تبلیغات
وبلاگ مهندسی مکانیک - مطالب نیروگاه
 

نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

بلک استارت در نیروگاه چیست؟

بلک استارت یک مقوله بسیار مهم در نیروگاه ها می باشد که در واقع عملیات پشتیبانی را انجام می دهد، اکثر افراد تصور می کنند که بلک استارت جهت راه اندازی صفر نیروگاه هست این طرز تفکر صحیح می باشد ولی وجود مقوله Black Start تنها به اینجا ختم نمی شود بلکه نیاز های مهم تری نیز می باشد که احتمال رخداد آنها به مراتب بسیار بیشتر از حالت اول می باشد.

حالت اول؛

در حالت کار عادی یک واحد گازی، همه ی دستگاها به صورتی کاملا هماهنگ و محافظت شده با هم در تعامل می باشند، اما در هنگام قطع ناگهانی برق به هر دلیلی، شاهد خسارات بسیار سنگینی خواهیم بود، در ابتدا لازم میدانم توضیحی در مورد قسمت های بسیار مهم یک واحد گازی ارائه بدهم؛


در ژنراتور های سنکرون نیروگاه ها به دلیل سرعت بالا به جای استفاده از بلبرینگ از یاتاقان استفاده می شود بدین صورت که رتور در میان روغن شناور است شاید سوال برایتان پیش آید چگونه می توان بر فشار گرانش قالب شد؟ جواب سادس با فشار بسیار زیاد؛ در واقع رتور بروی یک جک روغنی (همانند همان جک های اتومبیل ها) سوار است و روغن با فشار بسیار زیاد این رتور را نگه می دارد، قسمت جالب این جاست که فاصله رتور و جسم ثابت که در میان روغن وجود دارد کمتر از یک میلی متر است!!

یاتاقان و رتور

همانگونه که در تصویر می بینید این فاصله بسیار کم است در قسمت ثابت از ماده ای به نام ” بابیت ” که در واقع نوعی سرب هست استفاده می شود و میزان نرمی آن از آلیاژ روتور بیشتر است تا در صورتی که رتور بروی آن افتاد رتور صدمه نبیند بلکه بابیت خورده شود (شبیه عملکرد چکش مسی) خود رتور معمولا 40 تن وزن دارد ولی تنها رتور نیست بلکه یک شفت بسیار بلند تا توربین در واحد وجود دارد که در نهایت وزن به 150 تن می رسد که وزنی بسیار بالاست

شفت

توربین

در تصویر بالا شفت و توربین را مشاهده می نمایید، این روغن برای واحد بسیار مهم است و همواره باید کار روان کاری به صورت مداوم صورت گیرید تا واحد مگاوات مورد نظر را تحویل دهد.

حال تصور کنید برای لحظه این روان کاری از کار خود باز ایست و محور 150 تنی ما که با سرعت 3000 دور در دقیقه می چرخد کمی تاب بردارد (در حد میلی متر) چه خواهد شد؟ پاسخ چیزی جز فاجعه نخواهد بود.

نیروی گریز از مرکز

بدین ترتیب در نیروگاه باتری هایی کمکی در نظر گرفته شده است تا در صورت سانحه ای بسرعت وارد عمل شده و تغذیه یک موتور DC را جهت روغن کاری را تامین نماید و اگر باتری مشکل داشت (ما فرض کرده ایم تنها یک واحد در مدار است) دیزل هایی وارد مدار خواهند شد که توانایی تولید برق 400ولت را دارا هستند و اگر باز این دیزل ها نتوانستند پاسخگو باشند از یک سری باتری اضافه استفاده خواهد گردید و اگر باز این باتری ها مشکل داشتند دیزل های 6.6 کیلوولت بلک استارت وارد مدار خواهند شد، اگر نگاهی به این همه تجهیزات پشتیبانی بی اندازید به اهمیت این قسمت پی خواهید برد.

باتری نیروگاه

حالت دوم:

بلک استارت برای اجرا معمولا نیاز به حالت Black Out دارد، بلک اوت حالتی است که برق قسمتی زیادی از کشور یا کل کشور به صورت کامل قطع می شود مانند

تاریخ 30/02/1380 ساعت 12 ظهر


این دو تاریخ در کشور دوران سیاه برقی ما می باشد که قسمت های بسیار زیادی از کشور بی برق گردید و یا نظیر ترکیه که در 11/01/1394 به طور کامل برق خود را از دست داد، این اتفاقات در کشورهای اروپایی و آمریکایی نیز رخ داده است
سال 2003 در تورنتو کانادا که خاموشی سراسری را شاهد بودیم


 همانطور که می دانید انواع نیروگاه در کشور از قبیل؛ “نیروگاه سیک ترکیبی“، “نیروگاه هسته ای“، “نیروگاه انبساطی” و… موجود است در حالت عادی برای استارت هر واحد نیاز به 10% مگاوات تولیدی آن واحد داریم (نیروگاه های بخار)، به طور مثال برای راه اندازی یک واحد گازی با توربین مدل V94. 2 به 4 مگاوات برق نیازمندیم زیرا در لحظه استارت ژنراتور توربین نمی تواند رتور را به سرعت نامی برساند و به همین دلیل ابتدا ژنراتور به صورت موتوری استارت شده (در این حالت 7000 آمپر برق نیاز داریم) که جهت کم کردن جریان راه اندازی از حالت اینورتری (راه اندازی با تغییر فرکانس و ولتاژ-SFC) استفاده می گردد و پس از اینکه به فرکانس 40 هرتز رسیدیم تحریک را قطع کرده(ژنراتور یک جسم جامد می شود-نه موتور نه ژنراتور) و در همان جهت تحریک را وصل می کنیم تا به حالت ژنراتوری برسیم در این لحظه همزمان توربین آتش کرده و به سرعت و فرکانس نامی میرسیم، تمام این عملیات در دستگاهی به نام GCB(Generator Circuit Breaker) به معنی کلید مدارشکن ژنراتور انجام می گردد.

Generator Circuit Breaker

تا کنون متوجه شده اید که برای راه اندازی یک واحد به برق نیاز داریم!، در حالت عادی این برق از سایر واحد ها گرفته می شود و یا در بدترین حالت از شبکه ولتاژ فشار قوی وارد ترانس شده و سطح ولتاژ کاهش یافته و جهت راه اندازی واحد استفاده می کنیم، اما گاهی حالتی پیش می آید که برق شبکه بصورت کامل قطع می باشد (Black Out) در این حالت دیزل هایی با قدرت 6.6 کیلوولت وارد عمل می شوند

دیزل نیروگاه

تابلوی دیزل نیروگاه

پاین دیزل ها توان تولید 2.5 مگاوات برق را دارند؛ که ترکیبی از یک موتور احتراق و یک ژنراتور سنکرون می باشند، در کشورمان تنها چهار نیروگاه توانایی استارت در حالت بلک اوت را دارا هستند که به نیروگاه دماوند، رامین اهواز و نیروگاه کرمان می توان اشاره نمود.

 

Black Out چیست؟

بلک اوت حالتی درشبکه قدرت برق هست که دیسپاچینگ یا مرکز کنترل شبکه برق دراثر اتفاقات ناخواسته ای از قبیل اتصال درخطوط انتقال یا قطع شدن یکی از خطوط اصلی یا از دست ناگهانی مقدار زیادی از منابع تولید مثل تریپ کردن همزمان چند نیروگاه یا نوسانات فرکانس شبکه به صورت غیر قابل کنترل(تمامی سعی کنترل کنندگان شبکه جلوگیری از هرگونه نوسان بار درتولید وتوزیع ونیز جلوگیری از اتفاقات غیرمترقبه وناخواسته با استفاده از مدیریت بر شبکه قدرت میباشد.) واتفاقات مختلفی از این قبیل کنترل بخشی از شبکه یا همه شبکه را ازدست میدهد.

درهرصورت اگر چنین اتفاقی رخ دهد میتوان حالت های متفاوتی را درنظر گرفت از جزیره ای شدن شبکه تا black out کامل شبکه که بدترین اتفاق ممکن برای یک شبکه قدرت میباشد.

محدودیت های بلک استارت

تمام نیروگاه ها برای استفاده در بلک استارت مناسب نمی باشند. توربینهای بادی برای این منظور بدترین هستند چرا که ممکن است در لحظه ی راه اندازی بادی وجود نداشته باشد. توربینهای بادی و توربینهای آبی کوچک اغلب به ژنراتورهای آسنکرون متصل هستند که توانایی تولید انرژی الکتریکی برای برق دار شدن شبکه را ندارند. واحدهای بلک استارت همچنین باید هنگامی که به بارهای رآکتیو بزرگ خطوط انتقال متصل می شوند پایدار بمانند. بسیاری از کنورترهای HVDC نمی توانند به یک شبکه قطع شده برق رسانی کنند چرا که خود برای کموتاسیون نیاز به توان الکتریکی دارند. این امر برای ایستگاه های HVDC بر پایه ی VSC صادق نیست

مراحل یک بلک استارت

مراحل یک راه اندازی نوعی به صورت بلک استارت به صورت زیر است.
  1. از یک باتری برای روشن کردن یک دیزل ژنراتور کوچک در نیروگاه آبی استفاده می شود.

