بخشی از مقاله
چکیده
در نیروگاه های حرارتی، پمپ تغذیه آب دیگ بخار از بزرگترین و مهم ترین پمپ های سیکل حرارتی بوده و بیشترین مصرف داخلی را دارد . یکی از مشکلاتی که در نیروگاه های حرارتی به چشم میخورد و منجر به هدر رفت مقدار قابل توجهی انرژی در داخل نیروگاه می شود، نشتی داخلی شیر مسیر حداقل جریان - مینیمم فلو - پمپ تغذیه هنگام بسته بودن است.
در این تحقیق، مشکل نشتی داخلی مورد بررسی قرار گرفت و در این راستا برای افزایش سختی و مقاومت سایشی شیر، قسمت های سیت و پلاگ آن تحت نیتروژن دهی پلاسمایی با دمای500 C0 به مدت 15/5 ساعت با ترکیب گاز %20 هیدروژن و %80 نیتروژن و با فشار4/55 mbar قرار گرفت. آزمایشات سایش پین روی دیسک و میکروسختی سطحی ویکرز بر روی نمونه های نیتریده شده و نیتریده نشده شیر، قبل و بعد از نیتروژن دهی انجام شد.
نتایج حاصل از آزمایشات، افزایش مقاومت سایشی و سختی سطحی را نشان داد. پس از آن شیر نیتروژن دهی شده به مدت 6 ماه تحت شرایط موجود در نیروگاه در سرویس قرار گرفت. آنچه که پس از 6 ماه مشاهده شد، کارکرد شیر بدون هیچ نشتی داخلی بود. این تحقیق در نهایت، مصرف داخلی نیروگاه را کاهش و راندمان کلی سیکل تولید برق نیروگاه را افزایش داده و باعث جلوگیری از هدر رفت مقدار قابل توجهی انرژی و صرفه جویی اقتصادی شد.
مقدمه
نیروگاه های حرارتی برای توسعه جامعه بسیار مهم هستند و باید با توجه به مناسب ترین فنآوری های در دسترس، طراحی، اداره و بهره برداری شوند. بر طبق گزارش International Energy Outlook - IEO - 2010، تولید برق خالص جهان به میزان %87 از میزان 18,8 تریلیون کیلووات ساعت در سال 2007 به 25 تریلیون کیلووات ساعت در سال 2020 و 35/2 تریلیون کیلو وات ساعت در سال 2035 افزایش می یابد. ارزش یک نیروگاه حرارتی به برنامه ریزی برای تعمیر، نگه داری و قابلیت اطمینان از هر بخش و قطعه ای از تجهیزات نصب شده در نیروگاه مرتبط است.
در سیکل ترمودینامیکی نیروگاه های بخار، پمپ ها نقش بسیار مهمی دارند و سهم عمده ای از مصرف داخلی واحد به آنها مربوط می شود.
در نیروگاه های حرارتی برای تولید برق، آبی که به صورت مایع است، هنگام ورود به توربین ها باید به صورت بخار فوق داغ درآید. که این کار توسط دیگ های بخار انجام می شود
به منظور کاهش مصرف سوخت در دیگ های بخار و افزایش راندمان سیکل نیروگاه ، آب قبل از ورود به دیگ های بخار، توسط هیترهایی حرارت دیده و دما و فشارش افزایش می یابد. برای این منظور، آب پس از گرم شدن در هیترهای اولیه، برای اکسیژن زدایی وارد هیتر بازی بنام مخزن تغذیه آب یا فید واتر تانک می شود و پس از آن نیز توسط سه عدد پمپ بنام پمپ تغذیه آب یا فید واتر پمپ به سمت دیگ بخار فرستاده می شود. این پمپ ها از نوع سانتریفیوژ هستند. پمپ های سانتریفیوژ با خروجی بسته و مسیر حداقل جریان - مینیمم فلو - شروع به کار می کنند..
در ابتدا هنگامی که ساکشنپمپ تغذیه آّب را باز می کنند، خروجی پمپ بسته است و آب ورودی به پمپ از مسیر حداقل جریان - مسیر مینیمم فلو - مجددا واردمخزن تغذیه آّب می شود تا شرایط پمپ برای ارسال آب به سمت دیگ بخار فراهم شود. سپس شیر خروجی اصلی پمپ مخزن تغذیه آب باز شده و مسیر حداقل جریان توسط شیر آن کاملا بسته می شود
در این حالت شیر مسیر حداقل جریان، باید کاملا بسته باشد و هیچ جریان سیالی از آن عبور نکند. در غیر اینصورت، باعث هدر رفت انرژی می شود. تحت این شرایط سطوح آب بند شیر مسیر حداقل جریان تحت فشار و دمای بسیار بالایی قرار دارد که باعث فرسایش شدید قسمت های سیت و پلاگ شیر و نشتی آب قابل ملاحظه ای می شود. وجود نشتی داخلی در شیر مسیر حداقل جریان، موجب افزایش جریان مصرفی الکتروموتور و به تبع آن افزایش میزان مصرف داخلی واحد به میزان قابل توجهی می شود
. علاوه بر افزایش مصرف داخلی، بحث خارج نمودن تجهیزات - شیرمذکور - و پایین آمدن ضریب اطمینان واحد و هزینه های تعمیراتی را نیز می توان بیان نمود. شکل 1 تصویر شیر مسیر حداقل جریان به صورت شماتیک نشان داده شده است. همچنین درشکل 2 مسیرهای ورودی و خروجی پمپ اصلی و نیز مسیر حداقل جریان به طور شماتیک نشان داده شده است.
نیتروژن دهی پلاسمایی یک فرآیند بسیار مناسب سخت کاری سطحی به ویژه برای فولادهای ضد زنگ و فولادهای ابزار است و فرآیند اصلاح ساختار سطوح فلزات می باشد که موجب بهبود مقاومت سایشی، خوردگی و خستگی قطعات صنعتی می شود و در نتیجه، باعث افزایش عمر و کارایی بهتر آن ها می شود. به عبارت دیگر ، این روش یکی از فرآیندهای مهم مهندسی سطح می باشد که به کمک تخلیه ی تابان در دماو ترکیب مناسب از گاز نیتروژن و هیدروژن، نیتروژن جذب سطح شده و در عمق مورد نظر نفوذ می کند. به این ترتیب، سختی سطح و مقاومت به سایش انواع مختلف مواد مهندسی بهبود می یاب
شکل1 شماتیک شیر مسیر حداقل جریان پمپ تغذیه
شکل 2 شماتیک قسمت شامل شیر مسیر حداقل جریان سیکل تولید برق نیروگاه حرارتی
