیمنس و ABB(براون باوری سابق ) هستند . در شبکه های کوچک از این نوع واحدها به عنوان تولید کننده بار پایه و در شبکه های بزرگ به عنوان تولید کننده بار میانی و پیک و حتی اضطراری استفاده می گردد.البته این نوع مولدها در شبکه های بزرگ ، ضمن ترکیب با مولدهای بخاری (چرخه های ترکیبی ) ، می توانند در تولید بار پایه نیز به کار روند.

راندمان این نوع مولدها عموماً در قدرت های بالا بیشتر از واحدهای مشابه می باشد ولی به سبب برخورداری از تجهیزات کمکی بیشتر و نتیجتاٌ هزینه نگهداری و پرسنلی بالاتر ، هزینه تولید هر کیلو وات آنها با انواع دیگر توربین های گاز ، در قدرت های معادل ، برابری می کند .

این نوع مولدها معمولاً می بایستی در داخل سالن نصب گردند و به سبب سنگین بودن تجهیزات ( بالا بودن متوسط وزنی نسبت به کیلو وات تولیدی ) مدت زمان نصب و راه اندازی آنها بیشترین زمان در نوع خود را دارا می باشد .

 

هزینه سرمایه گذاری ارزی این دسته از مولدهای گازی معادل سایرین می باشد ( با احتساب عمر مفید ) لیکن هزینه های سرمایه گذاری محلی آن از دیگر انواع توربین گاز بیشتر است .

 

دسته دوم از توربین گازها ، توربین های نوع جتی می باشند که عمدتاًٌ در صنایع هوایی کاربرد دارند و بعضاً نیز با اعمال تغییرات جزئی ، به صورت توربین ژنراتور به کار می روند. عمده مشخصه این نوع مولدها در اطاق های احتراق آنها می باشد که از آلیاژهای خاصی ساخته می شوندضمن اینکه نازل سوخت آنها نیز از نوع مرکب می باشد .

توربین از چند طبقه مجزا از هم تشکیل شده که هر یک دور گردش مخصوص به خود را دارند و بدین سبب به آنها توربین های گازی چند محوره هم گفته می شوند . دور توربینی که برای چرخاندن کمپرسور به کار می رود، به 40 هزار دور در دقیقه هم می رسد . دور توربین کم دور آن معمولا ٌ با دور ژنراتور یکی است و در حقیقت این دو با هم کوپله می باشند .

قیمت تمام شده هر کیلو وات قدرت نصب شده این نوع مولدها ، نسبت به دیگر انواع مولدهای گازی غالباٌ 5 تا 10 درصد کمتر می باشد لیکن به سبب تفاوت راندمان و هزینه تعمیر و نگهداری ، قیمت هر کیلو وات انرژی تولیدی آن، گرانتر از دیگر انواع می باشد .

 

دسته سوم، توربین های گازی صنعتی هستند که تکامل خود را از توربین های جتی آغاز کرده اند لیکن کاملا ٌ از انواع جتی فاصله گرفته اند و تنها خصیصه ای که از جت ها دارند ، تعداد اتاق های احتراق آنهاست .

عمده سازندگان این نوع مولدهای گازی خانواده جنرال الکتریک و خانواده و ستینگ هاوس می باشند که هرکدام شامل چند سازنده عمده هستند .

 

 

مدل عمومی كاركرد دسته اول و سوم مولدهای گازی در شكل زیر به تصویر كشیده شده است :

 

نحوه کارکردهای گازی بدین ترتیب است که کمپرسور در حال گردش با دور زیاد ، هوای محیط را مکیده وفشار آن را به چندین برابر فشار محیط ( حدود 10 برابر ) می رساند ، ضمن اینکه نسبتاً درجه حرارت آن نیز افزایش می یابد .هوای فشرده شده از کمپرسور خارج و به درون محفظه یا محفظه های احتراق هدایت می شوند . در داخل اتاق احتراق شعله دائمی برقرار است و سوخت (گاز، گازوئیل و یا بعضاً مازوت ) نیز با فشار مناسبی به درون آن پاشیده می شود .