  2. خروجی دیزل ژنراتور برای راه اندازی نیروگاه آبی بکار برده می شود.

  3. توان الکتریکی خروجی نیروگاه آبی به شبکه تزریق می شود.

  4. توان الکتریکی نیروگاه آبی برای راه اندازی یکی از نیروگاه های فسیلی بار پایه بکاربرده می شود.

  5. توان الکتریکی تولید شده توسط نیروگاه فسیلی برای راه اندازی دیگر نیروگاه های متصل به شبکه استفاده می شود.




:: مرتبط با: نیروگاه ,
:: برچسب‌ها: بلک استارت در نیروگاه چیست؟ بلک استارت یک مقوله بسیار مهم در نیروگاه ها می باشد که در واقع عملیات پشتیبانی را انجام می دهد , اکثر افراد تصور می کنند که بلک استارت جهت راه اندازی صفر نیروگاه هست این طرز تفکر صحیح می باشد ولی وجود مقوله Black Start تنها به اینجا ختم نمی شود بلکه نیاز های مهم تری نیز می باشد که احتمال رخداد آنها به مراتب بسیار بیشتر از حالت اول می باشد. حالت اول؛ در حالت کار عادی یک واحد گازی , همه ی دستگاها به صورتی کاملا هماهنگ و محافظت شده با هم در تعامل می باشند , اما در هنگام قطع ناگهانی برق به هر دلیلی , شاهد خسارات بسیار سنگینی خواهیم بود , در ابتدا لازم میدانم توضیحی در مورد قسمت های بسیار مهم یک واحد گازی ارائه بدهم؛ در ژنراتور های سنکرون نیروگاه ها به دلیل سرعت بالا به جای استفاده از بلبرینگ از یاتاقان استفاده می شود بدین صورت که رتور در میان روغن شناور است شاید سوال برایتان پیش آید چگونه می توان بر فشار گرانش قالب شد؟ جواب سادس با فشار بسیار زیاد؛ در واقع رتور بروی یک جک روغنی (همانند همان جک های اتومبیل ها) سوار است و روغن با فشار بسیار زیاد این رتور را نگه می دارد , قسمت جالب این جاست که فاصله رتور و جسم ثابت که در میان روغن وجود دارد کمتر از یک میلی متر است!! یاتاقان و رتور همانگونه که در تصویر می بینید این فاصله بسیار کم است در قسمت ثابت از ماده ای به نام ” بابیت ” که در واقع نوعی سرب هست استفاده می شود و میزان نرمی آن از آلیاژ روتور بیشتر است تا در صورتی که رتور بروی آن افتاد رتور صدمه نبیند بلکه بابیت خورده شود (شبیه عملکرد چکش مسی) خود رتور معمولا 40 تن وزن دارد ولی تنها رتور نیست بلکه یک شفت بسیار بلند تا توربین در واحد وجود دارد که در نهایت وزن به 150 تن می رسد که وزنی بسیار بالاست شفت توربین در تصویر بالا شفت و توربین را مشاهده می نمایید ,

تاریخ انتشار : 1395/05/6 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

برینگ های توربین بادی

بلبرینگ توربین

برینگ های مورد استفاده در توربین های بادی

توربین های بادی باید بتوانند در همه نوع شرایط سخت محیطی کار کنند، هم در خشکی و هم در آب. با بهینه سازی طراحی برینگ، روان کاری مناسب و آب بندی دقیق توربین های بادی می توان عمر آنها را به حداکثر رساند.

بلبرینگ پره

برینگ های مورد استفاده در پره توربین بادی

برینگ های روتور، پروانه و برج اجزای بنیادین یک توربین باد هستند. با توجه به وجود بارهای مختلف و در بعضی مواقع شدید و طیفی از شرایط آب و هوایی متفاوت و سخت، از راهکارهای متنوعی برای طراحی برینگ های هر توربین بنا به شرایط کاری استفاده می شود.

بلبرینگ توربین باد

برینگ های توربین بادی

طیف دمای کارکردی این توربین ها از ۳۰- درجه سانتیگراد در شمالگان تا ۶۰+ درجه سانتیگراد در مناطق حاره ای، متفاوت است. بنا بر محل قرارگیری توربین، ساخت و نصب برینگ های آن باید بر مبنای میزان ازن، پرتو فرابنفش، شن و ماسه، گرد و غبار و نمک دریا انجام شود. برای مثال باید از انواع کاسه نمد بسته به شرایط مختلف استفاده کرد.

بلبرینگ پره

نمای شماتیک از درون برینگ پره




:: مرتبط با: نیروگاه , تعمیرات و نگهداری ,
:: برچسب‌ها: برینگ های توربین بادی بلبرینگ توربین برینگ های مورد استفاده در توربین های بادی توربین های بادی باید بتوانند در همه نوع شرایط سخت محیطی کار کنند , هم در خشکی و هم در آب. با بهینه سازی طراحی برینگ , روان کاری مناسب و آب بندی دقیق توربین های بادی می توان عمر آنها را به حداکثر رساند. بلبرینگ پره برینگ های مورد استفاده در پره توربین بادی برینگ های روتور , پروانه و برج اجزای بنیادین یک توربین باد هستند. با توجه به وجود بارهای مختلف و در بعضی مواقع شدید و طیفی از شرایط آب و هوایی متفاوت و سخت , از راهکارهای متنوعی برای طراحی برینگ های هر توربین بنا به شرایط کاری استفاده می شود. بلبرینگ توربین باد برینگ های توربین بادی طیف دمای کارکردی این توربین ها از ۳۰- درجه سانتیگراد در شمالگان تا ۶۰+ درجه سانتیگراد در مناطق حاره ای , متفاوت است. بنا بر محل قرارگیری توربین , ساخت و نصب برینگ های آن باید بر مبنای میزان ازن ,

تاریخ انتشار : 1395/05/6 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

جایگاه انرژی زمین گرمایی در جهان

   

میزان تولید انرژی الكتریكی توسط انرژی‌های نو در جهان معادل TWH 2826 می‌باشد كه از این بین سهم برق آبی 92%، بیو ماس5/5% ، زمین گرمایی1/6%، باد6% و خورشیدی 5% است.

كشورهایی كه بیشترین برق را با استفاده از نصب نیروگاه‌های زمین گرمایی تولید می كنند عبارتند از:


 
نام كشور میزان برق تولیدی
آمریكا

 2200 مگاوات الكتریكی

فیلیپین 1900 مگاوات الكتریكی
مكزیك 755 مگاوات الكتریكی
ایتالیا 785 مگاوات الكتریكی
ژاپن 547 مگاوات الكتریكی
اندونزی 590 مگاوات الكتریكی
نیوزلند 437 مگاوات الكتریكی
ایسلند 170 مگاوات الكتریكی 
 

كشورهایی كه بیشترین حرارت را توسط آب‌های‌گرم زمین‌گرمایی تولید می‌كنند عبارتند از:
 

 
نام كشور میزان برق تولیدی
چین 10500 مگا وات حرارتی
ژاپن 7400 مگا وات حرارتی
آمریكا 5640 مگا وات حرارتی
تركیه 4300 مگا وات حرارتی
ایسلند 3600 مگا وات حرارتی
ایتالیا 1000 مگا وات حرارتی
 
   
 انرژی زمین گرمایی در ایالات متحده آمریكا  

در سنبرناردینو2 واقع در کالیفرنیای جنوبی آب گرم از طریق لوله های طولانی به ساختمان‌های عمومی منتقل می‌شود و مكان‌هایی نظیر سالن گردهمایی شهر، خانه‌های سالمندان، آژانس‌های املاک، هتل و مرکز اجلاس به این ترتیب گرم می‌شوند.
 

 

در کالیفرنیا در 14 منطقه از حرارت زمین برای تولید الکتریسیته استفاده می‌شود.
نقاطی دیگری نیز وجود دارند که به عنوان مراکز ژئوترمال شناخته شده اند که البته بسیاری از آنها تا به حال مورد بهره برداری قرار نگرفته‌اند زیرا یا منابع آنها محدود است یا در منطقه‌ای دور افتاده واقع گردیده‌اند و یا درجه حرارت آب برای تولید الکتریسیته کافی نیست. مانند مناطق چشمه آب گرم شمال سانفرانسیسکو.
بعضی از این نقاط دارای آب گرم و بخاری هستند که میتواند برای تولید الکتریسیته به کار رود.
کارخانه های ژئوترمال کالیفرنیا حدود نیمی از الکتریسیته ژئوترمال دنیا را تولید می‌کنند. این کارخانه ها الکتریسیتة لازم برای حدود دو میلیون خانه را تامین می‌کنند.
 

