مقاله در مورد توربین های گازی

بخشی از مقاله

مقدمه
كليات
توربين هاي گازي همانند هر وسيلة گردندة توليد قدرت از يك برنامه طرح ريزي شدة بازرسي دوره اي همراه با تعمير و تعويض قطعات (در صورت لزوم) برخوردار مي باشند تا حداكثر قابليت دسترسي و اطمينان به واحد را تأمين كند. اهداف اين بخش
عبارتند از:
1)كمك به پرسنل تعميراتي در آشنا شدن با واحد، و اينكار با تفكيك نوع بازرسي ها بر حسب نوع سيستم ها، و در مناسبت هاي لازم، توصيف مختصري در رابطه با علت بازرسي، و كارهايي كه بايد انجام شود ارائه مي گردد.
2)تعيين اجزاء و قطعاتي كه بايد به طور دوره اي (متناوب) بين تست هاي راه اندازي اوليه و بازرسي هاي بعدي آزمايش شوند.

3)در اينجا فواصل بازرسي بر مبناي نظرات مهندسي و تجارب كسب شده از واحدهاي توربين گاز مي‌باشد. فواصل زماني واقعي براي هر توربين گاز خاص بايد بر مبناي تجارب كاري استفاده كننده و شرايط محيطي رطوبت، گرد و غبار و اتمسفر خورنده (Corrosive) تعيين شود.
قبل از انجام بازرسي هاي برنامه ريزي شده يا اخذ اطلاعات در رابطه به نحوة كار توربين، كمپرسور را بر طبق روش تميز كردن كمپرسور توربين گاز كه در بخش 2 (عمليات استاندارد) اين كتاب بيان گرديده تميز كنيد. قبل و بعد از هر بازرسي مجموعة كاملي از اطلاعات از جمله مقادير لرزش بايد گرفته و بعنوان مرجع ثبت شود. ثبت بازرسيهاي انجام شده و شرح كارهاي تعميراتي اجرا شده

بيشتري كمك را در مشخص شدن يك برنامة تعميراتي خوب براي واحدهاي توربين گاز خواهد داشت. برنامة تعميراتي با امور جزئي شروع شده و متناسب با كاركرد واحد افزايش يافته تا اينكه به يك تعمير اساسي (Major overhaul) منتهي مي شود و سپس سيكل فوق تكرار خواهد شد. انجام بازرسي ها را مي توان آنچنان ترتيب داد كه مدت زمان خروج واحد و هزينة تعميراتي براي كاركرد خاصي را كاسته و ضمناً حداكثر زمان دستيابي به واحد را افزايش داد.

عواملي كه بر مقدار و حجم تعميرات اثر مي گذارند:

فاكتورهايي كه بيشترين تأثير را بر عمر قطعات هر دستگاه معين دارند در شكل 1-1 نشان داده شده اند.
توجه: اثر فاكتورهاي تعميراتي از قبيل نوع سوخت، تعداد استارت ها و نحوة بارگيري در تعميرات هر واحد، در صورت حضور همة فاكتورها، به مجموع اثرات آنها بستگي دارد.
همچنين بايد توجه شود كه همچنان كه فاكتور تعميراتي اضافه مي شود، زمان بين بازرسيها و تعميرات اجزاء كاسته شده و ممكن است كه تعويض قطعات افزايش يابد.

سوخت Fuel
اثر نوع سوخت بر عمر قطعات مربوطه به انرژي تشعشعي در پروسة احتراق و قابليت پودر شدن سوخت هاي مايع مختلف مي‌باشد. بنابراين گاز طبيعي كه نياز به پودر شدن ندارد، كمترين سطح انرژي تشعشعي را داشته و طولاني ترين عمر قطعات را ايجاد خواهد كرد. گاز طبيعي براي استفادة توربين هاي گاز در كاربردهاي صنعتي سوخت متداول مي‌باشد.
بعد از سوخت گاز، به ترتيب سوخت مايع تقطير شده (Distillate fuel) و سوخت خام (Ceude oil)، با توجه به انرژي تشعشعي بزرگتر و قابليت پودر شدن بدتر، در كاهش طول عمر قطعات مؤثر مي باشند.

