دانلود گزارش کارآموزی در نیروگاه گازی شهرستان دورود

خلاصه گزارش

این گزارش در خصوص بهره برداری از نیروگاه گازی نوع B.B.C تیپ 9 تحت لیسانس کمپانی براوان باوری ساخت مشترک کشورهای (آلمان – ایتالیا -سوئیس) باقدرت اسمی هر واحد 25 مگاوات که در حال حاضر در سه سایت دورود – ارومیه و زاهدان هر کدام به تعداد دو واحد که زاهدان یک واحد نصب شده اند ، تهیه و تنظیم گردیده است .

که شامل شرح اجزا اصلی و کمکی توربین گاز، سیستمهای فرعی – سیستمهای حفاظت و کنترل توربین گاز – تجهیزات سخت افزاری – طریقه بهره برداری صحیح – مزایا و معایب توربین گاز و نقش آن در صنعت برق کشور و سایر موارد می باشد.

مقدمه 

تعریف نیروگاه : نیروگاه مجموعه ای از دستگاهها و وسایلی است که بر حسب نوع آن انرژی حرارتی – شیمیایی – هسته ای – پتانسیل را در توربین به انرژی مکانیکی تبدیل نموده و انرژی مکانیکی حاصل شده در توربین با گردش ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد .

نام گذاری نیروگاهها : نیروگاه ها بر حسب سیال عاملی که توربین را به چرخش در می آورد نام گذاری می شوند مثلاً در نیروگاه آبی سیال عامل آب – در نیروگاه بخار سیال عامل بخار و در نیروگاه گازی سیال عامل گاز داغ حاصل از احتراق است .

انواع نیروگاه :

نیروگاه حرارتی:

سوخت فسیل:

نیروگاه گازی

نیروگاه بخاری

نیروگاه دیزلی

سوخت اتمی : نیروگاه اتمی

منابع نوین انرژی :

نیروگاه برج خورشیدی

نیروگاه ماهواره خورشیدی

نیروگاه زمین گرمایی

نیروگاه سلول برق خورشیدی

ژنراتور MHD

2) نیروگاه آبی :

تولید برق از سدها

تولید برق از جزو مد

تولید برق از امواج

عمده تولید برق در جهان توسط نیروگاههای حرارتی و آبی انجام می پذیرد و علاوه بر انواع یاد شده در مواردی هم از نیروی باد بعنوان تولید برق (نیروگاه بادی ) استفاده میشود .

نوع دیگری از نیروگاه وجود دارد که به آن تلمبه ذخیره ای می گویند که یک نوع نیروگاه آبی کوچک است که در صورت نیاز شبکه برای تولید برق و در صورت عدم نیاز شبکه و بالا بودن ولتاژ بعنوان مصرف کننده برق مورد استفاده قرار می گیرد لازم به ذکر است که این نوع نیروگاهها استفاده بسیار جزئی در شبکه برق سراسری دارند .همچنین از انواع رشد نیروگاه می تواند نیروگاه سیکل ترکیبی را نام برد که از حرارت خروجی نیروگاه گازی جهت بخار کردن آب در نیروگاه بخار استفاده می گردد.

خلاصه ای در مورد نیروگاه بخار :

سیال عامل  دراین نیروگاه بخار آب می باشد آب ازطریق لوله های بسیار زیادی از درون بویلر عبور داده می شود این لوله های حاوی آب در  بویلر توسط چندین مشعل در مجاورت حرارت قرار داده شده وآب درون آنها به بخارخشک اشباع تبدیل  می گردد. بخار سوپرهیت حاصل شده بر روی پره های توربین فرستاده شده و عمل چرخش توربین را انجام می دهد . برای اینکه سیال درون یک سیکل بسته حرکت نموده و دوباره به مصرف برسد باید به مایع تبدیل شود . چون پمپ ها نمی توانند بخار را مکش نمایند .بخار پس از عمل روی توربین به کندانسور فرستاده می شود و در کندانسور عمل تقطیر انجام شده و بخار به مایع تبدیل می گردد . سپس مایع از چهار هیتر عبور داده شده تا درجه حرارت آن بالا برود و عمل تبدیل مایع به بخار در بویلر آسانتر انجام شود . پس از عبور مایع از هیترها ، به اصطلاح «سوپر هیت » شده و در درون بویلر مجدداً به بخار تبدیل می گردد .

