«انرژی برق»
۱ـ۱ مقدمه
به علت مزاياي نسبي انرژي الكتريكي نسبت به ديگر منابع اوليه انرژي همواره سعي شده است كه منابع ديگر انرژي را به انرژي الكتريكي تبديل كرده و چون توليد الكتريسيته بدون ايجاد مصرف براي اين توليد بي مفهوم و بدون ارزش است، لذا مقدار الكتريسيته توليد شده نسبت مستقيم با پيشرفت صنعتي و رشد اقتصادي و اجتماعي يك ملت دارد. طي پيشرفت تمدن و بالا بودن سطح زندگي هر جامعه اي با كميت و كيفيت انرژي الكتريكي توليد شده براي آن جامعه در يك راستا قرار مي گيرد. از اين جهت است كه توليد انرژي الكتريكي ارزان قيمت و بدون وقفه و آماده داشتن آن به قدر كافي، لازمة صنعتي شدن كشور است.
۱ـ۲ اساس كار توربين هاي گازي
توربين هاي گاز در حقيقت نوعي از موتورهاي احتراق داخلي است. در اين دستگاه به عوض اينكه اعمال اصلي تراكم، احتراق و انبساط در داخل عضو واحدي به طور متناوب يكي بعد از ديگري صورت گيرد. در سه محل و سه عضو جداگانه به اسم هاي كمپرسور، اتاق احتراق و توربين به طور دائم انجـــــــام مي پذيرد.
۱ـ۳ انواع توربين هاي گازي با سيكل ساده (سيكل باز)
۱ـ۳ـ۱ توربين هاي گازي مخصوص كار سنگين از نوع فريمي
اين توربين هاي گازي درست بعد از جنگ جهاني دوم در اوايل دهة 1950 به صنعت معرفي شد. طراحي اين توربين ها به مقدار زيادي منشعب شده از طراحي توربين هاي بخار مي باشد. اين توربين ها با بازده اي در حدود 30 تا 46 درصد قابليت توليد توان از MW3 تا MW480 را دارا مي باشند.
۱ـ۴ اجزاء اصلي توربين گاز
۱ـ۴ـ۱ كمپرسور
كمپرسور استفاده شده در توربين هاي گاز صنعتي، معمولاً از نوع جريان محوري مي باشند، به اين معني كه هوا در امتداد محور كمپرسور با رانده شدن به طرف جلو و كم شدن مقطع فشرده مي شود. اين نوع كمپرسور در واحدهاي گازي، در ابتداي راه اندازي، توسط موتور راه انداز (ديزلي يا الكترو موتوري) و پس از خود كفا شدن توربين توسط نيروي گشتاوري خود توربين تأمين مي شود.
۱ـ۴ـ۳ توربين
گاز داغ حاصل احتراق، پس از عبور از قطعة انتقال دهنده، وارد توربين شده، انرژي مفيد خود را به پره هاي توربين داده، منبسط مي شوند و از فشار و دمايشان كاسته شده سپس از طريق اگزوز به اتمسفر تخليه مي گردند.
۱ـ۴ـ۴ اجزاء فرعي توربين گاز
علاوه بر اجزاء اصلي، يك سري اجزاء فرعي نيز در رابطه با توربين گاز استفاده مي شوند كه در زير به آنها اشاره اي مي كنيم:
۱) راه انداز:
در توربين هاي گازي در ابتداي راه اندازي، تا مرحله اي كه توربين خود كفا شود و خود بتواند دور محور را به مقدار نهايي خود برساند، احتياج به وسيله اي براي گردش در آوردن محور مي باشد. در واقع مثل موتورهاي احتراق داخلي كه با استارت راه اندازي مي شود در توربين هاي گاز نيز براي تراكم و تأمين هواي لازم جهت احتراق و تأمين قدرت و مقدمات خود كفا شدن توربين، يك وسيله راه انداز لازم است كه اين وسيله معمولاً يك ديزل يا الكترو موتور و يا قرار گرفتن ژنراتور در مد موتوري مي باشد.