 
انرژی زمین گرمایی در كشور ایسلند  

ایسلند جزء كشورهایی است كه دارای پتانسیل بالای انرژی زمین گرمایی است. موارد استفاده انرژی زمین گرمایی در كشور ایسلند بشرح زیر است:
86% گرمایش ساختمان ها(منازل ،بیمارستان‌ها،ادارات و ......)
19%تولید الكتریسیته
4% استخرهای شنا و مراكز جذب توریست
2%ذوب برف در معابر
8% استفاده صنعتی
3%حوضچه های پرورش ماهی
3%گلخانه های كشاورزی

اثرات مطلوب انرژی زمین گرمایی در سالم نگه داشتن محیط زیست بسیار مشهود می باشد. شهر ریكیاویك نمونه بارز استفاده از انرژی گرمایی می باشد.این شهر بعد از زمانیكه به جای استفاده از زغال سنگ از انرژی زمین گرمایی بهره می‌گیرد یكی از پاكترین شهرهای دنیا محسوب می‌شود.
كشور ایسلند دارای 150 منطقه با پتانسیل نسبتاً خوب (با دمای پایین) و 26 منطقه با پتانسیل بالای زمین گرمایی (دمای بالای 150 درجه سانتی گراد) می‌باشد.
میزان ظرفیت نصب شده نیروگاه‌های زمین گرمایی در كشور ایسلند معادل ‌MWE170 می باشد.
 

 
انرژی زمین گرمایی در ایران  

در ایران مطالعات احداث اولین نیروگاه زمین گرمایی در كشور توسط سازمان انرژی‌های نو ایران وابسته به وزارت نیرو در منطقه مشكین شهر در حال اجرا است كه تا كنون سه حلقه چاه اكتشافی به عمق های 3200متر،3170متر و2200 متر جهت برآورد و تخمین پتانسیل احداث نیروگاه در این منطقه حفر گردیده است. همچنین پروژه پمپ حرارتی در شهر تبریز جهت تامین گرمایش و سرمایش ساختمان در حل انجام است.




:: مرتبط با: انرژی های نو , نیروگاه ,
:: برچسب‌ها: جایگاه انرژی زمین گرمایی در جهان 389 دفعه میزان تولید انرژی الكتریكی توسط انرژی‌های نو در جهان معادل TWH 2826 می‌باشد كه از این بین سهم برق آبی 92% , بیو ماس5/5% , زمین گرمایی1/6% , باد6% و خورشیدی 5% است. كشورهایی كه بیشترین برق را با استفاده از نصب نیروگاه‌های زمین گرمایی تولید می كنند عبارتند از: نام كشور میزان برق تولیدی آمریكا 2200 مگاوات الكتریكی فیلیپین 1900 مگاوات الكتریكی مكزیك 755 مگاوات الكتریكی ایتالیا 785 مگاوات الكتریكی ژاپن 547 مگاوات الكتریكی اندونزی 590 مگاوات الكتریكی نیوزلند 437 مگاوات الكتریكی ایسلند 170 مگاوات الكتریكی كشورهایی كه بیشترین حرارت را توسط آب‌های‌گرم زمین‌گرمایی تولید می‌كنند عبارتند از: نام كشور میزان برق تولیدی چین 10500 مگا وات حرارتی ژاپن 7400 مگا وات حرارتی آمریكا 5640 مگا وات حرارتی تركیه 4300 مگا وات حرارتی ایسلند 3600 مگا وات حرارتی ایتالیا 1000 مگا وات حرارتی انرژی زمین گرمایی در ایالات متحده آمریكا در سنبرناردینو2 واقع در کالیفرنیای جنوبی آب گرم از طریق لوله های طولانی به ساختمان‌های عمومی منتقل می‌شود و مكان‌هایی نظیر سالن گردهمایی شهر , خانه‌های سالمندان , آژانس‌های املاک , هتل و مرکز اجلاس به این ترتیب گرم می‌شوند. در کالیفرنیا در 14 منطقه از حرارت زمین برای تولید الکتریسیته استفاده می‌شود. نقاطی دیگری نیز وجود دارند که به عنوان مراکز ژئوترمال شناخته شده اند که البته بسیاری از آنها تا به حال مورد بهره برداری قرار نگرفته‌اند زیرا یا منابع آنها محدود است یا در منطقه‌ای دور افتاده واقع گردیده‌اند و یا درجه حرارت آب برای تولید الکتریسیته کافی نیست. مانند مناطق چشمه آب گرم شمال سانفرانسیسکو. بعضی از این نقاط دارای آب گرم و بخاری هستند که میتواند برای تولید الکتریسیته به کار رود. کارخانه های ژئوترمال کالیفرنیا حدود نیمی از الکتریسیته ژئوترمال دنیا را تولید می‌کنند. این کارخانه ها الکتریسیتة لازم برای حدود دو میلیون خانه را تامین می‌کنند. انرژی زمین گرمایی در كشور ایسلند ایسلند جزء كشورهایی است كه دارای پتانسیل بالای انرژی زمین گرمایی است. موارد استفاده انرژی زمین گرمایی در كشور ایسلند بشرح زیر است: 86% گرمایش ساختمان ها(منازل ,

تاریخ انتشار : 1395/03/10 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی

دودکش نیروگاهی یک سازه مهم از تجهیزات جانبی بویلرهای نیروگاهی برای خارج سازی مواد الاینده و محصولات احتراقی کوره ها به فضای جو میباشد. اولین مرحله در طراحی دودکش براین اصل استوار است که خروجی از دودکش به طور قابل ملاحظه ای بالاتر از محل نصب بویلر یا ساختمان های مجاور واحد تولید نیرو بوده وگاز خروجی دارای سرعت مناسب و کافی برای خروج باشد.

گاز های خروجی بعد از خروج از دودکش به دلیل اختلاف دمای گاز خروجی و محیط اطراف به سمت بالاتر منتقل میشوند. اختلاف دما باعث ایجاد نیروی شناوری در گاز شده وگاز خروجی به سمت بالا منتقل میشود. نیروهای شناوری وقتی بیشترین مقدار خود را خواهند داشت که تمام گاز خروجی نیروگاه از یک دودکش خارج شود. از سوی دیگر به منظور راحت تر بودن نگهداری معمولا از دودکش هایی با چندخروجی استفاده میشود. گازهای خروجی از دودکش همزمان با بالارفتن توسط باد غالب ، در جهت وزش ان منتشر شده و حرکت می نمایند.حرکت گاز و مواد الاینده همراه ان تازمانی که این مواد به زمین یا سطح ساختمان های اطراف نیروگاه رسیده ونشت نمایند ادامه می یابد.

غلظت مواد الاینده در سطح زمین بستگی به غلظت مواد الاینده خروجی از دودکش ، ارتفاع بالارفتن الاینده ها پس از خروج و نیز ارتفاع دودکش دارد. محاسبه غلظت الاینده در سطح زمین بسیار پیچیده بوده ونیاز به یک مدل ریاضی دقیق دارد. این مدل باید تمامی فاکتورهای موثر از قبیل موقعیت جغرافیایی محل نیروگاه ، وجود ساختمانهای بلند ، دیگر نیروگاههای اطراف یا سایر منابع الاینده را نیز در نظر بگیرد.

گاهی برای توصیف مدل ریاضی ازمایش تونل باد لازم میشود.

غلظت الاینده در نزدیکی دودکش بسیار کم خواهد بود . الاینده ها سریعا تا چندین برابر ارتفاع دودکش بالارفته وسپس به اهستگی کاهش ارتفاع خواهند داشت.

وظیفه اصلی دودکش تخلیه گازهای خروجی از نیروگاههای برق به اتمسفر می باشد.در این زمینه ارتفاع دودکش وسرعت خروج گازها باید به گونه ای باشد که غلظت الاینده ها نظیر دی اکسید گوگرد در سطح زمین های اطراف دودکش در حدمجاز باشد. اجرهای پخته شده یک ساختار مناسب برای دودکش های خودتکیه به حساب می ایند ، این نوع دودکش ها میتوانند بدون هیچ نگهدارند های تا ارتفاع 60 متری در برابر نیروی باد مقاومت کنند. بری ارتفاع های بالاتر از 60 متر به دلیل افزایش نیروی باد بر ساختار دودکش ، استفاده از نگهدارنده های بتنی متداول میباشد.

گاز خروجی از بویلر نفت سوز 3-4 % گوگرد داشته و دمای ان حدود 150 درجه سانتی گراد است که این دما تقریبا نزدیک دمای شبنم اسید سولفوریک است.(چرا دمای گازهای خروجی تقریبا دراین حدود حفظ میشود وبه نظر شما دلیل بالانبردن یا پایین نیاوردن دمای گازهای خروجی چیست؟)

در نتیجه مقادیری ازمحلول رقیق اسید سولفوریک ایجاد خواهد شد . بنابراین لازم است که یک پوشش محافظ برای نگهدارنده بتنی داخلی به منظور جلوگیری از تاثیر شوک های حرارتی و اثر اسید یاد شده ایجاد شود.این پوشش محافظ معمولا به شکل یک میله مستقل عمودی واز جنس اجرهای مقاوم در برابر اسید با ضخامت حدود 1000 میلیمتر در اطراف نگهدارنده اصلی ساخته میشود. این پوشش تا ارتفاع حداکثر 10 متر نیاز به نگهدارنده ندارد. در نتیجه این پوشش به صورت یکسری از مخروط های متوالی ساخته میشود که بعد از هر 10 متر این مخروط ها تکرار شده ونگهدارنده هایی در داخل پوشش اصلی بتنی جهت نگهداری ان ساخته میشود.

