تحقیق مقاله موقعیت کلی نیروگاه گازی ری

مقدمه

نقش توربین گاز در صنعت برق :

از توربین های گازی استفاده ای غیر از تولید انرژی الکتریکی نیز استفاده می‌گردد . این توربینها بخاطر خصوصیات ویژه ای که دارند می‌توانند برای یک سری موارد دیگر نیز استفاده شوند که از آنچه می‌توان نام برد ، استفاده به عنوان موتور جت در هواپیماها برای تأمین نیروی محرکه هواپیما و نیز استفاده به عنوان محرکه یک پمپ قوی مثل پمپهائی که جهت تزریق گاز در چاههای نفت ، جهت بالا بردن راندمان استخراج بکار برده می‌شود.

ولی معرفی توربین گاز ، عمدتاً آشنایی با توربیهای گاز صنعتی است که در صنعت تولید برق استفاده می‌شوند.

توربین گاز در اواخر دهه 50 میلادی به عنوان تولید برق در شبکه ها مورد استفاده قرار گرفت و  در طی مدت 20 سال میزان استفاده از آن 50 برابر شده است .

میزان مصرف برق در ساعات مختلف شبانه روز فرق می‌کند ، برای مثال در بعضی از ساعات شبانه روز ، ( مانند فاصله ساعت 10 تا 12 صبح و از تاریک شدن هوا بمدت حدوداً دو ساعت در شب ) مصرف برق خیلی بالاست و به حداکثر خود می‌رسد و در بعضی ساعات مانند ساعات بین نیمه شب تا صبح ،‌ مصرف برق خیلی پائین است و در بقیه اوقات ،‌ مقدار متعادل را دارد .

دیاگرام زیر تغییرات بار مقدار مگاوات مصرفی در مقابل ساعات شبانه روز را نشان می‌دهد .

یک مقدار از بار مصرفی تقریباً در تمام ساعات شبانه روز ثابت است که به آن بار پایه ( BASE  LOAD ) می‌گویند. یک مقدار بار نیز تنها در  ساعات محدودی از شبانه روز اتفاق می‌افتد و مقدار آن بیشتر از بار در بقیه ساعات شبانه روز می‌باشد این بار را بار رپیک ( PEAK  LOAD ) می‌گویند . نوسانات بین بار پایه و بار پیک را بار میانه یا متوسط (INTERMEDIATE  LOAD) می‌نامند .

برای تأمین بار پایه، به نیروگاههایی احتیاج است که خرج جاری آن پائین باشد ، مانند نیروگاههای بخاری ،‌ نیروگاههای هسته ای و نیروگاههای آبی .

این نیروگاهها دارای خرج جاری پائین ولی خرج نصب یا خرج اولیه ‌ آن بالاست ، نیروگاههای بخاری ،‌ بخاطر سوخت ارزان ( سوخت مصرفی آنها معمولاً مازوت است)، جهت تأمین بار پایه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برای تأمین باری پیک ،‌ به نیروگاههایی احتیاج است که خرج نصب آن پائین و سرعت راه اندازی و باردهی سریع را دارا می‌باشد، حتی اگر خرج جاری آن بالا باشد ( مثلاً سوخت گران مصرف نماید )‌. در این رابطه برای تأمین بار پیک از توربینهای گازی که دارای خصوصیات فوق می‌باشند ، مورد استفاده قرار می‌گیرد . برای تأمین بار میانه نیز ترکیبی از نیروگاههای مختلف که اقتصادی تر باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد. لذا یکی از مهم ترین موارد استفاده توربین های گاز در صنعت برق ، تأمین بار پیک توسط این واحدهاست.

البته در ایران به علت اینکه مسأله تأمین سوخت ( گاز یا گازوئیل ) ، مساله مهمی‌را ایجاد نمی‌کند ،‌ از واحدهای گازی برای تأمین بار پایه نیز استفاده می‌گردد.

یکی دیگر گر از موارد استفاده واحدهای گازی در صنعت برق ، استارت در خاموشی (BLACK  START) می‌باشد.

