بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به تعداد زیاد توربینهاي گازي مدل V94.2 که در حال حاضر در نیروگاههاي داخل کشور نصب و در حال بهره برداري می باشند و مشکلات ارتعاشی این توربینها، که معمولا این مشکلات پس از تعمیرات اساسی بیشتر بروز می نماید زمانی که دامنه ارتعاشات سنسورهاي نسبی یا مطلق یاتاقانها از حد آلارم بالاتر می رود در این شرایط گروههاي مهندسی، تعمیرات و بهره برداري نیروگاهها بررسی ها زیادي انجام می دهند تا اطمینان حاصل شود که این آلارم واقعی بوده یا اینکه کاذب می باشد و همواره بحث شناسایی دقیق عیوب و ارائه راهکار اصلاحی با چالشهایی روبرو می باشد
این مقاله به تشریح اقدامات انجام شده در یکی از توربینهاي گازي نیروگاه فردوسی مشهد که پس از تعمیرات اساسی، دامنه ارتعاشات یاتاقان توربین نسبت به قبل افزایش داشت می پردازد که با آنالیز ارتعاشات و تحلیل فرکانسی، عیوب نامیزانی در روتور و سایش در پره هاي متحرك شناسایی گردید و با انجام بالانس در محل - Field Balance - واحد بالانس شده و دامنه ارتعاشات کاهش یافت و جهت اصلاح عیب سایش با انجام تنظیمات مربوط به کریرها ، راهکار اصلاحی ارائه گردید.
مقدمه
پایش و کنترل ارتعاشات در توربینهاي گازي بزرگ، همانند توربین V94.2 داراي اهمیت خاص می باشد زیرا نیروهاي آیرودینامیکی شدیدي که به روتور و مجموعه پره هاي متحرك و ثابت توربین وارد می شود می توانند عامل ارتعاشات ناخواسته با دامنه بالا حتی در شرایط نرمال بهره برداري باشند. توربین نمی تواند براي مدت طولانی تنش هاي ناشی از ارتعاشات بالا را تحمل کند. با وجودي که حداکتْر ارتعاشات مجاز از طرف سازنده تعیین شده است ولی بهره برداري طولانی با این شرایط باعث ایجاد صدمه به توربین می گردد.
اگر شرایط بهره برداري از توربو ژنراتور بی دلیل تغییر کند. لازم است این رفتار دقیقا بررسی گردد. بویژه افزایش دامنه ارتعاشات همراه با تغییر زاویه فاز باید با دقت مضاعف بررسی گردد چرا که ممکن است بدلیل آسیب دیدن شفت یا ایجاد ترك در آن باشد. هنگامی که تغییرات رو به افزایش مشاهده می گردد ممکن است عیب در حال گسترش باشد.
یکی از شرایط چالش انگیز در بهره برداري این توربین ها زمانی است که دامنه ارتعاشات سنسورهاي نسبی یا مطلق یاتاقانها از حد آلارم بالاتر می رود در این شرایط گروههاي مهندسی، تعمیرات و بهره برداري نیروگاهها بررسی ها زیادي انجام می دهند تا اطمینان حاصل شود که این آلارم واقعی بوده یا اینکه کاذب می باشد. اگر این آلارم واقعی باشد و در آنالیز فرکانسی، فرکانس 1XRPM بالاترین دامنه را داشته باشد به احتمال زیاد عیب موجود آنبالانسی می باشد و درصورتیکه آنبالانسی با تحلیلهاي فرکانس و فاز تایید گردد جهت کاهش دامنه ارتعاشات بالانس واحد الزامی است.
در بررسی و آنالیز ارتعاشات واحد 1 نیروگاه فردوسی مشهد پس از اورهال، عیوب ارتعاشی که در این توربین مشاهده گردید شامل انبالانسی - نامیزانی - و سایش در پره هاي متحرك بود.
