تبلیغات
برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات. - آشکار سازی نشت لوله بویلر در نیروگاه conemough(پایان نامه ارشد و مهندسی قدرت و کنترل)

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

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

 
تئوری آشکار سازی نشت
این سیستم برای آشکار سازی نشتهای جزئی بخار در سیستمهای تحت فشار نظیر بویلر های قدرت، بویلر های بازیابی[8] و هیتر ها[9] طراحی شده است. این سیستم، کار آشکارسازی را با اندازه گیری مداوم صداهای داخلی بویلر با استفاده از سنسورهای پیزو الکتریک انجام می دهد. سنسور ها در تمام بخشهای بویلر قرار داده می شوند و تعداد آنها بسته به اندازه بویلر بین 12 تا 40 سنسور در هر بویلر می باشد. ارتعاشات ایجاد شده بوسیله نشت لوله توسط سنسور به یک سیگنال ولتاژ تبدیل می شود و سیستم آن را ثبت می نماید.  

 

 شکل 1 اجزای تشکیل دهنده سیستم  AMS -2

سیگنال تولید شده بوسیله سنسور توسط یک مدار الکترونیکی در باند فر کانسی بین 1.7 kHz تا 11 kHzفیلتر و تقویت می گردد. در باند فوق، بین سیگنالهای ناشی از نشت و نویز عادی محیط بیشترین اختلاف وجود دارد. در نیروگاه Conemough علاوه بر باند فوق، باند فرکانسی بین 20 Hz تا 1 kHz نیز برای تعیین حساسیت این باند به نویزهای نشت، نظارت می شود. علاوه بر سیگنال صوتی هر سنسور ، سیستم از پارامترهای کمکی دیگری نیز همچون بار (MW)، فلوی گاز و فشار گرمکن مجدد[10] استفاده می نماید. این پارامترها برای تعیین تاثیر شرایط کار عادی نیروگاه روی نویز محیطی عادی بویلر سودمند هستند. در نیروگاهConemough ، بهره بردار هم بصورت مستقیم و هم از طریق واسط سریال DCS میتواند با سیستم AMS در ارتباط با شد.
در نیروگاه Conemough ، سیستم AMS از موجبرهای فلز برد برای انتقال نویزهای ناشی از نشت به سنسورها استفاده می کند. موجبر فلز برد یا Sounding Rod، یک میله فولادی ضد زنگ به قطر 3/8 in و طول 12 in است که به دیواره لوله های بویلر و بدنه بویلر جوش داده می شود. یک سر این موجبر، سوراخ است وسر دیگر آن به بویلر جوش داده می شود که برای سهولت جوشکاری همانند نوک اسکنه ساخته شده است . در سر سوراخ دار موجبر، سنسور مخصوص محیطهای با دمای زیاد نصب می گردد. سنسور طوری طراحی شده است که نویزهای محیط خارجی بویلر کمترین تاثیر را روی آن دارند. در بخشهایی از بویلر مانند اکونومایزر که لوله های  peg-finnedوجود دراند، یک صفحه به ابعاد 12 in ´ 12 in ´ ¼ in  نصب می شود که همانند یک صفحه جمع کننده صدا عمل می نماید. موجبر فلز برد به مرکز صفحه متصل می شود. نیروگاه Conemough اولین جایی بود که این روش تجربی را برای اتصال موجبر فلز برد استفاده نموده است.

 