یک سری حفره به اندازه 50mm بین شافت بتنی وپوشش اجری وجود دارد که ممکن است بوسیله مواد عایق پرشده باشد یا به صورت یک حفره پر از هوا رها شود.

محل اتصال نقاط درگیر بوسیله الیاف شیشه ای و سرب وبه منظور جلوگیری از نشت گاز به بیرون پر میشود.

پوشش محافظ که با نام اجرهای متراکم ومقاوم در بربر اسید شناخته میشوند توسط ملات سیلیکات پتاسیم به کار میروند. درجایی که احتمال وجود قلیایی ها یا وجود رطوبت زیاد باشد(مانند بخش فوقانی دودکش)یک نوع رزین مصنوعی باید به جای ملات ذکر شده به کار رود تا ازنرم شدن اتصالات ، که بسیار باریک ودر حدود 3 تا 5 میلیمتر میباشند جلوگیری شود.پوشش محافظ بری خروجی های با قطر 6 متر حدود 100 میلیمتر ضخامت داشته ودر قسمت های پایین دودکش ، اطراف محل ورود گاز این پوشش حدود 200 میلیمتر ضخامت خواهد داشت.

ستون گاز در داخل دودکش به صورت یک توده متراکم حرکت کرده وپس از خروج از دودکش بدون انکه چندان از تراکم ان کاسته شود به سمت بالا حرکت میکند واین امر موجب افزایش ارتفاع موثر طی شده توسط الاینده ها میگردد.


به عنوان مثال برای یک دودکش به ارتفاع 200 متر طول موثر میتواند تا 500 متر باشد.

از رابطه C ∝ Q/H.H که در ان :

C : غلظت الاینده در سطح زمین

Q : سرعت تخلیه گاز خروجی

H : ارتفاع موثر تخلیه

است ملاحظه میشود که افزایش ارتفاع موثر اثر قابل توجهی درکاهش غلظت الاینده در سطح زمین دارد. تحقیقات نشان داده که مقدار بالارفتن توده گاز که تعیین کننده ارتفاع موثر است ف شدیدا وابسته به مقدار حرارت همراه گاز است. بنابراین برای یک نیروگاه با چندین بویلر ف که هرکدام خروجی خاص خودرا جهت جلوگیری از کاهش سرعت گاز درمواقعی که چندبویلر در مدار نباشند دارند بالارفتن توده گاز میتواند به حداکثر مقدار خود برسد.


این امر در صورتی اتفاق می افتد که حرارت داده شده به کلیه جریانها به حالت مجزا ، به صورت متمرکز به یک جریان تمرکز یافته از تمامی خروجی ها منتقل شود.

این مسئله دلیل اصلی طراحی دودکش هایی با چند خروجی است که دران تمامی جریانهای خروجی از طریق یک دودکش مدور از جنس بتن خارج میشوند.




:: مرتبط با: نیروگاه ,
:: برچسب‌ها: دودکش نیروگاه دودکش نیروگاه دودکش نیروگاهی یک سازه مهم از تجهیزات جانبی بویلرهای نیروگاهی برای خارج سازی مواد الاینده و محصولات احتراقی کوره ها به فضای جو میباشد. اولین مرحله در طراحی دودکش براین اصل استوار است که خروجی از دودکش به طور قابل ملاحظه ای بالاتر از محل نصب بویلر یا ساختمان های مجاور واحد تولید نیرو بوده وگاز خروجی دارای سرعت مناسب و کافی برای خروج باشد. گاز های خروجی بعد از خروج از دودکش به دلیل اختلاف دمای گاز خروجی و محیط اطراف به سمت بالاتر منتقل میشوند. اختلاف دما باعث ایجاد نیروی شناوری در گاز شده وگاز خروجی به سمت بالا منتقل میشود. نیروهای شناوری وقتی بیشترین مقدار خود را خواهند داشت که تمام گاز خروجی نیروگاه از یک دودکش خارج شود. از سوی دیگر به منظور راحت تر بودن نگهداری معمولا از دودکش هایی با چندخروجی استفاده میشود. گازهای خروجی از دودکش همزمان با بالارفتن توسط باد غالب , در جهت وزش ان منتشر شده و حرکت می نمایند.حرکت گاز و مواد الاینده همراه ان تازمانی که این مواد به زمین یا سطح ساختمان های اطراف نیروگاه رسیده ونشت نمایند ادامه می یابد. غلظت مواد الاینده در سطح زمین بستگی به غلظت مواد الاینده خروجی از دودکش , ارتفاع بالارفتن الاینده ها پس از خروج و نیز ارتفاع دودکش دارد. محاسبه غلظت الاینده در سطح زمین بسیار پیچیده بوده ونیاز به یک مدل ریاضی دقیق دارد. این مدل باید تمامی فاکتورهای موثر از قبیل موقعیت جغرافیایی محل نیروگاه , وجود ساختمانهای بلند , دیگر نیروگاههای اطراف یا سایر منابع الاینده را نیز در نظر بگیرد. گاهی برای توصیف مدل ریاضی ازمایش تونل باد لازم میشود. غلظت الاینده در نزدیکی دودکش بسیار کم خواهد بود . الاینده ها سریعا تا چندین برابر ارتفاع دودکش بالارفته وسپس به اهستگی کاهش ارتفاع خواهند داشت. وظیفه اصلی دودکش تخلیه گازهای خروجی از نیروگاههای برق به اتمسفر می باشد.در این زمینه ارتفاع دودکش وسرعت خروج گازها باید به گونه ای باشد که غلظت الاینده ها نظیر دی اکسید گوگرد در سطح زمین های اطراف دودکش در حدمجاز باشد. اجرهای پخته شده یک ساختار مناسب برای دودکش های خودتکیه به حساب می ایند , این نوع دودکش ها میتوانند بدون هیچ نگهدارند های تا ارتفاع 60 متری در برابر نیروی باد مقاومت کنند. بری ارتفاع های بالاتر از 60 متر به دلیل افزایش نیروی باد بر ساختار دودکش , استفاده از نگهدارنده های بتنی متداول میباشد. گاز خروجی از بویلر نفت سوز 3-4 % گوگرد داشته و دمای ان حدود 150 درجه سانتی گراد است که این دما تقریبا نزدیک دمای شبنم اسید سولفوریک است.(چرا دمای گازهای خروجی تقریبا دراین حدود حفظ میشود وبه نظر شما دلیل بالانبردن یا پایین نیاوردن دمای گازهای خروجی چیست؟) در نتیجه مقادیری ازمحلول رقیق اسید سولفوریک ایجاد خواهد شد . بنابراین لازم است که یک پوشش محافظ برای نگهدارنده بتنی داخلی به منظور جلوگیری از تاثیر شوک های حرارتی و اثر اسید یاد شده ایجاد شود.این پوشش محافظ معمولا به شکل یک میله مستقل عمودی واز جنس اجرهای مقاوم در برابر اسید با ضخامت حدود 1000 میلیمتر در اطراف نگهدارنده اصلی ساخته میشود. این پوشش تا ارتفاع حداکثر 10 متر نیاز به نگهدارنده ندارد. در نتیجه این پوشش به صورت یکسری از مخروط های متوالی ساخته میشود که بعد از هر 10 متر این مخروط ها تکرار شده ونگهدارنده هایی در داخل پوشش اصلی بتنی جهت نگهداری ان ساخته میشود. یک سری حفره به اندازه 50mm بین شافت بتنی وپوشش اجری وجود دارد که ممکن است بوسیله مواد عایق پرشده باشد یا به صورت یک حفره پر از هوا رها شود. محل اتصال نقاط درگیر بوسیله الیاف شیشه ای و سرب وبه منظور جلوگیری از نشت گاز به بیرون پر میشود. پوشش محافظ که با نام اجرهای متراکم ومقاوم در بربر اسید شناخته میشوند توسط ملات سیلیکات پتاسیم به کار میروند. درجایی که احتمال وجود قلیایی ها یا وجود رطوبت زیاد باشد(مانند بخش فوقانی دودکش)یک نوع رزین مصنوعی باید به جای ملات ذکر شده به کار رود تا ازنرم شدن اتصالات ,

تاریخ انتشار : 1394/11/4 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی
نیروگاه های بادی اقتصادی نیستند؟