همچنانكه در شكل 2-1 نشان داده شده است. همچنين ناخالصي هاي (كثافات) موجود در سوخت بر فواصل تعميراتي اثر مي گذارند. اين موضوع خصوصاً براي سوخت‌هاي مايعي كه در مسير خود از پمپ ها، اجزاء اندازه گيري و نازل ها عبور مي‌كنند و در اثر انجام تعميرات روي اين اجزاء احتمال كثيف شدن سوخت وجود دارد، صحت دارد. ناخالصي هاي موجود در سوخت گاز مي تواند سبب سايش مكانيكي (Errosion) يا خوردگي شيميايي (Corrosion) در كنترل والوها (Control Valves) و نازل هاي سوخت شود.

موضوع محدود كننده در كاركرد مداوم با سوخت هاي مايع، كثيفي نازل هاي سوخت مي‌باشد. سوخت خيلي تميز مي تواند فواصل تعميراتي را افزايش دهد حال آنكه سوخت كثيف باعث كم شدن آن خواهد شد.

ميزان تكرار استارت (راه اندازي) Starting frequency
هر توقف و راه اندازي يك توربين گاز، مسيرگاز داغ را در معرض سيكل هاي حرارتي قابل توجهي قرار مي‌دهد. سيستم هاي كنترل جهت به حداقل رساندن اين اثر طراحي و تنظيم شده اند. هرچند كه توربين گازي با شرايط مكرر راه اندازي و توقف، عمر قطعات كوتاهتري نسبت به يك واحد مشابه در كاركرد پيوسته خواهد داشت. شكل 3-1 را ببينيد.

سيكل بارگيري Load Cycle
سيكل بارگيري توربين گاز تا موقعي كه پيوسته و مداوم باشد اثرات مخرب كمي بر عمر قطعات خواهد داشت زيرا به تغييرات مكرر و سريع بار نياز ندارد. شكل 4-1 را ببينيد.
محيط Environment
وضعيت هواي ورودي به توربين گاز در صورتي كه ساينده يا خورنده باشد مي تواند اثر قابل توجهي روي مخارج تعميراتي داشته باشد. اگر مواد ساينده (نظير مواد ناشي از طوفان شن) در هواي ورودي باشند بايد توجه خاصي به فيلتره كردن ورودي مبذول شود تا اين اثر را بتوان به حداقل رساند.

در صورتي كه توربين گاز مي بايست در يك محيط خورنده (براي مثال محيط نمك دار) به كار افتد، بايد توجه دقيقي به موقعيت مكاني وضعيت هواي ورودي و كاربرد مواد مناسب و پوشش هاي (Coatings) حفاظتي مبذول شود. ضروري است كه در طي مراحل برنامه ريزي يك واحد خاص، انواع مواد آلوده كنندة خورنده يا ساينده را تشخيص داده و اقدامات لازم براي به حداقل رساندن آنها انجام شود.

تجارب تعميراتي (Manitenance practices)
آگاهي داشتن بر وضعيت قطعات فقط بر مبناي تخمين ها بوده و بسته به دستگاهها و شرايط كاري خاص تغيير خواهد كرد. هرچند تخمين هاي مبتني بر تجارب قبلي مي‌تواند در طرح ريزي يك برنامة تعميراتي بسيار مفيد باشد، با جمع آوري اطلاعات واقعي كاري در مورد يك واحد خاص قدم بعدي مي بايست تنظيم دوره هاي بازرسي خوب باشد.
بازرسي اوليه را مي توان بر مبناي جدول بازرسي احتراق، جدول بازرسي مسير گاز داغ و جدول بازرسي اساسي منطبق با واحد خود و نيازهاي برآورده شده جهت موقع خروج واحد مندرج در شكل 5-1 برنامه ريزي كرده بايد در نظر داشت كه نيازهاي برآورد شده جهت موقع خروج واحد را مي توان براي تخمين سيكل هاي تعميراتي به كار برد اگرچه اين مقادير بسته به فاكتورهاي زيادي كه شرايط كاري يك واحد خاص نصب شده مشخص مي‌كند تغيير خواهد كرد.

دوره هاي زماني بازرسي بسته به سوخت، سيكل كاري و تجربة تعميراتي دارندة دستگاه تغيير خواهد كرد. مقدار نفر ساعت (man hour) بازرسي بسته به برنامه ريزي قبلي، دسترسي به قطعات، قابليت كاري، شرايط جوي، ميزان استهلاك مجموعه، نظارت و غيره تغيير خواهد كرد.
برآورد دقيق مدت زمان خروج واحد، نيازهاي قطعات يدكي، و مخارج وابسته به بازرسي يك واحد

خاص نصب شده را مي توان از متخصصان مربوطه بدست آورد. برنامه ريزي خوب تعميراتي جهت حداقل زمان توقف (Down time) به سهولت دسترسي به قطعات تعويضي (جديد يا قبلاً تعمير شده) كه بتواند با قطعات موجود تعويض شود نياز دارد. قطعات تعويض شده را بعداً بدون آنكه زمان توقف را طولاني تر كند مي توان تعمير كرد.

