مقدمه

نیروگاه گازی ری در زمینی به مساحت 525000 متر مربع در جاده قم ـ شهرک باقرشهر واقع در جنوب پالایشگاه تهران و به فاصلة تقریبی 7 کیلومتری شهر ری قرار گرفته است در اواسط سال 1355 کار نصب 14 واحد آن شروع شد ( 6 واحد آسک خریداری شده برای اهواز و و 8 واحد هیتاچی خریداری شده برای بندرعباس ) در کمتر از 8 ماه اولین واحد آن به مدار آمده و 13 واحد دیگر در ظرف سه ماه بعد به مدار آمدند . در خلال نصب واحدهای فوق الذکر کار خرید و عقد قرارداد جهت نصب 30 واحد دیگر با شرکت های مخلتف انجام پذیرفت و در پایان تابستان 1356 کار نصب این واحدها نیز به پایان رسید. در رژیم گذشته و در دوره تحویل موقت ، کار نگهداری و تعمیرات واحدها توسط پرسنل خارجی انجام می‌گرفت که با سقوط رژیم و پیروزی انقلاب شکوهمند اسلامی‌پرسنل خارجی به بهانه های مختلف و در برخی موارد حتی بدون تحویل دائم واحدها ، و با خیال توقف کامل نیروگاه در آینده نزدیک ، ایران را ترک نمودند ،‌ ولی همت و تلاش و پشتکار برادران متعهد و مسلمان ایرانی ، در زمان کوتاهی خلاء پرسنل خارجی را پر کرده و با به مدار آوردن تک تک واحدها که اکثراً هم دارای اشکالاتی بودند و با بهره برداری و انجام تعمیرات مختلف بطلان اندیشه آنان را به اثبات رساندند. در سال 1360 تعداد 4 واحد ، از واحدهای گازی آ.ا.گ این نیروگاه بعلت ضرورت هائی به شیروان منطقه خراسان و در سال 1380 تعداد دو واحد ، از واحدهای گازی هیتاچی به بندر عباس و نیز در سال 1381 تعداد یک واحد از واحدهای گازی آ. ا.گ به کیش انتقال داده شدند و در حال حاضر نیروگاه گازی ری دارای 37 واحد گازی از 5 شرکت مختلف ( آسک ـ هیتاچی ـ فیات ـ میتسوبیشی و آ.ا.گ ) می‌باشد که قدرت نامی‌نصب شده حدوداً 1200 مگاوات می‌باشد . در شرایط ISO ،‌ از آنجایی که قدرت عملی قابل تولید واحدهای گازی ارتباط مستقیم با درجه حرارت هوا ،‌‏ فشار و نوع سوخت ( گاز یا گازوئیل ) دارد . لذا تولیدی عملی آن در فصول مختلف و با نوع سوخت مصرفی متفاوت خواهد بود .

سوخت مصرفی این نیروگاه گاز و گازوئیل می‌باشد.

در حال حاضر گاز نیروگاه ری از طریق خط لوله گاز سراسری شرکت گاز و توسط دو ایستگاه شماره 1 و 2 نصب شده در محوطه نیروگاه که ظرفیت هر یک از 110000 متر مکعب در ساعت با فشار Psi 250 می‌باشد ، تأمین می‌گردد.

واحدهای آسک و هیتاچی قدیم و جدید از ایستگاه شماره یک و واحدهای میتسوبیشی و آ.ا.گ و فیات از ایستگاه شماره 2 تغذیه می‌شوند.

سوخت گازوئیل در پنج مخزن ذخیره می‌شود ،‌ سه مخزن هر یک با ظرفیت 8 میلیون لیتر که واحدهای فیات و آسک و هیتاچی قدیم و جدید را تغذیه می‌کنند و دو مخزن با ظرفیت هر یک 15 میلیون لیتر که واحدهای میتشوبیشی و آ.ا.گ را تغذیه می‌نمایند . لازم به توضیح است که تمامی‌واحدهای این نیروگاه هم با گازوئیل و هم با گاز می‌توانند کاری کنند . مقدار مصرف سوخت در بار پایه در جدول نشان داده شده است.

نقش توربین گاز در صنعت برق :

از توربینهای 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 فاصلة 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 اولیة‌ 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 مرحلة 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 ـ ترنینگر در مدار بوده و لامپ آن روشن باشد

2 ـ 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 نشاندهندة 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 دهندة 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.

چنانچه واحد در حالت آزمایش تشابه مگک باشد، سیگنال مربوطه لامپ آلارم
SIMULATION TEST (تست تشابه ) را روشن می‌نماید.

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 کنندة 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.

اگر اشکالی در مدار کمکی ( BACK UP – SEQUENCE) پیش آید ،‌آلارم
BACK UP SEQUENCE ABNORMAL ظاهر می‌گردد.

10-2- اشکالی در سیستم حفاظت آتش وجود نداشته باشد ، در این حالت یکی دیگر از ورودی های گیت AND ،‌ یک (‌1 ) می‌باشد. چنانچه اختلالاتی در سیستم اطفاء حریق رخ دهد و یا پودر CO2 دارای فشار کافی نباشد ، سیگنال مربوطه آلارم
FIRE PROTECTION FAULT را روشن می‌کند.

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 ـ عدم دریافت فرمان تریپ ( TRIP ) توربین گاز یا عدم عملکرد رلة 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.

7-3- هر گاه پوش باتون (PUSH BUTTON) توقف اضطراری (EMERG STOP ) توسط اپراتور فشرده شود ، باعث تریپ توربین گاز و ظاهر شدن آلارم
EMERG HAND TRIP می‌گردد.

