اساس کار توربین گازی v94.2 چگونه است؟
توربین گازی V94.2 تیپ ۵ با توان نامی 162MW و راندمان 34.9 درصدی یکی از توربینهای گازی کلاس سنگین محسوب میشود که در نیروگاههای حرارتی برای به حرکت درآوردن ژنراتورها، استفاده میشود. این توربین که در قالب توربینهای تکمحوره میگنجد قابلیت استفاده در سیکلهای ترکیبی را نیز دارد و به همین دلیل بسیار مورد توجه سرمایهگذاران نیروگاهی میباشد. قابلیت دسترسی، اطمینان بالا از عملکرد و همچنین هزینه کم در مقابل توان تولیدی زیاد از مهمترین فاکتورهای اقتصادی این نوع توربین میباشد. دمای مناسب سیال در ورودی به قسمت توربین (۱۰۶۰ درجه سانتیگراد) سبب افزایش فاصلههای زمانی تعمیر و نگهداری، قابلیت دسترسی و از سوی دیگر کاهش هزینههای سرویس و نگهداری شده است. همچنین قابلیت استفاده از سوختهای گاز و گازوئیل را دارا میباشد که خود پارامتر مهمی در قابلیت یک توربین محسوب میشود.
مشخصات توربین گازی V94.2
مشخصات کلی توربین گازی V94.2 عبارتند از:
۱) تکمحوره بودن
2) Cold End Drive
۳) دو سوخته، گاز طبیعی و گازوییل
۴) کارکرد زیاد توربین
۵) فرکانس بهرهبرداری HZ۵۰
۶) سرعت شفت در زمان بهرهبرداری rpm۳۰۰۰
که برای به گردش درآوردن ژنراتور در بار پایه و بار حداکثر مناسب میباشد.
دیگر مشخصات توربین گازی V94.2 عبارتند از:
۱) یک ردیف پره ثابت با زاویه متغیر در ورودی کمپرسور به منظور تنظیم دبی هوای ورودی (Inlet Guide Vane)
۲) کمپرسور ۱۶ مرحلهای
۳) نسبت فشار ۱۱٫۷
۴) وجود پرههای راهنمای ورودی قابل تنظیم (تثبیت دمای گاز خروجی در بالاتر از ۵۰ درصد بار پایه)
۵) وجود ۲ خط Blow off در مرحله ۵ و خط دیگر در مرحله ۱۰ (تأمین عملکرد پایدار به هنگام راهاندازی توربین و جلوگیری از ناپایداری کمپرسور)
۶) توربین ۴ مرحلهای
۷) یاتاقانهای ژورنال در دو طرف ژنراتور و انتهای توربین و یک عدد یاتاقان ترکیبی تراست و ژونال کمپرسور
۸) دو محفظه احتراق سیلویی عمودی در دو طرف مجموعه توربو کمپرسور
۹) ۱۶ عدد مشعل ترکیبی دوگانهسوز
توان بار پایه خروجی توربین گازی V94.2 در شرایط ISO عبارتند از:
۱) 162MW با سوخت گاز
۲) 159MW با سوخت گازوئیل
احتراق سوخت گاز با سوخت گازوئیل در دو محفظه احتراق متقارن با چندین مشعل که در دو طرف توربین قرار دارند انجام میشود که هر محفظه احتراق دارای ۸ مشعل میباشد. ژنراتور از طریق یک محور (شفت) به سمت کمپرسور مجموعه توربو کمپرسور متصل شده است. توان الکتریکی تولیدشده توسط ژنراتور از طریق باس داکت به ترانسهای Unit، Main منتقل میگردد.
گازهای خروجی در دمای تقریبی ۵۴۵ درجه سانتیگراد از طریق یک دیفیوزر محوری به فشار اتمسفر میرسد. گاز خروجی از طریق یک اگزوز عمودی وارد هوای آزاد میگردد (این در صورتی است که واحد سیکل ترکیبی نباشد و در صورت ترکیبی بود وارد بویلر میگردد).
بخش های اصلی فرایندی توربین گازی v94.2 از دیدگاه مکانیک
سیستم ورودی هوا توربین گازی v94.2
سیستم ورودی هوا توربین گازی v94.2 وظیفه تامین هوای تمیز و خشک و هدایت آن به کمپرسور را به عهده دارد.
