مقاله عملکرد و نگهداری از توربینهای بخار ، کندانسور ، برجهای خنک کننده و بخشهای فرعی

اختصاصی از یارا فایل مقاله عملکرد و نگهداری از توربینهای بخار ، کندانسور ، برجهای خنک کننده و بخشهای فرعی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:41

فهرست مطالب:

1- 10 توربین ها
 به این دلیل دو شیوة استخراج استفاده می شود :
1-1-10 عملکرد توربین
کار را با یک توربین اندازة‌متوسط یا تقطیر کننده بزرگ آغاز می کنیم :
توربین در حرکت :
با بسته شدن توربین :
2-1-10 نگهداری توربین
چندین شیوة متفاوت مورد استفاده قرار می گیرد :
3- 1 -10  عملکرد توربین
2- 10 کندانسور ها
1- 2- 10 عملکرد کندانسور سطحی
2-2- 10 نگهداری از کندانسور سطحی
3- 2- 10 بهره برداری ازکندانسوری که بخار را با هوا سرد می کند .
این سیستم ها بدلیل ذیل بهترمی باشند :
3- 10  برج های خنک کننده
1- 3- 10 بهره برداری از برج های خنک کننده
2- 3- 10 نگهداری از برج های خنک کننده
4- 10  لوازم کمکی
1- 4- 10 صافی های متحرک
2- 4- 10 پمپ ها
3-4- 10 خلأ و افشانک های جهش بخار
پمپ ها
4-4- 10 اندازه گیری خلأ

1- 10 توربین ها

هانطور که در فصل 9 ذکر شده ، دو شیوة کلی برای تقسیم بندی توربین ها و جود دارد :

(1) بوسیلة بخارشان که وضعیتها را تأمین و تهی می کند و (2)بوسیلة ترتیب لولة محافظ و شافت شان. همچنین آنها بوسیلة تجهیزات محرکه یا تجهیزات مکانیکی یا یک ژنراتور برقی (مولد برق) شناسایی می شوند . از نوع محرکه یا تجهیزات مکانیکی یا یک ژنراتور برقی ( مولد برق ) شناسایی می شوند . از نوع محرکه ، مستقیم یا انتقال یافته در توصیف توربین استفاده می شود . در ایالات متحده خدمات وسیع برقی نیروگاه های برقی که با سوخت کانی می سوزند و به میزان 100 تا 1300 مگاوات برق تولید می کنند بر اساس یکی از این دو سیکل های سیستم طراحی می شوند :

• سیستم های فشار زیر بحران با 2400 پوند در هر 5/1 اینچ مربع همراه با 1000 درجة فارنهایت ابرگرمش و 1000 درجة فارنهایت دمای گرمسازی .
• سیستم های فشار زیر بحران با 3500 پوند در هر اینچ مربع همراه با 1000 درجة فارنهایت ابرگرمش و 1000 درجة فارنهایت گرمسازی .

با این حال ، با وجود تولید کننده های مستقل برق (IPPS ) در نیروگاهی که کمتر از 100 مگاوات انرژی تولید می کند و سوختهای مختلف زیادی می سوزاند ، طراحهای سیکلی خیلی متفاوتی با فشارهای بخار کمتر از 1000 پوند در هر اینچ مربع و دماهای بخار 750 درجة فارنهایت استفاده      می شود . با این وجود ، اهداف عملکرد این تسهیلات با خدمات وسیع برقی از جمله تولید برق با حداقل هزینه و بیشترین میزان اعتبار یکسان می باشد در حالیکه با تمام شرایط صدور جواز عملیات مواجه می شود. اغلب بدلیل مشکلات اساسی در رابطه با سوزاندن یک سوخت خاص ، دما و فشار بخار پایین تری مورد نیاز می باشد .

برای مثال ،هنگام سوزاندن فضولات جامد شهری ( MSW ) به دلیل ماهیت خوردگی سوخت دما و فشار بخار بالایی در دیگ بخار با فرسایش تسریع شده ای همراه می شود که این منجر به کاهش هزینه های دسترسی و نگهداری می گردد .