سوخت به همراه هوای فشرده در مجاورت شعله ، آتش می گیرد و گاز داغی با حجم زیاد که دمای آن به 1800 درجه سانتیگراد می رسد تولید می گردد . گاز حاصل که نتیجه یک احتراق کامل بدون تولید دوده است ، به سبب محدودیت های تکنولوژیکی مستقیماٌ قابل ارسال به توربین نمی باشد و لازم است خنک گردد . این کار توسط هوای اضافی ورودی به اتاق احتراق ، از طریق کمپرسور ، انجام می گیرد .

گاز داغ مناسب از نظر درجه حرارت ، وارد توربین شده و بخش اعظم انرژی خود را به صورت انرژی مکانیکی دورانی ، به توربین منتقل می کند و خود از طریق اگزوز خارج می گردد . حدود دو سوم ( 3/2) انرژی دورانی حاصله از توربین به مصرف گرداندن کمپرسور ، و یک سوم (3/1) آن برای گردش ژنراتور به کار می رود . ژنراتوری که یا به صورت مستقیم و یا از طریق جعبه دنده با توربین هم محور و کوپله است ، با میدان الکتریکی گردان خود ، در استاتور ، جریان الکتریسته با ولتاژ از پیش طراحی شده تولید می کند .

شمای حرارتی نیروگاههای گازی در شكل زیر آمده است :

[samyar 3407]

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

• ورود
• یا
• ثبت نام

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

• ورود
• یا
• ثبت نام

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

• ورود
• یا
• ثبت نام

[samyar 3407]

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

• ورود
• یا
• ثبت نام

[seyed mehdi hoseyni 27119]

نيروگاه هاى توليد الكتريسيته در اعماق آب درياها با استفاده از قدرت جزر و مد مى توانند كمكى براى مسئله انرژى

 

جامعه بشرى باشند. نخستين پروژه از اين نمونه با يك سيستم نوين، در حال حاضر مشغول به كار است. پره هاى 11

 

مترى يك توربين زير آبى به آرامى و بدون سر و صدا در حال گردشند. اين نخستين پروژه توليد الكتريسيته از نيروى

 

جزر و مد در عمق درياست كه به شيوه اى نوين به كار گرفته شده است. توربين هاى توليد انرژى، كه در عمق 20

 

مترى در فاصله 2 كيلومترى ساحل «دوون» واقع در جنوب غربى انگليس كار مى كنند حاصل 4 سال تلاش مهندسان و

 

كارشناسان دانشگاه كاسل آلمان است. اين تنها نيروى جزر و مد است كه پروانه هاى عظيم اين توربين هاى زيرآبى، با

 

نام «جريان دريايى» را به چرخش درمى آورد. اين توربين ها، برخلاف توربين هاى بادى كه وابسته به شرايط آب و

 

هوايى هستند مى توانند در اعماق دريا و به دور از تغيير و تحولات جوى به طور دائم به كار خود ادامه داده و به توليد

 

الكتريسيته بپردازند.

 

در واقع، اينجا، صحبت از يك منبع انرژى پايان ناپذير است. البته بايد خاطرنشان شد كه استفاده از اين نيرو، ايده جديدى

 

نيست. در قرن يازدهم ميلادى نيز آسيابان هاى سواحل ولز، سنگ هاى آسياب خود را با كمك نيروى جزر و مد به كار

 

مى انداختند و بر همين اساس هم يك نيروگاه بهره بردارى از قدرت جزر و مد در «سانت متلو»ى فرانسه از 35 سال

 

پيش تاكنون به كار مشغول است. اما از اين روش، تنها در شمار اندكى از سواحل جهان مى توان استفاده كرد. يعنى در

 

سواحلى كه تفاوت ارتفاع سطح آب، در حين جزر و مد بيش از چندين متر است. توربين موسوم به «جريان دريايى» نيز،

 

از اين تفاوت ارتفاع استفاده مى كند. اما كار اين توربين، بر اصل ديگرى استوار است. اين چرخ آسياب زير دريايى،

 

مانند نمونه هايى كه قبلاً از آنها ياد كرديم از نيروهاى عمودى بالا و پائين رفتن سطح آب استفاده نمى كند بلكه از جريان

 

هاى افقى اى بهره مى گيرد كه بر اثر جزر و مد به وجود مى آيند. به همين دليل اين توربين جديد مى تواند در مكان هاى

 

ديگر با ميزان كمتر جزر و مد نيز به كار گرفته شود. از مزيت هاى ديگر اين توربين ها مى توان به اين نكته اشاره كرد