در نیروگاههای بخار با توجه به شرایط آب و هوایی محلی که در آن نیروگاه نصب میگردد از دو نوع برج خنک کننده استفاده می شود . در مناطقی که آب کم است از برج «خشک» و در مناطقی که مشکل کم آبی وجود ندارد از برج «تر» استفاده  می شود . چون عمل تقطیر توسط کندانسور انجام می گردد . آب کندانسور باید خنک شود که این عمل در برج خنک کن امکان پذیر است .آب درون کندانسور پس از گرفتن حرارت بخار و انجام عمل تقطیر جهت خنک شدن به برج خنک کننده فرستاده شده و پس از خنک شدن دوباره به کندانسور برگردانیده می شود و این عمل در یک سیکل بسته انجام می گردد لازم به یادآوری است که در برج خشک آب کندانسور توسط هوا و در برج «تر» آب کندانسور توسط آب خنک می شود .

مزایا و معایب نیروگاه بخار :

مزایا :

 هزینه جاری نیروگاه بخار نسبت به نیروگاه گازی بسیار کم است . راندمان نیروگاه بخار از نیروگاه گازی بسیار بیشتر است .برای تأمین بار پایه شبکه استفاده می شود.

معایب :

 هزینه نصب و احداث نیروگاه بخار زیاد است . احداث و نصب نیروگاه بخار زمان زیادی را سپری می نماید .

نیروگاه آبی :

سیال عامل در این نیروگاه آب است . آب در پشت سد جمع شده و با اختلاف پتانسیل به پره های توربین برخورد می نماید و توربین را به چرخش در می آورد دور توربین در این نیروگاه نسبت به نیروگاه و بخار کمتر است که برای جبران دور و ایجاد فرکانس 50HZ از ژنراتور های چند جفت قطبی استفاده می شود .

در نیروگاه آبی از سه نوع توربین استفاده می شود .

الف –توربین کاپلان

ب- توربین پلتن

ج- توربین فرانسیس

الف ) توربین کاپلان  برای ارتفاع زیاد و فشار آب کم

ب) توربین پلتن برای ارتفاع متوسط و فشار متوسط

ج) توربین فرانسیس برای ارتفاع کم و فشار آب زیاد استفاده می گردد .

ارزانترین راه تولید برق و به صرفه ترین آن تولید برق از طریق نیروگاه آبی می باشد . احداث سد مستلزم صرف زمان و هزینه های زیاد می باشد .علاوه بر آن به علت کمبود منابع آب در همه مناطق هم امکان احداث سد و راه اندازی توربین آبی میسر نمی باشد . ولی پس از احداث و راه اندازی توربینها ، هزینه جاری آن نسبت به سایر نیروگاهها بسیار کم است .از این جهت مقرون به صرفه می باشند .

مزایا :

هزینه جاری کم کم و زیاد کردن سریع بار ، استفاده هم زمان برای تولید برق و مصارف کشاورزی ، مهار آبها جهت جلوگیری از سیلاب علاوه بر موارد یاد شده مزیت دیگر احداث سد که شاید بهترین مزیت آن هم باشد نه تنها زیانهای زیست محیطی ندارد بلکه برای محیط زیست مفید هم می باشد .

نیروگاه دیزلی :

دیزل یک موتور چهار زمانه احتراق داخخلی است که با انجاام عملی متداوم تنفس –تراکم ،انفجار و تخلیه و رسیدن به دور نامی ،روتور ژنراتور را به چرخش در می آورد .این نوع نیروگاهها قدیمی هستند و در بسیاری از کشورها از رده تولید برق خارج
شده اند . نصب این نیروگاهها ارزان ، زمان راه اندازی آنها کم است راندمان نیروگاه دیزلی از نیروگاه گازی بیشتر و از سایر نیروگاهها کمتر است . تولید برق در این نیروگاه اندک است . امکان نصب آنها روی سازه ها و وسایل سیار وجود دارد . با توجه به اینکه این گزارش در خصوص نیروگاه گازی می باشد با صرف نظر از جزئیات سایر نیروگاهها به بحث و بررسی نیروگاه گازی بخصوص نوع B.B.C  می پردازیم .

فصل اول

تاریخچه و نقش واحدهای گازی در صنعت برق

بعد از جنگ جهانی دوم مطالعات زیادی بر روی توربین گاز صورت گرفت .یکی نقش توربین گاز در صنعت هواپیمایی و دیگری نقش آن در شبکه های برق . با آنکه اصول در هر دو جا یکی است ولی تفاوتهای بسیاری در استفاده از توربین گاز در موتورهای جت با توربین های زمینی وجود دارد . در موتورهای هواپیما مسائل وزن ، تحمل قطعات بکار رفته ، قابلیت مانور و غیره دارای اهمیت است . ولی در توربین های زمینی مسائل طول عمر ، راندمان بیشتر و اصولاً مسائل اقتصادی را می توان در نظر گرفت .