8-3- چنانچه درجه حرارت فلز یاتاقان ها به درجه سانتی گراد برسد باعث فعال شدن رلة 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 .

13-3- چنانچه انتخاب سوخت واحد گازوئیل باشد و فشار مکش پمپ سوخت گازوئیل توسط کلیه فشاری PS-204B حس شود که به صفر رسیده و یا موتور پمپ سوخت گازوئیل از کار بیفتد باعث تریپ و ظاهر شدن آلارم قرمز
F.O.P. SUCTION PRESS LOW و یا F.O.P, MOTOR TRIP می‌گردد.

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 برنامة 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 ، رلة 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 کنندة 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 رلة 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 رلة 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 ـ 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 ـ وصل رلة 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 ـ 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.

با استارت واحد ، خروجی گیت AND به مقدار یک (1) می‌رسد و فیلیپ فلاپ
(FLIP-FLOP) موجود SET می‌گردد و خروجی فیلیپ فلاپ نیز به مقدار یک (1 ) باقی مانده و سیگنال به CONTROL ON MASTER رسیده و لامپ آن را روشن نموده و رلة MASTER RELAY ) ) L4 ، انرجایزید می‌گردد.

سیگنال خروجی (F.F) اولی ، فیلیپ فلاپ دیگری را SET نموده و خروجی آن یک (1) شده و اجزاء و سیستمهای زیر را وارد مدار می‌نماید:

1 ـ فنهای کولر هوای خنک کن وارد مدار می‌گردد.

1 – COOLING AIR COOLER FAN ON

2 ـ فنهای کولر روغن روغنکاری وارد مدار می‌شود.

2- LUBE OIL COOLER FAN ON

3 ـ فن خنک کن هوای اینسترومنت وارد مدار می‌شود.

3- INST.AIR COOLER FAN ON

4 ـ فن گردگیر ( DUST LOUVER ) ژنراتور وارد مدار می‌شود.

4- GEN.DUST LOUVER FAN ON

5 ـ فن گرد گیر ( DUST LOUVER ) فیلتر هوای کمپرسور وارد مدار می‌گردد.

5- AIR FILTER DUST LOUVER FAN ON

چنانچه به هر علتی MASTER CONTROL OFF گردد (فرمان توقف صادر شود) به علت وجود رله تأخیر زمانی TIME DELAY که سر راه آن قرار دارد بعد از یک ساعت تأخیر، FLIP-FLOP موجود را ریست نموده و تجهیزات فوق از مدار خارج می‌گردند .

مرحلة بعدی زمانی است که پمپ روغن کمکی با سرعت بالا ( HIGH) وارد مدار می‌شود و لازمه آن این است که سیگنال ( سرعت بالا ) به آن اعمال گردد . با توجه به گیت AND در مسیر ، یکی از ورودیهای این گیت از قبل (1) بوده و دارای سیگنال می‌باشد. چنانچه سرعت واحد به دور نهایی RATED SPEED نرسیده باشد ، خروجی PATED SPEED ، صفر (0) است و چون در سر راه آن گیت NOT وجود دارد آنرا معکوس کرده و در خروجی یک (1) خواهد شد و ورودی دیگر گیت AND نیز یک (1) و در خروجی سیگنال برقرار شده و پمپ روغن کمکی با سرعت بالا (AUX.L.O.PUMP HIGH SPEED) وارد مدار می‌گردد و فشار 6.5 را جهت روغنکاری تأمین می‌نماید.

مرحله بعد تورک کنورتر و کلاچ را ه انداز در مدار قرار می‌گیرد، در این مرحله سیگنال به گیت AND رسیده و یکی از ورودی های آن یک (1) است و ورودی دیگر زمانی یک (1 ) است که سرعت کمتر از 67 % باشد در این حالت خروجی SPEED <67% صفر (0) و چون در سر راه آن گیت NOT وجود دارد آنرا معکوس کرده و خروجی آن یک (1) می‌گردد و در نتیجه دو ورودی گیت AND ، یک (1) و در خروجی سیگنال خواهیم داشت که این سیگنال باعث عملکرد رلة 0173 X می‌گردد و سونولوئید والو412A بر قرار شده و باز می‌شود و سونولوئید والو412 B نیز بسته می‌شود و کلاچ راه انداز وارد مدار خواهد شد.

همزمان با بسته شدن کلاچ راه انداز ، رلة 0176 X . عمل نموده و سونولوئید
والوSV-70 نیز برقدار می‌گردد و والو CV-70 ( TORQUE CONVERTOR ISOLATION VALVE ) باز و روغن وارد تورک کنورتر ( مبدل گشتاور ) می‌شود و فشار روغن تورک کنورتر حدود 5 می‌رسد .

با وارد شدن کلاچ راه انداز و تورک کنورتر در مدار ، ورودی های گیت AND ، یک (1) شده و خروجی آن نیز یک ( 1 ) خواهد شد و بریکر موتور راه انداز (52 SM) بسته شده و موتور راه انداز روشن و لامپ سیگنال STARTING DEVICE ON بر روی پانل توربین روشن می‌گردد.

چنانچه فشار روغن ورودی به تورک کنورتر هنگام کارکرد موتور راه انداز ، توسط کلید فشاری PS-113 احساس شود که به 2 افت نماید و یا درجه حرارت روغن درین تورک کنورتر توسط ترموکوپل TE-411 به 100 برسد واحد با آلارم قرمز TORQUE CONV.ABNORMAL تریپ می‌نماید.

اگر موتور راه انداز در مدتت 10 ثانیه استارت نگرردد توربین با آلارم
STARTING MOTOR TRIP از کار می‌افتد.