 

كه براى به حركت درآوردن اين توربين ها نيروى زيادى لازم نبوده و اين توربين ها قادرند با سرعت هاى بسيار پائين

 

نيز به حركت درآيند. ميزان كار مفيد به دست آمده از اين توربين ها 2 برابر ميزان كار مفيد توربين هاى بادى بر روى

 

زمين است چرا كه جرم حجمى آب 700 بار بيشتر از جرم حجمى هواست و به همين علت نيروهاى انتقال يافته بزرگتر

 

هستند. بايد يادآورى كنيم كه توربين «جريان دريايى» هنوز به صورت آزمايشى و با ميزان توليد حداكثر 300 كيلووات

 

كار مى كند اما قرار است به زودى توربين ديگرى به كار گرفته شود كه حداقل 2 برابر توربين كنونى است. متخصصان

 

امر، تنها در اروپا 100 محل را شناسايى كرده اند كه مى توان در آنها با كمك نيروى جريان هاى دريايى، اختلاف ارتفاع

 

سطح آب در هنگام جزر و مد و امواج، جمعاً 12 هزار مگاوات الكتريسيته توليد كرد: يعنى به ميزان 10 نيروگاه بزرگ

 

اتمى. انرژى توليد شده 15 تا 20 درصد انرژى مورد نياز كشورهاى اروپايى است. در سواحل نروژ توربين هاى

 

مشابهى به كار گرفته شده اند. اين توربين ها قرار است به صورت آزمايشى، ابتدا تامين كننده برق ،50 سپس 1000 و

 

سرانجام 20 هزار خانه مسكونى باشند. در سواحل جزيره «شتلند» توربين ديگرى به توليد الكتريسيته مشغول است. در

 

مقابل سواحل كاليفرنيا، فلوريدا و كرانه شرقى كانادا پروژه اى مشابه به كار گرفته شده است. كارشناسان معتقدند طى 30

 

سال آينده مى توان از اين توربين ها براى توليد 40 درصد از انرژى مورد نياز خانه هاى مسكونى بهره جست. در

 

سواحل اسكاتلند براى توليد الكتريسيته تنها از نيروى امواج استفاده مى شود. باله ها جريان امواج را به درون تونلى منتقل

 

كرده و به اين ترتيب توده هوا را به جلو مى رانند و با كمك اين توده هوا توربينى به گردش در مى آيد. اما ساده ترين

 

سيستم بهره بردارى از انرژى جزر و مد سيستمى است كه دانماركى ها به كار مى گيرند. در اين سيستم، امواج مستقيماً

 

توسط يك سطح شيب دار به سوى پره هاى توربين رانده مى شوند و آن را به حركت درمى آورند. طبق محاسبات شوراى

 

مشورتى انرژى جهانى، حركت هاى دريايى از اين پتانسيل برخوردارند كه تمامى نياز جهان به انرژى را تامين سازند.

 

البته سواحل كشور آلمان به خاطر رفت و آمد زياد كشتى ها و سرعت اندك جريان هاى آبى براى اين منظور مناسب

 

نيستند. در حال حاضر تقريباً 86 درصد از انرژى مورد نياز جهانيان توسط زغال سنگ، گاز طبيعى و نفت خام تامين

 

مى گردد. اين سوخت هاى فسيلى نه تنها اثر گلخانه اى را در اتمسفر زمين تشديد مى كنند كه به نوبه خود تغييرات آب و

 

هوايى را به دنبال دارد، بلكه منابع پايان ناپذيرى نبوده و سرانجام، روزى به پايان خواهند رسيد. طبق ارزيابى

 

كارشناسان امر منابع نفت خام زمين كه به تنهايى 40 درصد از انرژى جهان را تامين مى كنند طى 50 تا 70 سال آينده

 

به پايان خواهند رسيد.

 

[seyed mehdi hoseyni 27119]

ترجمه از مهندس محسن فدايي‌نژاد

 

برگرفته از ماهنامه بين‌المللي مهندسي قدرت

 

 

نيروگاه جذرو مد سيوا (Sihwa) به عنوان بخشي از پيشبرد كره در جهت افزايش سهم انرژي قابل تجديد در مصارف سوختي اين كشور راه‌اندازي شد.