نویسنده: ژروم ژیلت و جان اوانز
ترجمه : مجتبی صادقیان

انرژی تولید شده از باد ، هنوز نتوانسته نگاه های زیادی را به خود جلب كند؛ چرا كه به اعتقاد بسیاری ، كارایی و بازدهی لازم را ندارد و نمی تواند رقابت موثری نیز در بازار كار داشته باشد
منتقدان انرژی های بادی این روزها بسیار زیادند و مدام نیز در گوشه و كنار از یارانه ای بودن توربین های بادی انتقاد می كنند. اخیرا مقاله ای در روزنامه "دیلی تلگراف" انگلستان چاپ شد كه آماری دقیق در مورد میزان دریافت رایانه در تورینهای بادی را به نمایش می گذاشت .بر اساس این مقاله در كشور انگلستان به طور میانگین هر توربین بادی درسال 138 هزار پوند یارانه دریافت می كند و به عبارت بهتر ، سرمایه گذاران حوزه انرژی های بادی در حال استفاده بسیار زیاد از پول مالیات دهندگانی هستند كه شاید علاقه ای نیز به گسترش این انرژی نداشته باشند. علاوه بر این ، خود مزارع بادی ( محل هایی كه چندین توربین بادی در آنها نصب است و از انرژی باد ، برق تولید می كند) نیز تا حدودی یارانه دولتی می گیرند.
البته انتقادها در انگلستان صرفا به بحث یارانه نیست ، بلكه نحوه تعامل با انرژی های بادی نیز از اهمیت برخوردار است .
در بسیاری از كشورهای جهان ، مزراع بادی حق دسترسی به شبكه انتقال برق و مدار را دارند و کمترین قیمت نیز برای برقی كه استفاده می كنند در قبض های مصرف كنندگان برای این برق تولیدی منظور می شود.
به عبارت دیگر ، وضعیت تعرفه گذاری و وضع قیمت برق در مزارع بادی به نحوی است كه برای تولید كنندگان برق ، هم استفاده از انرژی بادی صرفه اقتصادی داشته باشند.
این نظام حمایتی ، اساسا برای ایجاد محیطی دلچسب و مطبوع برای انرژی بادی طراحی شده است . اساسا در نظام جهانی حمایت از انرژی بادی ، سیستمی در تعرفه گذاری وجود دارد كه اصطلاحا تعرفه گذاری درونگرا یا تغذیه محور نامیده می شود و شركت های انتقال دهنده برق این تعرفه ها را می پردازند.
البته تولید كنندگان می بایست با تعهدات تولید خود در زمینه انرژی های تجدید پذیر نیز سازگاری لازم را داشته باشند. در هر مورد هزینه نهایی به دوش مصرف كنندگان می افتد ، به عبارت دیگر ، افراد از طریق مالیات خود انرژی های بادی را مورد حمایت قرار نمی دهند ، بلكه از طریق مبلغی كه در قبض برق پرداخت می كنند این حمایت انجام می شود. البته این مسئله می تواند منافعی را نیز به همراه داشته باشد ، افراد پول كمتری را برای برق می پردازند در حالی كه مجموع برقی كه مصرف می كنند مقداری به برق بادی اختصاص دارد.
غیر از این موضوع ، مسئله دیگر نوع ساختاربازارهای برق در اروپا و آمریكای شمالی است . در این بازارها اساسا قیمت گذاری برای انرژی برق به صورت حاشیه ای انجام می شود . به عبارت دیگر ، قیمت اسمی برق همان بالاترین قیمتی است كه شركت انتقال دهنه برق می بایست در هر زمانی آن را بپردازد.
پس بالاترین قیمت برق اصولا در زمان اوج مصرف اتفاق می افتد ، یعنی در زمان هایی كه منابع تولید برق مانند زغال سنگ، انرژی هسته ای یا انرژی تركیبی پاسخگوی نیاز نیست . در این ساعات اوج مصرف ، شبكه نیازمند راه اندازی نیروگاههای اضافی است كه غالبا مبتنی بر نفت یا گاز هستند. این نیروگاه ها كه اساسا در زمان اوج مصرف كار می كنند ، هزینه حاشیه ای كمی دارند ، و سود حاشیه ای كمتری دارند. چرا كه در ازای خرید نفت و گاز ، مبلغ زیادی را می پردازند و هزینه تولید هر واحد برق بسیار بالاتر از برقی است كه با زغال سنگ تولید می شود. به همین دلیل است كه این نیروگاه ها باعث گران شدن برق می شوند. با این حال ، اضافه شدن سیتسم انرژی های بادی می تواند سازوكار بازار و حالت آن را تغییر دهد . توربین های بادی اصلا سوختی مصرف نمی كنند، لذا هزینه های حاشیه ای آنها نیز پایین تر می آید. و نسبت به تولید برق با زغال سنگ ، یا منابع هسته ای و تركیبی ، هزینه های كمتری دارند. به این ترتیب ، برق تولیدی آنها برق ارزانی است و شركت های انتقال برق مطمئنا تمایل دارند برق آنها را خریداری كنند. در روزایی كه بادی نمی وزد ، شركت های تولید كننده برق از طریق باد نیز دریافتی نخواهند داشت . چرا كه اساسا در قبال برقی كه تولید می كنند پول دریافت می كنند. اما در روزهای پر باد این تضمین به وجود می آید كه ما به التفاوت مصرف در ساعات اوج از طریق این توربین ها تامین می شود، بدون این كه نیازی برای رجوع به تولید كنندگان گران قیمت برق باشد.
به عبارت دیگر ، وقتی باد نباشد یا باد كمی موجود باشد ، قیمت ها در بازارطبیعی هستند، اما وقتی باد زیاد بوزد ، وزش این باد می تواند تاثیر خوبی بر قیمت ها داشته باشد و آن را متعادل تر می كند.
نتیجه این كه در گذر زمان و به صورت میانگین ، قبض برقی كه مصرف كنندگان پرداخت می كنند كمتر خواهد بود.
آثار كاهنده قیمت انرژی های بادی اصطلاحا با عبارت MOE شناخته می شود و صرفه جویی اقتصادی ناشی از این كاهش قیمت نیز بسیار بالاست .
بنابر برآوردهای انجام شده ، آثار اقتصادی تولید برق از باد در كشورهای اتحادیه اروپا چیزی حدود 3 تا 23 یورو به ازای هر مگاوات ساعت است . یكی از این پژوهش هایی كه در این مورد در آلمان انجام شده ، نشان می دهد كه مصرف كنندگان برق در آْلمان روی هم رفته در یك سال 5 میلیارد یورو در مصرف برق صرفه جویی كردند.
به این ترتیب ، مصرف كنندگان برق نباید آن چنان نگران باشند كه پول پرداختی آنها برای انرژی های بادی به هدر می رود. از سوی دیگر ، یارانه های پرداخت شده برای انرژی بادی نیز چندان ضرری را برای مالیات دهندگان نخواهد داشت . چرا كه روی هم رفته ، صرفه جویی اقتصادی بسیار بالایی را هم برای مصرف كنندگان و هم برای تولید كنندگان خواهد داشت.
پی نوشت ها :

ژروم ژیلت سرمایه گذار بانکی و فعال در بخش انرژی ،و هم چنین یکی از دبیرانوب سایت Tribune European به نشانی eurotrib.com است.
جان اوانز نویسنده و یکی از دبیران سایت Tribune European است.

منابع:
نیوساینتیست ، 24 جولای 2010

مطالب مرتبط :

دانلود فیلم ساخت توربین بادی

دانلود مستند توربین بادی نشنال جئوگرافی




:: مرتبط با: انرژی های نو , نیروگاه ,
:: برچسب‌ها: دانلود فیلم ساخت توربین بادی دانلود مستند توربین بادی نشنال جئوگرافی Wind Turbine مجموعه فایلهای توربین بادی دانلود کتاب مرجع توربین های بادی نوشته اریش هاو , نیروگاه های بادی اقتصادی نیستند؟ , آثار كاهنده قیمت انرژی های بادی اصطلاحا با عبارت MOE ,

تاریخ انتشار : 1394/10/24 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی
سیكل توربینهای گازی:


سیكل ترمودینامیكی توربینهای گازی سیكل استاندارد هوایی یا برایتون می باشد كه در حالت ایده ال مطابق شكل زیر شامل دو فرایند ایزنتروپیك در كمپرسور و توربین و دو فرایند ایزو بار در محفظه احتراق و دفع گازها می باشد.


سیكلهای توربینهای گازی در دونوع باز و بسته می باشند . در سیكل باز ( شكل فوق) گازهای خروجی از توربین به درون اتمسفر تخلیه می شوند كه این سیكل بیشتر در موتورهای هواپیما مورد استفاده قرار می گیرد . در نوع بسته كه عمدتاً در نیرو گاههای برق مورد استفاده قرار می گیرد گازهای خروجی از توربین ( مرحله 4) از درون بخش دفع گرما (cooler ) عبور كرده و بعد از خنك شدن مجددا وارد كمپرسور گردیده و سیكل تكرار می شود.
همانطوركه قبلا بیان گردید توربینهای گازی از نظر كاربردی به دو گروه صنعتی و هوایی تقسیم می شوند كه نوع اول در صنعت و نوع دوم در هوانوردی مورد استفاده قرار می گیریند . كه ذیلا در ارتباط با هركدام از آنها بحث خواهیم نمود.
توربینهای گازی صنعتی:

منظور از توربینهای گازی صنعتی اشاره به كاربرد آنها غیر از بخش هوانوردی می باشد . در شكل زیر شمایی از یك واحد تولید نیروی برق توسط توربین گاز , نشان داده شده است.


شكل زیر هم نوعی توربین گازی با ظرفیت تولیدی 400 مگاوات را نمایش می دهد.