مرحله بعد ، چنانچه راه اندازی با سوخت گازوئیل باشد ، پمپ انتقال سوخت (ترانسفر ) گازوئیل وارد مدار میگردد و برای به مدار آمدن پمپ مذکور ، با توجه به دیاگرام، یکی از ورودهای گیت AND در مسیر ،‌ از قبل یک (1) است و چون انتخاب سوخت گازوئیل می‌باشد لامپ OIL FUEL نیز بر روی پانل توربین روشن می‌باشد، پس ورودی دیگر گیت مذکور نیز یک ( 1 ) می‌گردد،‌از طرفی اگر فرمان ‌HOLD یا نگه داشتن سیکل راه اندازی صادر نگردیده باشد خروجی HOLD صفر (0) و چون گیت NOT در سر راه آن قرار دارد ورودی به آن صفر (0 ) و خروجی آن بر عکس شده و یک (1) خواهد شد و پمپ ترانسفر سوخت گازوئیل F.O.TRANSF PUMP ON وارد مدار می‌شود.

مطابق دیاگرام برای به مدار آمدن کمپرسور هوای اتمایزینگ ، چنانچه شعله برقرار نباشد ورودی به گیت NOT صفر(0) و خروجی آن یک (1) می‌گردد و یکی از ورودی های گیت AND در مسیر یک (1) است و از طرفی چون ورودی دیگر گیت مذکور قبل از آن یک (1) بوده ، پس در خروجی آن سیگنال داشته و کمپرسور هوای اتمایزینگ وارد مدار می‌گردد.

مرحلة بعدی زمانی است که جرقه زنها وارد مدار می‌گردند . چنانچه سرعت واحد به سرعت جرقه زدن برسد ، خروجی IGNITION SPEED ، یک (1) می‌شود و با توجه به وجود گیت AND در مسیر ،‌ یکی از ورودی های آن یک (1) خواهد شد. و ورودی دیگر آن نیز از قبل یک (1) و دارای سیگنال است پس خروجی گیت مذکور نیز یک (1) شده و رله 0168 X عمل نموده و سونولوئید والو (OVER SPEED TRIP SOLONID VALVE ) SV-4 انرجایزید می‌گردد و با برقرار شدن آن بسته شده و فشار روغن از کارانداز سرعت زیاد توسط کلید فشاری PS-104 حس شده و به 5 می‌رسد و والو اوراسپید گاز و یا اوراسپید گازوئیل باز شده و اجازه مراحل راه اندازی را صادر می‌نماید و لامپ سیگنال O.S.TRIP PRESS بر روی پانل توربین روشن می‌گردد.

چنانچه فرمان HOLD ( باز داشتن ) واحد از ادامه راه اندازی نیامده باشد ورودی به گیت NOT صفر (0) و خروجی آن یک (1) می‌گردد و با توجه به گیت AND در مسیر ، یکی از ورودی های آن یک ( 1 ) است و ورودی دیگر آن از قبل نیز یک (1) بوده و با باز شدن والواوراسپید ، سه ورودی گیت مذکور یک (1) و در خروجی دارای سیگنال بوده و فرمان جرقه صادر خواهد گردید.

در صورتیکه انتخاب سوخت گاز باشد، لامپ GAS FUEL بر روی پانل توربین روشن بوده و با توجه به گیت AND در مسیر ، یکی از ورودی های آن یک ( 1 ) می‌شود و ورودی دیگر قبل از آن یک ( 1 ) بوده و در خروجی سیگنال خواهیم داشت و این سیگنال باعث عملکرد رله 0174 X شده و سونولوئید والو SV-3G برقرار می‌گردد و با برقرار شدن آن والو CV-3G (F.G ISOLATION VALVE ) باز می‌گردد.

چنانچه انتخاب سوخت گازوئیل باشد ، لامپ OIL FUEL بر روی پانل توربین روشن بوده و با توجه به گیت AND یکی از ورودی‌های آن یک ( 1 ) و ورودی دیگر نیز از قبل یک ( 1 ) بوده و در خروجی سیگنال برقرار می‌گردد و این سیگنال باعث عملکرد رله 0175 X شده و سونولوئید و الو SV-3D را انرجایزید می‌نماید و با بر قرار شدن سونولوئید مذکور والو ایزولیشن سوخت گازوئیل CV-3D باز شده و پمپ اصلی سوخت گازوئیل نیز وارد مدار می‌گردد.

چنانچه شعله برقرار نباشد ، خروجی FLAME ON ، مقدار صفر (0) است و چون گیت NOT در سر راه آن قرار دارد خروجی آن ( 1 ) خواهد شد ، لذا ورودی های گیت AND یک (1) شده و در خروجی سیگنال خواهیم داشت و توسط این سیگنال رلة 0177 X عمل نموده و سونولوئید والو SV-14 برقرار می‌گردد و با برقرار شدن آن والو CV-14 ( ATOMIZING AIR ISOLATION VALVE ) باز خواهد شد .

با فرمان جرقه ، ترانس جرقه زن با توجه به رلة تأخیری (T.D)TIME DELAY برای مدت 60 ثانیه که شمارش آن به اتمام برسد وصل بوده و عمل جرقه زدن انجام می‌گیرد و لامپ سیگنال IGNITION بر روی پانل توربین روشن می‌گردد.

مقدمه :

مصرف انرژی در دنیای امروز به طور سرسام آوری رو به افزایش است . بشر مترقی امروز ، برای تولید آب آشامیدنی ، برای تولید مواد غذایی و برای کلیه کارهای روزمره خود به استفاده از انرژی نیاز دارد و بدون آن زندگی او با مشکلات فراوانی روبرو خواهد بود .