 

با توليد mw260 سيوا بعنوان بزرگترين نيروگاه قدرت در نوع خودش در جهان خواهد بود و براي منطقه درياچه سيوا مزاياي زيست‌محيطي زيادي به ارمغان خواهد آورد.

 

اقيانوسها، ذخاير بالقوه عظيم انرژي مجاني و سازگار با محيط‌زيست هستند كه مي‌توان براي تامين تقاضاي انرژي آنها را مهار كرد. اقيانوسها 97 درصد از منابع آبي را شامل مي‌شوند و بيش از 70 درصد سطح كره زمين را مي‌پوشانند. جذر و مدها توسط چرخش زمين داخل ميدان جاذبه ماه و خورشيد توليد مي‌شوند. حركتي كه در اثر جاذبه بين اين سيارات وجود دارد سبب بالا و پايين رفتن پريوديك سطح آب اقيانوسها مي‌شوند. در بيشتر سواحل، جذر و مدها دوبار در روز رفت و برگشت دارند و توسط نيروگاه جذر و مد مي‌توان انرژي اين حركت را گرفت. يك نيروگاه جذر و مد مي‌تواند بر روي يك دلتا، دهانه ورودي رودخانه به دريا و يا ساحل گسترانده شود، اما بروي دهانه ورودي رودخانه به دريا اين انرژي راحت‌تر مهار مي‌شود.

 

بهترين محل‌ها براي نيروگاههاي جذرومد، جايي با بيشترين دسترسي به جذر و مدهاست و همچنين دهانه باريك رودخانه به دريا، سدهايي كه براي اين منظور ساخته مي‌شوند مي‌تواند حفاظي در مقابل طغيانهاي ساحلي بوجود آورد و به عنوان سدهايي در مقابل يورش موج‌هاي بلند عمل كنند. علي‌الخصوص در محل‌هاي بزرگ، حضور راهي بروي سد، مزاياي عمده‌اي بدنبال دارد.

 

بيشترين مزاياي قابل توجه در نيروگاه جذرو مد اين است كه آنها آلودگي زيست‌محيطي بدنبال ندارند. همانند ديگر ذخاير قابل تجديد انرژي، انرژي جذرو مد جايگزين سوخت فسيلي شده و CO2 را در اتمسفر كاهش مي‌دهد.

 

مزايا و قيمتها:

در حالي كه نيروگاههاي هيدروالكتريك در ساعت‌هاي مقرر به كار گرفته مي شوند، نيروگاههاي جذر و مد تنها در ساعت‌هاي خاصي از روز مي‌توانند الكتريسيته توليد‌كننده، با مقادير آب و جذر و مد كافي و فراهم شده.

قيمت سيستمهاي جذرو مد بسته به خصوصيات زيست‌محيطي و جغرافيايي و زمين‌شناسي محل تغيير مي‌كند. طبق مطالعات بعمل آمده هزينه‌هاي گزاف و زمان‌هاي درازمدتي كه صرف ساخت مي‌شود، از به اجرا درآمدن طرح‌هاي عظيم در اين زمينه جلوگيري مي‌كند. تنها نيروگاههاي جذر و مد عظيم كه مقدار سرمايه‌‌گذاري كلاني را مي‌طلبند، اقتصادي خواهند بود. از عوامل عمده تاثيرگذاري بر روي هزينه‌ها درمحل نيروگاه مي‌توان اندازه سدهاي مورد نياز و اختلاف ارتفاع سطح جذر و مد ها را نام برد. هرچند هزينه‌هاي ابتدايي يك نيروگاه جذر ومد در مقايسه با ديگر انواع نيروگاهها نسبتاً بالاست، اما مزايايي شامل هزينه‌هاي عملياتي و نگهداري پايين دارند باتوجه به اينكه هيچ سوختي مورد نياز نيست.

عوامل تاثيرگذار در هزينه‌هاي مورد نياز در محل نيروگاه جذر و مد شامل اندازه سدهاي مورد نياز و تفاوت ارتفاع بين جذرو مدهاست.