۱ـ۵ مزايا و معايب توربين گاز
ساختمان و شرايط خاص واحدهاي گازي، يك سري ويژگي هايي به آنها مي دهد كه بعضي به عنوان مزايا و بعضي ديگر به عنوان معايب مي توانند قلمداد شوند.
- واحدهاي گازي به خاطر حجم كوچك و ساده بودن نصب، خيلي سريع نصب مي شوند (حدود ۶ماه)
- واحدهاي گازي، بعد از استارت در عرض چند دقيقه (كمتر از ۱۰دقيقه) به مرحله باردهي مي رسند كه اين زمان كوتاه، توربين هاي گازي را قادر ساخته است كه براي منظورهاي اضطراري و در مواقعي كه ماكزيمم مصرف برق را در سيستم قدرت داريم، مورد استفاده قرار گيرند.
- قيمت و هزينه نصب واحدهاي گازي، پايين است (حدود ۳/۱ واحدهاي بخار براي قدرت برابر)
- به علت سادگي ساختمان و كم بودن تعداد قسمت هاي كمكي و فرعي در توربين گاز بهره برداري و كنترل آن آسان مي باشد.
- راندمان يا بازدة واحدهاي گازي، به خاطر دفع مقدار زيادي انرژي، به صورت گرما از اگزوز و تشعشع مقداري گرما از جدار اتاق هاي احتراق پايين مي باشد.
- آلودگي محيط توسط واحدهاي گازي، از نيروگاه هاي حرارتي ديگر با قدرت مشابه كمتر است.
- به علت بالا بودن دما در توربين هاي گازي، تعداد بازرسي و تعميرات مسير گاز داغ بالاست، ولي به علت كم بودن تعداد اجزاء كمكي، سرويس هاي كمتري در اين رابطه مورد نياز است.
- به علت عدم احتياج به آب، جهت خنك كردن سيال عامل در سيكل، در واحدهاي گازي، مي توان از آنها در شرايط مختلف جوي و مناطق جغرافيايي كه استفاده از توربين هاي بخار مناسب نيست، استفاده كرد.
- شرايط جغرافيايي و آب و هوايي، مثل فشار هوا و دماي محيط روي بازده توربين گاز، تأثير قابل توجه دارد و در ارتفاع پايين (فشار هواي بالا) و دماي پايين، بازده كلي، بهتر خواهد بود.
۱۰) عمر واحدهاي گازي، در مقايسه با عمر واحدهاي بخار كوتاه است.
۱ـ۶ كاربرد توربين هاي گازي در صنعت برق
همان طور كه مي دانيم ميزان مصرف برق در ساعات مختلف شبانه روز تفاوت دارد، مثلاً در بعضي از ساعات روز مثل ساعت ۱۰ تا ۱۲ صبح و از تاريك شدن هوا به مدت ۲ ساعت در شب مصرف برق بسيار بالاست و در بعضي ساعات، مانند ساعات نيمه شب تا بامداد، مصرف برق خيلي پايين است.
اگر فرض كنيم كه در تمام ساعات شبانه روز يك «مصرف پايه» (بار پايه) به طور مستمر داشته باشيم، اين بار پايه را معمولاً توسط واحدهاي بخار كه به خاطر سوختشان هزينه جاري آنها كمتر است و همچنين توسط واحدهاي برق آبي تأمين مي گردد. در بعضي ساعات كه موقتاً مصرف بالاتر از بار پايه مي رود، به واحدهايي نياز داريم كه اگرچه سوخت آنها گرانتر از سوخت واحدهاي تأمين كننده مصرف پايه مي باشد،
اما مي توان زود به مرحلة باردهي برسد زيرا كه واحدهاي بخار از آغاز راه اندازي تا بادهي چندين ساعت وقت لازم دارند كه بسيار مهم است و استفاده از آنها نيز به صورت رزرو مقرون به صرفه نمي باشد. در اين مورد از واحدهاي گازي استفاده مي شود. البته در كشورهايي مثل ايران كه مسأله تأمين سوخت حتي گازوئيل و گاز مسئله مهمي ايجاد نمي كند، از واحدهاي گازي نيز براي تأمين مصرف بار پايه نيز استفاده مي گردد.