توربینهای گازی كه در صنعت برق مورد استفاده قرار می گیرند دارای ظرفیتهای متفاوتی می باشند كه شكل قبل نوعی از این توربینها با ظرفیت 400 مگاوات را نشان می دهد.
توربینهای گازی هوایی یا موتورهای جت:


همانطور كه گفته شد سیكل توربینهای گازی موتورهای هواپیما شبیه به توربینهای گازی صنعتی می باشد بجز اینكه قبل از ورود هوا به كمپرسور از یك دیفیوزر و بعداز توربین از یك نازی برای بالا بردن سرعت گازهای خروجی و حركت هواپیما به سمت جلو استفاده می كنند . این گازهای پرسرعت بر هوای خارج از موتور نیرویی وارد می كنند كه طبق قانون سوم نیوتن نیروی عكس العمل آن سبب حركت هواپیما به سمت جلو می شود . شایان ذكر است كه نازل در هواپیماهای جت از نوع متغیر
می باشد. یعنی دهانه آن با توجه به دبی گذرجرمی گازهای خروجی قابل تغییرو تنظیم است.
موتورهای هواپیما انواع مختلفی دارند كه به دو سته كلی تقسیم می شوند:
1) موتورهای پیستونی:

كه از نظر كاری شبیه به موتور خودروها می باشند.
2 )موتورهای توربینی:

این موتورها به سه دسته كلی توربوجت, توربوفن و توربوپراپ تقسیم بندی می شوند
توربوجتها اولین موتورهای جت می باشند كه امروزه به دلیل مسائلی مثل صدای زیاد و آلودگی محیط زیست بجز در موارد خاص استفاده ای از انها نمی شود . توربوفنها نوع پیشرفته موتورهای توربوجت هستند . به این صورت كه ردیف اول كمپرسور در این موتورها به عنوان فن عمل كرده و مقداری از هوای ورودی به موتور را از اطراف موتور by pass كرده كه این عمل علاوه بر افزایش نیروی جلوبرندگی باعث كاهش صدا,آلودگی محیطی و ... می شود .
در موتورهای توربوفن با اتصال یك ملخ به گیربكس و سپس به كمپرسور , نیروی جلوبرندگی ایجاد می شود . در این حالت سعی می شود كه بیشترین انرژی جنبشی گازها صرف چرخاندن توربین و از آنجا كمپرسور و در نتیجه ملخ شود . وجود گیربكس به این خاطر است كه سرعت دورانی ملخ از حد معینی تجاوز نكند . یعنی باید سرعت انتهای ملخ از عدد ماخ كوچكتر باشد . زیرا سرعتی بیش از این سبب ایجاد ارتعاشات شدید و در نتیجه شكستگی ملخ می شود.
موتورهای توربوشفت نیز نوعی موتور توربوپراپ می باشند كه از آنها جهت به حركت درآوردن هلیكوپترها استفاده می شود .بطور كلی موتورهای توربوپراپ بدلیل اینكه در ارتفاع پروازی كم از قدرت زیادی برخوردار هستند از آنها در هواپیماهای ترابری استفاده می شود مثل (سی 130)

توربین های گازی پیشرفته امروزی


توربین های گازی جدید ی که برای موارد تولید انرژی الکتریکی طراحی شده و بکار می روند ، در حالت کلی از نظر اندازه ، مواد به کاررفته در اجزای مختلف و فناوری ، تغییرات اساسی یافته اند . مشخصات کلی به قرار زیر است :
1) توان تولید برق درحدود 150 مگاوات در 60 هرتز یا 200 مگاوات در 50 هرتز
2) دمای گاز ورودی توربین در حدود Cº1260 و نسبت فشار کمپرسور 1: 16؛
3) کارایی کل واحد با گاز طبیعی حدود 35 درصد و در صورت استفاده از سیکل ترکیبی ،47 درصد.
مشخصات کلی توربین گازی سری قبلی این مدل ، 100 مگاوات ، Cº 1100و
33 درصد است .چند نمونه از توربین های گازی پیشرفته ای که سازندگان توربین گازی در کشورهای مختلف ارائه داده اند به قرارزیر است :
مدل GT13E2 ساخت شرکت ABB درسال 1995 در هلند به بهره برداری رسید . توان خالص تولید ی این توربین در 50 هرتز با سوخت گاز طبیعی برابر 164 مگاوات در کارایی 7/35 درصد و با سوخت مایع برابر 161 مگاوات در کارایی 4/35 درصد است . نسبت فشار کمپرسور این واحد برابر 15:1 است . در این نمونه 72 مشعل در محیط محفظه ی احتراق قرار گرفته است که این نوع مشعل ، ظرفیت تولید گاز NOx بسیار کمتری دارد . مقدار NOx تولید شده با سوخت گاز ، کمتر از PPm 25 و با سوخت مایع و تزریق آب ، کمتراز PPm 42 است . دمای ورودی گاز به توربین ºC 1100 و خروجی ºC 525 است .
این توبین 5 مرحله پره دارد که در دو ردیف اول روتور ، و سه ردیف ثابت ، که در آنها سیستم خنک کننده نیز تعبیه شده است . سیستم خنک کننده ، در ریشه پره های دو ردیف آخرنیز نصب شده است. جنرال الکتریک و شرکت اروپایی توربین گازی به طور مشترک ، مدل F 9001 MS را با فرکانس 50 هرتز ارائه داده اند که در نیرو گاه جنویلرس فرانسه ازآن استفاده می شود .
توان تولید ی این واحد 215 مگاوات در کارایی 35 درصد است . توان تولید ی مدل جدید تری ازاین سری به 226 مگاوات افزایش یافته است . کمپرسور این توربین گازی دارای 18 مرحله با نسبت فشار 20:1 و محفظه ی احتراق مجهز به 18 مشعل با سیستم کنترل NOx است .
توربین ، از نوع سه مرحله ای است که در دوردیف اول ، خنک کاری انجام می شود . دمای ورودی توربین ºC 1288 است . از مدل 60 هرتز که FA 7001 MS نامیده
می شود ، در نیروگاه نیو مارتین فلوریدا بهره برداری می شود . توان تولیدی این توربین 149 مگاوات با NOx کمتر از PPm 25 با سوخت گاز طبیعی است . کارایی این واحد با سیکل ترکیبی 47 درصد است . این واحد ها ی بزرگ با کارایی بالا که برای زمانهای حداکثر بار طراحی شده است ، قابلیت مانور بالایی دارند .
توربین گازی جنویلوس از لحظه آغاز راه اندازی تا رسیدن به شرایط تولید با ظرفیت کافی فقط به 12 دقیقه زمان نیاز دارد و چون هزینه تولید این واحد پایین است ، انتظار
می رود که از آن در سیکل های ترکیبی استفاده شود. در این صورت ، تولید الکتریسیته برای بار پایه صورت می گیرد و تعداد دفعات راه اندازی و از کاراندازی آن کاهش خواهد یافت . با تغییر روش استفاده و با بهره برداری بهینه ، ویژگیهای تعمیراتی نیز تغییر خواهد کرد که در این صورت باید به این موارد نیز در طراحی توجه شود .
لازم است ذکر شود که در صورت استفاده در بار پایه ، خروج واحد از شبکه بدون برنامه ریزی قبلی ، ضررمالی قابل توجهی را به دنبال خواهد داشت .