طبق برآوردهایی که دانشمندان می نمایند ، از ابتدای خلقت تا سال 1230 ه .ش ، بشر معادل کیلووات ساعت و در فاصله 1230 تا 1330 نیز کیلووات ساعت انرژی مصرف نموده است.

و پیش بینی می شود که فاصلۀ 1330 تا 1430 مصرف انرژی تا کیلو وات ساعت باشد.

امروزه قسمت اعظم مصرف انرژی به وسیله کشورهای صنعتی بوده و هر چه کشوری صنعتی تر بوده و از نظر اقتصادی مرفه تر باشد مصرف انرژی سرانه آن نیز بیشتر خواهد بود. به طوری که رابطه مستقیمی بین مصرف انرژی به خصوص مصرف انرژی الکتریکی و درآمد سرانه هر کشوری وجود دارد. با افزایش روزافزون مصرف انرژی در دنیا بشر همواره در جستجوی منابع جدید و یافتن راههای اقتصادی استفاده از آنها برای تأمین احتیاجات خانگی و صنعتی بوده است و در این بین، چون انرژی الکتریکی صورتی از انرژی است که راحت تر به انرژی های دیگر ( قابل استفاده بشر) تبدیل می شود و انرژی تمیزی از نظر ضایعات می باشد ، تلاش های بشری بیشتر در زمینه تولید انرژی الکتریکی می باشد . چند نمونه از منابع شناخته شده انرژی که خداوند در اختیار بشر قرار داده است و بشر می تواند از آن برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کند عبارتند از :

1- انرژی سوخت های فسیلی 2- انرژی آب 3- انرژی باد

4- انرژی واکنش های هسته ای 5- انرژی جزر و مد امواج دریا

6- حرارت زیر پوستۀ زمین

که هر یک از این انرژیهای برای اینکه بتواند به انرژی الکتریکی تبدیل شود باید مراحلی را طی کند که مسائل و مشکلات تولید برق برای بشر امروز نیز در طی همین مراحل است. برای مثال یکی از راه هایی که بشر از انرژی سوخت برای تولید سوخت استفاده می کندایجاد نیروگاههای حرارتی بخار، گازی و یا سیکل ترکیبی می باشد. که فرایند های زیادی را شامل می شود و تمام این فرایند ها در مجموع سیکل نیروگاه بخار تولید برق (Power Plant) را تشکیل می دهد که موضوع اصلی گزارش ما نیز می باشد.

انواع نیروگاه ها :

در حال حاظر نیروگاه هایی که برای تولید برق استفاده می شوند و متداول هستند را می توان به 6 دسته طبقه بندی کرد :

1- نیروگاه دیزلی

2- نیروگاه آبی

3- نیروگاه اتمی

4- نیروگاه گازی

5- نیروگاه بخاری

6- نیروگاه ترکیبی

از آنجا که اکثر نیروگاه های تولید برق در ایران و همچنین مهمترین منبع تولید برق در کشور نیروگاه های گازی، بخاری ، آبی و یا سیکل ترکیبی هستند به اختصار در مورد آنها توضیحی داده می شود :

نیروگاه گازی :

اصول کار نیروگاه گازی بدین صورت است که هوای آزاد توسط یک کمپرسور فشرده شده و سپس همراه سوخت در اتاق احتراق ، محترق شده و دارای درجه حرارت بالا می گردد. حال این گازهای پر فشار و داغ وارد توربین شده و محور ژنراتور را می گرداند و سپس از اگزوز توربین به بیرون رانده می شود . توان گرفته شده از توربین معمولاً به محور ژنراتور و کمپرسور منتقل می گردد . حدود یک سوم این توان در ژنراتور تبدیل به انرژی الکتریکی می گردد و بقیه جهت چرخاندن محور کمپرسورغلبه بر تلافات مصرف می گردد و بهمین خاطر راندمان توربینهای گازی پایین و حدود 27 درصد است .

نیروگاه آبی :

اساس کار نیروگاه آبی آنست که از انرژی پتانسیل آب ذخیره شده در پشت سد برای چرخاندن توربین آبی و در نتیجه چرخاندن ژنراتور استفاده می شود و برق تولید می گردد . احداث این نیروگاهها بستگی به شرایط جغرافیایی و مکانی و وجود آب رودخانه دارد در کشورهایی که منابع آبی فراوان دارند احداث نیروگاه آبی بسیار مفید است چرا که برق تولیدی آنها بسیار ارزانتر است و راندمان این نیروگاهها بسیار بالا ست ( 80 تا 90 درصد ) و راه اندازی آن ساده است و در زمان کوتاهی می تواند وارد شبکه شود . همچنین از دیگر مزایای نیروگاههای آبی کنترل آبهای سطحی در پشت سد و استفاده در بخش کشاورزی است .

نیروگاه بخار:

اساس کار نیروگاه های بخاری بدین منوال است که بخار تولید شده در دیگ بخار به توربین هدایت پس از به دوران در آوردن محور توربین به کندانسور رفته و توسط آب خنک کن تقطیر و بصورت آب در می آید . در ژنراتور با گردش روتور آن که سه محور توربین به آن متصل است الکتریسته تولید می گردد . نیروگاههای بخار برای بارهای اصلی یا پایه ساخته می شوند و عمر آنها نسبت به نیروگاههای گازی بیشتر است از محاسن دیگر این نیروگاهها بالا بودن راندمان ( حدود 45% ) نسبت به نیروگاه های گازی می باشد .