شکل 2: نمایش موج بر – نشت
نویزهای ناشی از نشت بخار از طریق گازهای داخل بویلر و از طریق مسیرهای فلزی منتقل می شوند . سیستم AMS از موجبرهای فلز برد با سنسورهای صوتی برای آشکارسازی ارتعاشات نشتهای هوابرد و فلز برد استفاده میکند. شکل2 نحوه آشکارسازی نشتهای هوابرد وفلز بردرا بوسیله موجبرهای فلز برد نشان می دهد.
نشتهای هوابرد : اگر نشتی در داخل بویلر مثلاً در سوپر هیتر، ری هیتر یا اکونومایزر وجود داشته باشد ، ارتعاشات ناشی از آن نشت، امواج صوتی تولید می کند که از گازهای داخل بویلر عبور نموده و به دیواره بویلر یا صفحه موجبر برخورد می کند. دیواره بویلر و یا صفحه متصل به موجبر همانند یک دیافراگم عمل می نماید و به ارتعاش در می آید و باعث ارتعاش سنسور و در نتیجه تغییر ولتاژ می شود. این ولتاژ توسط سیستم تقویت، فیلتر و تحلیل می شود و در صورتی که سیگنال از یک مقدار آستانه ای معین برای مدتی بیش از یک تاخیر زمانی معین تجاوز نماید، سیستم یک سیگنال هشدار تولید می کند.
نشتهای فلز برد: اگر نشتی در دیواره آب، چه در داخل و چه در خارج بویلر وجود داشته باشد ، این نشت ارتعاشاتی تولید می کند که از لوله ها و دیواره ها می گذرند و به سنسور می رسند. سنسور این ارتعاشات را به یک سیگنال ولتاژ تبدیل می کند که سیستم آن را تقویت ، فیلتر و تحلیل می نماید .اگر سیگنال از یک مقدار آستانه ای معین برای مدت زمانی بیش از یک مقدار معین تجاوز کند سیستم یک سیگنال هشدار تولید می نماید.
نحوه مقابله با تاثیر صدای دمنده دوده
نویز تولید شده توسط دمنده های دوده[11] بسیار شبیه نویز ایجاد شده بوسیله نشت بخار است. سیستم AMS از تاخیر زمانی برای تفکیک نویزهای ناشی از نشت بخار از نویزهای تولید شده بوسیله دمنده های دوده استفاده می کند. در نیروگاهConemough ، تاخیر زمانی برای هر سنسور روی 30 دقیقه تنظیم شده است.
هنگامی که یک دمنده دوده در حال کار است و یک سنسور به نویز آن پاسخ می دهد، کلاک تاخیر زمانی برای آن سنسور شروع به شمارش می نماید. وقتی که دمنده دوده خاموش می شود، نویز محیطی در بویلر به حالت عادی باز می گردد ( با فرض این که هیچ نشتی در بویلر وجود ندارد ) و کلاک تاخیر زمانی صفر یا بازنشانی[12] می شود. هنگامی که دمنده دودة بعدی شروع به کار می کند ، کلاک تاخیر زمانی 30 دقیقه ای سنسوری که صدای دمنده دوده را دریافت می کند، شمارش را مجددا آغاز می نماید. در صورتی که تاخیر زمانی از 30 دقیقه بگذرد، سیستم یک سیگنال هشدار تولید می کند. این وضعیت تنها در صورتی رخ می دهد که یک نویز غیر عادی مداوم در بویلر وجود داشته باشد مانند نشت بخار یا نقص فنی دمنده دوده .
فن آوریهای موج بر
مقایسه موجبرهای هوا برد و فلز برد: در نخستین سیستمهای AMS که صنایع Triple 5 برای بویلرهای قدرت ساخت از فن آوری موجبر هوابرد استفاده شده بود. موجبر هوابرد معمولاً یک لوله ضد زنگ به قطر 1 یا 2 اینچ و تقریباً بطول 18 in میباشد که دارای یک خمیدگی 90 درجه است. یک سر لوله روی دیواره بویلر در جاهای بازی مثل در بازرسی بویلر یا در ورود و خروج پرسنل نصب می شود و سر دیگر موجبر به سنسور متصل می گردد.
موج صوتی ایجاد شده بوسیله نشت از طریق موج بر به سنسور منتقل می شود. مشکل ذاتی این تکنیک، تجمع خاکستر در درون لوله و مسدود شدن مسیر صوتی از موجبر به سنسور است که باعث کاهش حساسیت سیستم می گردد. بنابراین پرسنل تعمیرات و نگهداری بویلر باید بصورت دوره ای لوله ها را پاک کنند.
با توجه به این مشکلات، صنایع Triple 5 به دنبال راهی برای آشکار سازی بدون استفاده از موجبرهای هوابرد بود.در سال 1989، این شرکت یک موجبر فلز برد را به دیواره آب یک بویلر بازیابی متصل کرد و مورد آزمایش قرار داد. آزمایش موفقیت آمیز این موج بر باعث شد که در اوائل سال 1993، موجبرهای فلز برد روی واحد 1 نیروگاه Conemough نصب شوند.
کارهای تحقیقاتی در Conemough
صنایع Triple 5آزمایشهای متعددی را روی بویلرهای بازیابی و قدرت در حال کار، برای ارزیابی حساسیت و قابلیت اطمینان موجبرهای فلزبرد انجام داده است. با استفاده از دمنده های دوده بعنوان شبیه ساز نشت، پاسخ موجبرهای فلز برد و هوا برد که در کنار یکدیگر نصب شده بودند با یکدیگر مقایسه شد. شکل 3 پاسخ ولتاژ به نویز ایجاد شده توسط 17 زوج دمنده دوده را برای موجبر فلز برد شماره 8 در مقایسه با موجبر هوا برد شماره 17 نشان می دهد.