:: مرتبط با: نیروگاه ,
:: برچسب‌ها: سیكل توربینهای گازی: سیكل ترمودینامیكی توربینهای گازی سیكل استاندارد هوایی یا برایتون می باشد كه در حالت ایده ال مطابق شكل زیر شامل دو فرایند ایزنتروپیك در كمپرسور و توربین و دو فرایند ایزو بار در محفظه احتراق و دفع گازها می باشد. سیكلهای توربینهای گازی در دونوع باز و بسته می باشند . در سیكل باز ( شكل فوق) گازهای خروجی از توربین به درون اتمسفر تخلیه می شوند كه این سیكل بیشتر در موتورهای هواپیما مورد استفاده قرار می گیرد . در نوع بسته كه عمدتاً در نیرو گاههای برق مورد استفاده قرار می گیرد گازهای خروجی از توربین ( مرحله 4) از درون بخش دفع گرما (cooler ) عبور كرده و بعد از خنك شدن مجددا وارد كمپرسور گردیده و سیكل تكرار می شود. همانطوركه قبلا بیان گردید توربینهای گازی از نظر كاربردی به دو گروه صنعتی و هوایی تقسیم می شوند كه نوع اول در صنعت و نوع دوم در هوانوردی مورد استفاده قرار می گیریند . كه ذیلا در ارتباط با هركدام از آنها بحث خواهیم نمود. توربینهای گازی صنعتی: منظور از توربینهای گازی صنعتی اشاره به كاربرد آنها غیر از بخش هوانوردی می باشد . در شكل زیر شمایی از یك واحد تولید نیروی برق توسط توربین گاز , نشان داده شده است. شكل زیر هم نوعی توربین گازی با ظرفیت تولیدی 400 مگاوات را نمایش می دهد. توربینهای گازی كه در صنعت برق مورد استفاده قرار می گیرند دارای ظرفیتهای متفاوتی می باشند كه شكل قبل نوعی از این توربینها با ظرفیت 400 مگاوات را نشان می دهد. توربینهای گازی هوایی یا موتورهای جت: همانطور كه گفته شد سیكل توربینهای گازی موتورهای هواپیما شبیه به توربینهای گازی صنعتی می باشد بجز اینكه قبل از ورود هوا به كمپرسور از یك دیفیوزر و بعداز توربین از یك نازی برای بالا بردن سرعت گازهای خروجی و حركت هواپیما به سمت جلو استفاده می كنند . این گازهای پرسرعت بر هوای خارج از موتور نیرویی وارد می كنند كه طبق قانون سوم نیوتن نیروی عكس العمل آن سبب حركت هواپیما به سمت جلو می شود . شایان ذكر است كه نازل در هواپیماهای جت از نوع متغیر می باشد. یعنی دهانه آن با توجه به دبی گذرجرمی گازهای خروجی قابل تغییرو تنظیم است. موتورهای هواپیما انواع مختلفی دارند كه به دو سته كلی تقسیم می شوند: 1) موتورهای پیستونی: كه از نظر كاری شبیه به موتور خودروها می باشند. 2 )موتورهای توربینی: این موتورها به سه دسته كلی توربوجت , توربوفن و توربوپراپ تقسیم بندی می شوند توربوجتها اولین موتورهای جت می باشند كه امروزه به دلیل مسائلی مثل صدای زیاد و آلودگی محیط زیست بجز در موارد خاص استفاده ای از انها نمی شود . توربوفنها نوع پیشرفته موتورهای توربوجت هستند . به این صورت كه ردیف اول كمپرسور در این موتورها به عنوان فن عمل كرده و مقداری از هوای ورودی به موتور را از اطراف موتور by pass كرده كه این عمل علاوه بر افزایش نیروی جلوبرندگی باعث كاهش صدا , آلودگی محیطی و ... می شود . در موتورهای توربوفن با اتصال یك ملخ به گیربكس و سپس به كمپرسور , نیروی جلوبرندگی ایجاد می شود . در این حالت سعی می شود كه بیشترین انرژی جنبشی گازها صرف چرخاندن توربین و از آنجا كمپرسور و در نتیجه ملخ شود . وجود گیربكس به این خاطر است كه سرعت دورانی ملخ از حد معینی تجاوز نكند . یعنی باید سرعت انتهای ملخ از عدد ماخ كوچكتر باشد . زیرا سرعتی بیش از این سبب ایجاد ارتعاشات شدید و در نتیجه شكستگی ملخ می شود. موتورهای توربوشفت نیز نوعی موتور توربوپراپ می باشند كه از آنها جهت به حركت درآوردن هلیكوپترها استفاده می شود .بطور كلی موتورهای توربوپراپ بدلیل اینكه در ارتفاع پروازی كم از قدرت زیادی برخوردار هستند از آنها در هواپیماهای ترابری استفاده می شود مثل (سی 130) توربین های گازی پیشرفته امروزی توربین های گازی جدید ی که برای موارد تولید انرژی الکتریکی طراحی شده و بکار می روند , در حالت کلی از نظر اندازه , مواد به کاررفته در اجزای مختلف و فناوری ,

تاریخ انتشار : 1389/11/3 | نظرات
نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی
توربین

واژهٔ توربین برای اولین بار به وسیله ( Claude Burdin )۱۷۹۰-۱۸۷۳ در سال ۱۸۲۸ به وجود آمد که از لغت یونانی به معنی چرخنده یا سر گردان مشتق شده‌است. توربین موتوری چرخنده‌است که می‌تواند از یک سیال انرژی به‌دست آورد.
ساده‌ترین توربین‌ها یک بخش چرخنده و تعدادی پره دارند که به بخش اصلی متصل شده‌است سیال به پره‌ها برخورد می‌کند و بدین ترتیب از انرژی ناشی از متحرک بودن آن استفاده می‌کند به عنوان اولین توربین‌ها می‌توان آسیاب بادی و چرخاب را نام برد.
توربین‌های گاز، بخار و آب معمولاً پوشش محافظی در اطراف پره‌هایشان دارند که سیال را کنترل می‌کنند پوشش‌ها و پره‌ها می‌توانند اشکال هندسی مختلفی داشته باشند که هر کدام برای نوع سیال و بازده متفاوت است.
کمپرسور یا پمپ دستگاهی مشابه توربین است ولی با عملکرد بر عکس به طوری که این دستگاه انرژی را می‌گیرد و باعث حرکت یک سیال می‌شود.



انواع توربین


توربین‌های بخار:

برای تولید برق در نیروگاه‌های حرارتی که از ذغال سنگ، نفت و انرژی هسته‌ای استفاده می‌کنند به کار برده می‌شوند روزی از آنها برای هدایت وسایل نقلیه مانند کشتی استفاده می‌شد.
توربین‌های گازی:

این توربین‌ها معمولاً دارای یک ورودی، فن، کمپرسور، محفظه متراکم کننده و یک نازل است.
توربین‌های ترانسونیک:

جریان گاز در اکثر توربین‌ها همواره سرعتی زیر صفر دارد در این نوع توربین‌ها سرعت گاز هنگام خروج بالاتر از صفر است. این توربین‌ها در فشار بالاتری کار می‌کند ولی معمولاً بازده کمی دارند و خیلی هم مرسوم نیستند.
توربین‌های کنترا رتاتینگ:

دو توربین که یکی بالا دیگری پایین در جهت مخالف هم می‌چرخند این سیستم پیچیدگی‌هایی دارد که تولید آن را کاهش می‌دهد.
توربین‌های سرامیک:

توربین‌های با فشار بالا که از آلیاژ نیکل و فولاد ساخته شده‌اند معمولا دارای سیستم‌های خنک کننده پیچیده هستند اخیرا پره‌های سرامیکی روی توربین‌های گازی امتحان شده‌است.
ما در این مقاله به تفصیل توربین بخار و توربین گازی را توضیح می دهیم .
توربین های بخار

توربین بخار یك دستگاه مكانیكی است كه انرژی گرمائی از بخار تحت فشار دریافت و آنرا به كار مكانیكی مفید تبدیل می‌كند. توربین بخار تقریباً جانشین موتور بخار پیستونی، كه توسط توماس نیوكامن Thomas New Comen اختراع شد و توسط جیمز وات James watt توسعه یافت، شد. توربین بخار برای به حركت درآوردن ژنراتور برق بسیار مناسب است و 86 درصد برق در جهان از طریق استفاده از این توربین تولید می‌شود. این توربین نوعی موتور حرارتی است كه بیشتر راندمان ترمودینامیكی را از استفاده چند مرحله‌ای انبساط بخار آب دریافت می‌كند.
یکی از بهترین گزینه ها برای ساخت نیروگاههای حرارتی استفاده از توربین های بخار است چون این توربین ها عمر طولانی دارند و با توجه به اینکه در حرارت و فشار کمتری در مقایسه با توربین های گازی کار می کنند عمر طولانی تری هم دارند و نیز کمتر به تعمیرات اساسی نیاز دارند . از این رو می توان از آنها بعنوان توربین های برای تولید برق پایه کمک گرفت .
اما عیب عمده آنها این است که اولا دستگاههای پر حجم و بزرگی هستند جای زیادی را اشغال می کنند و ثانیا دیر وارد مدار می شوند و مدتی برای پیش گرم کردن =WARM UP آنها باید زمان صرف شود . از همه اینها گذشته توربین های بخاز نیاز به نصب دیگ های بخار =BOILER دارند که این نیز خودش نیاز به تاسیسات و فضای فراوان دارد . ونیز تاسیساتی برای تصفیه آب مورد نیاز برای تغذیه دیگ بخار که همه آنها مستلزم صرف هزینه و فضای لازم است . اما با این حال استفاده از توربین های بخار یک سرمایه گذاری دائمی و با ارزش است

تاریخچه


اولین دستگاهی را كه ممكن است آنرا به عنوان توربین بخار به حساب آورد چیزی كه بهتر از یك اسباب به نظر می‌رسید بود كه توسط قهرمان اسكندریه در مصر رومی ساخته شد. اولین توربین بخار واقعی در سال 1551 در مصر عثمانی توسط تقی‌الدین اختراع شد. در سال 1629 توربین دیگری به وسیله یك فرد ایتالیایی بنام Giovanni Branca ساخته شد. بهرحال این توربین‌های بخار اولیه با مدل جدید بسیار متفاوت بودند. مدل جدید توربین در سال 1884 توسط یك مهندس انگلیسی به نام چارلز پارلز Charles Parsons اختراع شد. اولین مدل توربین او به یك دینام وصل شد كه 5/7 كیلووات برق تولید كرد. اختراع وی به ثبت رسید و سپس توربین وی توسط یك فرد آمریكایی بنام جرج وستینگهاس توسعه یافت.
تعدادی توربین متفاوت ساخته شدند و به خوبی با بخار عمل كردند. توربین de laval turbine كه توسط Gustaf de laval اختراع شد راندمان بخار را افزایش داد. این توربین ساده‌تر، ارزان‌تر بود و می‌توانست با هرگونه فشار بخار عمل كند.
انواع توربین


توربین‌های بخار با ظرفیت‌های مختلف ساخته می‌شدند. از توربین‌های باظرفیت یك اسب بخار (75/0 كیلووات) كه برای پمپ‌ها و كمپرسورها و غیره تا توربین‌های دو میلیون اسب بخار (000/500/1 كیلووات) كه برای تولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. توربین‌های بخار از نظر عملكرد طبقه‌بندی می‌شوند.
توربین‌های ایمپالس (Impulse)

