بازرگانی بهروز
بازرگانی بین المللی بهروز ارائه دهنده باکیفیت ترین تجهیزات مهندسی در ایرانبازرگانی بهروز
بازرگانی بین المللی بهروز ارائه دهنده باکیفیت ترین تجهیزات مهندسی در ایرانبازده و قابلیت ژنراتورهای الکتریکی اصلاح شده
| بازده و قابلیت ژنراتورهای الکتریکی اصلاح شده |
ژنراتورهای
توربینی در بیش از 100 سال پیش که برای اولین بار وارد عرصه
کاری‌شدند با هوا خنک می‌شدند. با این حال همچنان که خروجی واحد
ژنراتور افزایش پیدا کرد نیاز به خنک‌کنندگی موثر افزایش یافت. این
نیاز منجر به تکمیل ژنراتورهایی شد که با هیدروژن و آب، خنک
می‌شدند. هدایت حرارتی هیدروژن، هفت برابر هوا بوده و با همان‌فشار
مطلق، چگالی آن یک دهم هواست.
پیش از انتخاب نوع سیستم‌خنک‌کنندگی مورد استفاده برای ژنراتور، دو موضوع عمده وجود دارد که عبارتند از: اندازه مگاولت آمپر ژنراتور و یک سایت هوا با کیفیت خوب. با وجود این که‌خنک‌کنندگی با هوا نوعا برای واحدهای کوچکتر استفاده می‌شود هم اکنون اصلاح فن‌آوریهای جدید به هوا این امکان رامی‌دهد تا برای ژنراتورهایی که حداکثر 30 مگاولت آمپر ظرفیت دارند مورد استفاده‌قرار گیرد. سیستمهای هوا، هیدروژن، خنک‌کنندگی هیدروژنی داخلی وسیستم خنک‌کنندگی هیدروژن و آب را که توسط شرکتهای زیمنس و وستینگهاوس برای اندازه‌های مختلف ژنراتورها انجام‌شده است مقایسه می‌کند. ژنراتورهای الکتریکی، حجم زیادی ازهوا را مصرف می‌کنند. در جایی که کیفیت‌هوا مساله ساز نیست ژنراتورها با سیستم‌خنک‌کنندگی هوای باز که بازده بالایی از نظر فیلتراسیون و آب بندی محوری تحت فشار دارند بهترین انتخاب و همچنین دارای‌حداقل هزینه است. سایتهای نیروگاه قدرت که دارای ذرات‌ریز و سولفور قابل ملاحظه هستند باید ژنراتورهایی را که خنک‌کنندگی آنها با آب و هوای محبوس انجام می‌شود مورد بررسی قرار دهند. این ژنراتورها چنانچه دارای سیستم خنک کنندگی با آب و آب بندی محوری تحت فشار با فیلترهای هوای جبرانی باشند از نظر فیزیکی بزرگتر هستند. ژنراتورهایی که خنک‌کنندگی آنها با آب و هوای محبوس صورت می‌گیرد از ژنراتورهایی که خنک‌کنندگی آنها با هوای باز انجام می‌شود گرانتر بوده و بازده کمتری نیز دارند. با این همه در حالی که ذرات ریز، یک موضوع قابل بررسی است و وقتی که مساله‌ای از نظر ذخیره‌سازی هیدروژن در نیروگاه وجود ندارد عموما ژنراتورهایی که با هیدروژن خنک می‌شوند انتخاب مناسبی به نظر می‌رسد. با وجود آن که این نوع از ژنراتور گرانترین نوع است ولی بالاترین بازده را دارد برای اندازه گیری راندمان می توان از برخی مدل های پیشنهادی زیر استفاده نمود. (توضیحات مربوط به تجهیزات در کاتالوگ ذکر شده) PQ3450 محصول کمپانی EXTECH 382095 محصول کمپانی EXTECH UT233 محصول کمپانی UNI-T سیستمهای خنک کنندگی طراحی واحدهایی که با هیدروژن‌خنک می‌شوند در مقایسه با ژنراتورهایی که با هوا خنک می‌شوند پیچیده‌تر است. سیستمهایی که با هیدروژن خنک می‌شوند به محفظه‌ای که در مقابل فشار مقاوم باشد و نیز به آب بندی خاص و یک دستگاه تهویه‌گازی نیاز دارند. علاوه بر آن سیستمهایی که با هیدروژن خنک می‌شوند قبل از آن که برای تعمیر و نگهداری از سرویس خارج شوند باید با دی اکسید