همچنین توربین ها برای به حرکت درآوردن تجهیزات مکانیکی بکار می روند و اغلب از فشار بخار ضعیفی یعنی کمتر از 150 پوند در هر اینچ مربع استفاده می کنند که اغلب از محل استخراج داخل توربین اصلی بخار سرچشمه می گیرد . بنابراین دما و فشار بخار توربین بطور قابل توجهی بسته به کاربرد فرق می کند . با این وجود برای هر طرح ، دما و فشار بخار تولید شده ، فاکتورهای مهمی در تعیین بازدة نهایی توربین می باشند . همچنین مصالحی که در ساخت توربین استفاده می شود نقش مهمی را در اجرای کلی آن بازی می کند .

توربین های بخار با فشار و دمای بالا عمدتاً در صنایع بزرگ و خدمات برق نیروگاهها استفاده        می شوند . چنین نوع توربین و کاربردشان در شکل 1- 10 نشان داده شده است .

فشار برای انواع توربین ها معمولاً از 400 تا 3500 پوند در هر اینچ مربع هرماه با دمای بخار تا 1000 درجة فارنهایت می باشد . بیشتر واحدهای بزرگ برای خدمات برقی با عمل گرمسازی کار می کنند. در اینجا بخار بعد از عبور از طریق مراحل توربین فشار قوی با یک گرمساز در دیگ بخار پس گرفته می شود یعنی مکانی که بخار با دمای اولیه اش گرم می شود و سپس با یک فشار ضعیف تر به توربین برمی گردد . توربین های فشار قوی گاهی بعنوان دستگاه های تقطیر استفاده می شوند . این ترتیب شامل نصب یک توربین فشار قوی در جایی می شود که دود و بخار وارد یک توربین فشار ضعیف می گردد ( زودتر نصب می گردد و فشار پایین تر عمل می کند ) . در اصل ، توربین فشار قوی در حالیکه برق تولید می کند ، بعنوان یک شیر فشار شکن عمل می کند . بدون دمیدن بخار به دستگاه فشار ضعیف ، میزان انرژی مشابه با آنچه که قبلاً تولید شده ، تولید می کند ، مشروط بر اینکه شرایط ورود و خروج بخار یکسان باقی بماند .

توربین شکل 2- 10 یک دستگاه ردیفی دو لاپهنا ( با هم مرکز دولاپهنا ) می باشد .

بخش بالایی ، یک توربین با فشار قوی و متوسط را بر روی تنها یک شافت نشان می دهد .

بخش پایینی دستگاه فشار ضعیف می باشد ، بخش سوار شده طرف راست هر کدام (نشان داده نشده) ژنراتور های برقی می باشند .

در عمل ، بخار اولیه از طریق دو دهانه ( بالا و پایین ) وارد توربین فشار قوی با 3500 پوند در هر اینچ مربع و 1000 درجة فارنهایت می شود . آن از طریق این توربین عبور می کند تا از سمت چپ (و پایین ) با تقریب 600 پوند در هر اینچ مربع و 550 درجة فارنهایت خارج شود و سپس به یک گرمساز در یک دیگ بخار که بخار دوباره با 1000 درجة فارنهایت گرم می شود ، منتقل می گردد . هنگام عبور از گرمساز ، بخار فشاری کمتر از 600 پوند در هر اینچ مربع دارد زیرا فشار صدمات را کاهش می دهد و با 1000 درجه فارنهایت وارد دستگاه میانی ( در پایین مرکز ) می شود و از طریق توربین جریان مضاعف و بدون دمیدن از طریق دو دهانه بسمت بالا انتقال می یابد . این بخار وقتی به هر دو بخش دستگاه فشار ضعیف منتقل می شود و سرانجام به کندانسور وارد می شود تقریباً 170 پوند در هر اینچ مربع و 710 درجة فارنهایت می باشد .

شکل 1-10 انواع توربین بخار و کاربردهایش .