واحدهای گازی که با دیزل استارت می‌شوند قادر خواهند بود با استفاده از باطری های موجود در باطریخانه خود که همیشه شارژ هستند ، در زمانی که شبکه بی برق می‌باشد ، استارت شده و به مرحله بار دهی برسد و برق تولید شده را به شبکه انتقال دهد.

یکی دیگر از موارد استفاده از واحدهای گازی ، موتوری کردن ژنراتور می‌باشد که به کندانسور کردن معروف است و در بعضی از واحدها که دارای S.S.S کلاچ می‌باشند انجام می‌گیرد ،‌ این کلاچ بین محور توربین و ژنراتور قرار گرفته که می‌تواند این دو محور را از هم جدا نماید و با جدا شدن محور توربین از ژنراتور، در حالی که ژنراتور به شبکه متصل است ، با خاموش کردن توربین و باز شدن S.S.S کلاچ ،‌ دور توربین نسبت به ژنراتور افت پیدا کرده و ژنراتور به صورت موتور در می‌آید و به این وسیله ولتاژ شبکه را تنظیم می‌نمایند.

بررسی دیاگرم لاجیکی مراحل راه اندازی و بارگیری و توقف واحدهای میتسوبیشی

شرایطی که قبل از راه اندازی باید وجود داشته باشد تا واحد قابل استارت باشد:

1 ترنینگر در مدار بوده و لامپ آن روشن باشد

2 صحت شرایط برای اینترلاک استارت وجود داشته باشد.

برای اینترلاک استارت باید صحت شرایط زیر وجود داشته باشد:

1-2- وضعیت تمام کلید های سیستم های کمکی در M.C.C بصورت اتوماتیک باشد . اگر وضعیت کلید ها در M.C.C در حالت  AUTO باشد با توجه به گیت AND در این مسیر ، ورودی به آن یک ( 1 ) است و سیگنال یا ولتاژ خواهیم داشت.

چنانچه وضعیت کلید های سیستم های کمکی و یا وضعیت کلید موتور پمپ اصلی گازوئیل و کلید پمپ ترانسفر ( انتقال سوخت ) گازوئیل غیر از حالت AUTO باشد ، سیگنال لامپ مربوط به آلارم M.C.C  SWITCH POS.WRONG را روشن می‌نماید که نشاندهنده AUTO نبودن هر کدام از کلید ها خواهد بود.

2-2- اگر وضعیت کلید موتور پمپ اصلی گازوئیل و کلید پمپ ترانسفر گازوئیل در حالت AUTO بوده و انتخاب سوخت گازوئیل باشد و یا در صورتیکه انتخاب سوخت گاز باشد و فشار گاز تأمین بوده و بالاتر از 13 باشد ، ورودی دیگر گیتAND نیز یک ( 1 ) و دارای سیگنال خواهد  بود.

چنانچه فشار گاز ورودی پائین بوده و توسط کلید فشاری PS-253B احساس شود که به کمتر از 13 رسیده است ، سیگنال مربوطه لامپ آلارم FUEL GAS SUPPLY PRESS LOW را روشن که نشان دهنده پائین بودن فشار گاز می‌باشد.

3-2- لامپ مربوط  به FLAME ON خاموش بوده و شعله برقرار نباشد ، در این حالت ورودی دیگر گیت AND، نیز یک (1) خواهد شد. چنانچه زمان غیر از زمان جرقه زدن ، جرقه زنها فعال شود و لامپ FLAME ON  روشن باشد، ABNORMAL FLAME  (شعله غیر عادی است ) روشن می‌گردد.

4-2- سیستم در حالت آزمایش با سیمولاتور نباشد ، در این حالت ورودی چهارم گیت AND ،‌ نیز یک ( 1 ) می‌گردد.

5-2- فشار هوای تانک کلاچ کاهش نیافته باشد . اگر فشار هوای تانک کلاچ بیشتر از 14 باشد ، آخرین ورودی به گیت ‌AND ، نیز یک ( 1 ) خواهد شد .