ورودی هوا در ارتفاعی بین 10 تا 22 متر از سطح زمین قرار میگیرد. هوا از طریق یک دهانه بزرگ هود مانند وارد این سیستم میگردد. در اولین مرحله اجسام درشت از هوا جدا میشوند.
بعد از این مرحله سیستم یخ زدایی یا آنتی آیسینگ قرار دارد که این سیستم در هوای سرد، هوای گرم و فشرده را از آخرین مرحله کمپرسور گرفته و با هوای ورودی مخلوط می کند.
بعد از آن سندترپ و بعد از آن فیلتر های اصلی قرار گرفته اند.
هوای تمیز بعد از فیلتر ها از قطعه تبدیل، صدا گیر، خم، و داکت انتقال هوا به کمپرسور عبور می کند. وزن این سیستم در حدود 220 تن است.
سیستم توربین گازی v94.2
توربین گازی v94.2 از نوع تک شفت Single shaft با محفظه یک تکه می باشد یعنی پره های توربین و کمپرسور همگی بر روی یک چرخ و درون یک محفظه یا کیسینگ قرار می گیرد. این سیستم دارای کمپرسور 16 مرحله ای و توربین 4 مرحله ای است.
به منظور جلوگیری از تشکیل امواج ضربه ای در حین راه اندازی و خاموش کردن سیستمی تحت عنوان سیستم blow off در نظر گرفته شده است.
این سیستم هوای فشرده را در هنگام استارت و استاپ از مراحل مختلف کمپرسور به دیفیوزر خروجی توربین گازی v94.2 تخلیه می کند.
هر توربین گازی v94.2 دارای دو محفظه احتراق از نوع سیلویی (silo combustion chamber ) است.
این محفظه ها به صورت متقارن به وسیله فلنج هایی در دو طرف محور توربین به بدنه توربین متصل شده اند.
در هر یک از این محفظه های احتراق هشت مشعل burner از نوع هیبریدی قرار دارد.
این مشعل ها قابلیت کارکرد با دو نوع سوخت مایع و گاز طبیعی را دارد.
دیفیوز خروجی توربین گازی v94.2 بین بدنه خروجی توربین و سیستم اگزوز قرار میگیرد و خروجی سیستم blow off نیز وارد این قسمت می شود. وزن سیستم توربین و متعلقات آن در حدود 270 تن است.
سیستم های سوخت توربین گازی v94.2
سیستم های سوخت مایع و گاز توربین گازی v94.2 وظیفه رساندن سوخت به مشعل ها و تنظیم میزان سوخت تزریق شده به محفظه احتراق را بر عهده دارند.
هر توربین گازی v94.2 در شرایط ISO در هر ساعت 45000 لیتر گازوئیل مصرف می کنند.
در صورتی که توربین با سوخت گاز درحال بهره برداری باشد در شرایط ISO مصرفی برابر با 45000 نرمال مترمکعب گاز در ساعت دارد.
سیستم سوخت گاز توربین گازی v94.2
ابتدا فشار گاز مورد نیاز نیروگاه در ایستگاه تقلیل فشار کاهش میابد.
گاز طبیعی با خروج از ایستگاه تقلیل فشار گاز پس از عبور از اسکرابر اصلی وارد خط لوله انتقال گاز به سالن توربین می شود.
غالباً خط لوله تا ابتدای سالن توربین بر روی اسلیپر قرار گرفته و از ابتدای سالن توربین به روی پایپ رک منتقل می شود. در طول مسیر پایپ رک گاز مورد نیاز هر واحد توسط یک انشعاب با قطر 200 میلی متر از مسیر اصلی تامین می شود.
سیستم گاز طبیعی در هر توربین گازی v94.2 به دو بخش تقسیم می شود. بخش اول اسکید جداسازی یا اسکرابر در خارج از سالن توربین و در کنار اگزوز قرار دارد.
بخش دوم اسکید گاز در داخل سالن توربین است. بخش جداسازی وظیفه تصفیه گاز و اسکید گاز وظیفه تنظیم میزان گاز ورودی به مشعل های اصلی و شمعک ها را به عهده دارد.