در صورتی که برای موتور هواپیما اولویت اول مسائل فنی و طراحی است و بعد مسائل اقتصادی مطرح است .

بدون شک بزرگترین استفاده از توربین گاز در زمینه تولید نیروی محرکه هواپیما جت بوده است .

مهمترین نقطه عطف در این توسعه اولین موتور آزمایشی «واتیل» در سال 1937 بود . بعد از آن تاریخ توربین های گازی به علت زیادتر بودن نسبت قدرت به وزنشان (kg/kw) بطور کامل جایگزین موتورهای رفت و برگشتی شدند .

در اولین روزهای طراحی توربین گاز دو سیستم قابل استفاده مطرح بود . یکی احتراق در فشار ثابت و دیگرری احتراق در حجم ثابت . از نظر تئوری راندمان حرارتی احتراق در سیکل حجم ثابت بزرگتر از سیکل فشار ثابت است اما مشکلات مکانیکی نیز خیلی زیادتر خواهند شد . با اضافه کردن حرارت در حجم ثابت شیرها باید بطور کامل اتاق احتراق را از کمپرسور جدا کنند.

به این ترتیب احتراق متناوباً انجام می شود ، که با کار یکنواخت توربین منافات دارد . در ضمن طراحی مکانیکی توربینی که تحت این شرایط اقتصادی کار کند مشکل است .گرچه کوششهای موفقیت آمیزی در آلمان طی سالهای 1908 تا 1930 برای ساخت توربین هایی از این نوع انجام شد ، لیکن توسعه سیستم با حجم ثابت ادامه نیافت و با توجه به اینکه در توربین های گازی با فشار ثابت احتراق یک فرآیند مداوم است که در آن نیازی به شیر قطع کننده نیست بسیار زود مورد قبول واقع شد ، که سیکل ها با فشار ثابت امکانات بیشتری برای توسعه دارند .

توربین گازی در اواخر دهه 50 قرن بیستم به عنوان تولید برق در شبکه ها مورد استفاده قرار گرفت . در سال 1956 در حدود 5/1 % برق تولید شده در جهان توسط توربین گاز صورت گرفت . در صورتیکه در سال 1976 این مقدار به عنوان 5% رسید که طی بیست سال افزایش قابل ملاحظه ای را نشان می دهد . در حال حاضر حدود 25% تولید برق کشورمان توسط واحدهای گازی انجام می پذیرد. امروزه برای بار پایه از نیرو گاههای آبی و بخار و برای بار متوسط از نیروگاههای کوچکتر واحیاناً قدیمی تر و برای پیک بار از نیرو گاههای گازی استفاده می شود .و این نوع طرز استفاده بهترین حالت اقتصادی را دارا می باشد.

فلسفه نام گذاری توربین گاز :

 از آنجا که سیال عامل در این توربین ها گاز داغ حاصل از احتراق می باشد به آنها توربین گازی گفته می شود . همانطور که در توربین های بخار سیال عامل بخار و و در توربین های آبی سیال عامل آب می باشد .

2) سیکل توربین گاز :

سیکل ترمودینامیکی توربین گاز بر مبنای سیکل برایتون استوار است که در آن هوا بصورت ایزنتروپیک توسط کمپروسور متراکم می شود و سپس احتراق در فشار ثابت صورت می گیرد . آنگاه انبساط ایزونتروپیک (برگشت پذیر و بدون انتقال حرارت ) در توربین انجام می شود و با دادن حرارت به محیط در فشار ثابت سیکل تکمیل می شود .

3 ) انواع سیکلهای توربین گاز

سیکل توربین گاز به دو صورت باز و بسته می باشد . در نوع بسته هوای تمیز و یا گازی که خاصیت خورندگی نداشته باشد وارد سیکل کرده و فشار آن را توسط کمپرسور بالا می برند و سپس بدون اینکه با سوخت مخلوط شود ، در داخل یک مبدل درجه حرارت آن را بالا می برند و سپس آن را وارد توربین کرده و توسط توربین کار می گیرند بعد از خروج از توربین ان را سرد کرده و عمل را تکرار می کنیم در صورتی که در سیکل باز محصولات احتراق مستقیماً وارد توربین شده و از اگزوز خارج می شوند و توسط کمپرسور مجدداً هوای تازه مکیده می شود .

4-) سیکلهای پیش رفته توربین گاز

سیکل باز با مبدل حرارتی

راندمان بیشتر

راندمان پایین تر

از نوع  2 در مواردی استفاده می شود که سوخت کثیف با قیمت ارزان در دسترس باشد .