۲ـ۱ معرفي نيروگاه
در سال ۱۳۵۵ كار نصب ۶ واحد آسك و ۸ واحد هيتاچي به منظور رفع نياز شبكه سراسري شروع شد. در هنگام نصب واحدهاي فوق الذكر كار خريد و عقد قرار داد ۳۰ واحد ديگر با شركت هاي مختلف انجام پذيرفت و در پايان سال ۱۳۵۶ كار نصب اين واحدها به پايان رسيد.
از سال 1360 با انتقال 4 واحد از نوع آ.ا.گ به شيروان كار انتقال واحدهاي اين نيروگاه به نقاط نياز در سراسر كشور آغاز شد و هم اكنون اين نيروگاه داراي 30 واحد گازي از نوع فريمي در دو تيپ جنرال الكتريك (GC) وستينگ هاوس (WH) وجود دارد اختلاف اين دو تيپ در شكل هاي (2ـ2) و (2ـ3) نشان داده شده است.
۲ـ۲ مشخصات فني نيروگاه ري
قدرت عملي و اسمي نيروگاه در جدول (۲ـ۱) آورده شده است در ضمن مشخصات فني واحدهاي نيروگاه در جدول (۲ـ۲) آورده شده است.
۲ـ۳ افزايش قدرت توربين هاي گازي فيات در تابستان
در تابستان با گرم شدن هوا، بازده توربين هاي گاز كاهش پيدا مي كند. در تابستان سال ۱۹۹۸ ميلادي به دليل افزايش رقابت در توليد برق آمريكا، مسأله كاهش برق توليد شده توسط توربين هاي گاز به دليل افزايش درجه حرارت محيط بسيار حاد شد. شركت برق ايالات شمالي آمريكا، مطالعاتي در زمينه روش هاي افزايش قدرت توربين هاي گاز در تابستان انجام داد. از بين روش هاي مرسوم، يك روش كه عبارت بود از پاشيدن پودر آب به داخل قسمت ورودي هوا به كمپرسور بسيار مورد توجه قرار گرفت.
مطالعات در مورد اين روش در چندين نيروگاه گازي كه داراي توربين هاي گازي از نوع توربين گاز جنرال الكتريك فريم 7 و توربين گاز وستينگهاوس فريم AA501 هستند انجام شد. خلاصه اي از اين مطالعات و يافته ها در اين قسمت ارائه شده است.
۲ـ۳ـ۱ پاشش پودر آب در قسمت هواي ورودي به كمپرسور توربين گاز
توربين هاي گاز ماشين هايي با حجم ثابت هستند لذا جرم هواي جريان يافته در توربين گاز توسط چگالي هواي ورودي تعريف مي شود. با افزايش دماي هواي محيط، چگالي هوا و به دنبال آن قدرت توليدي توربين گاز، افت مي كند، به طور تقريبي مي توان گفت كه در ازاي هر دو درجه فارنهايت (۱/۱ درجه سانتي گراد) افزايش دما در محيط يك درصد از قدرت توليدي توربين گاز كاهش مي كند.
بنابراين هنگامي كه درجه حرارت محيط به ۱۰۰ درجه فارنهايت (۷/۳۷ درجه سانتي گراد) برسد، مقدار قدرت توليدي توربين گاز حدود ۲۰% نسبت به قدرت توليدي آن در شرايط ايزو افت پيدا مي كند.
پاشيدن پودر آب در قسمت ورودي هوا به كمپرسور، يك روش كنترل شده براي افزايش قدرت توليدي توربين هاي گاز است.