یك توربین ایمپالس چند نازل ثابت دارد كه بخار را به ژیگلورهای با سرعت بالا هدایت می‌كنند. این ژیگلورها حاوی انرژی جنبشی قابل توجه هستند كه از طریق تیغه‌های رتور كه شبیه بیلچه‌ می‌باشند این انرژی را به شفت انتقال می‌دهند، در توربین‌های ایمپالس انبساط بخار فقط در نازل‌ها اتفاق می‌افتد.
انواع توربین‌های ایمپالس به قرار زیر هستند:
توربین بانكی - Banki Turbine
توربین كرارد - Girard Turbine
توربین پلتون - pelton Turbine
توربین تورگو - Turgo Turbine
توربین‌های ری اكشن (Reaction)
در توربین ری‌اكشن تیغه‌های رتور به حالتی قرار می‌گیرند كه باعث همگرائی نازل‌ها می‌شوند. در این نوع توربین از نیروی ری‌اكشن (عكس‌العمل) استفاده می‌شود.
انواع توربین‌های ری‌اكشن به قرار زیر هستند:
توربین فورنیرون - Fourneyron Turbine
توربین فرانسیس - Francis Turbine
توربین تامسون - Thompson Turbine
توربین كاپلان - Kaplan Turbine
توربین پروپیلر - Propeller Turbine
انواع توربین‌های بخار شامل: توربین های متراكم كننده،‌ غیر متراكم كننده، با حرارت مجدد، كششی و القائی است. توربین‌های غیر متراكم اغلب برای كاربردهای بخار فرآیند استفاده می‌شوند. فشار تخلیه گاز به وسیله شیر تنظیم كننده متناسب با نیاز فشار بخار كنترل می‌شود. این توربین‌ها معمولاً در پالایشگاهها واحدهای حرارتی، كارخانه‌های كاغذسازی و دستگاههای آب شیرین كن و در مكان‌هائی كه مقادیر زیادی بخار كم فشار بایستی در دسترس وجود داشته باشد یافت می‌شود.
- توربین‌های متراكم كننده اغلب در نیروگاهها مخصوصاً نیروگاههای هسته‌ای وجود دارند. این توربین‌ها بخار را در حالت بسیار متراكم تخلیه می‌كنند. این نوع توربین‌ها آب در حال تراكم در آخرین توربین به مواد گران‌تر احتیاج دارد، در غیر اینصورت خوردگی تیغه‌های توربین‌ها مسائل بزرگی به وجود می‌آورد. این مواد بهرحال به دلائل مختلف در نیروگاههای هسته‌ای بسیار معمول است.
- توربین‌های با حرارت مجدد نیز تقریباً به طور انحصار در نیروگاهها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این نوع توربین جریان بخار از بخش فشار زیاد در داخل توربین خارج می‌شود و برای افزایش حرارت آن به بویلر (دیگ بخار) برمی‌گردد. این بخار سپس به بخش فشار متوسط توربین برمی‌گردد و در آنجا منبسط می‌شود.
- توربیـن‌هـای اكستركتینگ (Extracting Turbines) در بسیـــاری از مــوارد مخصوصــاً در بخش‌های تولیدی مانند صنعت كاغذسازی كه به بخار با فشار و حرارت معین نیاز دارند بسیار معمول است. در این نوع توربین، بخار از یك نقطه توربین با درجه حرارت و فشار مطلوب دریافت می‌شود و یا به سیستم گرم‌كننده آب تغذیه بویلر ارسال می‌شود. افزایش گرمای سیستم گرم كننده آب تغذیه بویلر باعث بهبود راندمان توربین خواهد شد.
- توربین‌های كروزینگ (Cruising Turbines)
این توربین‌ها در دهه‌های 1950 و 1960 در نیروی دریائی آمریكا استفاده شد. توربین‌های كروزینگ برای سرعت‌های كم و متوسط طراحی شد.
- توربین‌های معكوس (Reversing Turbines) دارای یك یا چند سری تیغه هستند كه در جهت عكس محور اصلی قرار می‌گیرند. ترتیب دریچه‌ها به صورتی است كه باعث می‌شود خط اصلی بخار به طرف تیغه‌های جلو بسته می‌شود و به طرف تیغه‌های معكوس باز می‌گردد. تیغه‌های معكوس روی همان شفت تیغه‌های جلوئی نصب شده‌اند. توربین‌های بخار معكوس زمانی در صنعت دریائی مورد استفاده قرار می‌گرفت.

توربین های گازی


از زمان تولد توربینهای گازی امروزی در مقایسه با سایر تجهیزات تولید قدرت , زمان زیادی نمی گذرد . با این وجود امروزه این تجهیزات به عنوان سامانه های مهمی در امر تولید قدرت مكانیكی مطرح می باشند . از تولید انرژی برق گرفته تا پرواز هواپیماهای مافوق صوت همگی مرهون استفاده از این وسیله سودمند می باشند . ظهور توربینهای گازی باعث پیشرفت زیادی در رشته های مهندسی مكانیك , متالورژی و سایر علوم مربوطه گشته است . توربین های گازی دارای شرایط کاری سخت می باشند و قطعاتی نظیر پره های توربین باید در درجه حرارت های بالا استحکام مناسبی داشته باشند.همچنین به دلیل اتمسفرشدیدا اکسیدکننده و خورنده توربین ها، قطعات مختلف توربین بویژه پره ها باید مقاومت بالایی در برابر خوردگی داغ و اکسیداسیون داشته باشند. تاکنون آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت بهترین آلیاژها برای ساخت قطعات توربین بوده اند اما حتی با بهینه کردن ترکیب شیمیایی سوپر آلیاژها امکان دستیابی به کلیه خواص مطلوب فوق وجود ندارد لذا برای مقاوم سازی این آلیاژها در برابر خوردگی داغ، اکسیداسیون و سایش، پوشش هایی در سطح آنها صورت می گیرد . یک نوع از پوشش های کار آمد برای این منظور پوشش های سد حرارتی (Thermal Barrier Coatings) هستند که به اختصار پوشش های TBC نامیده می شوند.
اغلب پوشش های TBC بر پایه زیرکونیا ( Zro2 ) می باشند که با افزودن ترکیباتی مثل ایتر یا (Y2o3 ) پایدار می گردند. Zro2 دارای هدایت حرارتی کم و ضریب انبساط حرارتی بالا می باشد و افزودن Y2o3 به آن موجب ایجاد مقاومت بیشتر در برابر شرایط سیکل حرارتی می گردد. با بکارگیری این پوشش ها و با استفاده از خاصیت هدایت حرارتی کم آنها راندمان توربین های گازی افزایش می یابد زیرا با حضور این پوششها دمای فلز پایه تا 170˚C کاهش پیدا میکند ودرنتیجه امکان افزایش دمای کاری توربین فراهم میشود.
در حال حاضر تحقیقات برای توسعه اینگونه پوشش ها و همچنین بکارگیری نوع دیگری از پوشش های فلزی که بعنوان لایه bond coat بین فلز پایه و پوشش سرامیکی قرار می گیرند، درحال گسترش می باشد.
لایه bond coat معمولا یک پوشش فلزی است که چسبندگی پوشش سرامیکی را به فلز پایه افزایش می دهد. درحال حاضر برروی سوپر آلیاژها ابتدا یک لایه از پوشش فلزی bond coat به ضخامت 80-150μm داده شده است و بر روی آن پوشش سد حرارتی با ضخامتی در حدود 300μm تا 2 mmبکار گرفته می شود.
برنامه (Industrrial Power Generation) IPG یک همکاری مشترک از سازندگان توربین گاز، دانشگاهها، شرکتهای گاز طبیعی، تولید کنندگان انرژی الکتریکی، آزمایشگاههای ملی و استفاده کنندگان صنعتی می باشد. همکاری فوق که شامل طیف وسیعی از مشارکت کنندگان مختلف است منابع و امکانات فنی- اقتصادی- تحقیقاتی مناسبی را برای ایجاد یک تحول اساسی در فن آوری توربین گاز فراهم می آورد. یکی از قدمهای اولیه این برنامه تولید پوشش سد حرارتی TBC برای توربینهای گاز بوده است.
به همین خاطر امروزه به تكنولوژی توربینهای گازی تكنولوژی مادر گفته می شود و كشوری كه بتواند توربینهای گازی را طراحی كند و بسازد هر چیز دیگری را هم می تواند تولید كند.

اجزای توربینهای گازی


به طور كلی كلیه توربینهای گازی از سه قسمت تشكیل می شوند:
.1.كمپرسور 2.محفظه احتراق 3.توربین
كه بنا به كاربرد قسمتهای دیگری نیز برای افزایش راندمان و كارایی به آنها اضافه می شود . به عنوان مثال در برخی از موتورهای هواپیماها قبل از كمپرسور از دیفیوزر و بعد از توربین از نازل استفاده می شود . كه دراین رابطه بعدها مفصلاً بحث خواهد گردید .




:: مرتبط با: نیروگاه ,

تاریخ انتشار : 1389/11/3 | نظرات