پایان نامه طراحی سیستم های ابزار دقیق ایستگاه تقویت فشار گاز

پایان نامه کارشناسی رشته مهندسی برق – الکتروتکنیک   

تقویت فشار گاز

گاز پالایش شده خروجی از پالایشگاه وارد خطوط اصلی انتقال می گردد ،اما عمدتا فاصله بین مصرف کننده تا پالایشگاه بسیار زیاد است . مصرف گاز در شهرها در طول خط وجود عوارض طبیعی اعم از کوهها و گودالها و همچنین اصطحکاک ناشی از حرکت گاز درون لوله باعث افت فشار آن می گردد بنابرین ایستگاههایی در فواصل منظم در طول خط احداث شده است که دارای چند توربوکمپرس می باشند هدف از تاسیس این ایستگاهها جبران این افت فشار می باشد .

الف ) بررسی فرآیند کمپرس گاز از شیر[1] ورودی تا ولو خروجی:

بدین منظور یک انشعاب از خط اصلی گاز جهت ورود به ایستگاه گرفته شده است که وارد ولو اصلی ورودی می گردد .

ولوهای اصلی ایستگاه مانند ولو ورودی و خروجی را اغلب به سه طریق باز وبسته نمود :

بصورت دستی

بصورت خودکار شامل

              الف)بوسیله دکمه[2]  روی سیستم ولو

                ب)از راه دور اتاق کنترل

فشار[3] مورد لزوم برای حرکت ولو در حالت اتوماتیک توسط یک لاین یک اینچ از خود گاز داخل لوله ایجاد می گردد برای این کار فشار داخل لوله جهت استفاده در عملگر توسط یک فشار شکن[4] به 7 بار شکسته می شود این فشار به روغن داخل یک مخزن اعمال شده که این روغن باعث چرخش ولو می گردد .برای بازوبسته کردن مسیر محرک ها از سلونوکید ولوها استفاده می گردد. همچنین دو عدد میکروسوئیچ در طرفین نشانگرمشاهده باز وبسته بودن ولو رادر اتاق کنترل ممکن می سازد .در ادامه فشارگاز ورودی توسط فشار ورودی و خروجی ایستگاه دارای اهمیت بسزایی می باشد .

در ادامه فرآیند گاز وارد سافیها می گردد تا ناخالصی های آن شامل دوده و موادنفتی و سایر آلودگیهای از آن جدا گردد. اغلب اسکراپرها براساس قانون ساده فیزیکی اختلاف جرم حجمی کار می کند .

ناخالصی های جمع شده در مخازن پایین اسکراپرها چند مدت باید تخلیه گردد این کار توسط به میزان آلودگیها در شرایط مختلف متفاوت است .

در این مخازن با افزایش حجم مواد به شیرهای خودکار واقع بر لاتیهای تخلیه فرمان می دهد و عمل تخلیه در چند ثانیه انجام می پذیرد

پس از این مرحله گاز جهت اندازه گیری می گردد. اندازه گیری خلوی گازها براساس اختلاف فشار می باشد که مهمترن شکل آن استفاده از صفحه های سوراخدار[5]  می باشد .

گاز خروجی از مرحله اندازه گیری وارد خطوط تقسیم شده و این واحدها تقسیم می گردد.هر واحد شامل یک توربوکمپرسور گازی است که دارای انواع مختلف می باشد نوع مورد استفاده در ایستگاه شماره 2 از مدلهای 990 شرکت درس رند [6] با سیستم کنترل قابل برنامه ریزی از نوع چرخش و با توربین آزاد و ددر سوخته می باشد که دارای چهار بخش اصلی می باشد

1.ژنراتور گازی    2. توربین قدرت  3.جعبه دنده کمکی  

4. جعبه دنده اصلی قسمت گردنده

این توربوکمپرسور براساس سیکل باز وبا استفاده از دو محور که ارتباط مکانیکی مستقیم فیما بین ندارند کارمی کند  بدین نحو که محور ژنراتور گازی میان تهی بوده و محور توربین قدرت از داخل آن عبور کرده و کمپرسور گاز متصل می باشد .

ژنراتور گازی از سه قسمت اصلی 1- کمپرسورهوا   2-محفظه احتراق

3- توربین ساخته شده که کمپرسورهوا از نوع گریز از مرکز و دارای دو مرحله و  توربین قدرت دارای سه مرحله محوری می باشد .