• تغلیظ وقتی استفاده می شود که بخار خروجی از توربین را نمی توان استفاده کرد و برق باید با حداقل مقدار بخار تولید شود .
• عدم تغلیظ وقتی استفاده می شود که تمام یا عملاً تمام بخار خروجی از توربین را می توان برای پردازش یا گرم کردن استفاده کرد .
• استخراج جداگانه وقتی استفاده می شود که شرایط فرآیند بخار متغیر یا متناوب می باشد . (یک توربین استخراج بدون تغلیظ را وقتی می توان استفاده کرد که فرآیند بخار در دو فشار متفاوت مورد نیاز باشد ).
• فشار مختلط وقتی مورد استفاده قرار می گیرد که بخار اضافی ، پایین تر از فشار دهانه قابل دسترس باشد و وقتی که این ذخیره متناوب باشد .
• استخراج فشار مختلط وقتی ضروری باشد برای تولید بخار استفاده می شود و وقتی قابل دسترس باشد از مازاد فرآیند بخار استفاده می شود .
• استخراج مضاعف وقتی استفاده می شود که فرآیند بخار در دو فشار متفاوت مورد نیاز می باشد . ( یا اگر بدون تغلیظ باشد در سه فشار متفاوت ) .

این یک توربین استخراج می باشد که بخار از یک مرحله توربین فشار قوی و چهار مرحله از هر توربین فشار ضعیف استخراج می شود . آن برای گرم کردن آب آشامیدنی استفاده می شود . توجه داشته باشید که دستگاه فشار متوسط و هر دو دستگاه های فشار ضعیف ترتیبات جریان مضاعف دارند یعنی بخار در مرکز وارد توربین می شود و در دو جهت جریان می یابد . این واحد ظرفیت تقریب به 900 مگاوات دارد .

ممکن است بخار از یک توربین به داخل یک کندانسور استخراج شود تا حداکثر میزان انرژی در بخار بدست آید ، یا ممکن است با استفاده از تغلیظ نکردن یا توربین بخاری ( که تمام بخار خروجی آن با فشار به داخل شبکه گرم کننده جذب می شود ) به هر فشار متوسطی انتقال یابد . در حالیکه آخری از مقدار انرژی قابل دسترس به توربین می کاهد و بخار را برای پردازش یا گرم کردن فضا فراهم می کند.

بینابین ترتیبات تغلیظ کردن و نکردن توربین استخراج می باشد . اینجا بخاری که تا حدودی از توربین عبور می کند از لوله محافظ در یک یا نقاطی با شرایط دلخواه بخار منتقل می گردد . فشار در مرحلة‌مذکور توربین ( یعنی در رابطه با لوله محافظ ) با ظرفیت تغییر می یابد .

به این دلیل دو شیوة استخراج استفاده می شود :

• شیوة استخراج کنترل نشده شامل رابطه لوله محافظ با تنوع فشار ،‌افزایش در حینی که ظرفیت افزایش می یابد و کاهش همانطور که ظرفیت کاهش می یابد ، می باشد . این ترتیبات بطور وسیعی در نیروگاههای برق به منظور گرم کردن استخراج آب آشامیدنی استفاده می شود .
• شیوة استخراج کنترلی با تنظیم جریان بخار از طریق توربین در سمت پایین محل استخراج ، فشار ثابتی را حفظ می کند . این مقدمات برای حصول بخاری با فشار ثابت به منظور پردازش یا گرم کردن بکار می رود . میزان ابرگرمش ( یا میزان بخار ) توزیع شده در محل استخراج به شرط اولیه بخار و ظرفیت روی توربین بستگی دارد .

توربین به منظور استفاده بخار با دما و فشارهای متفاوت قابل تنظیم می باشد . آن قادر است حداکثر انرژی را در عملیات تغلیظ یا میزان کمتری از انرژی را بعلاوة بخار در یک فشار کاهش یافته فراهم کند . چندین نوع توربین همراه با کاربردهایشان در شکل 1- 10 نشان داده شده است همچنین آنها در فصل 9 توصیف شده اند .

