پایان نامه نیروگاه گاز

مقدمه)معرفی)

امروزه با توسعه روزافزون صنعت نیروگاه و تولید برق وبا توجه به این نکته که اکثریت دانشجویان مهندسی و...ویا حتی فارغ التحصیلان دراین رشته ها موفق به بازدیدکاملی از نیروگاه وسیستم کاری و نحوه عملکرد سیستم های موجود در نیروگاه نشده اند،وبا توجه به سابقه کاری که من در نیروگاه جنوب اصفهان درزمینه نصب تجهیزات مکانیکی وغیره داشته ام ،لازم دانسته ام که برای اشنا کردن دانشجویانی که علاقه به نیروگاه وسیستم عملکردآن دارند،اطلاعات وتصاویری راجمع آوری نموده ودرقالب این پروژه(که معرفی و بررسی بخشهای مختلف نیروگاه گازی است.)ارایه دهم.که من گرد آوری این مطالب را در قالب 10فصل بیان نموده که فصل اول آن رابابیان کدهای شناسایی آغازکرده که درفصلهای بعدی اگرازاین کدها استفاده شده بود ،نا مفهوم نباشد . در فصل دوم تشریحی کلی نیروگاه از نوع پیکر بندی ،جا نمایی ،سوخت و...را بیان کرده و در فصل سوم اطلاعاتی عمومی در مورد قطعات توربین گاز وابعاد ووزن و...را بیان کرده ام ودر فصل چهارم توربین گاز ،نحوه هوادهی ،احتراق و...را تشریح کرده ودرادامه در فصل پنجم سامانه های مختلف از قبیل هوای ورودی آتش نشانی سوخت گاز ،گازوییل و...را بیان نموده که برای خواننده قابل فهم باشد که این هوا چه طور وارد ،چه گونه احتراق صورت گرفته و چه مراحلی بایستی انجام شود تا برق تولیدشودودر فصل ششم نحوه کنترل دمای  توربین را شرح می دهیم ودر فصل هفتم مجرای هوای ورودی ،سرعت ، عایق صدا ونحوه تمیز کاری و...را تشریح کرده ودر فصل هشتم سیستم خروجی گاز های حاصل ازاحتراق(مجرای واگرای اگزوز )و...را توضیح داده ودر فصل نهم انواع ابزارهای عمومی وتخصصی را بیان کرده که بیشتر در زمینه تعمیرات ازاین ابزارآلات استفاده می شود ودر فصل دهم منابعی که من توانستم به آنها دسترسی پیدا کنم و بتوانم این مطالب را گرد هم آورم،بیان نموده ام که در پایان هدف و نتیجه ای  که من از این پروژه داشتم که سعی خود را می کنم تا به آن هدف نزدیک شوم ؛این است که دانشجویان و...با آشنایی و استفاده از این پروژه بتواند ابهامات  خودرا در زمینه ،حداقل آشنایی با نیروگاه گازی و نحوه عملکرد آن بر طرف کند که درهنگام حضور در نیروگاه حتی مرتبه اول دارای پیش زمینه ای بوده باشند که (سر در گمی هایی را که ممکن است با دیدن نیروگاه برایشان بوجود آید را به حداقل برسانند.)

در پایان ازکلیه همکاران درنیروگاه جنوب اصفهان و نیروگاه طوس مشهد واساتیدمحترم دردانشگاه آزاداسلامی واحدشهرمجلسی که درگردآوری وارایه این پروژه من را همیاری کردند کمال تشکر و قدر دانی را دارم .

فصل اول

کد شناسایی KKS

مقدمه

KKS مخفف عبارت آلمانی “Kraftwerk Kennzeicen System” به معنای سیستم شناسایی نیروگاه می باشد.

KKS به منظور شناسایی اجزاء نیروگاه و سیستم های کمکی به کار می رود. این روش کد گذاری توسط بهره برداران نیروگاههای آلمان و کارخانه های سازنده توسعه پیدا نمود و اینک برای تمامی نیروگاهها بکار گرفته می شود.

در این جزوه آن بخش از KKS تشریح شده است که مربوط به توربین های گازی و سیستم های اضافی آن می باشد. اجزاء سیستمهای اضافی کد گذاری شده اند، اما همه اجزاء توربین نظیر پره های کمپرسور و توربین یا flametube های محفظه احتراق کد گذاری نشده اند. کدهای شناسایی مربوط به طراحی سیستم نمی باشد بلکه به منظور نشان دادن محل قرار گیری قطعه در یک سیستم می باشد.

