زیاد طول کشیده است؟ صفحه بارگذاری را ببندید.

مراحل راه اندازی توربین بخار E-Type Siemens

0

۱– اهمیت راه اندازی توربین بخار

در این مقاله سعی شده است مراحل راه‌اندازی توربین بخار از دیدگاه تنش‌های حرارتی مجاز ارزیابی و تحلیل شود به قسمی که بتوان با توجه به تنش‌های حرارتی مجاز تحلیلی در مورد مدت زمان راه‌اندازی توربین ارائه نمود.

در راه اندازی توربین بخار، اجزاء توربین که در دمای پایینی قرار دارند به یک‌باره در معرض بخار با دما و فشار بالا قرار می‌گیرند، همان‌طور که می‌دانیم اگر یک جسم با ضخامت زیاد را گرم کنیم آن قسمتی که در معرض حرارت است تمایل به انبساط دارد ولی قسمت سرد جسم در مقابل این انبساط از خود مقاومت نشان می‌دهد در نتیجه قسمت گرم مقید به انبساط محدود می‌شود بنابراین در قسمت گرم نیروی (تنش) فشاری و در قسمت سرد تنش کششی ایجاد خواهد شد. تنش‌های ایجاد شده بر اثر گرما را تنش‌های حرارتی می‌گویند در مورد توربین، هم پوسته و هم روتور توربین همچنین جداره کنترل ولوها و استاپ ولوها دارای ضخامت به نسبت زیادی هستند زمانی که در مسیر بخار با دما و فشار‌ بالا قرار بگیرند در آن‌ها تنش‌های حرارتی ایجاد خواهد شد به همین دلیل یکی از مهم‌ترین کمیت‌هایی که در توربین کنترل می‌شود میزان تنش‌های حرارتی می‌باشد، چراکه تنش‌های حرارتی در صورت گذشتن از حد مجاز موجب صدمات جبران‌ناپذیری در توربین می‌شود، سیستم کنترل‌کننده تنش‌های حرارتی توربین اختلاف دمای دو قسمت سرد و گرم جسم را مقیاسی بر میزان تنش‌های حرارتی قرار می‌دهد و در تمام مراحل بهره‌برداری توربین اجازه نمی‌دهد که این اختلاف دما از حد مجاز فراتر رود.

یکی از مهم‌ترین پارامترهایی که در راه اندازی توربین بخار مطرح است مدت زمان راه اندازی توربین بخار است که سعی می‌شود در کمترین زمان انجام پذیرد و آنچه که موجب زمان بردن راه‌اندازی می‌شود تنش‌های حرارتی است که بطور مداوم کنترل می‌شود و نباید از حد مجاز فراتر رود به همین دلیل می‌بایست در طی مراحل راه اندازی توربین بخار مدت زمانی صرف گرم شدن اجزاء توربین شود.

راه‌اندازی توربین بخار از یک سو می‌بایست در حداقل زمان ممکن انجام پذیرد و از طرف دیگر نباید محدودیت‌های ناشی از تنش‌های حرارتی که موجب افزایش مدت زمان راه‌اندازی می‌شوند زیر پا گذاشته شود.

برای تحلیل زمانی راه‌اندازی توربین بخار در این مقاله ابتدا منحنی‌های راه‌اندازی توربین بخار را می‌آوریم و سعی خواهیم کرد با توجه به این منحنی‌ها و محدودیت‌های ناشی از تنش‌های حرارتی مدت زمان راه‌اندازی توربین بخار را بدست آوریم به این معنی که با توجه به مقادیر داده شده در منحنی‌های راه‌اندازی و مباحث مربوط به انتقال حرارت تحلیلی در زمینه مدت زمان راه‌اندازی ارائه خواهیم کرد، در این تحلیل نشان خواهیم داد نتایج بدست آمده چه مقدار با واقعیت تطابق دارد و چه پارامترهایی بر مدت زمان لازم برای راه‌اندازی توربین بخار اثر می‌گذارند.