توليد قدرت جذرو مد مزاياي اضافي ديگر هم دارد شامل حمل و نقل پيشرفته علاوه بر پلهاي ريلي بر روي دهانه‌هاي ورودي رودخانه به دريا و كاهش گازهاي گلخانه‌اي توسط جايگزيني توان حاصله پاك به جاي سوختهاي فسيلي

پروژه‌اي كه در اين زمينه بتواند اين مزايا را نشان دهد، نيروگاه جذرو مد سيوا است كه توسط مهندس دوو (Daewoo) ساخته شده و بر روي سيوا در كره جنوبي بنا شده است. اين پروژه 250 ميليون دلاري و mw260 مگاواتي در كشور، در نوع خودش اولين محسوب مي‌شود و انتظار مي‌رود در جهت بهبود كيفيت آب درياچه سيوا هم نقش خود را بخوبي ايفا كند.

ديگر مزايايي كه اين پروژه براي كره به همراه خواهد آورد شامل اكوسيستم وكيفيت آب قابل استرداد درياچه سيوا، فعال‌سازي اقتصادي محلي، علاوه بر جاذبه‌هاي توريستي، كاهش واردات مواد نفتي خام و كاهش در آلودگي زيستي است.

جدول 1- اطلاعات فني سيوا

خروجي هر واحد (Mw/MwA) 26076/26

اندازه سر امواج (m) 5082

سرعت (r/min) 6403

قطر پايه (m) 705

فعاليت‌هاي قابل تجديد و جايگزين مورد نظر

توسعه صنعتي كره كه در سالهاي 1970 شروع شد، تمركز بر روي تقويت انرژي و صنايع شيميايي، شامل فولاد، كشتي‌سازي و سيمان است. كره به واردات انرژي بيش از حد وابسته است و سعي در تهيه و تدارك مطمئني براي خود ازجاي ديگر، براي مثال گاز از روسيه است. همچنين با اين پروژه از توسعه و امتياز خوبي در جهت عرضه انرژي قابل بازيابي برخوردار مي‌شود.

هر واحد داراي ظرفيت 26 مگاوات، قطر پايه 5/7 متر، سرعت 290/64 و حداقل ارتفاع مجاز 82/5 عمل مي‌كند.

كره چهارمين واردكننده بزرگ مواد نفتي است و براي متنوع كردن منابع انرژي خود تامين تقاضاي بالا انرژي، و برنامه‌هاي كاهش انتشار گاز گلخانه‌اي تلاش مي‌كند. كره براي منابع انرژي ديگر خود برنامه‌ريزي مي‌كند و قصد افزايش سهم انرژي‌هاي ديگر را در تركيب سوختي‌اش از 4/1 درصد به 5 درصد تا سال 2011 دارد. كره روزانه 5/2 ميليون بشكه نفت وارد مي‌كند كه نمايانگر مقدار كمي از نيازش است. هدف اصلي اين كشور پروژه‌هاي باد و خورشيدي جهت استفاده بيشتر از انرژيهاي قابل تجديد است. علاوه براين كره در حال تست كردن پتانسيل پروژه‌هاي جذر و مد در سواحلش است.

كره كه در سال 2002 پيمان كيوتو را به تصويب رسانده به دنبال كشف راههاي انجام پروژه‌هاي AIJ (فعاليت‌هاي اجرايي مشترك يا عام‌المنفعه) و CDM (مكانيزم توسعه پاك) است.

شركت منابع آبي كره، كواكو (Kowaco) داراي نفوذي در سيستم آبي در كره است. كواكو ملزم به ايفاي نقشش در جهت بهبود كيفيت زندگي مردم كره و حمايت از توسعه اقتصاد ملي است.

درياچه سيوا:

درياچه سيوا در نيمه غربي شبه جزيره كره در ايالات جيونگي (Gyeonggi) واقع شده است درياي غربي را توسط سد تا فاصله 4km از شهر سيونگ (Siheung) مرزبندي كرده است. اين درياچه در سال 1994 براي تامين آب كشاورزي منطقه و براي توسعه زمينهاي كشاورزي، صنعتي نزديك شهرها و تامين آب آبياري آنها توسط ساخت يك سد، بنا شد. در كنار ساخت درياچه‌اي با وسعت 5/56km (يكي از بزرگترين درياچه‌هاي داراي جزرو مد در كره) زميني به مساحت 173 كيلومتر مربع و 330 ميليون متر مربع ارزش پيدا كرد.

