ریپورتر
12th December 2009, 07:03 PM
سيكلهای تركيبی
سیكلهای تركیبی به سیكلهایی اطلاق می گردد كه برای تولید انرژی به طور همزمان از توربین های گازی وبخار استفاده می شود.به منظور بهبود راندمان سیكل برایتون وبا استفاده از گرمای حاصله از خروجی توربین های گازی، تفكر ایجاد سیستم های سیكل تركیبی به وجود آمده است.این هدف با بازیابی حرارت حاصل می شود.تكمیل وبهبود سیكل برایتون توسط چهار روش زیر صورت می گیرد:
1- بازیابی انرژی
2-كمپرس دو مرحله ای با بخش خنك كننده بینابین
3- توربین با مرحله بازگرمایش
4- تزریق آب
- مخازن وتجهيزات پالايشگاهی وپتروشيمی
مخازن تحت فشار:
به مخازنی اطلاق می گردد كه به منظور انجام فرآیند بخصوص تعت فشارمعین مورد نیاز باشد. در ساخت چنین مخازنی می بایست دقت كافی به عمل آید. زیرا عدم دقت در جوشكاری ، انتخاب صحیح مواد و ... منجر به انفجار مخزن می گردد. در حقیقت مخازن تحت فشار همانند یك بمب عمل نموده وفاجعه آمیز می باشد.
مخازن ذخیره:
در این مخازن غالباً فشار موجود فشار اتمسفر بوده واز این رو می توان از فولادهای با جنس ضعیف تر نسبت به مخازن تحت فشار استفاده نمود. این مخازن عمدتاً برای ذخیره یك ماده شیمیایی بكار میروند و به دو دسته تقسیم می شوند:
1- مخازن ذخیره سقف ثابت
2- مخازن ذخیره سقف شناور
مخازن نوع اول برای مواردی كه درون مخزن واكنش شیمیایی كه منجر به فرار سیال گردد،وجود نداشته باشد‌بكار میروند ومخازن نوع دوم عالباً برای سوخت ویا مواد شیمیایی فرار به كار می روند. حركت سقف شناور بر اساس قانون تعادل ارشمیدس بوده وتوسط گازهای حاصل از مایع شیمیایی فرار كه در زیر سقف جمع می گردد حركت مختصری دارد ولی بر اساس كلی حركت سقف بر مبنای حجم ذخیره شده است.
برجهای تقطیر:
اینگونه تجهیزات به منظور انجام عمل تقطیرمواد شیمیایی و به خصوص هیدروكربنها در صنایع پالایشگاهی وپتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرند.معمولاً فشار در اینگونه تجهیزات بالا بوده و در زمره مخازن تحت فشار هستند.گاه طول آنها به 100 متر نیز می رسد بدیهی است كه طول وقطر تابع فرآیند میبا‌شند.
مبدلهای حرارتی:
اینگونه تجهیزات كه شامل گرمكن ها وخنك‌كن‌ها می باشند بمنظور تبادل گرما بكار میروند یعنی بسته به نیاز دو سیال وارد آن شده و با هم تبادل حرارتی انجام داده و درجه حرارت آنها به هنگام خروج متفاوت(افزوده و یا كاسته) گردیده و بر حسب این تبادل حرارت واكنش
بخصوص انجام نیگردد.مبدلهای حرارتی به انواع گوناگون از قبیل لوله پوسته ای ، دو لوله ای ، فشرده و... تقسیم بندی می گردد.
توربینهای آبی فرانسیس وفرآیند آن:
اجزای اصلی نیروگاههایی كه توربین آنها از نوع فرانسیس میباشد، به شرح ذ یل است :
1- ساختمان نیروگاه و فونداسیون
2- تجهیزات هید رولیكی (لوله تغذیه نیروگاه ، شیرهای ورودی ودریچه‌ها )
3- واحد توربین (محفظه حلزونی )، توزیع كننده ، رینگ ثابت ، شفت اصلی جكهای هیدرولیكی ، لوله مكش ، چرخنده ، گاورنر وژنراتور
4- تاسیسات برقی (ترانسفورماتورها ، كنترلرهای اتو ماتیك ، سیستمهای روشنایی ، تهویه هوا ، آتش نشانی ، خنك كننده ژنراتور ، سیستمهای تخلیــه آب واحـــدها ، سیستمهای تـامین روغن تحت فشار وهوای فشرده)
5- خطوط انتقال قدرت
كاربرد توربین های آبی جریان شعاعی-محوری كه بنام فرانسیس معروفند در حالتی است كه ارتفاع مؤثرسد بین 50 الی 600 متر باشد.