هر گاه فشار هوای تانک کلاچ توسط کلید فشاری PS-402B حس شود که به کمتر از 14 رسیده است دراین حالت آلارم CLUTCH AIR TANK PRESS LOW. ظاهر می‌گردد. با توجه به این که کلیه ورودیهای گیت AND اولی ، در صورت صحت شرایط فوق یک ( 1 ) شده ، در نتیجه خروجی گیت مذکور نیز یک ( 1 ) می‌گردد لذا با توجه به وجود گیت AND بعدی ،‌ یکی از ورودی های این گیت یک ( 1 ) خواهد شد.

6-2- مانیتور درجه حرارت در وضعیت غیر عادی نباشد. اگر اشکالی در مانیتور درجه حرارت وجود نداشته باشد ورودی دیگر گیت AND نیز یک ( 1 ) و دارای سیگنال خواهد بود . چنانچه اشکالی در مانیتور درجه حرارت وجود داشته باشد بطور مثال  تغذیه مانیتور قطع و یا مدار هر یک از ترموکوپلها در حالت باز باشد سیگنال مربوطه لامپ آلارم TEMP.MONITOR ABNORMAL را روشن می‌نماید.

7-2- سیگنال ارسالی از کنترل کننده آنالوگ مگک ( MEGAC ) غیر عادی نباشد ،‌ در این حالت ورودی دیگر گیت AND ،‌ نیز یک ( 1 ) است.

چنانچه سیگنال ارسالی از مگک غیر عادی باشد ،‌لامپ آلارم MEGAC SIGNAL ABNORMAL روشن خواهد شد.

8-2- منبع تغذیه کمکی AC 380V از کارنیفتاده باشد ( قطع نباشد ) .اگر ولتاژ تغذیه AC380V عادی باشد یکی دیگر از ورودهای گیت AND ، یک ( 1 ) و دارای سیگنال خواهد بود . چنانچه ولتاژ AC380V قطع باشد و یا در مدار تغذیه 380 ولت AC اتصال کوتاه انجام شده باشد ، سیگنال مربوطه لامپ آلارم AC 380 V POWER FAIL را روشن خواهد کرد.

9-2- اشکالی در مدار کمکی جهت ملسک وجود نداشته باشد ، پس ورودی دیگر گیت AND ،‌ یک (1) و سیگنال برقرار خواهد شد.

با وجود صحت شرایط فوق ( بند 6-2 الی 10-2 ) تمام ورودی های گیت AND  بعدی، یک ( 1 ) است و دارای سیگنال یا ولتاژ خواهد بود ، لذا یکی دیگر از شرایط استارت واحد فراهم می‌گردد.

3 عدم دریافت فرمان تریپ ( TRIP ) توربین گاز یا عدم عملکرد رله L86 .

شرایطی که باعث فرمان تریپ توربین گاز و عملکرد رله L86 می‌گردد عبارتند از :

1-3- اگر لرزش یاتاقانهای 1 الی 5 از نقطه تنظیم بیشتر گردد یعنی لرزش یاتاقانها در حالت LOAD NO به 250 میکرون و در حالات بارگیری به 130 میکرون برسد آلارم قرمز HIGH VIBRATION ظاهر و رله L86 فعال می‌گردد.

2-3- چنانچه فرمان جرقه صادر شود و بعد از گذشت زمان 100 ثانیه شعله در اتاق احتراق برقرار نشود و شعله بین ها شعله را نبینند ، آلارم قرمز FLAME OUT ظاهر می‌گردد .

3-3- هنگامیکه سرعت واحد زیر 85% باشد و بلید والوها بسته باشند سیگنال مربوطه آلارم قرمز BLEED VALVE CLOSE را روشن می‌نماید و رله L86 عمل می‌نماید.

4-3- هنگامیکه سرعت واحد کمتر از 85% باشد و گایدون مدخل ورودی هوا باز باشد، آلارم قرمز INLET GUIDE VANE OPEN ظاهر می‌گردد.