کربن پاکسازی شوند. همچنین قبل از آن که مجددا از هیدروژن پر شوند و به سرویس بازگردند لازم است با دی‌اکسید کربن پاکسازی شوند. با وجود آن‌که ژنراتورهایی که با هوا خنک می‌شوند از نظر فیزیکی بزرگتر از ژنراتورهایی هستند که با هیدروژن خنک می‌شوند، با اندازه یکسان دارای هزینه اولیه کمتری هستند. به علاوه تعمیر آنها ساده‌تر و با هزینه کمتر است. ژنراتورهای بزرگی که با هوا خنک شده و متعلق به شرکت آلستوم هستند عموما مجهز به سیستم خنک‌کنندگی آب - هوای محبوس (TEWAC) هستند. در سیستم‌خنک‌کنندگی آب - هوا، ژنراتور به وسیله هوا خنک می‌شود. هوای گرم پس از آن که در خنک‌کن‌های آب - هوا سرد شد مجددا وارد سیکل می‌شود. در این واحدها هادیهای سیم‌پیچ میدان روتور تو خالی بوده و به صورت محوری خنک می‌شوند. برخلاف بخش فعال ژنراتورهای قدیمی که با هوا خنک می‌شوند، سیم‌پیچهای میدان‌جدیدتر در هر ماشین دارای دو بخش‌خنک‌کن است. در بخش اول جریان هوا از زیر استوانه انتهایی می‌گذرد و قبل از خروج به داخل هادی تو خالی جریان پیدا می‌کند. جریان هوای خنک کن برای بخش دوم از طریق یک شیار فرعی که در زیر سیم پیچ‌تعبیه شده است صورت می‌گیرد. هسته استاتور که به شکل محوری به اتاقهایی تقسیم شده است هوای خنک کننده‌برای استاتور را فراهم می‌آورد. این کار باجریان متناوب هوا به داخل و به بیرون‌اتاقکهای تهویه انجام می‌شود. تولیدکنندگان با اضافه کردن اتاقکهای‌تهویه بیشتر نسبت به ماشینهای ژنراتور کوتاهتر قدیمی توانسته‌اند میزان‌خنک‌کنندگی ژنراتور را بهینه کنند. طبق‌گزارش آلستوم، بهینه سازی خنک‌کنندگی واین واقعیت که هم اکنون خروجیهای‌بیشتری برای هوای خنک کن روتور وجوددارد توزیع دما در سیم‌پیچ استاتور و هسته‌را یکنواخت کرده است. شکستن مانع 300 کیلو ولت آمپری انجام اصلاحات، طی چند سال اخیر برروی طراحی ژنراتورهایی که با هوا خنک‌می‌شوند سبب شده است که واحدهایی‌تولید شود که تا چند سال گذشته فقط باژنراتورهایی که با هیدروژن خنک می‌شوند امکان‌پذیر بود. درطول چهار دهه گذشته‌ظرفیت ژنراتورهایی که با هوا خنک‌می‌شوند از 90 مگاولت آمپر به بیش از 300مگاولت آمپر افزایش یافته است. یکی از تولیدکنندگان (آلستوم) خروجی‌ژنراتورهایی که با هوا خنک می‌شوند را تا33 درصد افزایش داده است. این کار باافزایش قطر روتور و طول فعال آن به میزان10 درصد اجرا شده است. افزایش خطی‌ژنراتور نیز حجم Slot (یکی از شیارهای‌نگهدارنده رسانا در سطح روتور یا استاتوریک ماشین گردنده الکتریکی) را بزرگتر کرده‌و در نتیجه سیم‌پیچهای بیشتری قابل اضافه‌کردن بود. متاسفانه وقتی قطر روتور افزایش داده‌می‌شود اتلاف سیم‌پیچ نیز افزایش می‌یابد. بخش قابل توجهی از اتلاف سیم پیچی‌ناشی از اصطکاک سطح است. ژنراتورها دیگری که توسط آلستوم‌تکمیل شده یک ماشین 50 هرتز 500مگاولت آمپری است. این ماشین یک پیشرفت عمده در فن آوری ژنراتورهایی که‌با هوا خنک می‌شوند بوده و خنک‌کنندگی‌آن به شکل معکوس امکان‌پذیر شد. در خنک‌کنندگی معکوس، فنها در بالا دست‌کولر قرار می‌گیرند و به این ترتیب بخش‌فعال ژنراتور به طور مستقیم و بدون هیچ‌گونه پیش گرمایشی از هوایی که ازکولرها می‌آید بهره‌مند می‌شود. هوایی که