در نهایت امر گاز فشرده شده بعد از ولوهای یکطرفه در خروجی واحد و در خروجی از هدر خروجی[7] دوباره به خط اصلی بر می گردد.

سوخت واحدها از یک انشعاب قبل از مرحله مترنیگ تامین می گردد .

این لاین 6 اینچ وارد فیلتر سوخت شده و پس از تصفیه به اتاق سوخت وارد می گردد و طی چند مرحله فشار آن توسط رگولاتورها به فشار مناسب شکسته می شود .چون در حین شکست فشار دمای آن به شدت پایین می آیید لذا بایدقبل از ورود به رگولاتورها گرم می گردد برای این منظور گاز به لانیهای کوچکی منشعب می گردد که از درون یک مایع (آب مخلوط با گلایکول)می گذرد این آب توسط یک  میترگازی یا برقی گرم می شود .دمای گازخروجی  از میتر  دمای آب و فشار گازسوخت می گردد بنابرین حگرهای اختلاف فشار فیلترآن را کنترل می نماید  فیلتر سوخت نیز مانند اسکرابرها مجهز به سیستم خودکار تخلیه ناخالصیها می باشد .

ب) سیستم های اصلی توربوکمپرسور

سیستم روغن خنک کننده [8]

سیستم نشت بند[9]

سیستم استارت

سیستم سوخت

سیستمهای توربوکمپرسور[10]

الف) سیستم روغنکاری

وظیفه این سیستم روغنکاری و خنک کاری اجزاء متحرک در کمپرسور می باشد .

همانطور که در شکل می بینیم روغن ابتدا وارد پمپ اصلی شده که با حرکت ژنراتور (GG)به گردش درمی آید. و پمپ کنار آن که با پمپ اصلی موازی است با یک موتور (v) 24به گردش درمی آید وظیفه خنک کاری توربوکمپرسور بعد ازتوقف آن را بر عهده دارد در حالت اضطراری یک پمپ گازی  نیز موازی با دو نصب شده است که در صورت عملکرد نا صحیح پمپها به کار خواهد افتاد جهت اطمینان کامل یک مخزن پر فشار حاوی نیتروژن نیز در سیستم تعبیه شده که در صورت از کار افتادن سه پمپ با پمپ اصلی روغن را به قسمتهایی مهم پمپ می کند

TCV206[11]در صورت افزایش دمای بیش از حد روغن مسیر آن را به سمت خنک کننده هدایت می کند .فیلترها وظیفه تصفیه روغن را بر عهده دارند .

در ابتدای امر وجود در سوئیچ اندازه گیری سطح در داخل مخزن اصلی

ضروری می باشد که یکی آلارم کاهش سطح [12]

و دیگری فرمان توقف اضطراری[13] را برای واحد صادر می کند .

فشار روغن در خروجی پمپهای اصلی و ورودی به قسمت و اختلاف فشار فیلترها باید بررسی گردد که این کار توسط سنسورهای مربوطه انجام می پذیرد .

دمای مخزن روغن و دمای روغنخروجی از مرحله باید اندازه گیری شود و سوئیچ مربوط به آنها در صورت لزوم واحد را از کار می اندازد

 فلوی روغن در ورودی اصلی به واحد ودر صورت لزوم از هر قسمت باید اندازه گیریو به قسمت کنترل ارسال گردد .

 یک سوئیچ مخصوص برای لرزشهای غیر عادی فن خنک کننده در نظر گرفته شده است

فشار مخزن نیز باید تحت کنترل باشد تا مطمئن باشیم گازها و دوده ها ی اضافی از آن تخلیه می شود . برای تسریع در این امر از فنهای مخصوص تهویه[14] استفاده می شود .

سیستم سیل[15] یا سیستم روغن نشت بند

این سیستم جهت جلوگیری از خروج گاز فشرده شده در کمپرسور به بیرون یاتاقانها وشافت به کار می رود

همانطور که در نقشه مربوطه مشاهده می گردد (شکل شماره  ) روغن سیل توسط پمپ cpl-45/ به سمت فیلترها روانه می گردد.این پمپ واحد است که نیروی محرکه آن یک موتور الکتریکی است.