5-3- چنانچه درجه حرارت هوای خنک کن روتور ( ROTOR COOLING AIR ) به نقطه تنظیم آلارم و به  برسد ، آلارم قرمزROTOR COOLING AIR TEMP.HIGH ظاهر خواهد شد.

6-3- چنانچه آتش سوزی در واحد رخ داده و درجه حرارت ، در نقاط مختلف توربین به بیش از حد مجاز برسد مثلاً درجه حرارت داخل موشکی توربین ( اگزوز ) توسط ترموکوپل مقدار  را حس نماید ،‌ باعث عملکرد رله L86 شده و آلارم قرمز FIRE ظاهر خواهد  شد.

8-3- چنانچه درجه حرارت فلز یاتاقان ها به  درجه سانتی گراد برسد باعث فعال شدن رله L86 شده و آلارم قرمز BEARING METAL TEMP.HIGH ظاهر می‌شود.

9-3- چنانچه فشار روغن روغنکاری توسط کلید فشاری PS-112 A ،‌‌‏ فشار کمتر از 8/0 را احساس نماید ، آلارم قرمز LUBE OIL PRESS LOW ظاهر می‌گردد.

10-3- هنگامیکه موتور راه انداز روشن باشد و فشار هوای کلاچ توسط کلید فشاری PS-412A احساس شود به کمتر از 12 رسیده باشد، آلارم قرمز CLUTCH AIR PRESS ABNORMAL  ظاهر خواهد شد.

11-3- هنگامیکه موتور راه انداز در مدار نباشد و فشار هوای کلاچ بالا باشد ، سیگنال مربوطه آلارم قرمز CLUTCH AIR PRESS ABNORMAL را روشن می‌نماید.

12-3- زمانی که فشار گاز ورودی توسط کلیه فشاری PS-257 حس شده و به کمتر از 11 برسد ،‌آلارم FUEL GAS SUPPLY PRESS LOW ظاهر و رله L86 عمل می‌کند .

 14-3- هر گاه متوسط درجه حرارت گاز خروجی توربین بیشتر از 580 شود و یا متوسط درجه حرارت مسیر پره ها بیشتر از 650 گردد فرمان تریپ توربین گاز با آلارم BLADE PATH EXH.GAS TEMP.HIGH می‌گردد.

15-3- هر گاه متوسط درجه حرارت پره ها در 18 نقطه با پائین ترین آن از حد مجاز تجاوز کرده و به 60 برسد ، رله L86 فعال شده و آلارم قرمز BLADE PATH SPREAD TEMP.HIGH ظاهر می‌گردد.

16-3- هر گاه دو خط تغذیه که برای مگک (MEGAC) استفاده شده است قطع شود ، آلارم قرمز MEGAC P.S DOUBLE FAIL ظاهر می‌گردد.

17-3- هنگامیکه سیگنال سرعت روی MEGAC وضعیت غیر عادی پیدا نماید ، رله L86 عمل نموده و آلارم قرمز MEGAC SIGNAL ABNORMAL ظاهر می‌شود.

18-3- چنانچه موتور راه انداز ، در زمان راه اندازی از کار بیفتد با آلارم قرمز STARTING MOTOR TRIP واحد تریپ می‌نماید.

19-3- هر گاه فشار روغن تورک کنورتر توسط کلیه فشاری PS-113 احساس گردد که به کمتر از  2 و یا درجه حرارت و روغن درین تورک کنورتر توسط ترموکوپل TE-411 به 100 برسد باعث تریپ واحد با آلارم TORQUE CON.ABNORMAL می‌گردد.

20-3- در صورتیکه سیستم OVER SPEED الکتریکی یا مکانیکی سرعت بیشتر از %112 دور نامی‌را اعلام نمایند ، با عملکرد این سیستم باعث تریپ توربین با آلارم قرمز OVER SPEED می‌گردد.

21-3- زمانی که رله فرکانس کم ( UNDER FREQUENCY RELAY) ، فرکانس ژنراتور را به مقدار HZ47 احساس نماید،لامپ آلارم قرمز UNDER FREQUENCY توسط سیگنال مربوطه روشن خواهد شد.