به‌طور مستقیم از فنها تامین شده است‌همچنان که از درون فن عبور می‌کند،پیش‌گرم می‌شود. هوا در پایین دست کولرها در ابتدا ازیک ناحیه مخلوط عبور می‌کند که توزیع همگنی از هوای سرد را به ورودی ژنراتور می‌رساند. حتی اگر یک کولر، خارج از سرویس باشد این نوع از خنک‌کنندگی به ژنراتور این امکان را می‌دهد که با75 درصداز خروجی اسمی خود کار کند. محفظه ژنراتور 500 مگاولت آمپرآلستوم که با هوا خنک می‌شود کاملا جوشکاری شده و دارای یاتاقانهایی است که‌بر روی محفظه‌ای نصب شده و از یک‌سیستم خنک‌کننده بسته استفاده می‌کند.ابتکار طراحی عمده دیگر آن است که ژنراتور با راه آهن قابل حمل‌ونقل است. بررسی اصلاحات در حالی که بیش از 20 سال از کار اغلب نیروگاههای قدرت ایالات‌متحده می‌گذرد متخصصان نیروگاههای تولید برق در جست‌و جوی راههایی بوده‌اند تا قابلیت اعتماد ودر دسترس بودن ژنراتورهای قدیمی رابهبود بخشند. غیر از جایگزینی ژنراتورها، برخی از ژنراتورهای قدیمی‌تر را معمولا می‌توان با سیم پیچی مجدد استاتورها ونوکردن exciter (ژنراتور کمکی کوچکی که‌جریان میدانی لازم را برای ژنراتوری باجریان متناوب فراهم می‌کند) اصلاح کرد. دبلیوجی مور مدیر مهندسی کویل‌برق ملی در کلمبوس اوهایو می‌گوید که درهنگام اصلاح و بازسازی ژنراتورهای‌الکتریکی، یکی از اولین مراحل، آن است که‌شرایط فورجینگ روتور ارزیابی شود. در غیر از مواردی که مسائل جدی بروز کندجایگزین کردن روتور، لازم نیست. هر گونه ترکی که در سوراخها پیدا شود عموما ازفرکانس پایین و ناشی از تنشهای چرخشی‌در اثنای شروع بکار و توقف واحد است. با این همه چنین ترکهایی را نباید نادیده‌گرفت چرا که می‌توانند منجر به گسیختگی‌کاتاستروفیک روتور شوند. به گفته مور قبل از بازگرداندن یک روتور قدیمی‌تر به‌سرویس باید سوراخها به طور کامل بازرسی‌شوند تا شرایط کیفی آنها برای کارکرددرازمدت تایید شود. علاوه بر بازرسی چشمی سوراخ، آزمایشهای مغناطیسی و ماورای بنفشUT) نیز باید اجرا شود. هرگونه مسأله‌سطحی را می‌توان با سنگ زدن سوراخ، اصلاح کرد. با این حال، ترکهای عمیق‌تر بایدبا سوراخ کردن برداشته شوند. محلهای دندانه دار روتور می‌تواند در شعاعهای ماهیچه‌ای بالای دندانه، ایجاد ترک کند. این سوراخها را می‌توان با بازرسی‌چشمی، آزمایش با جریان گردابی (آزمایش‌غیر تخریبی که در آن تغییر امپدانس یک‌کویل آزمایش که به نزدیک نمونه هادی‌آورده شده است جریانهای گردابی ایجادشده به وسیله کویل را از خود نشان می‌دهدو در نتیجه برخی از خواص یا معایب نمونه‌را آشکار می‌کند)، نافذ رنگی (مایعی دارای‌رنگ که برای تشخیص ترکها یا سایر معایب‌سطحی مواد غیر مغناطیسی بکار می‌رود) ویا با آزمایش ذرات مغناطیسی مرطوب،آشکار کرد. با این همه مور می‌گوید: هیچ‌گزارشی از وقفه اجباری ناشی از ترکهای‌دندانه‌دار، ثبت نشده است. ترکهای کوچک‌را می‌توان با بزرگ کردن شعاع ماهیچه،برداشت به طور ی که در عین حال ترکهای‌بزرگتر نیاز به برداشتن بالای دندانه‌ها وسپس بازسازی یک حلقه حایل طولانی‌تر دارند. هنگامی که رطوبت، وجود داشته باشد حلقه‌های حایل غیر مغناطیسی از جنس5Cr 18Mn نسبت به تنش ترک خوردگی‌تاثیر پذیرند و در اثنای هر گونه اصلاح‌ژنراتور