سیستم سوخت مایع توربین گازی v94.2
سیستم سوخت مایع به عنوان سیستم سوخت پشتیبان در نیروگاه به کار گرفته می شود. این سیستم گازوئیل را از تانکرهای حمل سوخت در محوطه تخلیه سوخت مایع تحویل گرفته و در مخازن سوخت مایع ذخیره می نماید. گازوئیل ذخیره شده در زمان بهره برداری با سوخت مایع به سمت اسکید گازوئیل پمپ می شود. این سیستم شامل بخش های تخلیه سوخت Unloading، ذخیره سازی سوختStorage tanks و رانش سوخت forwarding است.
سوخت از هدر محوطه تخلیه سوخت وارد یک مخزن زیرزمینی با ظرفیت 100 متر مکعب می شود.
سوخت ورودی به سمت مخازن سوخت مایع پمپ می شود. ظرفیت این مخازن بین 15000 تا 33000 متر مکعب متغیر است اما معمولا از مخازن 20000 مترمکعبی استفاده می شود.
به ازای هر توربین گازی v94.2 دو پمپ صد در صد در ساختمان رانش سوخت در نظر گرفته شده است. لوله ها سوخت پمپ شده از سیستم رانش سوخت را با عبور از روی پایپ رک به اسکید گازوئیل می رساند.
سوخت از طریق فلش ورودی با فشار 3bar تا 7Bar بار وارد اسکید گازوئیل می شود. سوخت ورودی به ترتیب از سیستم تصفیه نهایی، هواگیری و پمپ تزریق گذشته و با فشاری نزدیک به 70Bar به سمت مشعل ها پمپ می شود.
سیستم جرقه زنی توربین گازی v94.2
در هنگام راه اندازی توربین گازی v94.2 با سوخت مایع، سیستم جرقه زنی با استفاده از گاز و ایجاد جرقه، شرایط لازم را برای آغاز اشتعال مشعل ها تامین می کند. گاز مورد نیاز این بخش از جنس پروپان و یا مخلوط پروپان و بوتان می باشد.
سیستم اگزوز توربین گازی v94.2
این سیستم در نیروگاه های گازی وظیفه انتقال گازهای خروجی به نزدیک ترین محل ایمن در اتمسفر را به عهده دارد، گاز خروجی از طریق دیفیوزر به دایورتر باکس هدایت شده و از آنجا به سمت دودکش می رود. در صورتی که نیروگاه به سیکل ترکیبی تبدیل شود، گاز های خروجی از طریق دایورتر دمپر به HRSG هدایت خواهد شد. دودکش روی دایورترباکس قرار گرفته و به دو بخش مکعب شکل پایین و استوانه ای شکل بالا تقسیم می شود که بخش پایینی نقش صداگیر را در سیستم ایفا می کند.
ارتفاع انتهای دودکش از سطح زمین 25 متر است. انتقال وزن دودکش و متعلقات آن به فنداسیون توسط یک سازه انجام میشود. وزن این سیستم در حدود 230 تن است.
سیستم روغن کاری و بالا بری توربین گازی v94.2
این سیستم روغن مورد نیاز روان کاری در یاتاقان های توربین و ژنراتور، ترنینگیر و سیستم بالابری توربین و ژنراتور را تامین می کند. در حین انجام روان کاری روغن موجود در یاتاقان ها حرارت تولید شده در هر بخش را نیز منتقل می کند. روغن این بخش با عبور از مبدل های حرارتی متصل به سیستم خنک کاری خنک می شود.
سیستم روغن هیدرولیک توربین گازی v94.2
سیستم روغن هیدرولیک فشار بالا به منظور اعمال کنترل بر شیرهای قطع در سیستم سوخت رسانی در نظر گرفته شده است. اسکید تامین کننده روغن هیدرولیک شامل فیلتر ها، پمپ ها و مخزن ذخیره است.
سیستم خنک کاری توربین گازیv94.2
وظیفه اصلی این سیستم، خنک کردن ژنراتور و همچنین روغن موجود در سیستم روغن کاری توربین و کمپرسور است. فین فن کولر در حقیقت یک مبدل حرارتی هوا-آب میباشد که برای خنک کردن توربین و ژنراتور مورد استفاده قرار میگیرد، در این سیستم آبی که جهت خنک کاری توربین و ژنراتور در اطراف آنها در جریان میباشد در یک سیکل بسته به مبدل حرارتی منتقل شده و در آنجا با استفاده از مبدلها و فنهای بزرگ توسط جریان هوا خنک شده و توسط پمپهای CCW این بخش در سیکل خنککاری توربین و ژنراتور مجدداً به گردش در میآیند.