توربین هایی که عمل تغلیظ را انجام نمی دهند در جایی استفاده می شوند که فرآیند بخار فقط با یک فشار مورد نیاز می باشد و آب توربینی ، دستگاه تقطیر می باشد که قبلاً هم به آن اشاره شده است . توربین هایی که عمل تغلیظ را انجام نمی دهند ممکن است برای یک مرحله استخراج یا بیشتر طراحی شوند و چنین توربین هایی برای دستگاهی از نوع استخراجی و فشار مختلط مناسب می باشد . بخار استخراجی را می توان برای پردازش و به حرکت درآوردن بخشهای فرعی نیروگاه همانند پمپ ها بکار برد . در کارخانه های کاغذ سازی و دیگر صنایعی که میزان زیادی بخار با فشارهای متنوع و در اوقات خاصی مورد نیاز می باشد ( در حالیکه در دیگر اوقات میزان زیادی بخار با فشار ثابت مورد نیاز می باشد ) توربین های استخراجی با فشار مختلط استفاده می شود .

در یک توربین واحد ، بخار در یک دستگاه از موقعیت اولیه به سمت خروجی توسعه می یابد . توربین ردیفی مرکب شامل دو دستگاه جداگانه می باشد که در یک خط با شافت هایی که سر به سر متصل شده و بخاری که از توربینی با فشار بالا به پایین عبور می کند ، سازوار می گردد اینها توربین های فشار قوی و ضعیفی هستند که پهلو به پهلو با شافت های موازی نصب می شوند . برای توضیح بیشتر به فصل 9 رجوع کنید .

چرخ دنده های توربین بخار برای پمپ ها ، کمپرسور های هوا ، بنکه ها و دیگر تجهیزات مکانیکی بکار می رود . وقتی دستگاه متحرک را بتوان با سرعت بالایی استفاده کرد ، شافت توربین با جفت شدن به شافت متحرک متصل می شود . با این وجود ، وقتی ماشین متحرک را باید با سرعتی پایی تر از ماشین توربین بکار برد ، چرخ دنده های کاهنده برای انتقال انرژی استفاده می شوند .

وقتی بخار در یک توربین پخش می شود ، آن انرژی را با چرخاندن شافت همانطور که با تیغه ها برخورد می کند ، بخش می کند . این انرژی از بخار گرفته می شود و در نتیجة این هدر رفتن گرما ،‌ بخشی از بخار تقطیر می گردد و رطوبت به شکل بخار در می آید . بنابراین آب تغییر شکل یافته را نمی توان در توربین بکار برد ، در حقیقت آن اصطحلاک و پتانسیل را برای فرسایش تیغ افزایش می دهد و عملاً مانع جریان بخار می گردد و در نتیجه باعث افت راندمان توربین می شود . تغییر رطوبت بوسیلة‌ ابرگرمش بخار در دیگ بخار به تأخیر می افتد . ابرگرمش از نظر اقتصادی توربین را به دو شیوه بهبود می بخشد :

گرمای اضافی ، انرژی قابل دسترس را برای تبدیل به کار افزایش می دهد همچنین اصطحکاک را کاهش می دهد . با دمای ابرگرمش بالاتر از 100 درجة فارنهایت ذخیره سازی بخار را باید یک درصد به ازای هر 10 درجة فارنهایت تخمین زد . در دماهای بالاتر ابرگرمش ذخیره سازی بطور ناچیزی کمتر می شود .

با توسعه دامنه فشار از طریق بخاری که پخش می گردد ، ابرگرمش بیشتری برای جلوگیری از تغییر شکل رطوبت اضافی در آخرین مرحله توربین ، نیاز می باشد . دمای بخار بوسیلة فلزات قابل دسترس تا حدود 1000 درجة فارنهایت می باشد ، اما در بعضی موارد دمای بخار با 1050 درجة فارنهایت استفاده می شود . هانطور که فلزکاری پیشرفت می یابد و مصالح به وسیله تجربه تأیید می شوند ، انتظار می رود دمای بخار افزایش یابد .

