بخشی از مقاله
چکیده
نظر به حساسیت موضوع هواي فیلتر شده جهت کمپرسور هواي توربینها در جهت جلوگیري از آثار ضربات و خسارات ناشی از ورود ذرات به پره هاي کمپرسور و افزایش عمر تجهیز و بالا بردن بازده توربین، مبحث فیلتراسیون همواره مورد بحث بوده بطوري که عدم توجه به آن، باعث خسارت به مجموعه کمپرسور هوا و توربین می شود.
بر همین اساس با پیشرفت تکنولوژي فیلتراسیون و با توجه به مشکلات موجود در فیلتراسیون هواي ورودي توربینهاي موجود در شرکت نفت و گاز گچساران، که طراحی سالها پیش بوده، نظیر عدم آب بندي مناسب و ورود هواي تصفیه نشده به توربین، زمان کوتاه تعویض فیلترها، وجود الیاف پشم شیشه و مضر در ساخت فیلتر، هزینه بالاي تعویض و... ، تغییر سیستم فیلتراسیون یکی از زمینه هاي کاري این شرکت قرار گرفت و دو سیستم فیلتراسیون جدید، بر روي دو ردیف توربین نصب گردید که آثار و نتایج فراوانی در زمینه انرژي، زیست محیطی، اقتصادي و بهره وري نیروي انسانی عاید شرکت گردید بطوري که پس از تجزیه و تحلیل سیستم فیلتراسیون جدید و اثبات مزایاي مختلف این روشها، انجام روش برتر بعنوان موفق ترین گزینه، جهت اجرا بر روي مابقی ردیفهاي توربین، در سرلوحه کار قرار گرفت که به عنوان پروژه در حال اجراست.
-1 مقدمه
توربینهاي گازي یکی از وسایل حساس و گران قیمت در اکثر صنایع بوده و سلامت و کارکرد مطمئن این تجهیز، همواره یکی از دغدغه هاي اصلی مدیریت شرکتها می باشد. حساسیت فوق در صنایع نفت و گاز دو چندان شده بطوري که وارد شدن خسارت یا توقف توربینها، عوارض متعددي همچون، عدم توانایی در ارسال نفت، خسارت اقتصادي ناشی از گازسوزي و به تبع آن، آلودگی محیط زیست، وقفه در تزریق گاز و تاثیر آن بر استحصال نفت از مخازن و ... را در پی دارد. از آنجا که کمپرسورها یکی از اساسی ترین اجزا در توربینها می باشد، لذا همواره یکی از مهمترین مباحث طراحان توربین، شرایط مناسب هواي ورودي به توربین می باشد. در همین راستا با قراردادن فیلترهاي متعددي در مسیر هواي ورودي، هوا را تا حد ممکن عاري از ذرات گرد و غبار کرده تا بدین ترتین علاوه براطمینان از عدم اشکال در کمپرسور هوا، بازدهی کمپرسور و در نتیجه بازدهی توربین در خلال کارکرد و ورود هوا، کاهش نیابد.
-2 مقاله
توربین ها یکی از محرکهاي اصلی در صنعت نفت محسوب شده که با تبدیل انرژي سوخت به شکلهاي دیگري از انرژي اعم از الکتریکی - مورد استفاده در نیروگاهها - ، مکانیکی - جهت چرخاندن پمپها، کمپرسورها - نقش کلیدي در فرآیند دارند.