۲- معرفی توربین بخار سری E شرکت زیمنس

توربین بخار مدل E شرکت زیمنس آلمان، در بین مدل‌های طراحی شده توسط این شرکت در رده توربین‌های فشار متوسط و فشار پایین قرار دارد. این مدل توربین بخار (سری E) از آن جهت انتخاب گشته که اولاً استفاده آن‌ها در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی کشور رو به افزایش بوده است، ثانیاً این مدل توربین در حال حاضر توسط شرکت مپنا توربين (توگا) تحت لیسانس زیمنس تولید می‌شود.

همان‌طور که در شکل (۱) نشان داده شده است این مدل توربین شامل تنها یک پوسته دو جداره بوده و جریان بخار در آن از یک طرف وارد شده، در طول پوسته حرکت کرده و از طرف دیگر خارج می‌شود.

روتور درامی این توربین بصورت یکپارچه بوده و قطعه خام آن به شیوه آهنگری تهیه می‌شود. این مدل توربین را هم می‌توان در سیکل‌های ساده بخار و هم در سیکل‌های ترکیبی همراه با توربین‌های گاز بکار برد. در جدول (۱) مشخصات فنی این توربین در حالت نامی نشان داده شده است.

راه اندازی توربین بخارشکل ۱ توربین بخار سری E شرکت زیمنس

جدول (۱): مشخصات فنی توربین بخار سری E زیمنس در شرایط نامی

راه اندازی توربین بخار۳- تنش حرارتی در راه‌اندازی توربین بخار سری E

راه‌اندازی توربین بخار توسط SGC ST (Sub group control steam turbine) و در ۳۵ گام صورت می‌گیرد، در هر گام دستوراتی صادر می‌شود و انجام این دستورات چک می‌شود و در صورت عدم انجام موارد؛ راه‌اندازی متوقف خواهد شد. مهم‌ترین گام‌ها از لحاظ کنترل تنش حرارتی به قرار زیر است:

– گام بیستم قبل از باز شدن کنترل ولوها

– گام بیست و سوم قبل از حرکت به سمت سرعت نامی (توربین در این گام در سرعت گرمایش (Warm up speed) که ۲۸٫۵HZ می‌باشد توقف می‌کند تا به اندازه کافی گرم شود)

– گام بیست و نهم قبل از بارگیری از توربین

در همه این گام‌ها DDT (Temperature margin) پارامتری که به وسیله آن تنش حرارتی را کنترل می‌کنند و در ادامه در مورد آن سخن خواهیم گفت چک می‌شود تا بیش از K۳۰ باشد.

۴- سیستم کنترل‌کننده تنش حرارتی (Turbine stress controller) و سیستم اندازه‌گیر تنش حرارتی (Turbine stress evaluator)

در توربین بخار سیستم کنترل تنش‌های حرارتی TSC وظیفه دارد با نظارت بر تجهیزات مرتبط با توربین بخار اعم از پوسته، شفت و ولوهای مرتبط با توربین اجازه ندهد که در معرض تنش‌های غیر مجاز قرار بگیرند. این نظارت در تمام مراحل بهره‌برداری از توربین از راه‌اندازی تا توقف آن جریان بخار بخش دارد.

TSC از تفاوت‌های دمایی به عنوان معیاری برای میزان تنش حرارتی موجود در تجهیزات توربین استفاده می‌کند همان‌طور که می‌دانیم تنش حرارتی با اختلاف دما رابطه مستقیم دارد و وظیفه TSE این است که اختلاف دمای موجود در تجهیزات را با اختلاف دمای مجاز مقایسه کند که حاصل این مقایسه کمیت مهمی تحت عنوان DTT است.

همان‌طور که در شکل (۲) نشان داده شده است در ابتدا در چندین قسمت از توربین، اندازه‌گیری‌های دما انجام می‌شود که این قسمت‌ها عبارتند از:

۱- دمای جداره داخلی و میانی شیر توقف اضطراری مربوط به بخش فشار قوی (HP ESV)

۲- دمای جداره داخلی و میانی شیر کنترل فشار قوی (HP CV)

۳- دمای جداره داخلی و میانی پوسته بخش فشار قوی (HPC)

۴- دمای سطح شفت مربوط به بخش فشار قوی (HPS)

۵- دمای سطح شفت مربوط به بخش فشار متوسط (IPS)

علت اینکه دما در این قسمت‌ها اندازه‌گیری می‌شود این است که این قسمت‌ها در تماس مستقیم با بخار سوپرهیت با درجه حرارت و فشار بالا قرار دارند بنابراین تحت تنش شدید قرار می‌گیرند.