به عبارت دیگر حرارت آب موجود در این سیستم ها توسط مبدل های حرارتی به آبی که در سیکل خنک کاری جریان دارد منتقل می شود. این آب حرارت جذب شده را توسط مبدل های حرارتی تعبیه شده در فینفن کولر به محیط دفع مینماید. دو پمپ گریز از مرکز با ظرفیت 410 متر مکعب بر ساعت آب را در سیستم به گردش در می آورند.
بخش های جانبی فرایندی توربین گازی v94.2 از دیدگاه مکانیک (BOP)
سیستم بخار کمکی
در نیروگاه های طرح نیام مپنا، برای مناطق سرد و معتدل استفاده از بویلر کمکی و تولید بخار برای گرم کردن سوخت درون مخازن ذخیره و گرمایش ساختمان های نیروگاه پیش بینی گردیده است.
سیستم اطفاء حریق توربین گازی v94.2
برای اطفاء در بخش های مختلف نیروگاه از آب، فوم و دی اکسید کربن بهره گرفته می شود.
آب آتش نشانی به عنوان یک سیستم عمومی اطفاء در تمام نیروگاه توزیع شده است. این سیستم در اطراف ترانسفورماتورهای اصلی و واحد به صورت سیستم دیلوج یا پاشش مستقیم مستقیم در نظر گرفته شده است
همچنین در زمان آتش سوزی مخازن گازوئیل و بر روی جداره مخازن سوخت برای خنک کاری مورد استفاده قرار می گیرد.
سیستم CO2 برای اطفاء در فضای محصور ژنراتورها و کانتینر های کنترل محلی LCC در نظر گرفته شده است. برای مهار آتش در مخازن سوخت و بخش های اتاق احتراق اسکید گاز و گازوئیل سالن توربین از سیستم پمپ استفاده می شود.
سیستم تصفیه آب
آب نیروگاه از طریق چاه و یا در صورت امکان از رودخانه تامین شده و در مخزن آب خام ذخیره می شود تا برای مصارف مختلف از آن استفاده شود. سیستم تصفیه آب خام با توجه به خواص فیزیکی منبع تامین آب و موارد مصرف طراحی می شود. تصفیه خانه آب خام با توجه به TDS آب ممکن است از مراحل مختلفی نظیر تصفیه اولیه شامل کلرزنی، فیلتر شنی و سختی گیر، تصفیه نهایی شامل سیستم RO و تنظیم کیفیت آب تشکیل شده باشد. در این سیستم از تجهیزاتی شامل پمپ های تغذیه آب، خام فیلتر شنی، فیلتر کربنی ، سختی گیر ، فیلتر کاتریج ، پکیج RO ، تانک های ذخیره و مخلوط سازی و پمپ های انتقال استفاده می شود.
سیستم تصفیه پسآب
پسآب های نیروگاه به سه دسته پسآب های روغنی، پسآب های بدون آلاینده و پسآب های انسانی تقسیم شده و برای هر یک از این پسآب ها یک سیستم جمع آوری جداگانه در نظر گرفته شده است. روغن موجود در پسآب های روغنی در اُیلسپریتور از آب تفکیک شده و خروجی این بخش همراه با پسآب های بدون آلاینده عمدتاً به مصرف آبیاری فضای سبز می رسد. برای این تصفیه پسآب های انسانی نیز از یک پکیج تصفیه استفاده می شود.
سیستم گرمایش و سرمایش
گرمایش ساختمان های نیروگاه در مناطق سرد و معتدل به جز ساختمان های اداری، رستورن و کانتین و CCB و اتاق کنترل، عموماً از طریق سیستم های موجود در ساختمان گرمایش مرکزی تامین می شود. برای سرمایش این ساختمان ها عمدتاً از کولرهای اسپلیت و بسته به شرایط منطقه از پکیج های هواساز بهره گرفته می شود.