ساختار کد شناسایی

سیستم شناسایی KKS مشتمل بر حروف و اعداد میباشد.

مفاهیم حروف استفاده شده از سیستم KKS استخراج شده و اعداد توسط آنسالدو تعریف شده اند.

معانی :

3: (کلید کارکرد F0)                         کد شناسایی یک واحد در یک نیروگاه چند واحدی .

MB : (کلیدهای کارکرد F2+F1)        تمامی قسمتهای توربین گاز کد “MB” دارد.

N : (کلید کارکرد F3)  

 این حرف ناحیه ای که متعلق به توربین گاز می باشد ، معین     می کند. “N” برای سیستم سوخت مایع استفاده می شود.

از حروف زیر در سیستم KKS استفاده می شود:

“A” کمپرسور و توربین                                    

“B” یاتاقانها

 “K” کوپلینگها ، ترنینگ گیر، دنده ها              

      “M” محفظه احتراق

 “N” سیستم سوخت مایع                                   

 “P”   سیستم سوخت گاز

 “Q” سیستم جرقه زنی                                     

 “R” سیستم اگزوز

“W” سیستمهای اضافی شامل تزریق بخا رآب    

 “V” سیستم روانکاری

 “X” سیستم های حفاظتی و کنترلی غیر الکتریکی       

“Y” سیستم حفاظتی و کنترلی الکتریکی

13‌ : (کلید کارکرد F11)            

این دو رقم بخشهای یک سیستم را شناسایی می کند.

AA‌ : (کلید تجهیزات A2+A1)     

این ترکیب از حروف ،وظیفه یک بخش را نشان می دهد.

در مثال ما ، کد “AA” بیانگر عمل SHUT-OFF می باشد. نه تنها نوع ابزار SHUT OFF (نوع خفه کن[1] ، نوع SLIDE ، نوع PLUG ) توسط این حروف مشخص نمی گردد، بلکه نوع عمل کننده آن نیز مشخص نمی گردد (توسط دست ، الکتریکی ، هیدرولیکی، نیوماتیکی، چک والو) .

ترکیبات حرفی زیر درسیستم KKS استفاده می شود :

“AA” شیرهای با تجهیزات عمل کننده

“AE” TURNING GEAR ، بلند کننده (LIFTING GEAR)

“AH” گرم کن ها[2]و سردکن ها[3]

“AM” میکسرها                                            “AN” فن ها

 “AP” پمپها                                                 “AS”   تجهیزات تنظیم کننده

 “AT” فیلترها و استرینرها                                 “CL” ابزار دقیق اندازه گیری سطح

“AV” مشعلها“CG” ابزار دقیق اندازه گیری جابجایی“CP” ابزار دقیق اندازه گیری فشار

 “CQ” تجهیزات اندازه گیری کیفیت                       “CS” تجهیزات اندازه گیری سرعت

 “CT” تجهیزات اندازه گیری دما                          “CY” ابزار  دقیق اندازه گیری ارتعاش

 “GC” نقطه مرجع ترموستات                             “GF” JUNCTION BOXES

“GQ” سوکت برق                                           “GS” PUSH BOTTONS

“GS” ترانسفورمرها                                        “AX” تجهیزات تست

 “AZ” سایر واحدها                                         “BB” تانک ها،اکومولاتورها،VESSELS

 “BP” اریفیسها                                              “BQ” اندازه گیر وزن

 “BS” خفه کن صدا                                         “BY” تجهیزات کنترلی مکانیکی

 “BZ” سایر واحد ها                                     “CF” فلومترها       

  “CG” ابزار دقیق اندازه گیری جابجایی

“CL” ابزار دقیق اندازه گیری سطح                     “CP” ابزار دقیق اندازه گیری فشار

 “CQ” تجهیزات اندازه گیری کیفیت                       “CS” تجهیزات اندازه گیری سرعت

 “CT” تجهیزات اندازه گیری دما                         “CY” ابزار  دقیق اندازه گیری ارتعاش

 “GC” نقطه مرجع ترموستات                            “GF” JUNCTION BOXES

“GQ” سوکت برق                                           “GT” ترانسفورمرها

001:(کلید تجهیزات An).این عددسه رقمی براساس عملکردابزارکدگذاری شده،دسته بندی می شود.

بازه اعداد انتخاب شده برای شیرها و ابزار دقیق عبارتند از :

001تا029:شیرهای درمسیراصلی سیال باعمل کننده های خودکار(الکتریکی،هیدرولیکی ، نیوماتیکی).