در یک توربین گازي، هواي محیط پس از عملیات فیلتراسیون، وارد کمپرسور می گردد. کمپرسور هوا در ابتدا و قبل از توانایی توربین در چرخش کمپرسور هوا، بوسیله استارتر راه اندازي می گردد. کمپرسور، هواي ورودي را تا مقدار خاصی متراکم کرده و پس از ورود سوخت به سیستم، در محفظه احتراق، ترکیب سوخت و هوا محترق شده و باعث افزایش انرژي سیال می گردد
- . - 1 انرژي فوق در توربین گرفته شده و مقداري از آن جهت چرخاندن کمپرسور هوا و مابقی نیز در توربین نیرو به انرژي مکانیکی تبدیل شده که جهت چرخاندن متحرکها - پمپ، کمپرسور و.... - مورد استفاده قرار می گیرد.شکل - 2 - ، نمایی از اجزاي توربین و وضعیت دما و فشار در نقاط مختلف آن، می باشد
کمپرسور یکی از اجزاي مهم و اساسی در توربینهاي گازي است که بواسطه قطعات خاص بکار رفته در آن و وجود فواصل بسیار کم در بین قطعات ثابت و متحرك، فوق العاده حساس بوده و در صورت آسیب به قطعات فوق، باعث کاهش راندمان توربین، خراب شدن تجهیزات، افزایش هزینه هاي تعمیر و به تبع آن گازسوزي و آلودگی محیط و... زیست می گردد.
همچنین به علت قطوربودن محورهاي توربین گاز و کارکرد آنها در دورهاي بالا، اصابت مداوم ذرات موجود در هوا به پره هاي کمپرسور و توربین در این حالت باعث وارد آمدن صدمات زیادي به پره ها میشودح از نقطه نظر مصرف انرژي نیز، علیرغم ریز بودن گردوغبار و سایر ذرات موجود در هوا، با توجه به اینکه در پره هاي کمپرسور هواي توربین، در اثر عبور جریان هوا، یک جریان هواي آیرودینامیکی بسیار دقیق بر روي انها تشکیل می شود، لذا هر عاملی که بر روي این جریان هوا تاثیر گذارد، می تواند باعث افزایش مصرف انرژي به ازاي مقدار مشخصی کار خروجی کمپرسور گردد.
سه مشکل اساسی و مهم که هواي کثیف میتواند براي توربینهاي گاز به وجود آورد عبارتند از: ساییدگی جغپطکپطغض پره هاي کمپرسور، کثیف شدن کمپرسور هوا و گرفتگی شیارهاي خنک کاري پره ها. اصولا در مبحث فیلتراسیون، دو پارامتر راندمان فیلتراسیون و کمترین مقدار افت فشار از پارامترهاي اصلی بوده که اثر هر در آنها باید بگونه اي باشد که توربین را از لحاظ راندمان، در حالت بهینه نگه دارد.
بدیهی است در حالتی که سدي در جلو هواي ورودي به توربین ایجاد کرده و مانع از رسیدن هوا به توربین گردیم، اگرچه از لحاظ راندمان بالاترین حد ممکن می باشد ولی بعلت ایجاد افت فشار بسیار بالا، مطلوب نمی باشد. توربینهاي گاز باید طوري طراحی شوند که میزان مصرف انرژي جهت مکش هوا در کمترین حد ممکن باشد که نتیجه آن، افزایش انرژي تولیدي توسط توربین می باشد.