بعد از اندازه‌گیری‌های مربوطه سیگنال‌های مورد نظر وارد TSE می‌شود سپس دمای سطح و جداره میانی (دمای تار خنثی جسم که تنش در آنجا تقریبا صفر است و در اینجا میانه جسم را محل تار خنثی در نظر می‌گیریم) تجهیزات در یک ماژول تفاضل‌گیر از هم کم شده با اختلاف دمای مجاز در تجهیزات، مقایسه می‌شود. منحنی اختلاف دمای مجاز یا به عبارت دیگر مقدار تنش مجاز با تغییرات دمای Tm (دمای جداره میانی یا تار خنثی) تغییر می‌کند.

راه اندازی توربین بخارشکل (۲): سیستم TSE (محاسبه DDT) و ارتباط آن با STC

سیگنال حاصل از مقایسه dTperm و dTact همان DDT است. بعد از آنکه DDT مربوط به تمام تجهیزات بدست آمد در یک مینیمم‌گیر مقایسه شده و کوچک‌ترین مقدار وارد STC (Steam turbine controller) می‌شود.

STC هم با توجه به رابطه‌ای که با سیستم کنترل گاورنر توربین بخار دارد مانند کنترلر سرعت/بار توربین به صورت غیر مستقیم و با تاثیر گذاشتن بر شیب ست‌پوینت سرعت و بار بر روند جریان بخار به توربین اثر گذاشته و به این ترتیب تنش حرارتی را کنترل می‌کند.

DDT که حاصل مقایسه اختلاف دمای واقعی و مجاز در تجهیزات است دارای مقدار بالایی (UPPER) و پایینی (LOWER) است. مقدار بالایی DDT مربوط به راه‌اندازی توربین است و مقدار پایینی آن برای زمان خواباندن توربین می‌باشد.

در شکل (۳) نمودار اختلاف دمای مجاز (تنش مجاز) نسبت به تغییرات جداره میانی (دمای تار خنثی) برای روتور توربین نشان داده شده است. در رابطه نمودار مربوط به شفت توربین می‌توان گفت که استحکام شکست مواد نسبت به دما، کاهش می‌یابد. بنابراین برای راه‌اندازی اولیه توربین دمای میانی شفت باید حداقل ۲۰ درجه باشد.

راه اندازی توربین بخارشکل (۳): اختلاف دمای مجاز بر روی شفت توربین

۶- منحنی‌های راه‌اندازی توربین بخار

منحنی‌های راه‌اندازی توربین بخار از حالت سرد در شکل (۴) نشان داده شده است.

راه اندازی توربین بخارشكل (۴): منحنی‌های راه‌اندازی توربین بخار (راه‌اندازی سرد)

منحنی درجه حرارت

دمای بخار ورودی به توربین حدود ۴۰۰°C است و این دما تا زمان اتصال توربین به شبکه ثابت باقی می‌ماند پس از بارگیری از توربين دمای بخار با شیب تقریبا ثابتی به مقدار نامی خود C°۵۲۰ می‌رسد.

منحنی فشار

این توربین به صورت فشار متغیر کنترل می‌شود با باز شدن کامل کنترل ولوها فشار تغییر کرده و به مقدار نامی می‌رسد.

منحنی بارگیری

تغییر در نرخ بارگیری توربین بخار به میزان تنش‌های حرارتی وابسته است، در شکل (۵) و (۶) تغییرات گرادیان بار نسبت به DDT در راه‌اندازی و خوابانیدن توربین بخار را می‌بینیم

راه اندازی توربین بخارشکل (۵): تغییرات گرادیان بار نسبت به DDT در راه‌اندازی

راه اندازی توربین بخارشكل (۶): تغییرات گرادیان بار نسبت به DDT در خوابانیدن توربین بخار

منحنی سرعت

در راه‌اندازی اولین ست‌پوینتی که برای توربین تعیین می‌شود ۲۸٫۵Hz است و این سرعت را سرعت گرمایش می‌گویند. پس از گرم شدن توربین و پس از اینکه تنش‌های حرارتی در محدوده قابل قبول قرار گرفت (DDT > 30K) سرعت توربین می‌تواند با شیب ۶۰۰rpm/min به مقدار نامی برسد، در شکل (۷) تغییرات گرادیان سرعت نسبت به DDT نشان داده شده است.