031 تا 049 : شیرهای اطمینان ، شیرهای RELIFE ، شیر کنترل های بدون تغذیه کمکی که درمسیر اصلی سیال قرار گرفته اند.

051 تا 099 : چک والوهایی که در مسیر اصلی سیال قرار گرفته اند.

101 تا 199 :شیرهای trarsfer , shut off که در مسیر اصلی سیال قرار گرفته اندوبصورت دستی عمل می کنند.

201 تا 249‌: شیرهای تخلیه

251 تا 299 : شیرهای تخلیه گاز

301 تا 338 : shut –off والوهای بالا دست[4] ابزار دقیق اندازه گیری یک اتصاله .

341 تا 369 : shut –off والوهای بالا دست ابزار دقیق اندازه گیری 2 اتصاله (اتصال مثبت)

371 تا 399 : shut-off والوهای بالادست ابزار دقیق اندازه گیری 2 اتصال (اتصال منفی )

401 تا 499 : shut –off والوهای بالادست با نقطه اندازه گیری انتخابی .

برای تجهیزات اندازه گیری :

001 تا 199 : تجهیزات اندازه گیری برای انتقال به راه دور.

401 تا 499 : تجهیزات اندازه گیری برای اندازه گیریهای تست کارایی.

501 تا 599 : تجهیزات اندازه گیری برای نمایش محلی .

کدهای شناسایی بکار گرفته شده :

AN : فن ها     

KA  : شیرها         

 KE : بالا برها، قلابها

MB : ترمزها

KP : پمپهااصلی سیال قرار گرفته اند

A - : آشکار سازهای شعله

 B-  : مبدلهای کمیتهای غیر الکتریکی به الکتریکی

M - : موتورهای الکتریکی

P-  : ابزار دقیق اندازه گیری

S-  : سوئیچها

U - : مبدلهای کمیتهای الکتریکی به غیر الکتریکی

X - : ترمینالها

Y - : سلونوئیدها

01  : (کلید تجهیزات BN)

استفاده از کدهای شناسایی

کدهای شناسایی KKS به منظور مشخص سازی اجزاء مختلف در دیاگرام P&I ، لیست تجهیزات، لیست بارهای الکتریکی ، لیست ابزار دقیق اندازه گیری ، دیاگرامهای تابعی ، دیاگرامهای ترمینال، تشریح سیستم و سایر مدارک استفاده می شود.

در این رابطه مشخص سازی واحد های نیروگاه بطور عام بازگو نمی گردد.

علاوه بر آن بعنوان یک قاعده ساده ، 4 رقم کلید تجهیزات (برای مثال “–S01”) در P&ID بازگو نمی گردد. برروی بیشتر شیرها ، ابزار دقیق اندازه گیری و غیره یک NAME PLATE نصب شده است که برروی آن کد KKS کامل ابزار درج گردیده است که شامل شماره واحد نیروگاه نیز می باشد .

در مباحث فنی KKS مورد بحث بایستی بطور کامل بازگو گردد تا مشخص شود که در مورد کدامیک از تجهیزات بحث می شود.

برای مثال عبارت “شیر برقی “MBA41AA010A را باید بجای عبارت شیر برقی عمل کننده شیرهای BLOW OFF 1.2 , 1.1  بکار برد.

برای سفارش تجهیزات یدکی از کد گذاری KKS نمی توان استفاده نمود.

فصل دوم

تشریح کلی نیروگاه

پیکر بندی نیروگاه

چیدمان تک محوری توربین، اجازه راه اندازی کمپرسور را بطور مستقیم و مستقل از ژنراتورمی دهد.

احتراق گاز یا سوخت مایع در دو محفظه احتراق متقارن با چندین مشعل که در دو طرف توربین قرار دارند  انجام می شود. هر محفظه احتراق دارای 8 مشعل می باشد.

هوا با گذشتن از کانال مکش و عبور از فیلترها و صداخفه کن ها وارد کمپرسور می شود ، در کمپرسور فشار هوا تقریباً تا 11 بار افزایش می یابد.هوای فشرده به سمت مشعل ها( بالای هر محفظه احتراق) هدایت و در اطاق های احتراق سوخته می شود. گازهای داغ سوخته  شده  و از طریق توربین به توان مکانیکی تبدیل می شود.

ژنراتور از طریق محور(شفت) به سمت کمپرسور توربین متصل شده است . توان الکتریکی تولید شده توسط ژنراتور از طریق ترمینالهای ژنراتور تحویل ترانس می گردد.