شکل 3: پاسخ موج بر فلزبرد شماره 8 و موجبر هوابرد شماره 17 به دمنده های دوده

   
موجبرهای شماره 8 و 17 در کنار یکدیگر روی دیواره جلویی یک بویلر بازیابی B&W، 700 tons/day، 1400 psigنصب شده بودند.. پاسخ موجبر فلز برد در بعضی موارد، 10 برابر پاسخ موجبر هوابرد بود. محور افقی، شماره دمنده دوده (IK) و همچنین فاصله بین دمنده دوده و موجبرهای 8 و 17 را بر حسب فوت نشان می دهد. آزمایش موفقیت آمیز موجبرهای فلزبرد روی بویلرهای بازیابی باعث شد این روش روی بویلرهای قدرت نیز آزمایش شود. در نیروگاه Conemough نیز همان مقایسه های قبلی انجام شد و خوشبختانه یک نشت اکونومایزر در واحد 1 در 28 مه 1994 آشکارسازی شد. شکل 4، دامنه سیگنال ولتاژ در طول 5/2 ساعت را برای موجبرهای هوابرد و فلزبرد که این نشت را آشکار کردند نشان می دهد.

شکل( 4 ): ثبت 5/2 ساعته نشت اکونومایزر : پاسخ موجبرهای فلز برد و هوا برد
 
مزایای موجبرهای فلز برد
موجبرهای فلز برد مزایای متعددی نسبت به موجبرهای هوابرد دارند.
    1-  حساسیت موجبرهای فلز برد به نویزهای بخار بین یک تا سه برابر بیشتر از موجبرهای هوا برد است.
    2-   موجبرهای فلز برد نصب شده روی دیواره های آب می توانند نشتهای لوله در داخل و خارج کوره را آشکار کنند.
    3-  موجبرهای فلز برد را تقریباً در هر جایی از بویلر می توان نصب کرد و محدود به مکانهای باز بویلر نیستند . این موجبرها می توانند نشتهای لوله در دیواره های کوره پایین را آشکار کنند.
    4- موجبرهای فلز برد می توانند هم نویزهای نشت منتقل شده از طریق گازهای موجود در بویلر و هم نویزهای منتقل شده از طریق مسیرهای فلزی را آشکار کنند.
    5-  هزینه های خرید اری و نصب موجبرهای فلز برد کمتر است.
    6-  موجبرهای فلز برد هزینه های تعمیر و نگهداری سیستم را کاهش می دهند.
تکامل سیستم AMS در نیروگاه  Conemough
د راکتبر 1992 تعدادی موجبر فلز برد برای نیروگاه خریداری و در زمانی که واحد شماره 1 خارج بود بر روی آن نصب گردیدند (18 موجبر فلز برد در واحد 1) . در ماه دسامبر، صنایع Triple 5 سیستم مانیتورینگ صوتی  AMS -1رابهمراه سخت افزار مورد نیاز برای نظارت بر چها ر قسمت نصب کرد. پهنای باند فیلتر فرکانس پایین بین 1.7 kHz تا kHz 13و برای فیلتر فرکانس بالا روی 35 kHz تا 180 kHz تنظیم شد. در دسامبر سال بعد، Triple 5 سخت افزار مورد نیاز برای کنترل چهار نقطه دیگر را نیز اضافه کرد و نیروگاه دو موجبر هوابرد و دو موجبر فلز برد را بمنظور مقایسه، کنار یکدیگر نصب کرد. در دسامبر 1994، نیروگاه سیستم را گسترش داد و هشت سنسور به واحد 2 افزود.
صنایع Triple 5 به توسعه سیستم  AMS-1ادامه داد و در ژوئیه 1995 سیستم را به سیستم مانیتورینگ2AMS- ارتقا داد. در AMS-2 بهره و تاخیر زمانی بصورت نرم افزاری کنترل می شوند و نرم افزار مورد نیاز برای ارتباط سریال   با  DCSاضافه شده است. همچنین فیلتر های بالا گذر به یک فیلتر تجربی سری[13]20 Hz  تا   1 kHz تغییر داده شده است. در باند
این باند گذر بسیار باریکتر از باندهای گذر پیشین به کار رفته برای آشکار سازی نشت است اما آزمایش اولیه Triple 5 نشان داد که حساسیت در این محدوده بسیار بالا ست و لذا نیروگاه برای اجازه آزمایش این باند فرکانسی را در نیروگاه داد. در ژوئیه 1996، صنایع Triple 5 کلاسهای آموزشی برای اپراتورها بر گزار کرد. دراین کلاسها ، تئوری آشکار سازی نشت و خصوصیات سیستم AMS تشریح شد و اپراتور ها را تشویق به بازرسی روزانه اطلاعات ثبت شده بوسیله سیستم و جستجوی مقادیری که افزایش تدریجی داشتند و در نتیجه مبین وجود نشت جزئی رو به گسترش بودند کردند.
هم اکنون، در نیروگاه Conemough هشت موجبر روی هر یک از واحدها نصب شده است. برنامه آینده شامل توسعه سیستم تا تعداد حدود 24 سنسور روی هر واحد می باشد . افزایش تعداد سنسورها به آشکار سازی نشتهای کوچک کمک می کند و جایابی نشتها را با دقت بیشتری امکان پذیر می نماید.
 نشتهای رخ داده در نیروگاه Conemough
نشتهای ذیل در واحد های 1و 2 در نیروگاه  Conemough رخ داده است:
نشت 1: در اواسط آوریل 1994 نشتی در لوله های کوره پایین واحد 1 رخ داد. در آن موقع ، نیروگاه یک کوره پایین جدید نصب کرده بود و کارکنان مشغول جستجو و رفع نقایص احتمالی مربوط به مراحل جوشکاری بودند. هنگام بررسی داده ها ی دریافت شده از طریق مودم متصل به سیستم ، مهندسین  Triple 5 متوجه افزایش مداوم در مقادیر ثبت شده مربوط به باند فرکانس پایین و مقادیر ثبت شده فرکانس بالای سنسور شماره 9 شدند. سنسور در کوره پایین قرار داشت و مقادیر ثبت شده برای حدود دو هفته در حال افزایش بود. پرسنل نیروگاه تمام دمنده های دوده را خاموش کردند و درهای بازرسی را برای پیدا کردن منبع صدا باز کردند. نشت در زیر slope رخ داده بود و با فلوی حدود 2 یا 3 گالن بر دقیقه به سمت پایین پخش
می شد . در زمان خاموشی کامل، سرعت نشت حدود 60 تا 70 گالن بر دقیقه بود.

 

ثبت 30 روزه اطلاعات برای سنسور 9 : اطلاعات ثبت شده فرکانس بالا و فرکانس پایین
نشت 2: نشت لوله در اکونومایزر بالایی واحد 1 در طول مدتی که موجبرهای فلز برد و هوابرد در کنار هم آزمایش می شدند رخ داد. شکل بالا نشان می دهد که آغاز نشت در ساعت 19:10 روز 28 ماه مه 1994 بوده است. موجبر فلزبرد و سنسور مربوطه بصورت افزایش مقدار ولتاژ موثر ( RMS) از 0.05 V به 0.175 V به نشت پاسخ دادند. پاسخ موجبر هوابرد و سنسور مربوطه بسیار ضعیف و بصورت افزایش ولتاژ موثر از 0.05 V به 0.09 V   بود. سیگنال هشدار موجبر هوابرد حدود 3 ساعت بعد از هشدار موجبر فلز برد بود.
در ساعت 40: 19 روز سی ام ماه مه 1994، واحد برای تعمیر از مدار خارج شد زیرا دو نشت هر یک به قطر 3/8 in و به فاصله   27 ftاز سنسور رخ داده بود. یکی از نشتها روی اکوونومایزر و دیگری روی دیواره خنک شونده با بخار[14] قرار داشت.
آشکار سازی این نشتها به دو دلیل منحصر به فرد بود . یکی این که، این نشتها در بخشی از بویلر روی داده بود که برای مقایسه موجبرهای فلز برد و هوابرد انتخاب شده بود. در نتیجه اطلاعات به دست آمده، حساسیت بالای موجبرهای فلز برد را تایید می کرد. دوم این که ، این اولین نشتی بود که تا آن زمان بوسیله یک موجبر فلز برد آشکار می شد.