22-3- وقتی که برنامه مرحله ای ملسک (MELSEC) بطور صحیح کار نکند ، تریپ واحد با آلارم قرمز BACK-UP SEQUENCE ACTUATE انجام می‌گیرد.

23-3- چنانچه اشکالی در C.P.U ملسک ایجاد شود ، رله L86 فعال و آلارم قرمز MELSEC C.P.U ERROR ظاهر می‌شود.

24-3- زمانی که اشکالی در منبع تغذیه AC 110 V و یا DC 125V کنترل کننده مدار ملسک بوجود آید ،‌آلارم قرمز MELSEC POWER FAIL ظاهر می‌گردد .

25-3- اگر درجه حرارت C.P.U ملسک بیشتر از 50 شود ( به علت اشکال در فن خنک کن ملسک و یا بالا بودن درجه حرارت اتاق فرمان واحد ) تریپ واحد با ، آلارم قرمزTEMP.HIGH MELSEC C.P.U صورت می‌گیرد.

26-3- چنانچه عملکرد لاجیک C.P.U ملسک غیر عادی بوده و اشکالی در کارت کنترل (SCB یا SCA ) CPU بوجود آید آلارم قرمزTEST PROGRAM ABNORMAL  ظاهر و رله L86 عمل می‌نماید.

27-3- به علت فقدان منبع تغذیه DC 125V جهت پانل رله کمکی اینترلاک آلارم قرمز DC 125 V POWER FAIL ظاهر خواهد شد.

28-3- چنانچه در هر قسمت الکتریک واحد اشکالی بوجود آید باعث فعال شدن رله L86 می‌گردد.

با توجه به دیاگرام کنترل لاجیکی ، برای اینکه لامپ سیگنال READY TO START روشن گردد و واحد آماده راه اندازی شود باید خروجی گیت AND در مسیر ،‌ یک (1) شده و دارای سیگنال یا ولتاژ باشد و لازمه آن این است که تمام ورودی های گیت AND ، یک ( 1 ) گردد لذا باید شرایط زیر موجود باشد:

1 ترنینگر در مدار بوده و لامپ TURNING ON روی پانل توربین روشن باشد . با روشن بودن لامپ مذکور در قبل از راه اندازی ،‌ الکترو موتور AC هر دقیقه سه بار شفت توربین را به حرکت در می‌آورد و خروجی TG ON مقدار یک ( 1 ) شده و دارای سیگنال خواهد بود.

2 وصل رله اینترلاک استارت START INTERLOCK.

چنانچه صحت شرایط اینترلاک استارت که قبلاً توضیح داده شد وجود داشته باشد، ورودی دیگر گیت AND نیز یک (1) و دارای سیگنال یا ولتاژ می‌باشد.

3 عدم دریافت فرمان تریپ (TRIP) توربین گاز و یا عدم فعالیت رله L86 .

چنانچه عدم دریافت تریپ وجود داشته باشد و رله L86 عمل نکرده باشد ، ورودی به گیت NOT ، صفر (0) و خروجی آن بر عکس شده و یک (1) می‌گردد در نتیجه تمام ورودیهای گیت AND یک (1) است و در خروجی گیت مذکور زمانی سیگنال یا ولتاژ خواهیم داشت که ورودیهای آن یک (1 ) باشد . لذا سیگنال برقرار شده در خروجی گیت   AND  به L رسیده و لامپ READY TO START را روشن می‌نماید. در این حالت پمپ روغن کمکی در وضعیت LOW بوده و فشار روغن را جهت روغنکاری تأمین می‌نماید.

با روشن شدن لامپ READY TO START واحد آماده راه اندازی می‌باشد و با توجه به وجود گیت AND در مسیر ،‌ یکی از ورودیهای آن یک (1) و دارای سیگنال می‌باشد . حال اگر پوش باتون استارت را فشار دهیم ورودی دیگر گیت AND ، نیز یک (1) شده و در خروجی سیگنال خواهیم داشت و واحد استارت می‌گردد.