جرثقیل ها
برای نصب تجهیزات و تعمیر و نگهداری آنها در سالن توربین گازی v94.2 از یک جرثقیل سختی با سه هوک 65 تن، 16 تن و 10 تن بهرهگرفته شده است. در ساختمان های دیگر نیز بسته به نیاز از جرثقیل سقفی یا مونوریل استفاده شده است. در طرح جدید جهت سهولت و تسریع در نصب، سیستم های رانش سوخت، تصفیه آب ، دیزل ژنراتور و پمپ خانه آتش نشانی به صورت پکیج آماده نصب و اجرا خواهد شد.
حالتهای تریپ توربین گازی V94.2 در شرایط مختلف
تریپهای توربینها به دو صورت یا به درخواست سیستم و یا به دلیل بیبرقی از سمت پست و یا خاموشی سراسری (blackout) به وجود میآید که به شرح ذیل قابل معرفی میباشد:
1- تریپ توربین گازی V94.2 در وضعیت Normal
در این حالت پس از Shut Down واحد سریعاً دور توربین از 3000rpm نزول کرده و پمپ اصلی روغنکاری به تنهایی عمل روغنکاری و روانکاری را انجام میدهد پس از رسیدن به دور تقریبی 600rpm پمپهای جکینگ وارد مدار شده و لیفت شفت را انجام خواهند داد، در دور 150rpm ولو ترنینگیر باز شده و با استارت پمپ کمکی روغنکاری شفت با دور تقریبی 100rpm به چرخش خود ادامه میدهد، پمپهای اصلی و کمکی و جکینگها به مدت حدود ۲۴ ساعت در مدار میباشند که وظیفه روانکاری و خنککاری را انجام میدهد تا دمای شفت نزدیک دمای محیط برسد. پس از خنک شدن دمای شفت توربین تمامی پمپها از مدار خارج و سرعت توربین به دور صفر یا Stand Still میرسد.
2- تریپ توربین گازی V94.2 در وضعیت Blackout
در این حالت با ارسال یکی از سیگنالهای زیر سریعاً پمپ اضطراری (پمپ DC) وارد مدار شده و ظرف کمتر از ۷ دقیقه توربین دور توربین از 3000RPM به دور صفر یا Stand Steel خواهد رسید
- دریافت سیگنال افت فشار از ترانسمیتر MBV26CP101 کمتر از 3BAR
- دریافت سیگنال افت فشار روغن به صورت سختافزاری از طریق سوئیچ MBV26CP003
- افت ولتاژ باس BME
در این حالت احتمال آسیبدیدگی شفت توربین به دلایلی همچون عدم خنککاری و همچنین روغنکاری و وزن بسیار بالای شفت بسیار زیاد میباشد و در صورت عدم استارت پمپ DC به دلیل خطاهای سیستمی و یا حتی انسانی در کانکشن کابلها همانند نیروگاه بخار کرمان که موجب خسارتهای چندین میلیارد تومانی گردید.
14 دیدگاه در “اساس کار توربین گازی v94.2 چگونه است؟”
سلام خسته نباشی مهندس در مورد Lcc اتاق کنترل محلی هم مطلب بذار .سپاس از شما
سلام
خیلی ممنون که وقت گذاشتید و نظر دادید🌹
احتمالا مقاله زیر براتون سودمند باشه
https://kordizade.com/power-plant-dcs/
بسیار عالی .و خدا قوت
سلام دوست عزیز
تبریک به شما که اهل اموزش و یادیگیری هستید.
خوشحالیم بابت رضایتتون
با سلام و تشکر از مطالب مفیدتون
سلام همراه عزیز وبسایت
چقدر خوشحالیم که این روزا شما اهل آموزش هستید.
دستت درد نکنه .متن کاربردی وجامعی تهیه فرمودید.با تشکر
سلام همراه عزیز
بسیار خوشحالیم که اهل مطالعه هستید.
درود بر شما عالی بود
نظر لطف و محبت شماست
سلام و وقت بخیر و ممنون از وقتی که میگذارید،اگر در مورد توربین های گازی زیمنس هم مطلب مفید دارید لطفا بگذارید علی الخصوص مبحث ابزار دقیق بیشتر مد نظرم هست!
ممنون
خدا رو شکر که واستون مفید بود
درخصوص ابزار دقیق هم در به روزرسانی مقاله، مطالب جدید میذارم
بسیار عالی موفق باشید
سلامت باشید