چرخنده توربین(Runner) معمولا 12 الی 17 پره است كه به صورت حلقوی متعاقب یكدیگرقرارگرفته اند و پره ها به قسمت بالایی چرخ (Crown) و قسمت پایینی (Band) چرخ جوشكاری شده اند بطوریكه این سه قسمت مجموعه محكم چرخنده (Runner) راتشكیل می دهند وچرخنده به شفت اصلی (Main Shaft) متصل شده است و این مجموعه روی هم تشكیل دهنده قسمت دوار (Rotating Part) می باشند.
قطر چرخنده توربین در لبه داخلی پره ها مشخص كننده اندازه توربین جریان شعاعی-محوری فرانسیس می باشد. از آنجاییكه جریان آب در جهت شعاعی واردچرخنده توربین شده ودر جهت محور،چرخنده را ترك می كند این نوع توربین تحت عنوان جریان شعاعی-محوری شناخته شده است .آب از طریق كانال حلزونی (Spiral Case) وارد چرخنده ، رینگ ثابت (Stay Ring) وپره های تنظیم آب (Wicket Gate) می شود. كانال حلزونی توربین معمولااز قولاد كم آلیاژ ساخته می شود. این كانال دارای مقطع دایره ای است و برای تحمل فشار ایجاد شده توسط آب مناسب است . پره های رینگ ثابت طوری طراحی شده اند كه بار توربین را از باند بالایی به باند پایین انتقال دهند. بنابراین وظیفه اصلی رینگ ثابت استحكام توربین می باشد. با آرایش منظم پره های رینگ ثابت درجهت جریان از میزان افت هیدرولیكی در ورود به توربین كاسته خواهد شد. دریچه تنظیم (Wicket Gate) شامل 20 الی 24 پره قابل تنظیم (Guide Vanes) می باشد این پره ها طوری طراحی شده اند كه جهت مناسب سرعت را در ورود به چرخنده توربین تامین كنند و نیزبرای تنظیم میزان جریان آب به داخل توربین و بالاخره ظرفیت تنظیم می گردند.
آب بوسیله لوله پایاب (Draft Tube) از چرخنده توربین كشیده و به فضای آزاد هدایت می شود. نقش عمده این لوله عبارت از كاهش تدریجی سرعت در پایین چرخنده توربین و به حداقل رساندن انرژی سنتیك آب در خروجی توربین می باشد.
قسمت پوشش بالایی (Head Cover) كه درآن یا تاقان اصلی توربین (Guide Bearing) و محورهای پین های پره های هادی(Pivot Pins) محكم شده اند از اجزای مهم توربین می باشد.
پوشش توربین تحمل بارهای هیدرولیكی بزرگی را عهده دار است و به همین علت باید از استحكام كافی برخوردار باشد.
شیرهای پروانه ای:
شیرها ی ورودی
شیر ورودی توربین به منظور قطع جریان در شرایط اضطراری و همچنین جدا كردن یك واحد هنگام تعمیر یا نگهداری یا هنگام خارج كردن یك واحد از مدارمورد استفاده قرار میگیرد.برای ارتفاع آبهای كمتر از200متر از شیرهای پروانه ای یا BUTTERFLY VALVE استفاده می شود وبرای هد های بالاتر از این مقداراز نوع شیرهای كروی استفاده می گردد.
قطر شیرهای پروانه ای باید حدوداً 10% از قطر لوله ورودی بزرگتر باشد تا افت هد در اثر برخورد سیال به دیسك شیر پروانه ای جبران گردد وعموماً تا قطر 5.5 متر ساخته میشوند.
شیرهای ورودی باید برای حداكثر دبی عبوری توربین در حداكثر هد طراحی شوند تا قادر باشند تنش های ماكزیمم شامل افزایش فشار در اثر پدیده كاویتاسیون(ضربه های ناگهانی) را تحمل كنند.
محل نصب شیر پروانه ای در بالا دست جریان باید حداقل به اندازه 5.5 برابر قطر لوله ورودی از توربین فاصله داشته باشد تا جریان ورودی به توربین تاثیر قابل ملاحظه ای نداشته باشد.