نیروگاه ترکیبی ( مختلط ) :

در اینگونه نیروگاهها با استفاده از حرارت خروجی از اگزوز توربین گاز آب را در دیگ بخاری که معمولاً Heatrecovery boiler نامیده می شود گرم کرده و بصورت بخار در می آید . سپس این بخار، توربین بخار را به حرکت در می آورد .

با این روش چون از حرارت گازهای اگزوز توربین گاز استفاده شده دیگ بخار گرم می شود و راندمان کل نیروگاه بالاتر از نیروگاه بخاری گردیده و به 48 درصد هم می رسد .

مشخصات نیروگاه سیکل ترکیبی شهید رجایی :

موقعیت جغرافیایی : نیروگاه سیکل ترکیبی شهید رجایی در قسمت جنوبی نیروگاه بخار شهید رجایی در 25 کیلومتری اتوبان قزوین – تهران قرار دارد .

شرایط محیطی:

رطوبت نسبی 46%

متوسط حداکثر دمای محیط 41 درجه

متوسط حداقل دمای محیط 14- درجه

متوسط درجه حرارت محیط 5/14 درجه

این نیروگاه شامل 6 واحد توربین گازی هر کدام به ظرفیت MW 123 و به همراه 3 واحد حرارتی بخار به قدرت MW 6/100 به صورت سیکل ترکیبی در می آید .

توربین های گازی ساخت شرکت جنرال موتور آمریکا و توربین های بخار ساخت شرکت زیمنس آلمان می باشد .

تلاش برای یافتن بازده بالاتر موجب ایجاد تغییراتی در نیروگاه ها و از جمله نیروگاه های بخار شده است . چرخه ی گاز – بخار یا اصطلاحاً سیکل ترکیبی یکی از این اصطلاحات می باشد . توربین ها ی گاز بدلیل داشتن دمای بالاتر 1150 درجه در مقابل توربین های بخار در حدود 600 درجه قابلیت ایجاد بازده حرارتی بیشتری دارند اما چرخه های گازی دارای یک عیب بزرگ می باشد و آن بالا بودن دمای خروجی اگزوز آنها می باشد معمولاً بالای 500 درجه که قسمت بزرگی از مزایای آن را محو می کند .

علم امروز این امکان را به وجود می آورد که از گازهای خروجی با دمای بالای اگزوز به عنوان یک منبع انرژی حرارتی برای یک سیکل بخار استفاده کنیم .

پیشرفت های اخیر در تکنولوژی چه در توربین های گاز و چه در بخار این امکان را می دهد که بازده را بدون افزایش زیادی در هزینه در سیکل های ترکیبی تا حدود 40% افزایش دهیم .

در سال 1988 شرکت زیمنس SIEMENS توانست نیروگاهی ترکیبی به ظرفیت 1350 MW و بازده 5/55% در یکی از شهرهای ترکیه احداث نماید .

در نیروگاه شهید رجایی، تعداد 6 واحد توربین گازی هر کدام به قدرت MW 123 نصب و راه اندازی گردیده است که این واحدها با نصب 3 واحد حرارتی به قدرت MW 6/100 × 3 به صورت سیکل ترکیبی در آمده است .

اولین واحد گازی این نیروگاه در تاریخ 5/5/73 و دومین واحد در تاریخ 25/5/73 و سومین واحد در تاریخ 10/6/73 ، چهارمین واحد در تاریخ 2/7/1373 و پنجمین واحد در تاریخ 30/8/1373 و آخرین واحد ( ششم ) در تاریخ 3/4/1374 وارد شبکه سراسری گردید .

مشخصات فنی توربین گاز :

1- کمپرسور :

فشار نهایی کمپرسور : bar 11 تعدادطبقات کمپرسور : 17 مرحله

2- توربین:

تعدادمحور : 1 عدد تعداد طبقات : 3 مرحله

3- اتاق احتراق :

تعداد محفظه احتراق : 14 عدد تعداد مشعل های به ازای هر محفظه : 1 عدد

نوع سیستم کنترل : اسپیدترونیک مار 4

4- ژنراتور:

دارای سیستم تحریک دیود گردان می باشد.

ماکزیمم توان خروجی : MW4/123 (در شرایط استاندارد ایزو) ولتاژ خروجی : KV8/13

جریان نامی : A 6443 دور ژنراتور : r.p.m 3000

5- سیستم تحریک

نوع تحریک : خود تحریک ولتاژ خروجی : 240 ولت دی . سی

جریان خروجی :1590 آمپر دی سی

مشخصات پست : 400 کیلووات

سیکل ترکیبی :

پست 400 کیلووات نیروگاه سیکل ترکیبی شهید رجایی یک پست کلید زنی (Swiching) با سیستم شینه بندی 5/1 کلیدی می باشد.

این پست دارای 6 بی 400 کیلووات می باشد که مدارهای ورودی از سمت غرب پست، شامل 6 ترانسفرماتور ژنراتور و از سمت شرق پست، 3 خط انتقال 400 کیلووات که دو خط به پست 400 کیلووات نیروگاه حرارتی شهید رجایی و یک خط به پست رودشور وصل می گردد.

مشخصات کلید های پست 400 کیلووات:

سازنده شرکت : A.BB تیپ: 1002-H.p.h جریان نامی :A (4000-2000)

زمان قطع : ms 20

بویلر:

آب پس از خروج از کندانسور و عبور از فیلتر ها و میکس بدها و و بوسترپمپها و یک جفت Main ejectors و گلند کندانسور وارد مجموعه ای به نام بویلر سیکل ترکیبی می شود که اجزاء آن به شرح زیر می باشد.