5 ) مزایا و معایب توربین گاز

الف ) مزایا :

سرعت در نصب و بهره برداری : به دلیل کچک بودن ، حمل نقل آن آسان است .و کارهای نصب آن هم ساده و هم کم می باشد و به دلیل سادگی و کم بودن قسمتهای کمکی و فرعی آن بهره برداری از آن آسان  وسریع صورت می گیرد .

راه اندازی و بارگیری سریع : طی حدود 10 دقیقه می توان راه اندازی شده و به شکل قدرت دهد و تغییر بار اخذ شده از آن سریع صورت می گیرد.

هزینه نصب پایین :

به ازای قدرتی که می دهد دارای وزن کمی است.

 اجزاء کمکی کمی دارد و احتیاج به سرویس های زیادی ندارد .

 فونداسیون کوچکی دارد و عموماً برای آماده کردن زمین احتیاج به کارهای گران قیمت ندارد .

 برای نصب فضای کمی را اشغال می نماید .

 امکان نصب بر روی سازهها و پایه های سبک وجود دارد ، در نتیجه هزینه پایه ها یا اسکلت بندیها و نصب آن کم می باشد .

امکان استفاده از سوخت های مختلف و تعویض سوخت در زیر بار : در توربین های گاز می توان از سوخت های مختلف گاز – گازوئیل – نفت سفید و مازوت استفاده نمود و هیچگونه محدودیتی ندارد . همچنین می توان از دو سوخت با هم نیز استفاده نمود .

 عدم نیاز به آب خنک کن : بدن آب خنک کن می تواند کار کند و قسمت های مختلف آن توسط هوا هم می تواند خنک شود و احتیاج لازم و قطعی به آب ندارد بنابراین می توان در نقاطی آن را نصب نمود که منابع آب وجود ندارد .

 کنترل از راه دور : از راه دور می توان توربین را استارت کرد ، با شبکه پارالل نمود و میزان بار را کم و زیاد نمود بدون اینکه نیاز به اپراتور محلی باشد .

 استارت در خاموشی (Black start) : زمانی که شبکه بدون برق باشد تغذیه داخلی از طریق باطری خانه تامین می شود و از این طریق می توان واحد را استارت نمود (فقط واحدهایی که با دیزل استارت می شوند).

 تامین بارپیک : با توجه به هزینه های نصب پائینی که دارد و با توجه به راه اندازی سریع آن می تواند در موق پیک ، بار مورد نیاز را تامین کند .

استفاده به صورت موتور سنکرون (کندانسور شدن) : ژنراتور توربین گازی  می تواند در مواقع لزوم به صورت موتور سنکرون عمل کند . بدون آنکه دور آن تغییر کند . از این طریق می توان جهت استارت توربین گاز استفاده نمود .  همچنین در مواقعی که لازم است برق اضافی شبکه به مصرف برسد مورد استفاده قرار می گیرد .

استفاده از حرارت خروجی توربین گاز جهت بخار کردن آب در بویلر نیروگاه بخار و طراحی نیروگاه سیکل ترکیبی .

کندانسور کردن :

جدا کردن توربین از ژنراتور و جداکردن ژنراتور به صورت موتور سنکرون را کندانسور می گویند . کندانسور کردن ژنراتور مستلزم آن است که ژنراتور به دور سنکرون (300.r.p.m) رسانده شود .

 دلیل آن این است که در هر دوری بجز دور 3000 انجام عمل کندانسور کردن موجب صدمه دیدن ژنراتور می شود . مصرف مگا وات موجود در شبکه در ساعات مختلف شبانه روز متفاوت است . به گونه ای که در ساعاتی از شبانه روز مگاوات موجود در شبکه بیش از از حد لزوم می باشد . وجود این مگاوات اضافی در شبکه باعث صدمه دیدگی خطوط شبکه در اثر عوامل گوناگونی از قبیل گرم شدن خطوط انتقال ، بالا رفتن ولتاژ در شبکه و به طور کلی موجب بروز اختلال در ضریب قدرت (cos  o) می شود . اشکال دیگری که در صورت وجود مگا وات اضافی در شبکه بوجود  می آید احتمال پیدایش اختلاف در فرکانس و ولتاژ شبکه است . برای جلوگیری از این اختلافان به طور کلی می توان مگا وات تولیدی توسط توربین های مختلف در نیروگاه ها را به حداقل کاهش داد .