باید تعویض شوند. معمولا این نوع‌حلقه‌ها با حلقه‌هایی از جنس18 Cr 18Mn تعویض می‌شوند. طبق‌گزارش G.E. فولاد ضد زنگ غیر مغناطیسی18-18 نسبت به تنش ترک خوردگی مقاوم‌است. ترک خوردگی شیار فنری شبه بست (نوعی فنر که به عنوان بست استفاده می‌شود) به وسیله نیروهای متناوب حلقه‌حایل مخروطی در حال کشش بالای‌دندانه‌ها ایجاد می‌شود (شکل 2). با این‌وجود مور می‌گوید: این ترکها به سادگی بایک آزمایش نفوذ پذیری فلورسنت مغناطیسی مرطوب، آشکار می‌شوند. مشابه‌ترک خوردگی دندانه روتور، ترکهای درون‌شیار فنر شبه بست را می‌توان با بزرگ کردن‌شعاع، اصلاح کرد. سیم پیچها و عایق بندی سیم پیچهای مسی روتور، عمر نامحدودی دارند ولی وقتی که یک روتورتحت تاثیر گرمای بیش از حد قرار گیرد،مس، نرم می‌شود. اگر مس بیش از حد نرم‌شده باشد، آزمایش، سختی آن را تعیین‌خواهد کرد. مور می‌گوید: بازرسی چشمی‌باید هرگونه اعوجاج اضافی را مشخص کند. ترک خوردگی درپیچهای مسی روتور درروتورهایی که روی حلقه‌های حایل آن‌محور کوتاهی نصب شده باشد عادی است. این ترک خوردگیها را می‌توان با یک آزمایش‌نافذ رنگی بررسی کرد. سیم پیچهای مسی‌باز پخت شده با مقاومت کم که در واحدهای قدیمی نصب شده‌اند باید با نوعی مس بامقاومت بیشتر جابه‌جا شوند. طبق گفته مور این ماده (مس با مقاومت بیشتر) نسبت به تغییر شکل، مقاوم است. متاسفانه یک سیم پیچ باز پیچیده شده جدید مسی از مسهای قدیمی که مجددا استفاده شده باشد گرانتر است. اصلاحاتی که در عایق بندی و صفحات‌لغزش از جنس ماده‌ای با ضریب اصطکاک کم انجام شده است اعوجاج سیم‌پیچهای‌روتور را به حداقل رسانده و کارکرد ژنراتورها را اصلاح کرده است برخلاف‌سیم‌پیچهای روتوری که به صورت اقتصادی‌مجددا پیچیده شده باشند عموما با سیم‌پیچهای استاتور جایگزین می‌شوند. با پیشرفتهایی که هم اکنون در سیستمهای‌عایق بندی انجام شده، عایق‌بندی کمتری‌مورد نیاز است. کاربرد ژنراتورهای الکتریکی در اثر درجه حرارت حداکثر مجاز رساناهای مسی در سیم پیچهای استاتور و نیز دراثر انتقال‌حرارت در درون عایق‌بندی، محدود شده است. با این وجود کارکرد ژنراتور در درجه حرارتهای بالاتر برای مسهای هادی در هنگامی امکان‌پذیر است که کلاس حرارتی‌بالاتری برای ماده عایق بندی، استفاده شده‌باشد. واضح است که با کارکرد ژنراتور دردرجه حرارتهای بالاتر، خروجی ژنراتور افزایش پیدا می‌کند. هم اکنون برای کارکرد ژنراتور در درجه حرارتهای بالاتر، مواد جدیدی وجود دارد. به دلیل این که‌عایق‌بندی جدید، مقاومت حرارتی کمتری‌دارد انتقال حرارت میله‌های استاتور، بهبودپیدا کرده و خروجی ژنراتور افزایش می‌یابد. با وجود آن که برای ژنراتورهای بزرگتر هنوز هم روش خنک کنندگی به وسیله هیدروژن مورد استفاده قرار می‌گیرد اصلاحات اخیر در سیستمهای خنک‌کنندگی با هوا و همچنین عایق بندی به روش خنک‌کنندگی با هوا اجازه داده است تا با سیستمهای خنک‌کنندگی به وسیله هیدروژن برای ژنراتورهایی که حداکثر ظرفیت آنها500 مگاولت‌آمپر است رقابت کنند. طبق‌نظر سازندگان، استفاده از ژنراتورهایی که باهوا خنک می‌شوند و ظرفیتشان بیش از50مگاولت آمپر باشد موضوعی است که‌فقط زمان، آن را حل خواهد کرد. |
| تاریخ: ۱۳۹۱/۸/۲۴ |
 |