بعضی توربین ها از یک سیکل گرمسازی استفاده می کنند . این شامل عبور بخار دمای بالا از طریق یک توربین می شود و سپس آنرا به یک ابرگرمش ساز ( گرمساز ) برمی گرداند . و آنرا دوباره قبل از اینکه در یک توربین فشار ضعیف پخش شود ، بسیار گرم می کند . این سیستم داشتن بخار خشک را در تمام مراحل بجز در چند مرحلة‌آخری توربین ممکن می سازد . آن برای استفاده بیشتر از یک مرحله از گرمسازی ممکن است . اما از نظر اقتصادی بندرت قابل توصیه می باشد .

توربین ها بخوبی برای استفاده از بخار فشار قوی سازگار می باشند . با فشار 100 تا 150 پوند در هر اینچ و به ازای هر 10 پوند در هر اینچ افزایش فشار ، کاهشی در بخار به میزان 1 تا درصد وجود دارد . از 150 تا 250 پوند در هر اینچ افزایش فشار می باشد . در فشارهای قویتر میزان کاهش در مقدار بخار کمتر است .

توربین های تغلیظ کننده بطور مؤثر و مفید با فشار انعکاسی ضعیفی عمل می کند . (خلأ ) .

استفاده از کندانسور های سطحی باعث کاهش میزان بخار تقریباً 5 درصد به ازای هر اینچ بهبود نقطة جوش در خلأ و به میزان 25 تا 29 درصد جیوه می شود . در نیروگاه های مدرن برق ، فشارهای خروجی از 5/3 تا 0/1 اینچ نقطه جوش عادی می باشد . بنابراین با انجام عملیات در خلأ بوسیلة کندانسور ایجاد شده ، توربین قادر است انرژی بیشتری تولید کند آن هم درست هنگامی که باعث افزایش فشار بخار می شود ، همچنین به صرفه تر هم می باشد .

تأثیر و اهمیت کندانسوری را که خلأ خلق می کند می توان با استفاده از یک معادلة ساده برای بازده حرارتی یک ماشین حرارتی کامل یا توربینی که هرگونه اتلاف را به دلیل تشعشع یا اصطحلاک نادیده می گیرد ، مثال زد :

که E = راندمان (٪)     T1 = دمای کامل بخار وارد شده

                T2 = دمای کامل بخار خارج شده

توجه : دمای کامل = 460 + F°

در این مثال ، فرض کنید که بخار ورودی دمایی به میزان 400 درجة فارنهایت دارد و بخاری که با فشار اتمسفری یا 7/14 پوند در هر اینچ خارج می شود باید دمای بخاری به میزان 212 درجة فارنهایت داشته باشد . راندمان این ماشین حرارتی یا توربین را با ماشین حرارتی یا توربینی که یک کندانسور و فشار انعکاسی ( خلأ ) به میزان 5 پوند در هر اینچ و دمای بخاری به میزان 164 درجة فارنهایت دارد ، مقایسه کنید .

بدون کندانسور :    درصد  

با کندانسور :        درصد  

بنابراین با اضافه کردن یک کندانسور راندمان تا حدود 6 درصد افزایش می یابد . اگر چه این نمونه اتلافاتی همچون تشعشع حرارتی را نادیده می گیرد اما هدف از دماهای بالاتر بخار را نشان می دهد و برای دماهای پایین تر بخار خروجی راندمان بیشتری بدست می آورد و بنابراین هزینه سوخت کمتر و بازده بیشتر می شود .

با این وجود ، هیچ چیز آزاد نیست و با استفاده از یک کندانسور ضروری است مقدار زیادی آب خنک کننده را از طریق آن پمپاژ کنیم و این محصول میعان باید از کندانسور پمپاژ گردد . هر یک از این دو عمل به انرژی نیاز دارد که تأثیر راندمان افزایش یافته را کاهش دهد و ارزش خالص هزینه های اضافی همچنین ضروری هستند این هزینه های اضافی را باید در مقایسه با راندمان افزایش یافته ، ارزیابی کرد . از آنجایی که اکثر نیروگاه های قدرت الکتریکی ، کندانسور دارند ، این افزایش در راندمان و بازده انرژی از هزینه های اضافی در هر گونه ارزیابی اقتصادی بسیار فراتر رفته است .