راه اندازی توربین بخارشکل (۷): تغییرات گرادیان سرعت نسبت به DDT

۶- ارزیابی تحلیل زمانی راه‌اندازی توربین بخار سری E زیمنس با در نظر گرفتن تنش حرارتی

در فرایند راه‌اندازی توربین بخار بیشترین زمان صرف گرم کردن توربین در سرعت گرمایش و در زمان بارگیری به منظور جلوگیری از بروز تنش‌های حرارتی می‌شود. در این قسمت سعی خواهد شد با توجه به نمودارهای راه‌اندازی که در صفحه قبل آورده شده است چرایی زمان‌هایی که بر روی این نمودار مشخص شده است را توضیح دهیم.

پوسته توربین سری E زیمنس از نوع دو جداره بوده و این موضوع به پوسته کمک می‌کند تا راحت‌تر منبسط شده و مشکلات کمتری از لحاظ تنش‌های حرارتی داشته باشد ولی در مقابل روتور توربين مذكور از نوع روتورهای درامی شکل توپر بوده و از لحاظ تنش‌های حرارتی در بدترین شرایط قرار دارد ما در محاسباتی که انجام خواهیم داد روتور را مبنا قرار داده و تحلیلی در مورد مدت زمان راه‌اندازی ارائه خواهیم کرد.

۱-۶- مدت زمان توقف در سرعت گرمایش

همان‌طور که می‌دانیم بیش‌ترین اختلاف دما در توربین در محل ورود بخار قبل از ورود به طبقه اول (first stage) توربین رخ می‌دهد اگر ما بتوانیم این اختلاف دما را کنترل کنیم مطمئنا نقاط دیگر توربین مشکلی نخواهند داشت. توربین تا زمانی که DDTu > 30K شود در این سرعت کار می‌کند که اگر رابطه فوق برقرار شود ست‌پوینت حرکت به سمت سرعت نامی صادر می‌شود به همین منظور ما سعی خواهیم کرد که منحنی تغییرات دما را در جداره میانی روتور توربین و سطح روتور بدست آورده و با هم مقایسه کنیم و بینیم که چه زمانی DDTu > 30K می‌شود. مشخصات بخار ورودی به توربین برای شروع گرمایش در جدول (۲) آورده شده است.

جدول (۲): مشخصات فلو، دما و فشار بخار برای شروع گرمایش توربین بخار سری E

راه اندازی توربین بخارانتقال حرارت در توربین بخار تشکیل شده است از دو نوع انتقال حرارت، انتقال حرارت جابجایی و انتقال حرارت رسانشی. در مسائل مربوط به انتقال حرارت مهم‌ترین موضوع بدست آوردن توزیع دما می‌باشد، معادله کلی انتقال حرارت در مختصات استوانه‌ای در رابطه (۱) آورده شده است.

راه اندازی توربین بخاراگر انتقال حرارت را فقط در جهت شعاع و بدون تولید انرژی داخلی در نظر بگیریم و معادله را بر اساس دو شرط مرزی که شیب دما در خط مرکزی برابر صفر است و داشتن انتقال حرارت جابجایی در سطح و یک شرط اولیه که دما در زمان t=0 برابر Ti می‌باشد حل کنیم،

شرط اولیه:

راه اندازی توربین بخارو شرایط مرزی:

راه اندازی توربین بخاربه جواب زیر می‌رسیم:

راه اندازی توربین بخارکه در آن *راه اندازی توربین بخار دمای بی‌بعد است و برابر است با:

راه اندازی توربین بخارT، Fo، a، r*، Bi به ترتیب دمای بخار آب، عدد فوریه، پخشندگی گرمایی، مکان بی‌بعد و عدد بیو می‌باشد و مقادیر گسسته n𝜉 (مقادیر ویژه) ریشه‌های مثبت معادله زیر می‌باشد.