ولی در بعضی مواقع حتی با وجود کاهش مگا واتی تا مرز ممکن ، همچنان مگا وات اضافی در شبکه وجود دارد و در این مرحله است که نقش توربین های گازی مطرح میشود که می توان با تبدیل ژنراتور این واحدها به موتور نه تنهای باری به شبکه نداد بلکه مقداری از بار شبکه را نیز مصرف کرد .

ب) معایب توربین های گازی :

بازده ماکزیمم توربین های گازی کمتر از موتورهای احتراقی داخلی و حتی توربین بخار است چون گازهای داغ و خروجی از اگزوز هنوز دارای مقدار زیادی انرژی می باشند ، که به هدر می روند .

کاهش بازده در شرایط نیمه بار (Part load) : ماکزیمم بازده در ماکزیمم بار اتفاق می افتد .

چون محصولات احتراق مستقیماً و دردمای بالا وارد توربین می شوند ، لذا نسبت به مواد خورنده در سوخت و هوا حساس می باشند و به همین دلیل باید بر تعداد بازرسیهای مسیر داغ افزوده وحجم تعمیرات در قطعات مسیر داغ بالا است .

 بالا بودن خرج جاری : با توجه به مصرف بالای سوخت و حجم تعمیرات واحدهای گازی خرج جاری آنها زیاد است .

 تاثیر زیاد دمای محیط و فشار هوا : افزایش دمای محیط و ارتفاع محل نصب از سطح دریا (کاهش فشار محیط )راندمان واحدهای گازی را کاهش می دهد . چون در هر دو حالت حجم مخصوص هوا کاهش می یابد و کمپرسور برای دبی معین از هوا کار بیشتری را باید انجام دهد .

 شتاب گرفتن آن کند است در نتیجه در وسایل نقلیه زمینی از آن استفاده نمی شود .

توربین های گازی مورد استفاده در ایران :

توربین های گازی که در نیروگاههای ایران مورد استفاده قرار گرفته اند اکثراً از چهار نوع جنرال الکتریک ، وستنگهاوس ، براون باوری و زیمنس می باشند که در جدول زیر مشخصات هر کدام به طور خلاصه آورده شده است .

توربين هاي گازي كه در نيروگاههاي ايران مورد استفاده قرار گرفته اند اكثراً از چهار نوع جنرال الكتريك ، وستنگهاوس ، براون باوري و زيمنس مي باشند كه در جدول زير مشخصات هر كدام به طور خلاصه آورده شده است .

جدول 1-1 – مشخصات توربين هاي بكار رفته در ايران

جنرال الكتريك : هيناچي – آليتوم – AEG

وستگهاوس : A.C.E.C

اصول كار يك توربين گازي :

اصول كار يك توربين گازي :

اصول كار يك توربين گازي از نظرمراحل مانند يك موتور چهار زمانه احتراق داخلي است بدين ترتيب كه الف : تنفس : هواي آزاد توسط كمپرسور مكيده مي شود .

ب : تراكم : در كمپرسور هو مرتكم مي شود .

ج – احتراق : توسط سوخت پاش در اتاق سوخت پاشيده شده و احتراق مي شود و توسط توربين كار صورت مي گيرد .

تخليه : دود از دودكش يا اگزوز خارج مي شود .

فصل دوم

اجزاء اصلي توربين گاز

1- كمپرسور 2- توربين 3- اتاق احتراق

كمپرسور : كمپرسور بكار رفته در اين واحد گازي از نوع جريان محوري مي باشد كه از هفده طبقه تشكيل شده است (يك رديف پره ثابت و يك رديف پره مترك را يك طبقه مي گويند ).

در ورودي كمپرسور يك رديف پره هادي وجود دارد كه در بعضي از كمپرسور ها زاويه آن قابل تغيير است ولي در اين كمپرسور زاويه آن ثابت و روي 45 درجه تنظيم گرديده است . به اين پره هاي هادي اصطلاحاً گايدوند (gid vand) مي گويند .

در انتهاي كمپرسور يك رديف پره ثابت جهت هر چه بيشتر تبديل كردن سرعت به فشار استاتيك وجود دارد .

روتور كمپرسور به تعداد رديف پره هاي متحرك از ديسك تشكيل شده است . كه پره هاي متحرك روي آن سوارند . ديسكها توسط يك سري پيچهاي سراسري به هم متصل هستند پره هاي ثابت كمپرسور هر رديف در يك رينگ جا مي گيرند . و اين رينگ در داخل پوسته جا مي رود (دو نيم دايره در پوسته بالا و پائين).

در انتهاي كمپرسور سطح عبور هوا به صورت ديفيوزر مي باشد كه سرعت را كم و تبديل به فشار مي نمايد و سپس هوا وارد محفظه احتراق مي گردد .