براي توليد پودر آب از آب تصفيه شده (بدون يون) با خلوص بسيار بالا كه هيچ گونه رسوبي بر روي پره هاي كمپرسور نخواهد داشت، استفاده مي شود.
در بسياري از موارد آب مقطر استفاده شده باعث تميز شدن پره ها شده است. مصرف برق مورد نياز براي توليد پودر آب حدود ۵/۰ درصد قدرت افزايش يافته يا به طور تقريب حدود ۰۵/۰ درصد قدرت كل توربين گاز است.
هزينه نصب و بهره برداري از اين روش به مراتب پايين تر از روش هاي ديگر است. براي نصب سيستم پاشيدن پودر آب نبايد هيچ گونه تغييري در كانال هاي هواي ورودي موجود داده شود.
سيستم پمپاژ به صورت بسته اي و بر روي پايه فلزي است. بنابراين نصب و جادهي اين سيستم در كنار توربين گاز بسيار ساده و راحت است.
سيستم پمپاژ طوري طراحي شده است كه حتي در زمستان نيز مي توان آن را باز كرد و در انبار نگهداري كرد.
يك دستگاه اندازه گيري شرايط محيط بر روي هر يك از سيستم هاي پمپاژ قرار دارد تا همواره شرايط محيط را اندازه و مقدار آب مورد نياز را محاسبه مي كند.
۲ـ۳ـ۲ پاشيدن بيش از حد آب
پاشيدن بيش از حد آب عبارت است از شرايطي كه آب بيش از حد لازم براي ايجاد ۱۰۰% رطوبت به داخل قسمت هواي ورودي به كمپرسور توربين گاز پاشيده شود.
هدف از پاشيدن بيش از حد آب، افزايش قدرت توليدي توربين گاز توسط خنك كردن مراحل مياني كمپرسور است.
پاشيدن بيش از حد آب روشي است كه توسط سازندگان صنايع توربين سازي آمريكا پذيرفته شده است، به همين دليل سيستم هاي پاشيدن پودر آب طوري طراحي مي شوند كه قابليت پاشيدن آب به ميزان ۶/۰ درصد بيش از حد معمول در داخل حجم هواي ورودي به كمپرسود را داشته باشند.
مطالعات انجام شده توسط سازندگان توربين هاي گاز نشان مي دهد كه روش پاشيدن بيش از حد آب به داخل كمپرسور به اندازه روش پاشيدن پودر آب به داخل هواي ورودي به كمپرسور ظرفيت توليد توربين گاز را افزايش نمي دهد.
با پاشيدن بيش از حد آب به داخل كمپرسور امكان صدمه ديدن پره هاي كمپرسور بر اثر وجود قطرات بزرگ آب وجود دارد، در صورتي كه در سيستم پاشيدن پودر آب در حد مناسب كه فقط مقدار رطوبت هوا را به ۱۰۰% برساند امكان صدمه ديدن پره هاي كمپرسور وجود ندارد.
۲ـ۳ـ۴ مشخصات فني سيستم پاشيدن پودر آب
سيستم پاشيدن پودر آب شامل تعدادي پمپ تزريق كننده فشار قوي است، معمولاً فشار توليدي توسط اين پمپ ها حدو 200PSI (137بار) است.
براي پودر كردن آب از نازل هاي مخصوص با سوراخ بسيار ريز استفاده مي شود همچنين براي توليد آب لازم بايد از سيستم آب بدون يون با كيفيت بالا استفاده كرد.
آب بدون يون بايد در مخزن هاي مخصوص (كه معمولاً از ورق ضد زنگ است) نگهداري شوند.
تجربيات به دست آمده از اين نوع سيستم هاي خنك كننده نشان داده است كه براي ايجاد بهترين وضعيت استفاده از اين سيستم ها بايد نكاتي را رعايت كرد كه عبارتند از:
۲ـ۴ نيروگاه ري به عنوان Slack
همان طور كه گفته شد چون واحدهاي گازي، بعد از استارت در عرض چند دقيقه (كمتر از 10 دقيقه) به مرحله باردهي مي رسند، نيروگاه هاي مهمي در مواقع اضطراري از جمله Black Out مي باشند.