راه اندازی توربین بخارCn هم از رابطه زیر بدست می‌آید که j1 و و j0 توابع بسل نوع اول می‌باشند:

راه اندازی توربین بخارمشخصات بخار آب و توربین در زمان توقف در سرعت نامی برابر است با:

دمای بخار آب Tm = ۴۰۰°C، دبی بخار برابر است با = راه اندازی توربین بخار۱۷٫۵Kg/s (حدود ۱۳% درصد دبی نامی، دبی لازم برای گرمایش توربین)

قطر داخلی روتور توربین Di =۸۰ (قطر طبقه اول توربین) و قطر خارجی Do =۱۰۰Cm (قطر طبقه اول توربین بعلاوه طول پره‌های طبقه اول توربين) منحنی تغییرات دمای سطح و جداره میانی روتور توربین را می‌خواهیم بدست بیاوریم. دمای اولیه توربین Ti=100°C می‌باشد

روتور توربین از جنس فولادهای پایه کرم (۱% Cr-steel) است که دارای خواص ترموفیزیکی زیر می‌باشد:

راه اندازی توربین بخارk ضریب رسانندگی گرمایی فلز، h ضریب انتقال حرارت جابجایی می‌باشد و خواص ترموفیزیکی بخار در دمای۴۰۰°C:

راه اندازی توربین بخار

 

راه اندازی توربین بخارشکل (۸): روتور توربین، در معرض انتقال حرارت جابجایی

با توجه به داده‌هایی که داریم محاسبات ما به قرار زیر خواهد بود عدد پرانتل (Pr) برای بخار آب برابر ۱ می‌باشد:

راه اندازی توربین بخارو در آخر نتایج ما برای دمای سطح و جداره میانی روتور که با چهار جمله اول [۳] سری رابطه (۲) توسط برنامه متلب بدست آمده در شکل (۹) نشان داده شده است.

با توجه به تغییرات دمای سطح و جداره میانی روتور شرط DDT > 30K پس از نزدیک به ۲۷۰۰ ثانیه یا ۴۵ دقیقه برقرار می‌شود.

راه اندازی توربین بخارشكل (۹): نمودار تغییرات دمای جداره میانی و سطح روتور در سرعت گرمایش

با توجه به منحنی‌های راه‌اندازی که در شکل (۴) نشان داده شده است مشاهده می‌شود که توربین در این منحنی‌ها به اندازه ۴۰ دقیقه در سرعت گرمایش توقف می‌کند که این نشان می‌دهد که زمان بدست آمده تطابق خوبی با مقدار واقعی دارد.

۲-۶- بدست آوردن مدت زمان حرکت به سمت سرعت نامی و بارگیری اولیه از توربین

به دلیل افزایش تقریبا زیاد دبی بخار برای حرکت به سمت سرعت نامی تنش‌های حرارتی در توربین افزایش می‌یابد و توربين مدت زمانی در مقطعی که بارگیری اولیه از آن انجام شده باقی می‌ماند تا اختلاف دمای مطلوب مجددا بدست آید و DDT > 30K شود.

برای بدست آوردن مدت زمانی که توربین در این مقطع باقی می‌ماند از روش عددی تفاضل محدود ضمنی استفاده خواهیم کرد؛ محاسبات مربوطه توسط نرم‌افزار متلب انجام گرفته است به همین منظور ما در راستای شعاع توربین ۸۱ گره در نظر خواهیم گرفت گره‌ای که در سطح است را T1 و گره‌ای که بر روی محور اصلی قرار دارد را T81 می‌نامیم فاصله هر گره با گره کناری هم ۰٫۵ سانتی‌متر (راه اندازی توربین بخار) می‌باشد. دمای هر گره را در هر بازه زمانی از روابط زیر بدست می‌آوریم در اینجا بازه زمانی ما ۰٫۵ ثانیه می‌باشد (راه اندازی توربین بخار).