1- Feed water heater 2-Dearator

3-storage tank 4-LP evaprator

5- Boiler feed pump 6-IP و Economizer HP 1,2 7- Drum IP 8-Drum HP

9- (1و2) HP ، evaporator 10- Down Comer

11- (Primary , Final) HP ، IP Super heater 12- Blow down

13- Flash tank 14- Diverter Damper

15- Gutine Damper 16- Fans

روند کلی سیکل در بویلر :

آب خروجی از گلند کندانسور ابتدا وارد Feed water heater شده ( آب به صورت مایع متراکم ) و پس از مقداری افزایش درجۀ حرارت وارد dearator می شود که در Dearator علاوه بر عمل هوا زدایی ( زدودن گازهای و ) آب مقداری گرمتر می شود و پس از آن آب در محفظه ای به نام Storage tank ذخیره می گردد . آب موجود در تانک از طریق لوله های Down comer وارد لوله های به نام Lp evaprator شده و مجدداً پس از گرم شدن از طریق دو سری لوله وارد تانک می شود . آنگاه از طریق یک لوله وارد B.F.P ها می شود ، تعداد B.F.P ها 2 تا است که همیشه یکی از آنها در مدار قرار دارد . از هر B.F.P ، 2 لوله خارج می شود که هر کدام از آنها پس از اتصال به لوله مشابه از پمپ دیگر بطور جداگانه وارد IP economizer و economizerHP می شوند وپس از آنکه در آن مقداری افزایش درجه حرارت دادند آب خروجی از IP economizer وارد Drum IP می شود ، اما آب خروجی از HP economizer پس از مقداری افزایش دما وارد HP economizer و مجدداً پس از مقداری گرم شدن به Drum IP وارد می گردد .

آب ورودی به Drum IP از طریق لوله های Down comer وارد Lp evaprator می شود و پس از تبخیر مقداری از آب و رسیدن به حالت 2 فازی مجدداً وارد Drum IP می شود در Drum IP پس از جدا شدن آب و بخار ، بخار مرطوب حاصل وارد IP Superheater شده و پس از رسیدن به حالت بخار مافوق گرم ( خشک شده ) به سمت LP توربین می رود .

اما آبی که به Hp drum وارد شده بود نیز از طریق Down comer به 2 سری لوله موازی بنام evaprator HP بر می گردد . بخار خروجی از Hp drum وارد Superheater HP-Primary شده و پس از مقداری خشک شدن به Superheater HP-final وارد می شود و برای ورود به توربین HP به حالت سوپر هیت ( خشک ) در می آید .

سیکل ترکیبی نیروگاه شهید رجایی در ابتدای ساخت تنها شامل سیکل گازی بود که گاز خروجی از توربین آن به اتمسفر می رفت اما پس از ملحق شدن سیکل بخار به آن گاز خروجی از توربین وارد H.R.S.G شده و باعث گرم شدن بخشهای مختلف آن ( Feed water heater , LPevaprator ) می شود .

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول : مقدمه ای بر تولید برق در ایران

1-1 انواع نیروگاه های تولید برق 2

1-2 عرضه و تقاضای انرژی برق 6

1-3 تولید نیروگاه های ایران 11

فصل دوم : آشنایی با نیروگاه های سیکل ترکیبی ( بخاری گازی )