یک پمپ گازی نیز جهت موارد اضطراری با موازی شده است روغن سیل وارد مخزن فشار[16]شده از آنجا به دو طرف کمپرسور وارد می شود .این روغن در نهایت به جداره ای از شافت پمپ

می شود و در حدود اواسط آن با فشار گاز برابر می گردد .

هر گونه ایرادی در سیستم سیل باعث کاهش فشار روغن شده و[17]S/D واحد را باعث می گردد.بدین منظور همانند سیستم لوب هیترها و حسگرهای دما در داخل مخزن تعبیه می گردد. فشار خروجی اصلی واختلاف فشار فیلترها باید دائما تحت کنترل باشد برای اعمال محرک پمپ گازی از یک سلونوئیدولو استفاده می گردد.

یکی از مهمترین وسایل ابزار دقیق سیستم سیل ولو کنترلی با اختلاف فشار بین گاز اصلی و روغن سیل است . جهت خنک کاری روغن نیز از یک پمپ جهت ارسال روغن به فن کولرها استفاده می شود که فرمان آن وابسته به حرارت روغن می باشد .

سیستم استارت

استارت اولیه توربین تا مرحله جرقه زنی توسط یک موتور گازی صورت می گیرد .میزان گاز ورودی به استارتر35 I 15 psig  می باشد .البته حرکت استارتر جهت عملکرد بهینه دارای نوساناتی نیز می باشد .

در گیری استارتر با جعبه دنده در ابتدا با باز شدن ولو 118آغاز می گردد(همانطور که در شکل ملاحظه می کنیم )وسپس ولو 122وظیفه تنظیم فلوی گاز ودر نتیجه سرعت استارتر را بر عهده دارد .

جریان میل آمپری در این ولو به 138 تا722 بار تبدیل می گردد. ولو121نیز جهت تخلیه گاز عمل کننده استفاده می شود اگر استارتر نتواند در مدت زمان معینی در واحد را به 13000 (rpm)برساند واحد

 S/Dمی گردد.

فشار محرک I/P[18]  توسط هوای ابزار دقیقو بوسیله ولو122تامین می گردد.

سیستم گاز سوخت

گاز مصرفی توربین حدودا 9 بار و با دمای محیط می باشد که هم فشاروهم دما باید تحت کنترل باشند .

در هنگام راه اندازی واحد در زمان مناسب که در سکانس استارت معین شده است باید سلونوئیدولوهای شماره 103,102مسیر 1به 2را از کرده ومسیر 2به3را ببندد و با بازشدن آنها دو ولو 103,102 باید بازگرداند تا گاز به پشت گاورنر برسد .

اعمال فرمان به گاورنرحرکت اهرم آن را بصورت پله ای امکان پذیر می سازد این فرمان در حالت عادی به بار اعمال شده به توربین و ضریب تنظیمسرعت آن بستگی دارد

بر روی مسیر گازسوخت یک سوئیچ فشار وجود داردکه در صورت پایین یا بالا بودن فشار گازسوخت از حد معینی باعث اخطار در اتاق کنترل می گردد و واحدS/D می گردد . سوئیچ ولونت (Sv.112) از نوع NC [19] است که به محض قطع شدن برق وبسته شدن در shut off valve در مسیر گاز سوخت (SV.102,103) گاز ما بین این دو را تخلیه می کند و از ورود گازبه محفظه احتراق جلوگیری می نماید .

منحنی کار کمپرسور [20] پایداری یک کمپرسوربه فلوی عبوری از آن و فشار دو طرف آن بستگی دارد .این ارتباط توسط یک منحنی نمایش داده می شود این منحنی باید در محدوده پایدار قرار داشته باشد . افزایش بیش از حد نرخ فشاربه منحنی را به سمت ناپایداری و کاهش بیش از حد آن نیز باعث چوک شدن آن می گردد .تنظیم خط با ولو به نام Blead valve  صورت می گیرد که از ورود منحنی کار به ناحیه ناپایداری جلوگیری می نماید . طبق برنامه کنترل ،با افزایش نرخ فشار از حد معینی (که معمولا با افزایش دور ایجاد می گردد) این ولو که در انشعاب از کمپرسور هوای توربین قرار گرفته با باز شدن خود مقداری از هوا را by pass می نماید .