كمپرسور داراي شير مكش مي باشد . پره هادي ورودي و شيرهاي مكش براي كنترل و پاپداري كمپرسور در زمان راه اندازي و از كار افتادن واحد نقش به سزائي دارند .

عامل مهم ارتعاشات است كه بايد آن را كنترل و از آن اجتناب نمود .

توربين :

وظيفه توربين در واحدهاي گازي انبساط محصولات احتراق و توليد كار مكانيكي مي باشد .

نوع توربين بكار رفته در اكثر واحدهاي گازي جريان محوري است . كه معمولاً از چند طبقه تشكيل مي شود . توربين از چند رديف پره هاي ثابت و متحرك ساخته شده است كه يك رديف پره ثابت و متحرك را يك مرحله مي گويند .

روتور توربين :

روتور توربين از تعدادي ديسك (به تعداد طبقات توربين) تشكيل شده است كه توسط يك سري پيچ به يكديگر متصل مي شوند . يك طرف ديسك اول به لوله گشتاوري و طرف ديگر آن به ديسك دوم پيچ مي شود . ديسك آخري داراي محوري است كه ياتاقان ژورنال شماره 2 آن را در بر مي گيرد و سپس محور توسط يك فلانچ به كوپلينگ انعطافي متصل مي شود . پره هاي متحرك بر روي ديسك سوار مي شوند . پره هاي توربين توسط هوائي كه از كمپرسور گرفته مي شود خنك مي شوند .

در توربين گازي نوع .B.C تعداد طبقات 4 و تا درجه حرارت ورودي به توربين در ماكزيمم بار بيش از 800 درجه سانتيرگاد مي باشد . بنابراين رديف اول پره هاي ثابت تحت تاثير بالاترين درجه حرارت قرار مي گيرند . لذا هواي خنك كننده از درون پره عبور كرده و سپس وارد جريان گاز داغ مي شود .

استاتور توربين :

استاتور توربين پره هاي ثابت را در بر مي گيرد . هر چند پره ثابت (4 تا) بر روي يك قطعه قرار دارند كه وقتي اينها پهلوي يكديگر قرار مي گيرند ، تشكيل رينگ پره ثابت را مي دهند هر كدام از اين قطعات به صورت كشوئي در داخل پوسته توربين جا ميروند.

همچنين در پوسته غلاف ها نيز جا مي روند كه براي آب بندي سر پره متحرك با پوسته ميباشد. كه فاصله سر پره تا غلاف از نظر ميزان تلفات توربين و عملكرد آن مهم است.

با توجه به منحني زير هر چند فشار( ) بيشتر باشد ميزان دبي جرمي كه توربين مي تواند از خود عبور دهد بيشتر است . تمام منحني هاي دور ثابت به خط (Choking) محدود مي شوند در اينجا ماكزيمم دبي جرمي از توربين عبور مي كند و بيشتر از آن امكان ندارد .

در توربين بر خلاف كمپرسور امكان خفه كردن وجود ندارد چون به ناحيه خفه كردن وقتي وارد مي شويم كه دبي زياد شده باشد . همچنين با توجه به اينكه انبساط وجود دارد نه انقباش ، بنابراين پديده جدائي رخ نمي دهد . به دليل عدم جدائي تعداد مراحل توربين معمولاً كم است .

سيستم احتراق :

وظيفه اتاق احتراق در توربين هاي گازي سوزاندن سوخت و توليد گاز پر فشار جهت انبساط در توربين مي باشد . احتراق در توربين هاي گازي يك فرايند پيوسته است . بنابراين تداوم درجه حرارتهاي بالا ، تداوم جريان زياد ، و آزاد شدن انرژي حرارتي بالا ، طراحي و توسعه محفظه احتراق توربين گازي را مشكل مي شازد . اكثرا طرحهاي محفظه احتراقي تجربي هستند و حاصل سالها كار تحقيقاتي مي باشند .

انوع محفظه هاي احتراق :

محفظه هاي احتراق در توربين هاي گازي به طرق مختلفي ساخته مي شوند . كه بر حسب نوع جريان سوخت و هوا و نيز تعداد محفظه هاي احتراق به انواع مختلف تقسيم ميشوند.

الف ) لوله اي يا قوطي شكل :

مستحكم بوده و از نظر تاب برداشتن مقاوم مي باشند .

ب ) حلقوي Annular :

حجم و وزن كمتر دارند و براي هواپيما مناسب هستند . استحكام آنها كم بوده و قابليت تاب برداشتن دارند و افت فشار كاهش مي يابد .