2-1 نیروگاه های بخاری 18

2-1-1 مقدمه 18

2-1-2 سیکل ترمودینامیکی نیروگاه بخاری 20

2-1-3 دیگ بخار و تجهیزات جانبی آن 24

2-2 نیروگاه گازی 31

2-2-1 مقدمه 31

2-2-2 سیکل قدرت گازی 32

2-2-3 تجهیزات نیروگاه گازی 36

2-3 نیروگاه سیکل ترکیبی 42

2-3-1 مقدمه 42

2-3-2 نیروگاه چرخه ترکیبی با دیگ بخار بازیاب 46

فصل سوم : مصرف داخلی نیروگاه های تولید برق

3-1 مقدمه 53

3-2 سیستمهای داخلی نیروگاه سیکل ترکیبی 54

3-3 انتخاب ولتاژ مصرف داخلی 55

3-4 تغذیه مصرف داخلی نیروگاه 57

3-4-1 تغذیه از شین اصلی نیروگاه 57

3-4-2 تغذیه از پایانه ژنراتور 59

3-4-3 تغذیه مصرف داخلی با اتصال گروهی واحدها 64

3-5 تغذیه برق اضطراری 65

3-6 تغذیه شین DC 67

3-7 سیستم برق اضطراری 68

3-8 شاخص های مطرح در طراحی سیستم مصرف داخلی نیروگاه 69

3-9 بارهای مصرفی در سیستم مصرف داخلی نیروگاه 70

3-9-1 انواع بارهای مصرفی تقسیم بندی آنها 70

3-9-2 دسته بندی بارها از لحاظ اهمیت و حساسیت 71

3-9-3 بررسی انواع مصرف کننده های انرژی الکتریکی 73

3-10 انواع بارهای موجود در نیروگاه سیکل ترکیبی یزد 76

فصل چهارم : ترانسفورماتورهای قدرت

4-1 مقدمه 86

4-2 دسته بندی های مختلف ترانسفورماتور 87

4-3 اتصالات مختلف ترانسفورماتورهای قدرت 88

4-4 تجهیزات اساسی ترانسفورماتورهای قدرت 90

4-5 مشخصات پلاک ترانسفورماتورها 105

4-6 خصوصیات ترانسفورماتور قدرت نیروگاه 112

فصل پنجم : محاسبات سطح مقطع کابل ها

5-1 کابل های نیروگاهی 119

5-1-1 کابل های فشار ضعیف و متوسط 119

5-1-2 کابل های فشار قوی 120

5-2 سطح مقطع کابل ها 121

5-3 اصول و شرایطی که در تعیین سطح مقطع کابل ها بکار می روند 122

5-4 محاسبات سطح مقطع برای سطح ولتاژ MV 125

5-5 محاسبات سطح مقطع برای سطح ولتاژ LV

فصل ششم : پخش بار در شبکه داخلی نیروگاه سیکل ترکیبی یزد

6-1 مقدمه

6-2 مساله پخش بار

6-3 برنامه کامپیوتری پخش بار

6-4 اجرای برنامه پخش بار برای شبکه داخلی نیروگاه سیکل ترکیبی یزد

منابع ماخذ

مقدمه ای بر تولید برق در ایران

1-1 انواع نیروگاههای تولید برق :

در میان پرکار برد ترین و مهمترین نیروگاههای متداول در جهان و ایران ، می توان از نیروگاههای حرارتی نام برد . این نوع نیروگاهها ، مبدل هایی هسنتد که انرژی نهفته در سوخت های جامد ، مایع ، گازی و یا سوخت های هسته ای را به انرژی برق تبدیل می کند .

نیروگاههای حرارتی ، طیف وسیعی از نیروگاهها را در برمی گیرند که از آن جمله می توان به نیروگاههای بخاری ، گازی ، چرخه ترکیبی ، دیزلی و هسته ای اشاره نمود . نوع بسیار متداول نیروگاههای حرارتی ، نیروگاههای بخاری می باشد . در این نوع نیروگاه با مشتمعل شدن سوخت های فسیلی ، آب سیکل ، تبدیل به بخار می شود .سپس انرژی بخاری تولیدی ، سبب چرخش توربین و در نهایت ، تولید انرژی برق می گردد . تفاوت اساسی نیروگاههای گازی با بخاری در آن است که سیال سیکل توربین گازی ، هوای محیط می باشد . اما نیروگاههای سیکل ترکیبی , متشکل از واحدهای گازی و بخاری می باشند که در آنها به منظور افزایش بازده کل حرارتی و بازیافت بخشی از انرژی باقی مانده در گازهای خروجی از توربین های گازی ، این گازها را به یک دیگ بخار بازیاب هدایت می کنند . بخار حاصل از این طریق ، توربین بخاری را به گردش در می آورد . از مهمترین نیروگاههای حرارتی می توان به نیروگاههای هسته ای ( اورانیم غنی شده ، پلوتونیم و … ) بخار با انرژی نهفته بسیار زیادی تولید می شود . با استفاده از انرژی بخار تولید شده ، توربین بخاری به چرخش در می آید و در نهایت انرژی الکتریکی تولید می شود .

در نیروگاههای برق آبی ، عامل و سیال واسطه ، جریان آب یا انرژی پتانسیل آب پشت سدها و آب بند ها است . نیروگاههای جریان رودخانه ای و نیروگاههای برق آبی از این نوع نیرگاهها هستند . از انرژی موجود در جریان آب رودخانه ها می توان در چرخاندن پرهای یک توربین آبی برای تولید انرژی مکانیکی ( و پس از آن تولید الکتریکی توسط ژنراتورها ) بهره جست . همچنین با ایجاد سدها و ذخیره سازی آب رودخانه در پشت این سدها می توان می توان از انرژی پتانسیل نهفته درآب پشت سد ( برای به چرخش در آوردن توربین ها ) نیز استفاده نمود .

در حال حاضر نیروگاههای حرارتی ، بیشترین سهم را در تولید و تامین انرژی برق مورد نیاز صنعت را بر عهده دارند . البته کشورهایی وجود دارند که سهم تولید انرژی نیروگاهای برق آبی آنها قابل توجه و یا حتی بیشتر از تولید نیروگاههای حرارتی است که در این میان ، می توان از کشورهای نروژ ، پرتغال ، سوئیس ، اتریش ، آلبانی ، کانادا ، برزیل و برخی دیگر از کشورهای آمریکای جنوبی نام برد

علاوه به نیروگاههای بخاری ، هسته ای ،گازی ، سیکل ترکیبی . آبی که کاربرد بیشتری دارند ، می توان انواع زیر را نام برد :

1- نیروگاههای دیزلی :

در این نوع نیروگاهها، نیروی محرکه ژنراتور یک موتور درو نسوز دیزلی است . امروزه از نیروگاه دیزلی به عنوان یک نیروگاه پایه ، کمتر استفاده می شود و بیشتر برای مواقع اضطراری و احتمالا برای حداکثر شبکه استفاده می گردد در حالیکه در مناطقی از ایران که به شبکه سراسری وصل نیستند ، از نیروگاههای دیزلی هم که قدرت تولیدی آنها معمولا تا 5000 کیلو وات می باشد ، استفاده می شود.

2- نیروگاه تلمبه ذخیره ای :

در بعضی از مناطق که شرایط جغرافیایی مناسبی وجود داشته باشد ، از مبادله آب بین دو منبع در سطوح مختلف ، می توان انرژی مورد نیاز را برای چرخاندن توربین ها ایجاد نمود . در این نوع نیروگاهها ، آب از منبع در سطح پائین ( که می تواند یک دریاچه باشد ) توسط پمپ هایی در ساعاتی از روز که مصرف انرژی الکتریکی پائین است به منبع بالایی فرستاده می شود . سپس در مواقعی که به انرژی الکتریکی نیاز است ، از منبع بالایی آب را توسط لوله هایی به روی پره های یک توربین آبی هدایت می کنند و بدین ترتیب انرژی الکتریکی تولید می شود .