برای گره سطحی داریم:

راه اندازی توربین بخارو برای گره‌های داخلی داریم:

راه اندازی توربین بخاردمای اولیه نقاط مختلف توربین از رابطه زیر بدست می‌آید (۴۵ دقیقه پس از قرار گرفتن توربین در سرعت گرمایش):

راه اندازی توربین بخاردبی بخار برای بارگیری ابتدایی از توربین حدود ۲۵% دبی نامی بخار (۳۵kg/s) می‌باشد، در روابط بالا راه اندازی توربین بخار دمای گره مورد نظر در زمان معلوم p می‌باشد و راه اندازی توربین بخار دمای گره مورد نظر در زمانی به اندازه یک بازه جلوتر می‌باشد.

با توجه به روابط بالا محاسبات ما به قرار زیر خواهد بود عدد پرانتل (Pr) برای بخار آب برابر ۱ می‌باشد:

راه اندازی توربین بخاربا جاگذاری مقادیر مورد نظر دمای گره‌ها به صورت زیر بدست می‌آید:

راه اندازی توربین بخارT41 دمای جداره میانی روتور توربین و T1 دمای سطح روتور می‌باشد اگر مقدار مجاز اختلاف دمای سطح و جداره میانی روتور را ۱۰۰K در نظر بگیریم تقريبا ۱۱ دقیقه طول می‌کشد تا DDT بزرگ‌تر از ۳۰K شود شکل (۱۰).

راه اندازی توربین بخارشکل (۱۰): نمودار تغییرات دمای سطح و تار خنثی روتور نسبت به زمان در توقف توربین در بارگیری اولیه

۱-۲-۶- ادامه بارگیری از توربین بخار

ادامه بارگیری از توربین بخار با افزایش دبی و دمای بخار صورت می‌گیرد شیب تغییرات دبی و دمای بخار باید به گونه‌ای باشد که همواره DDT > 30K شود، در اینجا می‌خواهیم شیب تغییرات این دو پارامتر را با توجه به تنش‌های حرارتی مجاز تعیین کنیم برای این منظور فرض می‌کنیم دمای بخار به اندازه ((۵۲۰-۴۰۰)/۱۲)=۱۰° و دبی بخار به اندازه ((۱۳۴-۳۵)/۱۲)=۸٫۲۵kg/s تغییر کند می‌خواهیم مجددا ببینیم که چه زمانی تنش‌های حرارتی در محدوده مجاز قرار می‌گیرد یعنی چه موقع و پارامتر DDT > 30K می‌شود.

در این قسمت هم از گره‌های تعریف شده در قسمت بالا استفاده خواهیم کرد و دمای اولیه توربین را مقادیر داده شده در دقیقه ۱۱ جدول بالا در نظر می‌گیریم همچنین در اینجا DDT ماکزیمم را ۸۵ در نظر می‌گیریم نتیجه محاسبات به قرار زیر می‌باشد:

راه اندازی توربین بخاربا جاگذاری مقادیر مورد نظر دمای گره‌ها به صورت زیر بدست می‌آید:

راه اندازی توربین بخارفرمول دمای گره‌های داخلی هم مانند قسمت قبل است در شکل (۱۱) تغییرات دمای سطح و تار خشی روتور طی بارگیری از توربین نشان داده شده است ۹٫۵ دقیقه طول می‌کشد تا DDT > 30K شود. در نتیجه مدت زمانی که طول می‌کشد تا توربین ۱۰۰% بارگیری شود برابر ۱۲×۹٫۵=۱۱۴ دقیقه می‌باشد.

راه اندازی توربین بخارشکل (۱۱): نمودار تغییرات دمای سطح و تار خنثى روتور نسبت به زمان در بارگیری نمونه از توربین

با توجه به منحنی‌های راه‌اندازی که در شکل (۴) نشان داده شده است مشاهده می‌شود که بارگیری کامل توربین تقریبا ۱۲۰ دقیقه زمان برده است، که در محاسباتی که ما انجام دادیم این زمان ۱۲۴ دقیقه می‌باشد که تطابق خوبی با مقدار واقعی دارد.