ج –قوطي –حلقوي Tube-annular :

مشخصه هاي هر دو نوع محفظه هاي لوله اي و حلقوي را تواما دارا مي باشد .

د -استوانه اي :

داراي حجم و وزن زياد بوده – مستحكم و مقاوم مي باشد و به حالت عمودي و تكي روي توربين قرار مي گيرد .

اجزاء سيستم احتراق

الف ) محفظه يا محفظه هاي احتراق Baskets

ب ) نازل هاي سوخت

ج ) جرقه زن

د ) لوله هاي انتقال شعله

ه ) قطعات انتقال دهنده گاز داغ

و ) نشانده هاي شعله

نكته : در واحدهاي گازي نوع B.B.C به علت اينكه يك اتاق احتراق از نوع استوانه اي بكار رفته است در نتيجه داراي يك نازل سوخت و يك قطعه انتقال دهنده گاز داغ به نام اينترنال كيسينك بوده در ان لوله هاي انتقال شعله بكار نرفته است .

فصل سوم

اجزاء فرعي توربين گاز

الف ) ديزل يا استارتينگ موتور

1- سيستم راه اندازي توربين ب ) كلاچ راه انداز يا تركوكنورتر

ج ) راچت

د ) جعبه دنده كمكي يا فرعي

2- كوپلينگ انعطافي

3- ياتاقانها

4- SS.S كلاچ

5- جعبه دنده بار يا كاهنده

سيستم راه اندازي توربين

الف – ديزل يا استارتينگ موتور :

ديزل نقش استارت توربو كمپرسور رادر خاموشي ايفا مي كند . يعني اينكه ديزل توسط يك موتور DC از باتري خانه نيروگاه انرژي خود را تامين مي كند و استارت مي شود و با گرداندن محور توربو كمپرسور واحد را آماده احتراق و سپس توليد انرژي مي كند .

در بعضي از واحدهاي گازي بجاي ديزل از يك الكترود موتور بنام استارتينگ موتور استفاده شده است چون اين الكترود موتور با برق AC كار مي كند . در نتيجه نمي توان از آن به عنوان استارت در خاموشي يا blak start استفاده نمود . و هميشه براي استارت كردن واحد مي بايست برق شبكه موجود باشد .

ب – كلاچ راه انداز يا توركوكنورتر :

توركوكنورتر وسيلهاي است مكانيكي ، هيدروليكي كه ورودي آن سرعت زياد و معمولاً ثابت و خروجي آن تركيبي از سرعت و گشتاور است . توان در آن تغييرنكرده و ثابت است فقط مقداري افتهاي اصطكاكي داخلي روغن و مقداري هم در ياتاقانهايش وجود دارد . كه سبب تلفات انرژي شده و توان خروجي آن از توان ورودي كمتر است .

روغن توسط يك پمپ به نام پمپ توركوكنورتر در داخل اين دستگاه فشار دار شده و با گردش شافت ديزل يا استارتينگ موتور كه سر آن داراي پره مي باشد روغن را به گردش در مي اورد گردش روغن به پره هاي سر محور اصلي كه با ساير تجهيزات واحد كوپل مي باشد ، منتقل شده و محور توربو كمپرسور شروع به گردش مي نمايد . در دور 600 احتراق هم انجام شده و از اين پس گاز داغ حاصل از احتراق و ديزل به كمك همديگر محور توربو كمپرسور را مي چرخانند اين عمل تا دور 2000 ادامه دارد . بعد از دور 2000 توربين خود كفا شده و با درين روغن درون توركوكنورتر ارتباط ديزل يا استارتينگ موتور با محور اصلي قطع مي گردد . و استارتينگ موتور بعد از يك پريور كار براي خنك شدن از مدار خارج مي شود . مزاياي اين دستگاه (توركوكنورتر) اين است كه علاوه بر انتقال گشتاور از ديزل به محور اصلي ، حركت را يكنواخت منتقل نموده و از انتقال هر گونه ضربه به محور اصلي جلوگيري مي نمايد.

يادآور مي شود كه در اينجا دو ژنراتور مد نظر قرار گرفته است نه دور توربين .

ج – راچت :

راچت وسيله مكانيكي هيدروليكي است كه محور توربين گاز در هر دقيقه 45 درجه مي چرخاند .وظايف راچت عبارتند از :

فائق آمدن بر اصطكاك استاتينگ ، نيروي ترمزي : چون استارتينگ موتور در ابتداي راه اندازي به تنهايي و به علت نياز به گشتاور زياد قادر به ايفا نقش راهاندازي نبوده به اين دليل وسيله اي براي به حركت در آوردن محور تا زميانيكه راه اندازي بتواند خود اين كار را انجام دهد ضروري است .