نيروگاه ري نيز با داشتن واحدهاي گازي با استارت ديزلي، توانايي Slack واقع شدن در مواقع Black Start را دارد.
۲ـ۴ـ۱ استراتژي باز وصل شبكه برق
- شناسايي و مكان وقوع حادثه
- جدا نمودن بخش حادثه ديده از شبكه
- تعيين تعداد بخش ها (جزيره)
- برقرار كرد هر بخش (جزيره)
الف) تعيين يك نيروگاه Black start با خاصيت Slack شدن
ب) راه اندازي واحدها توأم با بارگيري (پله هاي بارگيري تعريف شده)
ج) اطمينان يافتن به پايداري نيروگاه هاي در مدار
د) برقرار كردن خطوط انتقال و بارگيري فيدرهاي حساس و اولويت دار با توجه به سطح ولتاژ و ظرفيت بارگيري.
۲ـ۴ـ۲ مراحل بازيابي شبكه انتقال منطقه تهران در صورت Black out در شبكه
با توجه به مراحل ذكر شده در استراتژي باز وصل شبكه برق مراحل بازيابي شبكه انتقال تهران با در نظر گرفتن موارد زير:
الف) انتخاب نيروگاه ري به عنوان Slack و پايدار نمودن اين نيروگاه با بارگيري در پست ري گازي و پست هاي مجاور.
ب) برق رساني به نيروگاه هاي تحت پوشش مخصوصاً نيروگاه هاي گازي
ج) بر قرار نمودن خطوط و پست ها با توجه به بارهاي حساس
۳ـ۱ راهنماي استفاده از نقشه
همراه با شماتيك تجهيزات نيروگاه اعدادي و حروفي نوشته شده كه مشخصات آن تجهيز را نمايان مي كند در اين قسمت معاني اين حروف و اعداد ذكر مي شود.
نحوه كد گذاري تجيزات در نقشه تك خطي پست ها:
به طور كلي در كد گذاري تجهيزات از چهار رقم استفاده مي شود:
رقم اول نشان دهنده سطح ولتاژ است
رقم دوم و سوم نشان دهنده نوع تجهيزات
رقم آخر هم نوع وسيله متصل را نشان مي دهد.
۴ـ۱ مقدمه
ژنراتور جزئي از يك نيروگاه مي باشد كه براي تبديل انرژي مكانيكي دوراني محور ژنراتور به انرژي الكتريكي از آن استفاده مي شود. براي توليد برق در ژنراتور كار مكانيكي را به عنوان ورودي، داده و انرژي الكتريكي به عنوان خروجي دريافت مي شود. براي انجام اين عمل يعني تبديل كار مكانيكي به انرژي الكتريكي از خاصيت مغناطيسي استفاده مي شود.
۴ـ۲ ساختمان ژنراتور
در ژنراتورهاي بزرگ كه ولتاژها و جريان هاي خيلي بالا توليد مي شود، قسمت ثابت ژنراتور سيم پيچ ها و قسمت متحرك قطب ها مي باشند. بدنه ژنراتور كه سيم پيچ ها در داخل آن قرار دارند استاتور ناميده مي شود و سيستم مغناطيس ژنراتور كه به وسيله الكترومغناطيس را آن۱راآن را مي سازند، رتور مي نامند. رتور براي سيم پيچ هاي خود به جريان برق مستقيم احتياج دارند، اين جريان مستقيم از سيستمي كه به آن تحريك كننده مي گويند، تأمين مي شود.
۴ـ۲ـ۱ استاتور
هسته استاتور از تعداد زيادي صفحات منگنه شده يا تعدادي صفحات فولاد سيليكون نازك كه داراي خواص مغناطيسي عالي است، درست مي شود. اين صفحات نازك با لاك يا كاغذ نسبت به هم عايق مي شوند.
