برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

اصول اولیه طرح توربین
توربین های بخار پیشرفته دارای طرح هایی خاص با مشخصات معین می باشند که این مشخصات بر حسب عوامل متعددی تعیین می گردند. از جمله این عوامل عبارتند از: قدرت مخصوص زیاد توربین ها، نوع و کاربرد آنها، پارامترهای بخار با مقدار زیاد یا فوق بحرانی، گرمایش مجدد بخار تا درجه حرارت بالا ( معمولا تا مقدار اولیه )، رژیم های مختلف بهره برداری توربین و نیاز به بهره برداری مطمئن و کارآمد توربین در شرایط تغییر سریع بار. روند عمده تغییرات و اصول تحقق یافته برای طرح توربین های بخار پیشرفته ساکن در زیر مورد بحث قرار گرفته است.

 سیلندرهای توربین
سیلندر، یکی از اجزای اصلی توربین ها می باشد. سیلندر دارای شکل پیچیده با قطر متغیر در امتداد طولی و اتصال فلنچی افقی و در بعضی موارد اتصال عمودی می باشد. سیلندر توربین، نگهدارنده نازل و زنجیره پره های راهنما، دیافراگم ها، دیاغ های دیافراگم و دیگر اجزای ساکن می باشد. سیلندرهای توربین مجهز به اتصالات مربوط به لوله های زیرکش اتوماتیک یا غیر اتوماتیک و اتصالات مربوط به ورود و خروج بخار از سیلندر می باشند.
توربین های تقطیری با ظرفیت تا 50 MW معمولا به صورت تک سیلندر طرح می شوند. ظرفیت توربین های تک سیلندر اگر جهت کار کردن در قسمت نیمه اوج برنامه تولید بار الکتریکی مورد نظر باشند، تا حدود 100-150 MW افزایش می یابد. در این حالت توربین می تواند به ازای مقادیر کمتر پارامترهای اولیه بخار، طرح شده و شرایط ضعیف تری برای خلاء کندانسور داشته باشد. به دلیل ظرفیت پایین، چنین توربین هایی نسبت به توربین های مخصوص بار پایه، ممکن است راندمان کمتری داسته باشند. بدین خاطر توربین بخار را می توان به ازای تلفات ناشی از سرعت خروجی و به ازای افت های گرمایی بیشتر ( بیشتر از حد بهینه ) در مراحل توربین محاسبه نمود. این امر امکان آن را که با افزایش دبی بخار عبوری از توربین تعداد مراحل توربین کاهش یافته و این تعداد مرحله در یک سیلندر جا داده شود، فراهم می کند.
همانطور که قدرت مخصوص و مقدار پارامترهای اولیه بخار توربین ها افزایش یافته، تعداد سیلندرهای توربین ها نیز به تدریج بیشتر شده است. در حال حاظر بیشتر توربین های ظرفیت بالا، دارای چهار سیلندر و بعضی از آنها مثل نوع K-1200_240 LMZ حتی تا پنج سیلندر می باشند. بسته به پارامترهای بخار ورودی، سیلندرهای توربین به صورت متعارف به توربین های فشار قوی، فشار متوسط و فشار ضعیف تقسیم می گردند.
در توربین های تک سیلندر، محور توربین معمولا با محور ژنراتور در سمت خروجی بخار از سیلندر، کوپل می گردد. در توربین های تک محوری چند سیلندری، سیلندرها در امتداد مسیر حرکت جریان بخار و در جهت کاهش مقدار پارامترهای بخار چیده می شوند. یعنی ابتدا سیلندر فشار قوی، سپس سیلندر فشار متوسط و نهایتا یک یا چند سیلندر فشار ضعیف قرار می گیرد و سپس ژنراتور بعد از آنها نصب می شود. این طرز چیدمان، یک چیدمان استاندارد برای تمامی توربین های تک محوری ساخته شده در این کشور می باشد. امکان چیدمان های دیگری نیز برای سیلندرها وجود دارد، بطور مثال: قرار گرفتن سیلندر توربین فشار قوی در میانه محور و سیلندرهای فشار ضعیف     ( دو یا چهار ) به صورت متقارن محوری در انتهای دو طرف محور.
جهت جریان های بخار در توربین های چند سیلندر می تواند به صورت معکوس باشد و انتخاب آن بستگی به خیلی از ملاحظات دارد، منجمله حداقل شدن نیروهای محوری اعمال شده بر روی یاتاقان محوری، کم شدن لقی های محوری، کم شدن جابجایی محور و نیز پوسته های سیلندر از هر دو طرف، آرایش مناسب لوله های بخار ورودی و خروجی، کاهش تغییر شکل های حرارتی سیلندرها و غیره.