سیستم ارتعاشی توربین گاز: V94.2
توربین هاي گازي V94.2 داراي یک کمپرسور 16 مرحله اي و توربین 4 مرحله اي می باشد. توربین از طریق یک شفت میانی با ژنراتور کوپل شده است. هر توربو ژنراتور داراي چهار یاتاقان می باشد که یا تاقان کمپرسور از نوع تراست- ژورنال و بقیه یاتاقانها ژورنال ساده می باشند.
در این واحدها براي هر یاتاقان، 4 سنسور ارتعاشی نصب شده است و ارتعاشات مطلق پوسته یاتاقان و ارتعاشات نسبی شفت به صورت پیوسته براي هر چهار یاتاقان اندازه گیري می شود. مقادیر ارتعاشات مطلق توسط سنسورهاي شتاب پیزوالکتریک مدل CA201 که بر روي پوسته یاتاقان در جهت قائم نصب شده اندازه گیري شده و مقادیر نسبی توسط دو سنسور جابجایی غیر تماسی مدل TQ402 که در زاویه 90 درجه نسبت به هم قرار دارند اندازه گیري می شوند سیستم ارتعاشی بکار رفته در توربین گاز V94.2، موسوم به MPS است.. MPS جزء لرزش سنجهاي سري VM600می باشد.
این مجموعه یک سیستم مدولار بوده و شامل کارتهایی است که در یک راك مشترك نصب شده و به صورت یک سیستم مستقل عمل می نماید و جهت پردازش، حفاظت و مانیتورینگ وضعیت ماشین می باشد. کارت MPC4 عنصر اصلی در سیستم VM600 می باشد. این کارت قادر به اندازه گیري و نظارت بر چهار سیگنال دینامیک ورودي و دو سیگنال سرعت به طور همزمان می باشد. در این واحدها دامنه کلی ارتعاشات براساس زمان قابل نمایش می باشد. در پانل جلویی این کارت کانکتورهاي BNC براي خروجی سیگنالهاي خام - پردازش نشده - و سیگنالهاي سرعت موجود می باشد.
جهت انجام آنالیز سیگنالهاي ارتعاشی نیاز به نمونه برداري از این سیگنالها می باشد که از این پورت نمونه برداري ها با فرکانس بالا انجام می شود و همچنین همزمان از سیگنالهاي DC سنسور مربوط به موقعیت دورانی شفت - Key phazor - نیز نمونه برداري انجام می شود تا تحلیل هاي مربوط به زاویه فاز بر اساس آن صورت گیرد.
شرح :
پس از اتمام تعمیرات اساسی، واحد 1 نیروگاه فردوسی مشهد در ساعت 22:08 مورخه 1393/09/03 با شبکه سراسري سنکرون گردید. ارتعاشات یاتاقانهاي توربین در حین استارت و بارگیري واحد نسبت به زمان قبل از اورهال تغییرات زیادي داشت بحدي که دامنه ارتعاشات مطلق یاتاقان توربین در خلال انجام تست Load Rejection تا 10.6 mm/s افزایش می یافت لذا پیرو درخواست نیروگاه فردوسی جهت بررسی علت بالا رفتن ارتعاشات مطلق یاتاقان توربین واحد پس از اورهال، در تاریخ 93/10/03 واحد با سوخت گازوئیل استارت شده و تا 20MW بارگیري شد و در حین راه اندازي و بهره برداري وضعیت ارتعاشات واحد بررسی و تجزیه و تحلیل گردید گردید که شامل مراحل زیر بود.
مرحله اول مربوط به بررسی ترندهاي DCS بود که در این مرحله مشخص شد ارتعاشات مطلق یاتاقان توربین درحین راه اندازي صعودي بوده و در دور3000 تا 8.2 mm/s افزایش داشت. ارتعاشات سایر یاتاقانها در محدوده مجاز بود.
شکل :1 ترند ارتعاشات واحد 1 نیروگاه فردوسی در حین راه اندازي پس از اورهال
جدول :1 مقادیر پیک ارتعاشات یاتاقانها از طریق DCS قبل از بالانس
شکل :2 ترند ارتعاشات واحد 1 نیروگاه فردوسی در بار Base Load پس ار اورهال