براي اطمينان از كاركرد بهينه (Optimum) توربين گاز حداقلي از قطعات يدكي بايد در انبار موجود باشد تا بازرسي توربين گاز را پشتيباني كند. يك مركز مشخص در واحد مي تواند قطعات يدكي كافي جهت بازرسي مسير گاز داغ را انبار كند.
بسياري از نيروگاههاي گازي با تشخيص اين موضوع

كه قابليت دسترسي به اين قطعات زمان غير مفيد در اورهال اساسي را به حداقل مي رساند، قطعات يدكي عمده را در محل نيروگاه انبار مي كنند. برنامة طرح ريزي شدة تعميراتي نيازهاي تجهيزات را پيش بيني كرده و انتظارات ما از سيستم از نظر استفاده، قابليت اطمينان و مخارج را برآورده مي‌كند.

انواع بازرسي
انواع بازرسي ها را كه مي توان بطور كلي تحت عناوين بازرسيهاي حالت كاري و حالت توقف واحد تقسيم بندي كرد. بازرسيهاي در حين كار واحد، در حين راه اندازي (Start-up) و در حالي كه واحد كار مي‌كند انجام مي شود. اين بازرسي بر وضعيت عمومي واحد و تجهيزات وابسته دلالت مي‌كند. بازرسي حالت توقف واحد در حالي اجرا مي شود كه واحد در يك توقف مي‌باشد. بازرسيهاي واحد متوقف شده (shut down) شامل بازرسيهاي احتراق، مسير گاز داغ، و اساسي مي‌باشد. بازرسي هاي اساسي نياز به دمونتاژ يا پياده كردن (Disassembly) توربين (در درجات مختلف) داد. شكل 6-1 را ملاحظه كنيد.
قابليت اطمينان در راه اندازي توربين را مي توان با اجراي بازرسي واحد رزرو
(Stand by) كه متوقف است بالا برد. سرويس روتين باطري، تعويض فيلترها، چك كردن روغن و سطوح آب، تميز كردن رله ها، چك كردن تنظيمات و كاليبراسيون تجهيزات، روغنكاري و ديگر تعميرات عمومي پيش گيري كننده را در ساعات غير پيك بدون ممانعت از كار توربين مي توان اجرا كرد. ملحقات مشخصي را كه در تعمير يا تعويض مورد نياز است مي توان تعمير و يا تعويض كرد بعلاوه راه اندازي هاي آزمايشي روتين، بخشي ضروري از يك برنامة خوب تعميراتي مي‌باشد. اكيداً توصيه مي‌شود كه واحد لا اقل بمدت يك ساعت در هر دو ماه يكبار راه اندازي شده و اطلاعات مربوطه ثبت شود. اين كار رطوبت جمع شده در داخل كانالها و ديگر اجزاء را كه ناشي از تغييرات درجة حرارت و رطوبت است خشك مي‌كند.

اگر در نظر است كه واحد براي مدت طولاني متوقف باشد، هر هفته يكبار آن را روي ترنينگ گير (Turning gear) قرار داده و روغن را به گردش در آوريد تا ژورنال ها را جهت جلوگيري از زنگ زدگي بپوشاند. بازرسي هاي ويژه نظير بازديد بورسكوپ (Borescope) يا تست ادي كارنت (Eddy current) را بدون ممانعت از قابليت دسترسي به واحد مي توان جهت برنامه ريزي بعدي تعميرات دوره اي بكار برد. ضمناً توصيه مي شود كه هر وقت كه نفرات كافي در واحد حضور دارند، بازرسيهاي چشمي (Visual)اجرا شود.

بازرسي احتراق (Combuston inspection)
در واحد متوقف بازرسي كوتاهي لازم است نا نازل هاي سوخت بيرون آورده و تعويض شده و لاينرهاي احتراق (Liners)، قطعات انتقال دهنده (Transition pieces) و لوله‌هاي انتقال شعله (Crossfire, Tubes) بازديد شوند