در صورت قطع جريان‌هاي جذرو مد و با توجه با افزايش سريع جمعيت و بارهاي بيهوده‌ صنعتي از كارخانه‌اي اطراف،‌كيفيت آب درياچه سيوا سالها پس از ساخت سد بدتر مي‌شد. نسبت آ‌ب‌هاي آلوده به آبهاي تميز و پخش پساب از كارخانه‌هاي اطراف هم در حال افزايش است.

در حالي كه آلودگي در وضعيت وخيمي بسر مي‌برد و به راه حل فوري نياز دارد. به دليل تغييرات سريع زيست‌محيطي و پايين‌ آمدن كيفيت آب در درياچه سيوا، راهي به جز باز كردن درياچه نماند. سد بر روي شارش ورودي به درياچه گشوده خواهد شد و نيروگاه جذرو مد براي انرژي اين جذر و مدها ساخته خواهد شد.

طراحي نيروگاه:

نيروگاه جذر و مد مانند يك سيستم توليد شارش سيلابي طراحي شده است. سيستم‌هاي توليد شاره توان را از آمد ورفت امواج از دريا به آبگير (پشت سد) توليدمي‌كنند. هنگام مد شارش آب به داخل توربين‌ها توليد الكتريسيته مي‌كند دريچه‌هاي جداگانه‌اي كه در كنار توربين‌ها تعبيه شده‌اند هنگام حالت برگشت باز مي‌شوند.

هنگام جذر، دريچه‌ها بالا مي‌روند و آب خارج مي‌شود. در حالت افول و برگشت آب انرژي توليد نمي‌شود.

پروژه‌ نيروگاه سيوا در نوع خودش در كره اولين است. چنين برنامه‌ريزي شده است كه سد ساخته شده براي گردش و تبادل آب بين درياچه و دريا آب باز شود. اين نيروگاه،‌وضعيت درياچه را با جابجايي سالانه 60 بيليون تن از آب دريا بهبود بخشيد. نيروگاه سيوا از ورود امواج هنگام مد، توان توليد مي كند از اختلاف سطوح بين آب دريا و درياچه مصنوعي سود مي‌برد. كواكو به عنوان صاحب امتياز پروژه نيروگاه را به مجموع خروجي 260mw و توليدتوان سالانه 543 گيگاولت ساعت به اجرا درخواهد آورد.

نيروگاه سيوا شامل موتورخانه‌هايي براي 10 توربين نوع لامپ الكتريك در ژنراتورها، دريچه‌ها و ديگر تجهيزات را شامل مي‌شود. هر واحد ظرفيت mw26 دارد. ضخامت پايه 5/7 متر سرعت 29/64 ولت بر دقيقه و در اندازه مشخص 82000/5 به كار انداخته مي‌شوند عمل تخليه آبگير توسط هشت دريچه جديد و وجود دريچه‌هاي اضافي انجام خواهد شد.

هزينه كلي پروژه حدود 250 ميليون دلار خواهد بود.

پيشنهادات رقابتي

پروژه، پروژه مناقصه بومي سنگين و پردرآمدي توسط شركتهاي مهندسي داخلي به عنوان شركت‌هاي راهنما و تهيه‌كننده‌ها و شركتهاي مهندسي به عنوان پيمانكاران جزء بود. مسووليت گروه‌ها مانند درخت براي پروژه تعريف شده بود. راهنماهاي اين گروه شركت‌هاي داخلي كره‌اي متعهد، با تهيه‌كننده‌هاي تجهيزات وشركت‌هاي مهندسي بودند تجمع شركت‌هاي ساختماني دوو (Daewoo) با مهندسي دوو و شركت ساختماني به عنوان راهنما در پروژه شريك شدند و توسط شركت مشاوره مهندسي سامان (Sam-An) در مناقصه برنده شده و كواكو قرارداد را اعطا كرد. كواكو از بين شركت‌كنندگان در مناقصه بر طبق معيارهاي: قيمت (30%)، تخصص فني(45%)، و مراجع (25%) شركت مورد نظر را انتخاب كرد. دوو به عنوان شركت‌كننده برگزيده اعلام و موظف شد طرح‌هاي خود را با جزييات كامل قبل از اعطاي پروژه به او آماده كند. در مناقصه دوو قيمت بالاتري را نسبت به رقيب خود هيوندا (Hyundai) ارايه كرد.