بدنه شیرهای پروانه ای عموماً شكلی شبیه استوانه دارد و درصورت نیاز سطح آن باماشینكاری پرداخت می شود.سطح دیسك باید در امتداد خطوط جریان بوده تا حتی المقدور از ایجاد جریان های گردابی وتغییرات ناگهانی سرعت جلوگیری ونیز تمام سطوح آن در تماس با آب باشد تا از ایجاد پدیده كاویتاسیون جلوگیری گردد.سطح شیر پروانه ای عاری از هر گونه حفره و فرورفتگی وترك بوده و در خصوص آب بندی و جنس ان باید كلیه موارد استاندارد رعایت گردد.
مكانیزم عملكرد شیر پروانه ای با سیلندرهای هیدرولیكی(SERVOMOTORS) و وزنه های متعادل كننده تنظیم می شود تا بتواند با فشار هیدرولیكی حدود 60 بار باز وبسته شود.در ضمن عملكرد این سیستم توسط كنترلهای هیدرولیكی والكتریكی هدایت می شوند.
توربینهای عكس العملی:
در این توربین ها چرخ توربین كاملا در داخل آب قرارگرفته و هردو عامل فشارو سرعت از ورودی به توربین یه سمت خارج كاهش می یابد.
توربینهای عكس العملی بسته به جهت جریانی كه از چرخ توربین به صورت شعاعی ویا مختلط عبور نماید به دو گروه تقسیم می شوند:
الف) توربین های جریانی محوری (توربینهای پروانه ای)
معروفترین نوع از این گروه توربین(KAPLAN) است و در آن جریان آب ابتدا به صورت افقی ودر جهت شعاعی وارد سیستم شده و بایك زاویه 90 درجه چرخیده و در امتداد محور به پره های چرخنده توربین برخورد می كند وچرخنده را به گردش در می آورد.
ب)توربین های جریان شعاعی ـ محوری :
معروفترین نوع این گروه توربین فرانسیس(FRANCIS) است.در این توربین جریان آب در جهت شعاعی وارد سیستم شده و پس از برخورد به پره های چرخنده توربین آن را به گردش در آورده ودر جهت محوری از توربین خارج می شود.
منبع:masoodvahidi.blogfa.com
سیكلهای تركیبی به سیكلهایی اطلاق می گردد كه برای تولید انرژی به طور همزمان از توربین های گازی وبخار استفاده می شود.به منظور بهبود راندمان سیكل برایتون وبا استفاده از گرمای حاصله از خروجی توربین های گازی، تفكر ایجاد سیستم های سیكل تركیبی به وجود آمده است.این هدف با بازیابی حرارت حاصل می شود.تكمیل وبهبود سیكل برایتون توسط چهار روش زیر صورت می گیرد:
1- بازیابی انرژی
2-كمپرس دو مرحله ای با بخش خنك كننده بینابین
3- توربین با مرحله بازگرمایش
4- تزریق آب
- مخازن وتجهيزات پالايشگاهی وپتروشيمی
مخازن تحت فشار:
به مخازنی اطلاق می گردد كه به منظور انجام فرآیند بخصوص تعت فشارمعین مورد نیاز باشد. در ساخت چنین مخازنی می بایست دقت كافی به عمل آید. زیرا عدم دقت در جوشكاری ، انتخاب صحیح مواد و ... منجر به انفجار مخزن می گردد. در حقیقت مخازن تحت فشار همانند یك بمب عمل نموده وفاجعه آمیز می باشد.
مخازن ذخیره:
در این مخازن غالباً فشار موجود فشار اتمسفر بوده واز این رو می توان از فولادهای با جنس ضعیف تر نسبت به مخازن تحت فشار استفاده نمود. این مخازن عمدتاً برای ذخیره یك ماده شیمیایی بكار میروند و به دو دسته تقسیم می شوند:
1- مخازن ذخیره سقف ثابت
2- مخازن ذخیره سقف شناور
مخازن نوع اول برای مواردی كه درون مخزن واكنش شیمیایی كه منجر به فرار سیال گردد،وجود نداشته باشد‌بكار میروند ومخازن نوع دوم عالباً برای سوخت ویا مواد شیمیایی فرار به كار می روند. حركت سقف شناور بر اساس قانون تعادل ارشمیدس بوده وتوسط گازهای حاصل از مایع شیمیایی فرار كه در زیر سقف جمع می گردد حركت مختصری دارد ولی بر اساس كلی حركت سقف بر مبنای حجم ذخیره شده است.