گازهای خروجی در دمای تقریبی 545 C از طریق یک دیفیوزر محوری به فشار اتمسفر میرسد. گاز خروجی از طریق یک اگزوز عمودی وارد هوای آزاد می گردد.

علاوه بر مجموعه توربین گاز/ژنراتور ، یک مجموعه خنک کننده برای روغن روانکاری و ژنراتور در نظر گرفته شده است . سیستم فوق قادر به خنک سازی روغن روانکاری توربین و یاتاقانهای ژنراتور تحت هر بار و شرایط محیطی می باشد، همچنین سیستم هوای خنک کن ژنراتور ، دمای ژنراتور را بطور مناسب کاهش میدهد. سیستم خنک ساز متشکل از دو سلول خنک کن(2 x 66 % )بوده که هر سلول شامل دو فن می باشد. در حالت عادی یکی از سلولها با هر دو فن خود کار کرده و سلول دیگر فقط از یک فن خود استفاده می کند. در صورتیکه هر یک از فن ها به هر دلیل تریپ دهد ، فن چهارم بطور خودکار شروع به کار می کند. این افزونگی را تلویحاً به معنی افزایش سطح تبادل حرارتی میتوان تلقی نمود.

جانمایی نیروگاه

جانمایی نیروگاه برای چیدمان تمامی تجهیزات به گونه ای طراحی شده است که می توان آن را به چهار حوزه اصلی تقسیم نمود:

الف) حوزه توربین گاز و ژنراتور                     ب) حوزه کنترل و الکتریک

پ)حوزه سیستمهای کمکی                       ت) حوزه گاز/گازوییل

چیدمان حوزه توربین گاز و ژنراتور به شیوه ای طراحی شده است که بهترین شرایط  برای بهره برداری و نگهداری توربین محیا گردد. علاوه برnclosure  ساختمان به نحوی طراحی شده است که جلوی صدارا می گیرد.ژنراتور و تجهیزات کمکی آن دریک اتاقک جداگانه قرار گرفته وپیش بینی های لازم برای بازکردن روتوردر نظر گرفته شده است. فیلترهوای ورودی بالای ژنراتورنصب شده است .

سیستم کنترل توربین وژنراتوردریک ساختمان مجزابا کف کاذب (برای رد کردن کابل ها)نصب شده اند.

سومین ناحیه مربوط به سیستم تصفیه آب و تجهیزات کمکی خارجی توربین می باشد.

ناحیه سوخت گاز/ گازوییل شامل ایستگاه تقلیل فشار گاز، مخزن اصلی سوخت، ایستگاه تخلیه سوخت، ایستگاه پمپخانه و مخازن شیمیایی.

اصول طراحی

شرح کلی

توربین گاز آنسالدو یک توربین با یک محور و یک پوسته است که بسیار مناسب برای به چرخش در آوردن یک ژنراتور برای تولید در بار پایه و یا بار پیک و حتی بدوران در آوردن قطعات مکانیکی است . همچنین این توربین می تواند در یک نیروگاه سیکل ترکیبی مورد استفاده قرار بگیرد .این دستگاه میتواند سوخت مایع  ویا گازوئیل با ارزش های حرارتی متفاوت را به مصرف برساند . این توربین با سوخت گاز نیز بخوبی کار می کند .

کمپرسور و توربین از قطعات اصلی هستند که درون یک پوسته هستند و تشکیل یک روتور مشترک را میدهد که روی دو یاطاقان درمحفظه کم فشار در دو انتها ی خود قرار دارد . و با این روش هم محوری و استفاده آسان را فراهم میآورد .

یک پوسته مرکزی که از یک طرف به پوسته انتهایی نگهدارنه پره های ثابت کمپرسور  متصل است و از طرف دیگر به پوسته انتهایی توربین متصل است و محفظه پرفشار را بوجود می آورد روتور توربین و کمپرسور را در میان گرفته است . در سمت اگزوز انتهای این پوسه با پوسته اگزوز که یاطاقان را در میان گرفته است اتصال دارد .

با توجه به صلب بودن پوسته مرکزی ؛ پوسته های نگهدارنده پره های ثابت کمپرسورو پوسته نگهدارنده پره های ثابت توربین  به شکلی طراحی شده اند که درون این پوسته اجازه انبساط آزاد حرارتی را دارند .

پوسته اگزوز شامل یک محفظه دوکی شکل است که باعث عبور راحت هوا از خروجی توربین می شود.سیلندر داخلی در این پوسته توسط دو مجرا که لوله های مربوط به یاطاقان از درون آن عبور می کند به این پوست ارتباط دارد .