3- نیروگاه خورشیدی :

یکی از آرزوهای بزرگ بشر ، کاربرد انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع لایزال برای مصارف بزرگ بوده است . اشکال بزرگ در کاربرد انرژی خورشیدین متمرکز نبودن ، تناوبی بودن و ثابت نبودن مقدار انرژی ، و پائین بودن شدت تشعشع می باشد . به خاطر دانسیته پائین انرژی ، سطح لازم برای کسب انرژی قابل توجه ، بزرگ خواهد شد و به خاطر تناوبی بودن و ثابت نبودن مقدار آن ، معمولا برای انرژی خورشیدی ، یک منبع ذخیره انرژی کسب شده مورد نیاز است . همچنین به دلیل متمرکز نبودن انرژی خورشیدی ، احتیاج به تجهیزاتی برای متمرکز ساختن آن می باشد .

انرژی خورشیدی را می توان در موارد زیر مورد استفاده قرار داد . تامین انرژی هایی کم مثل گرمایش و سرمایش ساختمان ، پختن غذا ، گرم کردن آب ، استرلیزه کردن وسایل بهداشتی خشک کردن محصولات کشاورزی ، شیرین کردن آب ، تولید سوخت های شیمیایی ، احتراق مواد آلی ، تولید گاز هیدروژن ، تولید الکتریسیته به روش فتوولیتک ( باطری خورشیدی ) ، تولید بخار آب برای به چرخش در آوردن یک توربین بخار و تولید الکتریسیته و موارد دیگر .

4- نیروگاه بادی :

بادهای محلی و موسمی ، حامل مقدار زیادی انرژی می باشند که مقدار آن بستگی به سرعت باد دارد . بعلاوه هر قدر سطح برخورد باد با یک جسم ، بیشتر باشد. انرژی بیشتری را میتوان به آن جسم منتقل نمود . بنابراین ، کسب انرژی قابل توجه از باد ، علاوه بر مناسب بودن سرعت باد ، به سطح بزرگ تماس با باد نیز وابسته است . استفاده از انرژی باد برای مصارف محدود و محلی مناسب است ، ولی به دلایل محدود بودن مقدار این انرژی ، ثابت نبودن ، مقدار تناوبی بودن آن و نیز محلی بودن ، نمی توان از انرژی باد به عنوان یک منبع تولید عمده انرژی برای آینده یاد نمود . امروزه در مناطقی که یک متوسط وزش باد ثابت دارند و سرعت باد در آنجا مناسب است . با نصب توربین های بادی ، انرژی الکتریکی تولید می شود . همچنین با تولید باد مصنوعی از طریق تابش خورشیدی بر روی سطح گسترده سیاه رنگ و متمرکز کردن باد ایجاد شده بر روی پره های توربین بادی نیز انرژی الکتریکی قابل ملاحظه ای تولید می شود .

5-نیروگاههای زمین گرمایی :

یکی از منابع انرژی که به مقدار زیادی در دسترس می باشد ، انرژی زمین گرمایی ( ژئوتر مال – انرژی گرمایی داخل زمین ) است که به دو روش قابل بهره برداری می باشد .

الف) استفاده از بخار آب به صورت داغ و خشک که به طور طبیعی در زیر پوسته زمین وجود دارد .

ب) ایجاد مصنوعی بخار ، به وسیله عبور آب از روی سنگ های داغ زیر زمینی که دارای درجه حرارت زیاد و نزدیک به نقطه ذوب هستند ( این موضوع با توجه به این نکته است که در بعضی از نقاط زیر پوسته زمین در عمق 5 تا 6 کیلومتری می توان به درجه حرارت های تا 3000 درجه هم رسید . )

هم اکنون نیرگاههای متعددی از این انرژی در هردو روش الف و ب مورد استفاده قرار می گیرند .

6 – نیرگاههای آبی با امواج دریا :

امواج دریا به دلیل بالا و پائین رفتن مداوم و تحرک زیاد و ایجاد اختلاف ارتفاع های که گاه به چندین متر هم می رسد ، حاوی مقدار زیادی هستند . البته این انرژی به صورت پراکنده در سرتاسر سطح آب به وجود می آید . بنابراین به وسیله تجهیزات بخصوص ( که سطح بزرگی از آب را مایع می پوشانند ) می توان مقداری از این انرژی را کسب نمود و در تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار داد. البته استفاده از این انرژی هنوز در مراحل تحقیقاتی و آزمایشی خود می باشد .

7 - نیروگاه آبی جذر مدی :

در دریاها به خاطر چرخش ماه به دور زمین ، روزانه دوبار جذر و دوبار مد به وجود می آید . اختلاف ارتفاع آب در حالت جذر مد در هر نقطه بستگی به وضع قرار گرفتن ماه ، زمین و خورشید دارد و بزرگترین اختلاف ارتفاع آب در حالت جذر و مد ، معمولا در اوایل پائیز به وجود می آید برای آنکه بتوان از انرژی جذر مد استفاده نمود ، باید یک خلیج ( یا یک دریاچه مصنوعی ) را توسط سدی از دریا جدا نمود و در هنگام جذر مد از جریان آبی که متناوباً بین این دو منبع ایجاد می شود ، برای چرخاندن پره های یک توربین ( و نهایتاً تولید نیروی الکتریسته ) استفاده کرد . با توجه به محدودیتهای جغرافیایی در رابطه با استفاده از نیروی جذر و مد از این روش نمی توان به عنوان یک منبع عمده تولید انرژی در همه جا استفاده نمود .