برجهای تقطیر:
اینگونه تجهیزات به منظور انجام عمل تقطیرمواد شیمیایی و به خصوص هیدروكربنها در صنایع پالایشگاهی وپتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرند.معمولاً فشار در اینگونه تجهیزات بالا بوده و در زمره مخازن تحت فشار هستند.گاه طول آنها به 100 متر نیز می رسد بدیهی است كه طول وقطر تابع فرآیند میبا‌شند.
مبدلهای حرارتی:
اینگونه تجهیزات كه شامل گرمكن ها وخنك‌كن‌ها می باشند بمنظور تبادل گرما بكار میروند یعنی بسته به نیاز دو سیال وارد آن شده و با هم تبادل حرارتی انجام داده و درجه حرارت آنها به هنگام خروج متفاوت(افزوده و یا كاسته) گردیده و بر حسب این تبادل حرارت واكنش
بخصوص انجام نیگردد.مبدلهای حرارتی به انواع گوناگون از قبیل لوله پوسته ای ، دو لوله ای ، فشرده و... تقسیم بندی می گردد.
توربینهای آبی فرانسیس وفرآیند آن:
اجزای اصلی نیروگاههایی كه توربین آنها از نوع فرانسیس میباشد، به شرح ذ یل است :
1- ساختمان نیروگاه و فونداسیون
2- تجهیزات هید رولیكی (لوله تغذیه نیروگاه ، شیرهای ورودی ودریچه‌ها )
3- واحد توربین (محفظه حلزونی )، توزیع كننده ، رینگ ثابت ، شفت اصلی جكهای هیدرولیكی ، لوله مكش ، چرخنده ، گاورنر وژنراتور
4- تاسیسات برقی (ترانسفورماتورها ، كنترلرهای اتو ماتیك ، سیستمهای روشنایی ، تهویه هوا ، آتش نشانی ، خنك كننده ژنراتور ، سیستمهای تخلیــه آب واحـــدها ، سیستمهای تـامین روغن تحت فشار وهوای فشرده)
5- خطوط انتقال قدرت
كاربرد توربین های آبی جریان شعاعی-محوری كه بنام فرانسیس معروفند در حالتی است كه ارتفاع مؤثرسد بین 50 الی 600 متر باشد.
چرخنده توربین(Runner) معمولا 12 الی 17 پره است كه به صورت حلقوی متعاقب یكدیگرقرارگرفته اند و پره ها به قسمت بالایی چرخ (Crown) و قسمت پایینی (Band) چرخ جوشكاری شده اند بطوریكه این سه قسمت مجموعه محكم چرخنده (Runner) راتشكیل می دهند وچرخنده به شفت اصلی (Main Shaft) متصل شده است و این مجموعه روی هم تشكیل دهنده قسمت دوار (Rotating Part) می باشند.
قطر چرخنده توربین در لبه داخلی پره ها مشخص كننده اندازه توربین جریان شعاعی-محوری فرانسیس می باشد. از آنجاییكه جریان آب در جهت شعاعی واردچرخنده توربین شده ودر جهت محور،چرخنده را ترك می كند این نوع توربین تحت عنوان جریان شعاعی-محوری شناخته شده است .آب از طریق كانال حلزونی (Spiral Case) وارد چرخنده ، رینگ ثابت (Stay Ring) وپره های تنظیم آب (Wicket Gate) می شود. كانال حلزونی توربین معمولااز قولاد كم آلیاژ ساخته می شود. این كانال دارای مقطع دایره ای است و برای تحمل فشار ایجاد شده توسط آب مناسب است . پره های رینگ ثابت طوری طراحی شده اند كه بار توربین را از باند بالایی به باند پایین انتقال دهند. بنابراین وظیفه اصلی رینگ ثابت استحكام توربین می باشد. با آرایش منظم پره های رینگ ثابت درجهت جریان از میزان افت هیدرولیكی در ورود به توربین كاسته خواهد شد. دریچه تنظیم (Wicket Gate) شامل 20 الی 24 پره قابل تنظیم (Guide Vanes) می باشد این پره ها طوری طراحی شده اند كه جهت مناسب سرعت را در ورود به چرخنده توربین تامین كنند و نیزبرای تنظیم میزان جریان آب به داخل توربین و بالاخره ظرفیت تنظیم می گردند.