سیلندر فشار قوی در توربین های ساخت شوروی سابق، حتی با بالاترین ظرفیت، عموما از نوع یک جریانی بوده و بخار می تواند از طریق انتها ( طرح جریان مستقیم ) یا از وسط سیلندر ( طرح حلقوی ) وارد سیلندر گردد. در طرح حلقوی سیلندر فشار قوی، جریان بخار بعد از عبور از گروه اول مراحل که در پوسته داخلی قرار دارند به مقدار 180 درجه چرخیده به سمت خارج پوسته داخلی حرکت می کند و آن را خنک کرده، وارد گروه بعدی مراحل توربین که در پوسته سیلندر بیرونی قرار می گیرد. در طرح حلقوی قسمتی از انرژی بخار در انتهای گروه اول مراحل تلف گشته و تلفات فشار اضافی به علت مقاومت اصطکاکی در مقابل جریان بخار در فضای بین دو پوسته وجود دارد، ولی از سوی دیگر تلفات بخار در آب بندها خیلی کاهش خواهد یافت.
فایده دیگر طرح حلقوی، کاهش اختلاف درجه حرارت و تنش ها در پوسته های سیلندر، به خصوص در شرایط گذرای بهره برداری می باشد. بعلاوه، این طرح متعادل کردن نیروهای محوری را در سیلندر ممکن ساخته و بین قسمت های داغ سیلندر فشار قوی و یاتاقان های توربین فاصله ایجاد می کند.
در توربین های با حجم زیاد بخار در ورود به سیلندر، طرح جریان دو طرفه ( دو جریانی ) با تقسیم جریان بخار به دو جریان مساوی، با هندسه مشابه مسیر جریان، به کار گرفته می شود. این طرح به ما اجازه میدهد تا از پره های کوتاهتر در مراحل انتهایی سیلندر استفاده کنیم و بدین ترتیب نیروهای محوری را بطور کامل در سیلندر خنثی نماییم. از میان معایب طرح جریان دو طرفه، افزایش یافتن تعداد مراحل در سیلندر و طویل شدن روتور توربین می باشد. طرح جریان دو طرفه نه تنها در سیلندرهای فشار ضعیف کاربرد دارد بلکه در سیلندرهای فشار متوسط و سیلندرهای فشار قوی بعضی از توربین های نیروگاههای هسته ای کاربرد پیدا کرده است.
در توربین های چند سیلندر، بخار در سیلندرهای مختلف اغلب در جهات خلاف جریان می یابد تا بدین ترتیب نیروهای محوری خنثی شوند. به هر حال باید توجه داشت که توزیع مجدد نیروهای محوری تحت شرایط بهره برداری گذرا می تواند متفاوت باشد و منجر به اعمال نیروهای محوری شدید بر روی یاتاقان محوری گردد. این مورد به ویژه در توربین های مخصوص تامین گرما که فشار بخار در محل زیرکش های اتوماتیک آنها و جریان بخار در مراحل بعد از زیرکش و در نتیجه نیروهای محوری آنها مستقل از میزان دبی بخار عبوری از توربین است، صدق می نماید.
سیلندرهای توربین ممکن است به صورت یک پوسته ( طرح تک جداره ) یا دو پوسته طراحی گردند. در طرح دو پوسته، افت فشار و درجه حرارت در هر پوسته کاهش میابد که این موضوع امکان کم کردن ضخامت دیواره ها و فلنچ ها و افزایش سرعت گرم کردن اجزای توربین را فراهم می آورد. این به معنای افزایش قدرت مانور توربین می باشد.
سیلندرهای فشار ضعیف به صورت  یک پوسته و دو پوسته و بعضی اوقات سه پوسته ساخته می شوند. هدف از این طرح پیشرفته سیلندرهای فشار ضعیف، از بین بردن احتمال تغییر شکل های احتمالی پوسته خارجی بر اثر لقی های مسیر بخار می باشد. در بعضی از توربین ها پوسته خارجی سیلندر فشار ضعیف، پوسته کندانسور هم محسوب می گردد.
به منظور راحت باز کردن و بستن توربین ها، سیلندرهای توربین همیشه با اتصالات افقی ساخته می شوند. محکمی اتصال دو نیمه سیلندرها توسط فلنچ ها تامین می شود. جهت کاهش مدت زمان گرم کردن فلنچ های نسبتا ضخیم سیلندرهای فشار قوی و فشار متوسط، حداقل شدن تنش های حرارتی در آنها و همچنین کاهش انبساط محوری نسبی روتور و سیلندر، غالبا از گرمایش فلنچ ها و پیچ های آنها توسط بخار استفاده می شود. در سیلندرهای یک پوسته، اتصالات فلنچی توسط بخار گرفته شده از محفظه مرحله کنترل یا از خط بخار ما بین شیر قطع بخار و سیلندر توربین، گرم می شوند. در سیلندرهای دو پوسته بخار گرم کننده فلنچ ها، همان بخار بین دو پوسته می باشد. خطوط تامین بخار تا آنجا که ممکن است باید کوتاه بوده و کاملا نسبت به فلنچ های دو طرف چپ و راست توربین متقارن باشند. مجاری ساخته شده از صفحات فولادی به نیمه بالایی و پایینی فلنچ سیلندر، جوشکاری شده اند. بخار از طریق یک هدر وارد گذرگاهی که توسط شیارهای صفحات جدا کننده و متصل به فلنچ تشکیل شده ، می گردد و سپس در اطراف پیچ های فلنچ چرخیده و از طریق مجاری فولادی خارج می گردد. این طرح، گرمایش یکنواخت فلنچ ها و پیچ ها را تضمین می نماید. در طرحی دیگر، بخار به صورت جداگانه وارد شیارهای پله ای شکل داخل فلنچ و مجاری فولادی می گردد.

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :