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

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

كلیاتی در رابطه با بهره برداری از توربینهای گازی

ارزیابی نكات مثبت در بهره برداری از توربینهای گازی

توربینهای گازی از نظر طراحی، مشخصه های متفاوتی دارند و در شرایط محیطی مختلف برای اهدافی خاص بهره برداری می شوند. در ضمن مشخصه های متعددی نیز در بهره برداری بهینه مؤثر است كه در تمامی نیروگاهها یكسان نیست. برای مثال، رعایت كردن مواردی در یك توربین گازی در شرایطی مثبت ارزیابی شده است، اما همان موارد در توربین گاز نیروگاه دیگری كه در محیط و شرایطی متفاوت قرار دارد، آثاری منفی برجا می گذارد. ملاك مثبت و منفی بودن ارزیابی نیز از نظر سازنده و مصرف كنندة توربین گازی متفاوت است. برای روشن شدن مطلب، موارد زیر را بیان می كنیم:

نیروگاههایی كه واحدهایی با تولید متوسط توان دارند، در صورت ارزان بودن سوخت، بهره برداری از آنها در بار پایه اقتصادی است. مثلاً نیروگاههایی كه نزدیك پالایشگاه ساخته شده اند و از سوختهای سنگین تولید شده در پالایشگاه تغذیه می شوند، هزینة‌ تولید پایین تری دارند. شركتهای نفتی، به كارگیری این نوع توربینهای گازی را ترجیح می دهند. در نتیجه از نظر تولید انرژی الكتریكی، مصارف داخلی پالایشگاه تأمین می شود و از سوختهای سنگین نیز استفاده شده و نیازی به ذخیره سازی نیست. لذا ارزیابی مثبت پالایشگاه، از نظر اطمینان به واحدهای گازی، انجام تعمیرات جزیی در حداقل زمان لازم و كوتاه بودن زمان تعمیرات اساسی است. از طرف دیگر، اكتشاف نفت اغلب در صحرا و مناطقی انجام می شود كه دسترسی به انرژی الكتریكی میسر نیست. در چنین شرایطی، تولید تمام وقت انرژی الكتریكی از واحدهای گازی و اطمینان به این سیستمها، نقش بسزایی در بهره برداری از دستگاههای اكتشاف خواهد داشت. برای شركتهای تولید برق، ارزیابی مثبت، معنای دیگری دارد. واحدهای بخاری ذخیره، به صورت داغ یا گرم نگاهداری می شوند تا در شرایط اضطراری جایگزین شوند. راه اندازی واحدهای بخاری زمانبر است، اما توربینهای گازی به سرعت جایگزین واحدهای بخاری می شود تا از پیچیدگی بهره برداری این نوع واحدها و صرف هزینه های بالا جلوگیری به عمل آید. در صورت راه اندازی نشدن به موقع واحدهای گازی، واحدهای دیزلی جایگزین مناسبی خواهند بود، اگرچه این واحدها، توان تولیدی كافی را ندارند.

نكتة دیگر امكان راه اندازی واحد در هوای سرد است كه از نظر شبكه های تولید برق مثبت ارزیابی می شود. بعضی از شبكه های تولید برق، از موتورهای توربین گازی استفاده می كنند كه قبلاً در صنایع هوایی به كار می رفته است. این موتورها كه در زمان استفاده در صنایع هوایی از نظر اقتصادی سودآور بوده اند و پس از مدت معینی كاركرد، قابل استفاده در صنایع هوایی نیستند، در شبكه های تولید برق به كار گرفته می شوند. این واحدها فقط در زمان اوج بار، راه اندازی و بهره برداری می شوند. لذا بهره برداری از آنها به حدود دو تا سه هزار ساعت در سال محدود است. استفاده از توربینهای گازی در صنایع حمل و نقل دریایی، مثبت و نیز منفی ارزیابی می شود. برای مثال در موتور كشتیهای باربری، راه اندازی سریع مدنظر نیست. ثانیاً استفاده از سوختهای با ارزش حرارتی متفاوت – كه در بنادر كشورهای مختلف ارائه می شود – بروز اشكالات فنی را در این نوع توربینها افزایش می دهد. لذا استفاده از موتورهای دیزلی در این نوع وسایل، ترجیح داده می شود. در حالی كه در ناوهای جنگی یا قایقهای گشت پلیس – كه زمان و سرعت حائز اهمیت است – به كارگیری توربین گازی را حتی در صورت استفاده از سوختهای تمیز – كه گرانتر می باشد ترجیح می دهند. كیفیت سوخت مشخصه مهمی است كه نه تنها از نظر اقتصادی، بلكه از نظر تولید ارزش حرارتی بالا و همچنین از نظر تحلیل شیمیایی، باید بررسی شود. سوخت تولید شده در پالایشگاههای مختلف جهان، دارای مشخصه های متفاوتی است. همچنان كه در بخشهای پیشین اشاره شد سوختی كه وانادیم و سدیم آن كم باشد، صدمات وارده به توربینهای گازی را بسیار كاهش می دهد. لذا مصرف كنندگان واحدهای گازی، استفاده از سوختهایی با مشخصة ذكر شده و با سیستم شستشو و قیمت متعادل سوخت را، در مجموع از هر نظر بهینه می دانند.

صاحبان صنایع، استفاده از توربین گازی را در كشورهایی كه قیمت سوخت بالا و تولید الكتریسیته همراه با تولید هوای فشرده، هزینه بر است، مثبت ارزیابی می كنند. در صنایع فولاد، گازهای حاصل از كورة ذوب آهن، سوخت مناسبی برای محفظة احتراق توربین گازی است. اگرچه در این كار، اشكالات فنی كوچكی وجود دارد اما از نظر اقتصادی بسیار مناسب است. از اشكالات این طرح، وجود ذرات خورنده در گازهای حاصل از كوره را می توان نام برد كه به پره های توربین صدمه می زند. البته با نصب فیلترهای مخصوص، از ورود این ذرات جلوگیری به عمل می آید. مشكل دیگر، تخلیة این نوع گازها به محیط اطراف و آلودگی زیست محیطی ناشی از آن است. با استفاده از فیلتر و سیستمهای شستشو دهندة كمپرسور – كه از ضروریات روشهای پیشرفته است – از آلودگی محیط زیست به میزان قابل ملاحظه ای جلوگیری می شود.

یكی از مزایای واحدهای گازی، اندازة كوچك و قابل حمل بودن بعضی از انواع آنها است. این نوع سیستمها در آتش نشانی، انتقال و پمپ كردن آب، واحدهای آموزشی، سیستمهای تزریق هوا، تأسیسات نظامی و بهره برداری در مناطقی مانند صحرا، بسیار مفید بوده و از نكات مثبت توربینهای گازی كوچك محسوب می شود.

یكی دیگر از موارد استفاده از توربین گازی، به كارگیری آن در مبدلهای بازیافت است. در این سیستمها، تولید انرژی الكتریكی و مكانیكی همراه با هوای فشرده و تولید آب گرم و بخار، به راحتی امكانپذیر است. در مراكزی كه از تمامی انرژیهای مزبور به نحوی استفاده می شود كارایی كلی سیستم را تا حدود 70 درصد می توان افزایش داد. این نوع واحدهای تركیبی در بعضی از كشورهای اروپایی، ژاپن و امریكا در حال بهره برداری است.

 سوخت

الف) گاز طبیعی

بهترین سوخت برای توربین گازی، گاز طبیعی است. اما از نظر اقتصادی و سیاست گذاری كلان ممالك، استفاده از گاز طبیعی برای مصارف خانگی در اولویت بوده و در صورت اضافی بودن، در واحدهای گازی به مصرف می رسد. گاز طبیعی تمیز بوده و تقریباً بدون تشكیل كربن، به خوبی شعله ور و انرژی حرارتی عاری از تركیبات و محصولات مختلف احتراق، به توربین منتقل می شود. در صورت كمبود گاز طبیعی و استفاده از سوختهای نامرغوب، احتمال تشكیل رسوب یا كربن وجود دارد. بهره برداری با سوخت گاز راحت بوده و تقریباً عاری از اشكالات فنی است؛ از آن جمله، روشن كردن مشعل به راحتی انجام گرفته و تجهیزات مشعلها در محفظة احتراق، طول عمر طولانیتری دارند. طراحی مشعلهای گازی ساده تر و تعمیرات آن در مقایسه با انواع سوخت مایع، كمتر است. اشكالاتی كه در استفاده از سوخت مایع به سیستم گازی صدمه می زند به قرار زیر است:

1- در موقع از كاراندازی توربین گازی، امكان ورود قطرات كوچكی از سوخت به توربین وجود دارد. پیش از خشك شدن كامل دیوارة محفظة احتراق از قطرات سوخت مایع، راه اندازی توصیه نمی شود. البته به دلیل آنكه سرعت توربین در حالت از كاراندازی كاهش می یابد، صدمة قطرات سوخت به توربین ناچیز است؛

2- به دلیل آنكه گاز طبیعی در موقع استخراج از مقاطع مختلف زمین می گذرد، ماسة مخلوط به گاز می تواند تمامی قسمتهای محفظة احتراق و بعضی از تجهیزات جانبی را دچار صدمه كند. لذا پیش از مصرف، با نصب فیلترهایی باید این مشكلات را برطرف كرد؛

3- آب یا بخار آب متراكم شده كه از منبع اصلی یا در مسیر خط انتقال سوخت تشكیل می شود، به تأسیسات صدمه می زند. می توان با نصب مبدلهای حرارتی در ورودی یا در محلی مناسبی، از بروز این آسیبها جلوگیری كرد؛

4- توربینهایی كه نزدیك به پالایشگاه بوده و از سوخت گاز حاصل از پالایشگاه استفاده می كنند، بر اثر افزایش ناگهانی ارزش حرارتی سوخت، در معرض آسیب رسیدن به پره های توربین گازی و بسیار داغ شدن قرار دارند. لازم است دستگاههای نظارتی و حفاظتی مناسبی جلوگیری از این نوع تغییرات ناگهانی نصب شود؛

5- توربینهایی كه در تأسیسات تركیبی صنایع فولاد نصب شده و از گاز حاصل از كوره های ذوب فولاد برای احتراق در آنها استفاده می شود، لازم است به دلیل وجود ذرات مختلف، از فیلترهای مخصوص استفاده كنند و در ضمن، پره های توربین به پوششی مقاوم برای جلوگیری از صدمه، مجهز شوند. با توجه به اینكه این نوع توربینهای گازی استهلاك بالایی دارند، شركتهای سازنده، زمان بین بازرسیها را دو سال یا 16000 ساعت بهره برداری مداوم و زمان تعویض پره های ردیف اول را حدود 60000 ساعت توصیه می كنند. این زمانها برای واحدهای متفاوت یكسان نبوده و به موارد مختلفی بستگی دارد، اما آنها را به عنوان معیاری تقریبی می توان مد نظر قرار داد.

از موارد دیگری كه دربارة سوخت گاز مطرح است، امكان ناپذیری ذخیرة آن می باشد. اگر گاز فشار كافی نداشته باشد، در این صورت برای افزایش فشار گاز و انتقال آن به محل مصرف، ایجاد تأسیسات مناسبی ضروری است. نگاهداری و تعمیرات این تأسیسات، بر هزینه های جاری می افزاید. در چاههایی كه فشار گاز به حد كافی باشد، به نصب كمپرسور احتیاج نبوده و برای انتقال گاز در خط لوله، تأسیسات جانبی مورد نیاز نیست. فقط برای تنظیم فشار در واحد گازی، از فشارشكنهای مناسبی استفاده می شود. خط لولة طولانی با فشار كافی خود، به عنوان مخزن عمل كرده و در صورت بروز اشكالی در محل استحصال، واحدهای گازی می توانند سوخت مصرفی خود را از خط لوله (تا زمان افت فشار) تغذیه كنند بدون آنكه واحد گازی از مدار خارج شود. بهترین مثال خط انتقال گاز از سرخس به نیروگاه شهید سلیمی با طولی بیش از 900 كیلومتر با قطری نزدیك به یك متر و فشار تزریق 75 كیلوگرم بر سانتی متر مربع را می توان نام برد. فشار مورد نیاز در سر مشعلها، حدود 5/1 كیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.

ب) گازوییل

بعضی از انواع واحدهای گازی، سوخت گازوییل را به عنوان سوخت دوم مصرف می كنند. اما با توجه به قیمت بالای آن از نظر تولید الكتریسیته، مصرف گازوییل در ناوگان حمل و نقل كشوری ترجیح داده می شود. لذا از سوخت گازوییل فقط در زمان اوج بار یا در واحدهایی كه در شبانه روز در مدت زمان كوتاهی بهره برداری می شوند، استفاده می گردد. در اغلب واحدهای گازی، مشعلها را برای دو سوخت گاز و گازوییل طراحی و نصب می كنند تا در صورت بروز اشكال در یكی از سوختها، سوخت جایگزین به سیستم وارد شده و در بهره برداری، اختلالی ایجاد نشود. گازوییل در مقایسه با گاز، تمیز نبوده و مقداری كربن تولید می كند كه در رسوبات محفظة احتراق یا توربین به وضوح دیده می شود. البته لازم است سیستمهای اندازه گیری مناسبی به كار رود تا بهره برداری مطمئن با احتراق كامل و تحت كنترل، در همه حال امكانپذیر باشد. مشعلها و تجهیزات جانبی سوخت گازوییل پیچیده تر بوده و به نگهداری و تعمیرات بیشتری در مقایسه با گاز نیاز دارد. گازوییل دارای گوگرد است و مواد به كار رفته در محفظة احتراق و توربین نیز – كه برای درجة حرارت بالا طراحی شده – به گوگرد یا تركیبات سولفات حساس می باشد. آثار این واكنش در حرارتهای بالاتر از 800 درجه سانتیگراد به ضوح دیده می شود. در كانالهای خروجی توربین كه درجة‌ حرارت در آنجا حدود 500 درجه سانتیگراد است، خوردگی شیمیایی محسوس نیست، مگر آنكه بهره برداری به صورتی انجام شود كه دود خروجی، به درجة حرارت نقطة شبنم برسد. در این صورت، تشكیل اسید و خوردگی در كانالهای خروجی قابل توجه است. سوخت گازوییل به خلاف سوخت گاز احتیاج به پمپ انتقال و تزریق كننده در محفظة احتراق نیاز دارد. نصب تجهیزات جانبی مانند فیلتر و احتمالاً مبدل حرارتی در مناطق سردسیر، از مشكلات ناخواسته ای است كه بهره برداری مطمئن را كاهش می دهد.

پ) مازوت

در نیروگاههایی كه استفاده از سوخت گاز یا گازوییل امكانپذیر نباشد، مازوت جایگزین می شود. قیمت این سوخت نسبت به سوختهای دیگر پایین تر و در شبانه روز به مدت طولانی تری قابل استفاده است. مشخصات توربین گازی باید با سوخت مازوت هماهنگی داشته باشد تا بروز مشكلات اساسی در بهره برداری و تعمیرات به حداقل برسد. به عنوان مثال می توان از حضور مقدار زیادی تركیبات وانادیم و سدیم در مازوت نام برد كه در درجة حرارت بالای توربین، بویژه روی پره های ردیف اول، رسوبی سنگین به وجود آورده و در نهایت، موجب كاهش توان توربین می شود. خاكستر این رسوبات، خوردگی قابل توجهی را نیز در پره ها ایجاد می كند. تحقیقات در این مورد نشان می دهد كه پره هایی با مقاومت خزشی بالا، بیشتر در معرض این نوع خوردگی قرار دارد. برای جلوگیری از این آسیب، پره ها را با یك لایة پوشش مخصوص می توان محافظت كرد، اما بهترین راه جلوگیری، تصفیة سوخت پیش از استفاده در محفظه احتراق توربین گازی است. تصفیة سوخت نیز كار پیچیده ای است. برای این كار سوخت را با آب تمیز مخلوط كرده و به هم می زنند تا سدیم موجود در سوخت با آب تركیب شود. به این ترتیب، قسمت اعظم سدیم در آب محلول و توسط سیستم چرخشی، آب و در نتیجه سدیم محلول در آب، در اثر نیروی گریز از مركز از سوخت جدا می شود. از آنجا كه وزن مخصوص سوخت كمتر از آب است، بر اثر نیروی گریز از مركز، سوخت در وسط و آب و سدیم در كنارة مخزن جمع می شود كه براحتی می توان آنها را از یكدیگر جدا كرد. شستشو با آب، برای جداسازی وانادیم مؤثر نیست لذا وانادیم را در روغن حل می كنند. برای این كار نقطة ذوب خاكستر حاصل از سوخت را بالا می برند كه در نتیجه خاكستر، پیش از آنكه ذوب شود، روی پره رسوب كرده و به صورت ذراتی از توربین عبور كرده و از سیستم خارج می شود. پس از تجارب زیاد شركتهای سازنده معلوم شد سولفات منیزیم یا اكسید منیزیم، نقطة ذوب خاكستر را افزایش داده و بهترنی مادّه برای جلوگیری از خوردگی وانادیم است. با این كار اگرچه درصد زیادی از رسوب از توربین خارج می شود، اما درصد كمی روی پره ها رسوب می كند. این لایه نازك رسوب با پاشیدن آب در هنگام شستشوی توربین، برطرف می شود. البته رسوب به جا مانده خاصیت شكنندگی دارد و در راه اندازی مجدد توربین، به دلیل تغییرات شدید حرارتی، این رسوبات ترك خورده و به صورت تكه هایی كوچك یا پودر از توربین خارج می شود. مازوت تهیه شده از پالایشگاههای مختلف دارای مشخصات متفاوتی است. سوختی با ارزشتر یا گرانتر است كه تركیبات وانادیم و سدیم و حتی سولفور كمتری داشته باشد. لازم است ذكر شود كه بعضی از شركتهای نفتی، قیمت سوخت را بر مبنای این نوع تجزیه و مشخصه های دیگری مانند ارزش حرارتی براورد می كنند.

با توجه به مطالب ذكر شده، برای مصرف مازوت در توربین گازی لازم است نسبت اكسید وانادیم به اكسید سدیم و همچنین مقدار مطلق هر یك از آنها تعیین شود. با در نظر گرفتن این اطلاعات و حداكثر درجة حرارت ورودی توربین، می توان مقدار رسوب و خوردگی یا صدمه به توربین را به حداقل كاهش داد. لذا تجهیزات تصفیه و آزمایشگاه تجزیة سوخت برای واحدهای گازی ضروری است، و به كارگیری آنها، باعث افزایش طول عمر و كاهش صدمات به توربین گازی می شود. بنابراین باید با برنامه ریزی استفاده از سوختهای متفاوت، برای بهره برداری پیوسته اقدام نمود. از آنجا كه در هر حال رسوب در توربین تشكیل می شود، لازم است زمان بین بازرسیها، در صورت استفاده از سوخت های سنگین، نسبت به سوختهای تمیز، كوتاهتر شود تا صدمات وارد شده به واحد كاهش یابد. در ضمن باید به پره های ثابت – كه در دمای بالاتری نسبت به پره های متحرك بهره برداری می شوند – توجه بیشتری شود و بازرسی دقیقتری از آنها به عمل آید.

 سیستمهای ورودی هوا

پس از مشكلات متعددی كه در رابطه با سوختهای سنگین مطرح شد، مشكلات ورودی هوای كمپرسور حائز اهمیت است. امروزه به دلیل افزایش توان تولیدی توربینهای گازی و نیاز به دبی زیاد هوای ورودی،‌ لازم است كمپرسور در حالت بهینه بهره برداری شود. به منظور ایجاد شرایط لازم برای تحقق بهره برداری بهینه، ضروری است از ورود ذرات موجود در هوا به كمپرسور و تشكیل رسوب بر روی پره ها جلوگیری شود. در صورت تشكیل رسوب، كارایی آنتروپی – ثابت كاهش یافته و به مرور زمان، كمپرسور به سمت شرایط بهره برداری خارج از نقطة كار تمایل پیدا می كند. این باعث كاهش تولید توان و كاهش كارایی حرارتی كل توربین گازی می شود. این مطلب نه تنها در بهره برداری عادی، تولید اشكال می كند بلكه منحنی مشخصة راه اندازی را تغییر داده و بهره برداری عادی، تولید اشكال می كند بلكه منحنی مشخصة راه اندازی را تغییر داده و بهره برداری را در بارهای پایین با اشكالات متعددی رو به رو می كند. از آنجا كه نسبت هوا به سوخت در توربین گازی عدد بزرگی است لذا اندازة فیلتر هوا نسبت به ظرفیت توربین گازی، باید بزرگتر در نظر گرفته شود. از طرفی فیلتر به كار رفته باید با شرایط محیطی هماهنگی داشته باشد. به عنوان مثال، فیلتر هوای ورودی توربین گازی مستقر در منطقه ای صنعتی با فیلتر منطقه ای با هوای تمیز تفاوت دارد. فیلتر در انواع مختلف قابل شستشو، قابل تعویض، ثابت یا متغیر طراحی شده و در دسترس است. در مناطق صحرایی – كه ذرات شن و ماسه در هوا زیاد است – نصب فیلترهایی پیش از فیلتر اصلی ضروری است تا شن و ماسه را از هوای ورودی جدا كند. فیلتر اصلی نیز مجهز به موتوری برای چرخاندن آن است تا دائماً و به صورت خودكار،‌ خانه های فیلتر را در قسمت پایین از داخل مخزنی كه حاوی روغن است عبور دهد و بدین ترتیب، قسمتهای مختلف فیلتر شستشو داده شود. البته امكان دارد درصد كمی از ذرات شن در خانه های فیلتر رسوب كرده و باقی بماند. درصد كمی شن می تواند تمیز كننده پره ها باشد، اما مقدار زیاد آن خوردگی شدید پره ها را به دنبال داشته و عمر توربین گازی را كوتاه می كند. لازم است ماسه های عبوری از كمپرسور تمیز بوده و آغشته به روغن نباشد. اگر محل ورودی هوا به محیطی پر گرد و غبار نزدیك باشد، استفاده از فیلترهای روغن مطلوب است. همچنان كه اشاره شد، عبور گرد و غبار در حد كم (ده درصد یا كمتر) نقش تمیز كنندة پره ها را داشته و با توجه به سرعت و درجة حرارت محیط داخل كمپرسور یا توربین، معمولاً از سیستم عبور كرده و خارج می شود. در مناطق مرطوب یا مناطقی با بارندگی زیاد، امكان ورود آب و رطوبت به سیستم روغن فیلتر وجود دارد. لذا تثبیت سطح روغن در مخزن فیلتر روغن، باید تضمین شود. در محیط هایی كه امكان ورود حشرات یا پرندگان به سیستم وجود دارد، با استفاده از شبكه های توری با اندازه های مختلف باید از ورود آنها جلوگیری شود. ممكن است این كار در دو یا سه مرحله انجام شود. فیلترهای با شبكة ریزتر، نزدیك ورودی كمپرسور نصب می شود. پرندگان یا حشرات بزرگتر توسط فیلترهای اولیه تصفیه شده و گاهی باید تمیز شوند. اما حشرات كوچك ممكن است حتی از فیلترهای با شبكة ریز نیز عبور كرده و به كمپرسور وارد شوند این حشرات معمولاً به دلیل سرعت بالای هوای عبوری، محكم به پره ها برخورد كرده و به آنها می چسبند و نقطه ای چسبنده و مناسب را برای تجمع ذرات گرد و خاك یا شن و ماسه ایجاد می كنند. در بعضی مواقع، این نوع رسوبات حتی با شستشو نیز برطرف نمی شود و لازم است شبكه ها با دست و به طور مكانیكی تمیز شوند. فیلترهای الكترواستاتیكی اگرچه مناسب هستند، اما حجم زیاد و هزینة بالایی دارند. در ضمن استفاده از این نوع فیلترها در مناطق پر رطوبت، خطر اتصال كوتاه را در پی دارد. لذا برای رطوبت زدایی از هوای ورودی و خشك كردن آن، سیستمهایی جانبی نصب می شود كه این وسایل جانبی، سیستم فیلتر را پیچیده تر و حجم آن را بزرگتر می كند.

در واحدهایی كه در كنار دریا یا بنادر یا سكوهای نفتی استفاده می شوند، نمك موجود در محیط، خوردگی شدید تجهیزات ورودی فیلتر هوا و همچنین پره ها را موجب می شود، بخصوص در حالتی كه درجة حرارت گاز بالا باشد. این نوع خوردگی، با تزریق آب یا با استفاده از فلزهای مقاوم در برابر نمك، كاهش می یابد. اگرچه هزینه ها افزایش می یابد اما طول عمر سیستمها و زمان بین تعمیرات طولانی تر و از این طریق، قسمتی از افزایش هزینه ها جبران می شود.

توربینهای گازی مورد استفاده در مناطق سردسیری، مشكلات یخ زدگی یا تشكیل یخ در فیلتر ورودی هوا را دارند. در بعضی از توربینهای گازی، درهای كنار گذر هوا را تعبیه می كنند تا در صورت تشكیل یخ و افزایش افت فشار در دو طرف فیلتر ورودی هوا، درهای كنار گذر به صورت خودكار باز شده و هوای لازم و كافی به كمپرسور وارد شود. لازم است ذكر شود كه در این حالت، هوا مستقیم و بدون عبور از فیلتر به كمپرسور وارد شده و رسوب تشكیل می دهد. این نوع بهره برداری برای مدت زمان محدود قابل اجرا بوده و مشكل چندانی ایجاد نمی كند. در بعض از كمپرسورها، قسمتی از هوای خروجی كمپرسور – كه دمای بالاتری دارد – بار دیگر به منظور جلوگیری از یخ زدگی فیلترها، به ورودی فیلتر باز گردانده می شود. البته به دلیل آنكه دبی هوای ورودی زیاد است، این كار آسان نبوده و معمولاً هوای سرد یا مه به كانال هوا وارد شده و یخ زدگی در كانال و حتی در پره های ردیف اول رخ می دهد. در چنین شرایطی، نصب و استفاده از سیستمهای چرخش هوای گرم – كه دستگاه ضد یخ نامیده می شود – ضروری است. شستشو با مایعات ضد یخ با نقطة انجماد بسیار پایین نیز در بعضی از سیستمها به كار برده می شود.

آلودگی صوتی ناشی از فیلتر ورودی هوا و كمپرسور به دلیل آنكه بلند و دور ه ای (متناوب) است برای گوش انسان مضر می باشد. با نصب صفحاتی موازی در كانال ورودی هوا، دامنه ارتعاشات تا حد زیادی كاهش می یابد. این سیستمها پیچیده نبوده و بدون ایجاد مشكل قابل بهره برداری است.

 روشهای شستشوی كمپرسور

اصولاً توربین گازی باید دور از مناطقی با هوای آلوده نصب شود. با رعایت تمامی نكات در انتخاب محل مناسب برای نصب نیروگاه و سیستمهای فیلتر هوای ورودی، ورود ذرات به كمپرسور و تشكیل رسوب اجتناب ناپذیر است. با توجه به این موضوع، تمامی انواع توربینهای جدید، به سیستم شستشو مجهز هستند. اصولاً دو روش مؤثر شستشو وجود دارد:

1- در محلهای حساس كانال ورودی هوا و بین پره ها، لوله هایی حلقوی – كه دارای یك یا چند سوارخ هستند – نصب می شود. مایع شستشو در این لوله ها جریان پیدا كرده، به پره ها یا محل تجمع رسوبات برخورده كرده و آنها را می شوید. نوع مایع شستشو، به شرایط جوّی و نوع آلودگی یا رسوبات كمپرسور بستگی دارد. استفاده از یك نوع مایع شستشو ممكن است در یك نیروگاه مؤثر باشد در نیروگاهی دیگر، به كمپرسور صدمه برساند. معمولاً دستورهای شركت سازنده و به كارگیری مایعات متفاوت در شرایط مختلف، مؤثر واقع می شود. از روش سعی و خطا نیز در شستشوی كمپرسور استفاده می شود. در صورت استفاده از آب به عنوان مایع شستشو، لازم است بدون نمك و تصفیه شده مطابق استاندارد شركت سازندة توربین باشد.

2- در مسیر هوای ورودی، مواد یا پودرهایی با مشخصات معین قرار می دهند تا همراه با هوا به پره های كمپرسور برخورد كرده و رسوبات را از پره جدا نماید. پودرهای مصرفی می تواند شامل ماسه نرم یا برنج خرد شده با اندازة معین باشد. عدم رعایت دستورهای شركت سازنده در اجرای این روش خطرناك بوده و می تواند صدمه قابل توجهی را به پره های كمپرسور وارد كند. این نوع پودرها همچنین ممكن است باعث مسدود شدن مسیرهای هوای خنك كاری یا مسیرهای روغنكاری شوند كه صدمات بعدی را به دنبال دارد.

 اهمیت به كارگیری گاز تمیز

همچنان كه اشاره شد، ذرات موجود در سوخت گازی به پره های توربین صدمه می رساند. همچنین وجود سوخت مایع به صورت قطراتی در داخل سوخت گازی، موجب افزایش لحظه ای درجة حرارت و سوختن پره ها می شود. توربینهای متعددی به این شكل صدمه دیده و از میان رفته اند. این بدین شكل اتفاق می افتد كه چون وزن مخصوص سوخت گازی پایین تر از وزن مخصوص سوخت مایع است و از طرفی حجم و فضای محفظة احتراق نسبت به ورودی توربین گازی بزرگتر است، در نتیجه قطرات سوخت مایع از محفظة احتراق خارج شده و به محض ورود به توربین، انرژی حرارتی بالایی تولید می كند، طوری كه به سوختن پره ها و از میان رفتن آنها منجر می شود. ناگفته نماند كه اگر مقدار قطرات سوخت مایع كم باشد یا بتدریج به توربین وارد شود، سیستم كنترل توربین تا حد زیادی از صدمات جلوگیری می كند. اما گر تغییرات به صورت آنی و ناگهانی باشد، سیستم كنترل توربین سرعت كافی را برای عكس العمل نداشته و سوختن پره ها در مدت كوتاهی، حتی به صورت لحظه ای به وقوع می پیوندد. لذا تأمین سوخت گازی با فشار مناسب و بدون نوسان، بدون ذرات و قطرات مایع، از اهمیت بالایی برخوردار است.

برای جلوگیری از ورود ذرات به سیستم توربین گازی، مشخص كردن نوع آن ضروری است. تشكیل این ذرات از دو منبع ناشی می شود:

1- منابع استحصال سوخت كه در آن، ذرات شن و ماسة ریز همراه با سوخت جریان پیدا می كند. این ذرات با نصب فیلترهای مخصوص قابل جداسازی است.

2- ذرات حاصل از خوردگی خط انتقال سوخت گاز یا پوسیدگی قسمتهای مختلف، اجرام مخلوط با گاز را به وجود می آورد. در این صورت نصب فیلترهایی در محل واحد گازی ضروری است.

برای جلوگیری از ورود قطرات سوخت مایع – كه عموماً در اثر درست كار نكردن سیستم تغذیة خط لوله (در ابتدای خط) به وجود می آید – لازم است سوخت، تصفیه یا جداسازی شود. این پدیده، بر اثر تغییرات فشار یا درجة حرارت سوخت نیز روی می دهد و سوخت به حالت مایع در می آید. در نیروگاههایی كه در آنها از سوخت گازی به طور دائم استفاده می شود از گرم كننده های مخصوصی كه روی خط لولة تغذیة گاز نصب شده و قطرات سوخت را از حالت مایع به گاز تبدیل می كند – استفاده می كنند.

 خروجی توربین گازی

معمولاً خروجی توربینهای گازی با توان تولیدی پایین، مستقیماً به جوّ هدایت می شود. اما در مورد واحدهایی كه در مناطق مسكونی نصب شده و دبی خروجی بالاتری تولید می كنند، لازم است مقررات و آیین نامه های محلی رعایت شود. بر طبق مقررات، آلودگی صوتی باید كاهش داده و ارتفاع دودكش به اندازة كافی بلند پیش بینی شود. دودكشهای توربینهای گازی با صفحات فولادی، با توجه به حجم دود خروجی با ارتفاع های متفاوتی ساخته می شود. به دلیل ارتعاش و تولید صدا لازم است از صفحات صداگیر برای كاهش دامنة‌ ارتعاشات استفاده شود. در ضمن توان تولید صدا تا حد زیادی به طراحی كمپرسور و توربین بستگی دارد و واحدهای گازی سبك وزن، صدای بلندتری نسبت به واحدهای گازی با پوسته های سنگین تولید می كنند.

معمولاً در حین بهره برداری، مشكل خاصی توسط سیستم خروجی ایجاد نمی شود. تنها نكتة قابل ذكر، پیش بینی فضای كافی در اطراف دودكش برای آزادی حركت آن در مواقع انبساط در جهت های مختلف است. اگر به دلایلی حركت آن محدود شود، احتمال صدمه دیدن توربین بویژه ساییدن قسمتهای متحرك به قسمتهای ثابت، افزایش می یابد.

احتمال بروز هر گونه آسیبی مانند خوردگی دودكش – تا زمانی كه واحد در مدار است – وجود ندارد، حتی اگر بهره برداری به چند ساعت در روز محدود شود. از طرفی دمای دود خروجی به اندازه ای است كه از خوردگی جلوگیری كرده و به نوعی از آن حفاظت می كند. اما در صورتی كه از واحد گازی برای مدتی طولانی تر (بویژه در مناطق پر رطوبت) بهره برداری نشود، احتمال پوسیدگی یا خوردگی افزایش می یابد. به عنوان مثال در هنگام ساخت و نصب نیروگاه كه واحد بدون حفاظت است – احتمال زیادی برای خوردگی وجود دارد. برای جلوگیری از خوردگی، از تزریق پودر آلومینیوم – كه به عنوان پوششی حفاظتی عمل می كند – می توان استفاده كرد، در ضمن با توجه به اینكه ذرات پودر آلومینیوم سطحی ناصاف را تشكیل می دهد، لازم است توسط لایة پوششی دیگری، سطح را به صورت صاف درآوریم تا در برابر رطوبت یا ذرات موجود در هوا، مقاومت بیشتری داشته باشد.

قابلیت اطمینان و قابلیت دسترسی توربین گازی

قابلیت اطمینان سیستم بدین مفهوم است كه آن سیستم بتواند در هر زمان، بر طبق مشخصات طراحی شده، به بهترین شكلی كار كند. قابلیت دسترسی سیستم به معنای كارایی آن در طول مدت زمانی مشخص است. دربارة توربین گازی نیز این مفاهیم معتبر بوده و می توان آنها را با توجه به مدارك و اطلاعاتی كه در حین بهره برداری ثبت شده، ارزیابی نمود. چند نكتة زیر در رابطه با قابلیت اطمینان و قابلیت دسترسی وجود دارد:

1- از دید شركتهای نفتی – كه از مصرف كنندگان بزرگ توربینهای گازی بوده و به صورت تمام وقت از آن استفاده می كنند – بروز كوچكترین اشكال و از كار افتادن توربین گاز، قطع تولید و از كار افتادن قسمت مهمی از پالایشگاه را موجب می شود. در نتیجه این نوع مصرف كنندگان به انتخاب واحدهای گازی حساس بوده و وابستگی شدیدی به این واحدها دارند. لذا تأیید شركتهای نفتی، به منزله تأیید قابلیت اطمینان و قابلیت دسترسی توربین تلقی می شود.

2- احتمال افزایش وابستگی در خریدهای تكراری زیاد است. بدین صورت كه سفارش دهنده، یك یا دو توربین گازی را برای منظور خاصی آزمایش و سپس خریداری می كند. وابستگی مصرف كننده به واحد خریداری شده، سفارش مجدد آن نوع توربین را نسبت به انواع دیگر افزایش می دهد. در نتیجه مفهوم قابلیت اطمینان و قابلیت دسترسی واحدهای خریداری شده، برای آن مصرف كننده، عمومیت نداشته و ملاك، معیارهای مصرف كننده است.

3- با در نظر گرفتن تجارب مصرف كنندگان و شركتهای سازنده، این نتیجه حاصل می شود كه اشكالاتی از انواع ذیل می تواند به تضعیف مشخصه های قابلیت اطمینان و قابلیت دسترسی توربین گازی بیانجامد. معمولاً این اشكالات به سه گروه تقسیم می شود:

اولاً‌ توربین طراحی شده، با شرایط محیطی خود هماهنگی نداشته باشد. این مورد به دلیل آگاهی نداشتن سازنده یا ناهماهنگی بین اطلاعات مصرف كننده و سازنده پیش می آید. در بعضی از موارد ملاحظه شده كه توربین گازی برای محلی خاص طراحی شده اما به دلایلی، در مكان دیگری نصب می شود. در نتیجه از توربین گازی در شرایط طراحی شده بهره برداری نمی شود. البته این نوع اشكالات با توجه به اینكه توربینها در مناطق و مراكز مختلفی به كار گرفته می شود و اطلاعات سازندگان روز به روز افزایش می یابد، رو به كاهش گذاشته است.

ثانیاً اشكالاتی است كه از سیستمهای كمكی ناشی می شود. معمولاً این اشكالات متنوع است و كارایی كل سیستم توربین گازی را تحت تأثیر قرار می دهد. گاهی سازندگان با استفاده از قطعات نامرغوب و ارزان قیمت و در بعضی از موارد با نادیده گرفتن استانداردها، به ساخت توربین گازی با قیمت نازل اقدام می كنند. این قطعات ممكن است برای مثال رله ای ارزان قیمت و یا كابل كشی ارزان قیمت در توربین گازی باشد كه در نهایت، به دلیل بروز اشكال و نا كارآمدی آنها، كل سیستم توربین گازی از مدار خارج می شود. این عمل موجب از بین رفتن اعتبار شركتهای سازنده می شود. لذا شركتهای سازنده، با توجه به سرمایه گذاریهای كافی در سالهای اخیر، توانسته اند مشخصه های قابلیت اطمینان و قابلیت دسترسی واحدهای گازی را، با انتخاب مواد و قطعات مطمئن و بازرسی آنها و آزمایشهای مورد نیاز، افزایش دهند. ثالثاً بروز اشكالات فنی در سیستمهای كنترلی و حفاظت نادر است، مشروط به آنكه توربین گازی در شرایط و محدودة مشخصة طراحی شده، بهره برداری شود.

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 :