گرداندن محور براي جلوگيري از خمش در زمان سرد شدن : در زمان كه توربين خاموش مي شود به علت گرم شدن محور و نيز وحود تنش هاي مختلف حرارتي كه يك قسمت از محور بيشتر از قسمت هاي ديگر گرم شده است احتمال خم شدن محور و بروز ارتعاشات بعدي در توربين گاز محتمل است . از اين رو بعد ازهراستپ اگر مجددا واحد استارت نشود به مدت 36 ساعت راچت وظيفه چرخاندن محور را به عهده دارد و بعد از مدت مذكور از مدار خارج مي شود .

3- هنگام تعميرات يا زماني كه بخواهيم راچت را بدون زمان بندي وارد مدار كنيم : در تعميرات براي جا گذاري و برداشتن پره ها احتياج به گرداندن محور مي باشد . در اين موقع از راچت براي گرداندن محور استفاده مي گردد .

د- جعبه دنده كمكي :

براي اينكه با استفاده از يك محور گردنده چندين محور را به گردش در آوريم از اين جعبه دنده استفاده مي شود . ورودي جعبه دنده در زمان راه اندازي از طريق ديزل و در زمان كار عادي توربين ورودي مربوط به توربو ژنراتور است .

خروجي اين جعبه دنده عبارتند از : محور پمپ آب- محور پمپ گازوئيل- محور فن رادياتور- خنك كن- محور پمپ روغن هيدروليك و محور پمپ روغن كاري ياتاقان ها مي باشد .

در واحد هاي گازي نوع B.B.C از جعبه دنده كمكي فقط براي به كار انداختن محور پمپ روغن هيدروليك و روغن روغنكاري استفاده مي گردد .

روغن كاري اين جعبه دنده در سيستم روغن كاري ياتاقان ها قرار دارد .

كوپلينگ انعطافي :

در طول محور توربوژنراتور دو عدد كوپلينگ انعطافي قرار گرفته است . يك عدد بين جعبه دنده كمكي و محور كمپرسور و توربين و يك عدد بين جعبه دنده بار و محور توربين و كمپرسور .

وظايفي كه اين كوپلينگ ها به عهده دارند عبارتند از :

انتقال گشتاور از يك محور به محور ديگر

به عنوان جبران كننده هم امتداد نبودن محور ها

براي جبران حركت محوري ( در اثر حرارت )

4- علاوه بر موارد فوق اين كوپلينگ به عنوان فيوز محور نيز عمل مي كند يعني در اثر گشتاور هاي بيش از اندازه بريده مي شود. و از اين نظر ضعيف ترين نقطه محور است . در مواقعي كه گشتاور بيشتري به محور اعمال مي شود مثل خفه كردن كمپرسوريا بالا رفتن دور واحداين قسمت پاره مي گردد .

نگهداري كوپلينگ :

در نگهداري كوپلينگ بايد به نكات زير توجه كرد :

هم امتدادي در محور سبب افزايش عمق و كاهش ارتعاشات مي گردد

كوپلينگ بايد كاملا در روغن غوطه ور شود .

پيچ هاي توپي بايد به نحوي توپي را به فلانچ دو محور متصل و محكم كنند كه انتقال گشتاور از طريق اصطكاك سطح فلانچ و توپي صورت گيرد نه از طريق نرمش پيچ ها

لقي مناسب بين دندانه ها كه سبب كاهش خوردگي دندان ها مي شود .

كوپلينگ بكاررفته در توربين نوع B.B.C از نوع فنري بوده كه بين استارتينگ موتور و محور توربو كمپرسور قرار گرفته اند . بدين ترتيب كه اين فنر دو محور را به همديگر متصل مي نمايد . و اگر بعللي استارتينگ موتور از مدار خارج نشده و يا دور واحد بالا برود در اثر پاره شدن اين فنر ارتباط دو محور با يكديگر قطع مي گردد .

شكل : كوپلينگ

ياتاقانها :

به طور كلي ياتاقانها به دو دسته تقسيم مي شوند . يكي لغزش و ديگري غلطشي . همان طور كه از نام انها پيداست در ياتاقان هاي لغزشي اصطكاك به صورت لغزش بين سطوح برقرار است . ولي در نوع غلطشي اصطكاك بين يك سري از قطعات گرد به نام ساچمه و سطح تماس برقرار است . كه شامل برلينگ ها و رولربرينگها ميباشند.