فهرست مطالب
فصل اول
۱ـ۱ مقدمه ۲
۱ـ۲ اساس كار توربين هاي گازي ۳
۱ـ۳ انواع توربين هاي گازي با سيكل ساده (سيكل باز) ۴
۱ـ۳ـ۱ توربين هاي گازي مخصوص كار سنگين از نوع فريمي ۴
۱ـ۳ـ۲ توربين هاي گازي گرفته شده از موتورهاي جت ۵
۱ـ۳ـ۳ توربين هاي گازي از نوع صنعتي ۶
۱ـ۳ـ۴ توربين هاي گازي كوچك ۷
۱ـ۳ـ۵ ميكرو توربين ۷
۱ـ۴ اجزاء اصلي توربين گاز ۸
۱ـ۴ـ۱ كمپرسور ۸
۱ـ۴ـ۲ سيستم احتراق ۸
۱ـ۴ـ۳ توربين ۱۰
۱ـ۴ـ۴ اجزاء فرعي توربين گاز ۱۰
۱ـ۵ مزايا و معايب توربين گاز ۱۱
۱ـ۶ كاربرد توربين هاي گازي در صنعت برق ۱۲
فصل دوم
۲ـ۱ معرفي نيروگاه ۱۵
۲ـ۲ مشخصات فني نيروگاه ري ۲۰
۲ـ۳ افزايش قدرت توربين هاي گازي فيات در تابستان ۲۵
۲ـ۳ـ۱ پاشش پودر آب در قسمت هواي ورودي به كمپرسور توربين گاز ۲۵
۲ـ۳ـ۲ پاشيدن بيش از حد آب ۲۷
۲ـ۳ـ۳ روش هاي ديگر براي خنك كردن هواي محيط ۲۸
۲ـ۳ـ۴ مشخصات فني سيستم پاشيدن پودر آب ۲۸
۲ـ۳ـ۵ نمونه اي از سيستم پاشيدن پودر آب در نيروگاه ري ۲۹
2ـ4 نيروگاه ري به عنوان Slack 30
۲ـ۴ـ۱ استراتژي باز وصل شبكه برق ۳۰
2ـ4ـ2 مراحل بازيابي شبكه انتقال منطقه تهران در صورت Black out در شبكه 31
فصل سوم
۳ـ۱ راهنماي استفاده از نقشه ۳۵
۳ـ۲ معرفي تجهيزات پست ۳۹
فصل چهارم
۴ـ۱ مقدمه ۵۰
۴ـ۲ ساختمان ژنراتور ۵۰
۴ـ۲ـ۱ استاتور ۵۰
۴ـ۲ـ۲ رتور ۵۱
۴ـ۲ـ۳ سيستم تحريك ۵۳
۴ـ۲ـ۴ مزايا و معايب روش ديناميكي و استاتيكي ۶۵
4ـ2ـ5 ساختمان كلي تنظيم تحريك يا (AVR) 65
۴-۳ عکسهایی از واحد ۵ آسک ۶۸
مراجع ۷۳
مقاله فوق دارای صفحه مشخصات، شکل، جدول، فهرست مطالب (فصل بندی شده) و 73 صفحه متن (در قالب word 
) با رعایت کامل صفحه بندی می باشد. همچنین فونت های کار شده برای متن مقاله B Nazanin(14) و برای تیترهای داخل مقاله B Titr می باشند.
قیمت این مقاله 13500 تومان می باشد، جهت دریافت کامل متن مقاله (قابل ویرایش) بالای صفحه روی پرداخت و دریافت کلیک کنید
مشاهده فهرست مقالات الکترونیک 
نوشته شده در ۱ شهریور ۱۴۰۰
لطفا پس از بهره مندی از مطالب فوق با نظر گرمت به من انرژی مثبت تزریق کن 🙂
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.