۳-۶- جمع‌بندی مدت زمان راه‌اندازی توربین بخار

اگر بخواهیم مدت زمان لازم برای راه‌اندازی توربین بخار را جمع‌بندی کنیم باید بگوییم که با توجه به محاسبات ما توربین باید تقریبا به اندازه ۴۵ دقیقه در سرعت گرمایش بماند تا به اندازه کافی گرم شود و SGC اجازه رفتن به گام بعدی را صادر کند، توقف در بارگیری اولیه توربین هم تقریبا ۱۰ دقیقه به طول می‌انجامد بارگیری توربین هم تقریبا ۱۱۴ دقیقه طول می‌کشد، پس در مجموع با توجه به محاسبات ما راه‌اندازی توربین ۲ ساعت و ۵۰ دقیقه طول می‌کشد، در واقعیت راه‌اندازی توربین بخار سری E بين ۲٫۵ تا ۳ ساعت طول می‌کشد که با توجه به این مطلب مدت زمان بدست آمده با مقادیر واقعی همخوانی خوبی دارد.

۷- عوامل موثر بر مدت زمان گرمایش توربين بخار

مهم‌ترین مواردی که می‌توان برشمرد از قرار زیر است:

نوع روتور

روتور توربین‌ها یا از نوع دیسکی است یا از نوع درامی، روتور توربین‌های بخار سری E زیمنس از نوع درامی توپر می‌باشد.

قطر توربین یکی از مهم‌ترین عواملی است که در مدت زمان گرمایش توربین تاثیرگذار می‌باشد و این تاثیر روی اعداد بيو و فوریه می‌باشد، هر چه بيو کوچک‌تر و فوریه بزرگ‌تر باشد شیب دما در جسم کوچک‌تر خواهد بود و باعث خواهند شد که DDT زودتر رشد کرده و راه‌اندازی سریع‌تر انجام شود.

جنس روتور

منظور از تاثیر جنس روتور بر روند گرمایش توربین، تاثیر خواص مهمی مثل چگالی، ظرفیت گرمایی ویژه و رسانندگی گرمایی فلز روتور می‌باشد.

هر سه این خواص را می‌توان در پارامتری به نام بخشندگی گرمایی (a=k/ρCp) دید که قابلیت هر ماده را برای رسانش انرژی گرمایی نسبت به قابلیت آن برای ذخیره انرژی گرمایی می‌سنجد. مواد با a بزرگ در برابر تغییرات گرمایی محیط سريعا واکنش نشان می‌دهند در حالی که مواد با a کوچک با کندی بیشتری پاسخ می‌دهند و زمان بیشتری طول می‌کشد تا به حالت جدید تعادلی برسند.

دمای اولیه توربین

هر چه دمای اولیه توربین بیشتر باشد مدت زمان لازم برای گرمایش توربین بخار کاهش می‌یابد این بحث از آن جهت مهم است که اگر توربین به هر دلیلی برای مدت کوتاهی از مدار خارج شود می‌بایست گرم نگه داشته شود تا راه‌اندازی مجدد سریع‌تر انجام پذیرد.

دبی و دمای بخار ورودی

دبی و دمای بخار ورودی در سرعت گرمایش با توجه به حداکثر اختلاف دمای مجاز تعیین می‌شود و گرادیان آن در زمانی که توربین بارگیری شده باشد هم با توجه به مقدار DDT تعیین می‌شود. در هر صورت دبی و دمای بخار هم نباید زیاد باشد که موجب تنش‌های حرارتی خارج از محدوده مجاز شود و هم نباید خیلی کم باشد که موجب طول کشیدن گرم شدن توربین بخار می‌شود.

۸- نتیجه‌گیری

در محاسباتی که انجام شد نشان داده شد که مدت زمان راه‌اندازی توربین که شامل مدت زمان گرمایش (Warm up) و مدت زمان لازم برای بارگیری توربین بخار است با مقادیر واقعی همخوانی دارد و بسیار به هم نزدیک است، در این مقاله عوامل مؤثر بر مدت زمان راه‌اندازی توربین نشان داده شده است که می‌توان با شناختن این عوامل و با تغییر آنها مدت زمان Warm up و بارگیری توربین را آگاهانه در جهت اهداف مورد نظر تغییر داد.

منبع: علی سیستانی نیا، مظفرعلی مهرابیان “بررسی تاثیر افت فشار مسیر دود خروجی توربین گاز بر عملکرد آن”

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.