آب بوسیله لوله پایاب (Draft Tube) از چرخنده توربین كشیده و به فضای آزاد هدایت می شود. نقش عمده این لوله عبارت از كاهش تدریجی سرعت در پایین چرخنده توربین و به حداقل رساندن انرژی سنتیك آب در خروجی توربین می باشد.
قسمت پوشش بالایی (Head Cover) كه درآن یا تاقان اصلی توربین (Guide Bearing) و محورهای پین های پره های هادی(Pivot Pins) محكم شده اند از اجزای مهم توربین می باشد.
پوشش توربین تحمل بارهای هیدرولیكی بزرگی را عهده دار است و به همین علت باید از استحكام كافی برخوردار باشد.
شیرهای پروانه ای:
شیرها ی ورودی
شیر ورودی توربین به منظور قطع جریان در شرایط اضطراری و همچنین جدا كردن یك واحد هنگام تعمیر یا نگهداری یا هنگام خارج كردن یك واحد از مدارمورد استفاده قرار میگیرد.برای ارتفاع آبهای كمتر از200متر از شیرهای پروانه ای یا BUTTERFLY VALVE استفاده می شود وبرای هد های بالاتر از این مقداراز نوع شیرهای كروی استفاده می گردد.
قطر شیرهای پروانه ای باید حدوداً 10% از قطر لوله ورودی بزرگتر باشد تا افت هد در اثر برخورد سیال به دیسك شیر پروانه ای جبران گردد وعموماً تا قطر 5.5 متر ساخته میشوند.
شیرهای ورودی باید برای حداكثر دبی عبوری توربین در حداكثر هد طراحی شوند تا قادر باشند تنش های ماكزیمم شامل افزایش فشار در اثر پدیده كاویتاسیون(ضربه های ناگهانی) را تحمل كنند.
محل نصب شیر پروانه ای در بالا دست جریان باید حداقل به اندازه 5.5 برابر قطر لوله ورودی از توربین فاصله داشته باشد تا جریان ورودی به توربین تاثیر قابل ملاحظه ای نداشته باشد.
بدنه شیرهای پروانه ای عموماً شكلی شبیه استوانه دارد و درصورت نیاز سطح آن باماشینكاری پرداخت می شود.سطح دیسك باید در امتداد خطوط جریان بوده تا حتی المقدور از ایجاد جریان های گردابی وتغییرات ناگهانی سرعت جلوگیری ونیز تمام سطوح آن در تماس با آب باشد تا از ایجاد پدیده كاویتاسیون جلوگیری گردد.سطح شیر پروانه ای عاری از هر گونه حفره و فرورفتگی وترك بوده و در خصوص آب بندی و جنس ان باید كلیه موارد استاندارد رعایت گردد.
مكانیزم عملكرد شیر پروانه ای با سیلندرهای هیدرولیكی(SERVOMOTORS) و وزنه های متعادل كننده تنظیم می شود تا بتواند با فشار هیدرولیكی حدود 60 بار باز وبسته شود.در ضمن عملكرد این سیستم توسط كنترلهای هیدرولیكی والكتریكی هدایت می شوند.
توربینهای عكس العملی:
در این توربین ها چرخ توربین كاملا در داخل آب قرارگرفته و هردو عامل فشارو سرعت از ورودی به توربین یه سمت خارج كاهش می یابد.
توربینهای عكس العملی بسته به جهت جریانی كه از چرخ توربین به صورت شعاعی ویا مختلط عبور نماید به دو گروه تقسیم می شوند:
الف) توربین های جریانی محوری (توربینهای پروانه ای)
معروفترین نوع از این گروه توربین(KAPLAN) است و در آن جریان آب ابتدا به صورت افقی ودر جهت شعاعی وارد سیستم شده و بایك زاویه 90 درجه چرخیده و در امتداد محور به پره های چرخنده توربین برخورد می كند وچرخنده را به گردش در می آورد.
ب)توربین های جریان شعاعی ـ محوری :
معروفترین نوع این گروه توربین فرانسیس(FRANCIS) است.در این توربین جریان آب در جهت شعاعی وارد سیستم شده و پس از برخورد به پره های چرخنده توربین آن را به گردش در آورده ودر جهت محوری از توربین خارج می شود.
منبع:masoodvahidi.blogfa.com