کثیف شدن کمپرسور بر اثر جمع شدن اجسام ریز بر روي پره در مراحل انتهایی کمپرسور، باعث کاهش شدید راندمان سیستم توربین و افزایش نرخ حرارتی توربین گاز و در نتیجه افزایش مصرف سوخت میشود
بسته شدن راهگاههاي خنک کننده، باعث گرم شدن بیش از حد پره ها شده که خسارتهاي بسیار سنگینی به پره ها وارد خواهد شدح برخی از انواع ناخالصیهایی که وارد توربین می گردد عبارتند از: ناخالصیهاي غیر قابل دید توسط چشم غیرمسلح، نظیر اجسام معلق در دود حاصل از احتراق هیدروکربنها، سوختهاي فسیلی که یکی ازکوچکترین اجسام آلوده کننده محیط می باشد و بعلت خاصیت چسبنده بودن این دسته، آنها راجزء ذرات بسیار آسیب دهنده قرار داده استح دسته دیگراجسام آلوده کننده شامل غبار، رطوبت، مه، ذرات ریز یخ و دود می باشد
افت فشار هواي ورودي که به صورت میلیمتریا اینچ آب اندازه گیري میشود نشانگر گرفتگی فیلتر و عملکرد نامناسب فیلتر است. با افزایش افت فشار در فیلترهاي هواي ورودي، قدرت زیادتري توسط توربین باید صرف مکش هوا شود. به طور کلی بر اساس اصول علمی، براي هر 25 میلیمتر آب افت فشار در طرفین فیلتر، نیم درصد افت در قدرت تولیدي را به همراه دارد
مقاومت فیلتر در برابر پارگی، تست مدیاي فیلتر جهت جذب ذرات و تست بازدهی فیلتر از مواردي است که در انتخاب یک فیلتر مورد آزمایش قرار می گیرد از میان آنها، پارامتر مهمی که در فیلترها جهت نشان دادن میزان جذب ذرات هوا استفاده می شود
انواع فیلترهاي بکار رفته در سیستم هواي ورودي توربینهاي گازي:
فیلتر رول ماتیک: ROLL-O-MATIC
این فیلترها به عنوان پیش فیلتر یا فیلتر اولیه بکار رفته که از جنس پشم شیشه/ححAعنلغققA ساخته شده و میزان فشردگی آنها از سمت ورود هوا به سمت خروج آن کاهش می یابد . - 4 - بدین ترتیب میزان جذب گرد وغبار در این فیلترها در جهت طول آنها افزایش می یابد. بازده فیلترهاي فوق بر اساس غبار اتمسفري، برابر 85-80 درصد بوده و دوره تعویض یک رول 20 متري انها بر حسب شرایط آب و هوایی از 1 تا 2 ماه متغیر می باشد. دوره تعویض طولانی، افت فشار کم از مزایا و همچنین، لزوم تهیه مواد اولیه فیلتر فوق از خارج، آلودگی بسیار زیاد جهت محیط زیست و نفرات، از معایب این فیلترها می باشد.
فیلتر مویی:
این فیلترها یکی از سیستمهاي قدیمی فیلتراسیون بوده که درصد جذب ذرات در آنها پایین می باشد و به همین علت از آنها در ردیفهاي چند تایی استفاده می شود. امکان شستشو و استفاده مجدد یکی از مزایاي این روش می باشد.
فیلترهاي لانه زنبوري: DURACEL
به عنوان فیلترهاي ثانویه در سیستم تصفیه هواي توربین مورد استفاده قرار می گیرد و بازده جذب ذرات در نمونه هاي مختلف از 95-60 درصد متغیر لست . مدیاي بکار رفته در آنها از جنس میکروفایبرگلاس و یا مخلوطی از فایبرگلاس و پلی استر بوده که بصورت تاخورده بوده و بین آنها صفحات آلومینیومی قرار دارد که مجموعه آنها درون یک قاب نگهداشته می شود
. - 5 - دوره تعویض طولانی وکیفیت بالا، نصب آسان از مزایا و قیمت بالاي این فیلترها از معایب این فیلترها می باشد.
فیلترهاي روغنی:
این فلترها از دو طرف به زنجیر محرك متصل یوده که بوسیله آن حول دو استوانه در بالا و پایین اتاقک هوا حرکت می کنند. هوا از سطحی از فیلتر که در برابر آن است عبور می کند و عمل فیلتراسیون و جذب ذرات در این سیستمها توسط لایه روغن روي فیلتر فوق انجام می شود که این لایه هنگام عبور هوا، گرد و غبار هوا راجذب کرده و در خود نگه می دارد و پس از مدت زمان خاصی، این فیلترها چرخیده و در هنگام عبور از مخزن روغن زیر آنها، گرد و خاك جذب شده از روي فیلتر جدا می شود و در مخزن جمع آوري می گردد. روغن قابل استفاده در این سیستم روغن با ویسکوزیته بالا بوده که توانایی بالایی در جذب و نگهداري ذرات دارد. بازده فیلترهاي فوق درحدود 75 درصد می باشد.