ثبت اطلاعات 5 ساعته برای موجبرهای فلزبرد 4 و 5 و ثبت اطلاعات 5 ساعته برای موجبرهوابرد 3
  نشت 3 : نشت لوله در کوره پایین واحد2 که فقط دارای چهار سنسور و موجبر فلز برد بود رخ داد. نشت ناشی از یک ترک خوردگی شعاعی بطول  1 inدر سر پایینی دیواره جداسازی بود. ترک خوردگی حدود 46 ft از سنسور فلز برد شماره 9 فاصله داشت. ارتعاشات ناشی از نشت، عرض لوله ها و بدنه لوله ها تا سنسور نصب شده روی موجبر فلز برد را طی می کرد. اپراتورها در آن موقع هنوز برای استفاده از سیستم  AMSآموزش ندیده بودند زیرا بعنوان بخشی از پروژه تحقیقاتی، مهندسین Triple 5 سیستم را از طریق مودم نظارت می کردند. صبح روز دوازدهم نوامبر سال 1994، یکی از مهندسین Triple 5پرسنل نیروگاه را از احتمال وجود یک نشت باخبر کرد. با بررسی بیشتر،وجود نشت در بویلر تایید شد. خاموشی برای عصر همان روز برنامه ریزی گردید. با آشکارسازی زودهنگام نشت، مهندسین Conemough تخمین زدند که حدود 125000دلار بخاطرکاهش زمان خارج ازمدار بودن واحد و جلوگیری ازصدمات ثانویه، صرفه جویی شده است.

ثبت اطلاعات 10 روزه برای سنسور شماره 9 : افزایش در نویز صوتی در این شکل مشهود است. سنسور شماره 8 که حدود 55 ft از نشت فاصله دارد نیز سیگنال هشدار تولید می کند.
 
نشت 4 : نشت لوله در کوره پایین واحد1 در نوامبر 1996 یک روز قبل از روز تعطیل Thanksgiving        اتفاق افتاد که زمانی نامناسب برای نشت لوله محسوب می شد. رئیس گروه (Dennis shavlis) جهشی را در پاسخ ولتاژ سنسورهای 3 و 4 مشاهده کرد. با باز کردن یکی از درهای بازرسی، صدای نشت شنیده می شد.او اپراتورها را که فکر می کردند تولید واحد، عادی و حدود 20 گالن بر دقیقه است با خبر کرد. هیچ آلارم دیگری بجز سیگنال هشدار سیستم AMSدال بر وجود نشت لوله وجود نداشت. گروه تصمیم گرفت که واحد در روز تعطیل به کار ادامه دهد.
روز جمعه، تولید واحد حدود 50 گالن بر دقیقه بود. واحد از خط خارج شد و پرسنل، روی توربین قطرات آب پیدا کردند. نشت اولیه به فاصله 30 فوت از سنسور 4 روی Slope درست در نقطه برخورد با دیواره قرار داشت. سنسور 3 حدود 40 فوت دورتر قرار داشت.
از نقطه نظر ابزاری، مهمترین بخش این واقعه پاسخ فیلترهای سری تجربی بود. پاسخ سیگنال فیلتر شده سری هر دو سنسور به وضعیت نشت بزرگتر از پاسخ فیلتر فرکانس پایین استاندارد بود. بخصوص پاسخ فیلتر سری سنسور 3 حدود 6 dB بیشتر از پاسخ فیلتر فرکانس پایین استاندارد بود.

ثبت اطلاعات 30 روزه برای سنسور شماره 3 : فیلترهای فرکانس پایین و فیلتر سری تجربی
 
نتیجه گیری
نشت لوله مهمترین دلیل خروجهای اجباری بویلر های قدرت می باشد . در نیروگاه Conemough، آشکار سازی سریع نشتهای جزئی لوله ها، زمان لازم برای برنامه ریزی خروج واحد را در طول دوره های زمانی که تقاضا پایین است فراهم می نماید. قابلیت ثبت اطلاعات سیستم آشکار سازی نشت، امکان مشاهده و نظارت وقوع و گسترش نشتها را فراهم می کند. همچنین فن آوری موجبر فلز برد بسیار موثر، قابل اطمینان ، حساس و تقریباً بدون نیاز به تعمیر و نگهداری می باشد.
 در طول پنج سال کا ر، با استفاده از سیستم AMS حدود 24 نشت بسرعت آشکار شد و در نتیجه زمان خروج و خسارتهای ثانویه کاهش یافت و منجر به هزاران دلار صرفه جویی در هزینه ها شد.
         
منبع : موسسه Power Online
 


[1] Acoustic Monitoring System
[2] Waveguide
[3] Preamplifier
[4] Cable spreading room
[5] Metalborne
[6] Airborne
[7] Interface
[8] Recovery boiler
[9] Feedwater heater
[10] Reheater
[11] Sootblower
[12] Reset
[13] Tandem
[14] Steam cooled


 

http://spowpowerplant.blogfa.com/post-102.aspx

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 :