Va Tech Hydro به عنوان پيمانكار جزء دوو براي تهيه تجهيزات معين و خدمات با توجه به بخش‌هاي الكترومكانيكي مسوول خواهد بود.

Va Tech Hydro به عنوان تهيه‌كننده فني پروژه نيروگاه سيوا عمل خواهد كرد و طراحي‌هاي جزيي براي تجهيزات توربين و ژنراتور ارايه خواهد داد.

علاوه بر اين شركت تمام تجهيزات اصلي براي توربين‌ها و ژنراتورها را تغذيه خواهد كرد. درحالي كه دوو تجهيزات بدون هسته را تهيه خواهد كرد. تعهد Va Tech Hydro شامل محرك‌هاي توربين درزگيري محور توربين، جهت‌ها و هدهاي روغن، دريچه‌ها، هسته‌هاي استاتور و سيم‌پيچي‌ها و قطب‌هاي رتور، جهت‌هاي تركيبي، تحريك، مقره‌ها و سيستم scada است. راه‌اندازي تجهيزات الكترومكانيكي در اوايل سال 2007 جزء اولين تعهدات است. مراحل نصب نيروگاه جذرو مد به حالت پيوسته‌اي به انجام خواهد رسيد. و چون محل كافي براي نگهداري وجود ندارد بخش‌هاي الكترومكانيكي و تجهيزات بايد به موقع تحويل داه شده باشد.

بعلاوه Va Tech Hydro يك سري خدمات وسيعي ارايه خواهد داد. شامل نظارت بر ساخت بخش‌هايي كه بايد به دوو تحويل داده شود. نظارت بر قبل از نصب و بعد از نصب، نظارت بر انجام و ارايه سري آموزشي براي كارگذاري.

ارزش اين قرارداد براي Va Tech Hydro تقريباً 75 ميليون يورو (93 ميليون دلار) است..

علاوه بر دلايل جانبي و فوريت بي‌نهايت پروژه نيروگاه جزرو مد سيوا، برنامه‌ريزي شده تا براي سال 2009 كامل شده باشد.

تيم پروژه يك تيم از متخصصان دوو،‌مهندسي سامان و Va Tech Hydro مسائل اقتصادي را محاسبه كردند و نهايتاً با امضاء اسناد قرارداد به نتيجه رسيدند.

نيروگاه سيوا باب جديدي را در توسعه انرژي قابل تجديد محلي در كره جنوبي گشوده است. اين نيروگاه واردات نفت را تقريباً 860000 بشكه (43 ميليون دلار) كاهش خواهد داد. به همان خوبي سهمش را با ادامه گردش آب درياچه در ارتقاء كيفيت آب را به ارمغان خواهد آورد.

اگر در مورد درياچه سيوا طبق برنامه ريزي پيش برويم، كيفيت زندگي مردم كره بهبود خواهد يافت و توسعه اقتصاد ملي آنها تامين مي‌شود با اين اعطاء (پاداش) Va Tech Hydro در محقق كردن بزرگترين نيروگاه جذرو مد دنيا موقعيت مهمي را به دست خواهد آورد. VTH قصد دارد براي شركت در پيشبرد ساخت نيروگاه‌هاي آبي بزرگ تلاش كندو درگير پروژه‌هاي مشابه شود براي چندين پروژه هنگفت در سواحل غربي شبكه جزيره كره و محل‌‌هاي مورد نظر تحقيقاتي به عمل آمده است كه براي توسعه قدرت جذرو مد هدف‌گذاري شده‌اند.

قدرت جذرومد: گذشته، حال، آينده

نيروگاه‌هاي جذرومد در اوايل دهه 1990 به وجود آمدند در آن زمان تنها يك مسير جذرو مد مورد استفاده بود. ماشين‌هاي جذرومد در قرن 18 ميلادي ساخته شده است. وقتي با ماشين‌هاي باد و چرخ‌هاي آبي رقابت شديدي داشتند. ماشين‌هاي جذرومدي با ورود موتورهاي بخار ارزان از صحنه بيرون رفته است. تعداد كمي درنواحي دوردست باقي ماندند. مهمترين آنها عبارتند از: لورانوس LARANCE) اولين و بزرگترين نيروگاه با كارايي mv240 براي توليد اقتصادي بروي دهانه ورودي در شمال غربي فرانسه بين سالهاي 1961-1967 ساخته شد. يك سد 75 متري (شامل دريچه‌ها، موتورخانه‌ها، سد متحرك و خاكريز) به يك آبگير 17 كيلومتر مربع را محصور كرد. نيروگاه جذر و مد 24 توربين كاپلان نوع لامپ الكتريك (bulb-type Kaplan turbines) با ظرفيت نامي mv10 براي هر كدام دارد.

آناپوليس (Anapolis) دومين نيروگاه جزرومد اقتصادي كه در نيم كره غربي به كار گرفته شد. يك نيروگاه mv18 در آناپوليس رويال در ساحل نواسكاتيا (Nova scatia) در باي فاندي در كانادا (Bay of fundy) است كه در سال 1984 ساخته شد. اين پروژه ازيك سد كنترل شاري با يك توربين استافلو (Straflo) با ضخامت 5/7 متر استفاده مي‌كند.

جاهاي ديگر: بقيه نيروگاه‌ها شامل واحد آزمايشي 400kw د ركيسلايا (kislaya Guna) ساخته شده 1968 در روسيه بر روي دريايي برنت (Barents) و ايستگاه 3.4mw جيانكسيا (jianxia) در چين كه بين سالهاي 1980 و 1986 ساخته شده است.

از لحاظ فني، در اروپا منابع جذر و مدي فراواني در بريتانياي كبير در دسترس است. محلي در دهانه سورن در نوب غربي انگلستان، توانايي بالقوه GW8 را دارا است و در چندين زمينه مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين پتانسيل زيادي در جنوب فرانسه موجود است. در شبه جزيره كوتنيتن (Cotentin) در نورماندي (Normandy) محل‌هاي ديگري كه همه اين پتانسيل را دارند وجود دارند، در آرژانتين، شيلي،‌استراليا، كانادا، چين، هند، كره، روسيه با محدوده جزرومدي بين 5/4 و 5/11 متر تعدادي از اين محلها از مركز تقاضا دور هستند. بنابراين هر چند منابع قابل توجه با قيمت تجهيزات معقولي ارايه مي‌دهند، هم‌اكنون سهم توسعه ناچيزي در حال برايمان بعهده خواهند داشت.

[.sOuDeH. 16059]

لوله های سوپرهیتر از اجزاء اصلی بویلرهای نیروگاهی می باشند كه تحت شرایط حاد دما و فشار بالادر معرض تخریب و از كار افتادگی قرار دارند. عوامل تخریب لوله ها شامل خزش، خستگی و خوردگی می باشند كه سبب ازكارافتادگی این لول هها میشوند. لذا آگاهی از وقوع و گسترش عیوب ایجاد شده در آنها و تعویض به موقع مناطق صدمه دیده می تواند در پیشگیری از توقفهای ناگهانی و خسارات وارده جلوگیری نماید. در این مقاله دو نمونه لوله سوپرهیتر نهایی و پلاتن از یك بویلر نیروگاه 320 مگاواتی به منظور بررسی و ارزیابی وضعیت آنها انتخاب شده است. ای ن بررسی با استفاده از آزمایش های متالوگرافی، سختی سنجی ضخامت سنجی و بررسی میكروسكوپی SEM انجام شده است. نتایج نشان می دهد كه ورود اكسیژن به داخل لول ه ها همراه با انبساط و انقباضهای حرارات ی سبب تشد ید اكس ید اسیون و عیوب حفرات سطحی می شود. همچنین افزایش دما عامل دیگری در تشكیل عیوب مخرب سطحی است كه م ی تواند منجر به كاهش ضخامت لوله ها و بعضا ایجاد سوراخ و ترك و ازكارافتادگی در آنها شود لذا پیشگیری از عوامل فوق و بازرسیهای منظم همراه با آزما یشهای كنترل كیفی بمنظوراطلاع از عیوب و افزایش طول عمر لوله ها امر ی اجتناب ناپذیر است.

[TABLE]

[TR]

[/TR]

[TR]

[TD=colspan: 2]

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

• ورود
• یا
• ثبت نام

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD] [/TD]

[TD]حجم:919 KB[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD] [/TD]

[TD] رمز:www.power2.ir

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD] [/TD]

[TD] تعداد صفحات: 9

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD][/TD]

[TD] نوع فایل: pdf[/TD]

[/TR]

[/TABLE]