دانلود تحقیق در مورد انواع توربین

فایل:pdf حجم:3.18 MB برای دانلودکلیک کنید. لطفا در صورت خرابی لینک دانلود گزارش دهید.
...................................................................................... فهرست

فصل 1 : انواع توربین
1) انواع توربین
1-1) مسیر حرکت سیال
-2-1 )نحوه قرار گرفتن سیلندر توربین
-3-1) سرعت چرخش
-4-1 )پوسته توربین
-1-4-1 )پوسته های فشار بالا
-2-4-1) پوسته های فشار میانی
-3-4-1) پوسته های توربین کم فشار
-5-1 )عایق بندی
-6-1 )روتورهای توربین  -1-6-1) مدل هایی از ساختمان روتور
-7-1 )آزمایش و متعادل سازی
-1-7-1) آزمایش اضافه سرعت
-2-7-1 )سرعت های بحرانی
-8-1 )یاتاقان ها 23
-1-8-1) یاتاقان های ژورنال
-2-8-1) یاتاقان تراست
-3-8-1) عوامل موثر در فعالیت یاتاقان
-9-1) سیستم های گلاند ( آب بندی )
-1-9-1 تنظیم سیستم گلاند بخار
-10-1) سیستم های روغن
-1-10-1) کارکرد صحیح سیستم

-2-10-1 )پمپ روغن جکینگ

فصل 2 : سیستم های واحد توربین
-2 مقدمه
-1-1-2 سیستم های کنترل گاورنری
-2-1-2 خصوصیات گاورنر
-2-2 وسائل حفاظت توربین
-1-2-2 خطرات احتمالی
-2-2-2 شیرهای حفاظت
-3-2-2 تریپ اضافه سرعت
-3-2 حفاظت توربین بخار
-1-3-2 سیستم قطع آنی توربین
-2-3-2 خصوصیات عمومی سیستم قطع توربین
-3-3-2 ارتباط سیستم های قطع توربین و ژنراتور
فصل 3 : ارتعاشات توربین
-3 مقدمه
-1-3 بررسی برخی از عیوب متداول در توربین ها
-1-1-3 نامیزانی
-2-1-3 خمیدگی محور
-3-1-3 عدم هم محوری
-4-1-3 لقی مکانیکی
-5-1-3 ترک محور
-6-1-3 چرخش روغن و ناپایداری در یاتاقانها
-2-3 وسائل اندازه گیری
-1-2-3 اهم وسایل اندازه گیری

فصل 4 : کندانسور
-4 مقدمه
-1-4 وظایف و اصول کندانسور
-1-1-4 لزوم تقطیر بخار
-2-1-4 ایجاد خلاء
-3-1-4 صرفه جویی در بخار
-4-1-4 تزریق آب از دست رفته در سیکل
-2-4 بهره برداری کندانسور
-1-2-4 ملاحظات بهره برداری
-2-2-4 اثرات وجود هوا در کندانسور
-3-4 افتادن خلاء کندانسور
فصل 5 : راه اندازی و منحنی راه اندازی توربین
-5 راه اندازی و منحنی راه اندازی
-1-5 مراحل قبل از راه اندازی توربین
-2-5 شکل راه اندازی
-1-2-5 راه اندازی سرد
-2-2-5 راه اندازی گرم
-3-2-5 راه اندازی داغ
-3-5 منحنی راه اندازی
-1-4-5 نظارت بر عوامل موثر
دیگ بخار Carry Over -5-5 پدیده Carry Over -1-5-5 دلایل وجود پدیده
بر روی توربین Carry Over -2-5-5 اثرات پدیده
-6-5 بهره برداری واحد – کاهش بار و توقف   فصل اول
انواع توربین

مقدمه
لازمه کار یک توربین ، وجود یک سیال کار مناسب ، یک منبع انرژی سطح بالا و یک منبع برای
انرژی سطح پایین می باشد . هنگامی که سیال از درون توربین عبور می کند قسمتی از انرژی
آن بطور مداوم به روتور منتقل شده و به کار مفید مکانیکی تبدیل می شود .
توربین های بخار و گاز از انرژی حرارتی استفاده می کنند ، در حالیکه توربینهای آبی از انرژی
جنبشی استفاده می کنند . اهداف اولیه یک طراح توربین حصول اطمینان از انجام این پروسه با
حداکثر راندمان و داشتن نیروگاهی با حداکثر اعتماد در کمترین هزینه است .
اهداف ثانویه اینست که نیروگاه به کمترین نظارت وکمترین زمان برای راه اندازی و بهره
برداری نیاز داشته باشد . این اهداف پنجگانه با همدیگر مغایرت دارند . نتیجه نهایی یک هماهنگی
قابل قبول بین آنها خواهد بود . در فصل های اول این جزوه بر آن بوده است که نکات مهم
توربین توضیح داده شود و در فصل دوم و فصل های بعدی نکات مهم بهره برداری و تجهیزات
جانبی که به عملکرد توربین مربوط می گردد توضیح داده می شود . البته در جزوات بهره
برداری معمولاً بحث های تئوری صورت می گیرد که ممکن است در عمل با یک سری عملیات
تفاوت داشته باشد به همین لحاظ تجربه نفرات بهره برداری در امر نگهداری سیستم نقش حیاتی
دارد .

اهداف فصل
١-آشنایی با انواع توربین
٢-بررسی ساختمان و اجزای توربین های بخار
1 – انواع توربین
مرور کلی بر مراحل تکامل توربین بخار ارائه شده است .
-1-1 مسیر حرکت سیال
1 ) . حتی از - تقریباً بدون استثناء توربینهای بزرگ بخار امروزی از نوع محوری هستند ( شکل 1
همان روزهای اولیه قرن نوزدهم این موضوع در انواع توربینهای بخار ترجیحاً پذیرفته شده
1 ) که اولین بار توسط لیونگ - است . استثناء اصلی این قاعده توربین شعاعی است ( شکل 2
به شکل کنونی گسترش یافت . (ASEA – Stal ) استروم معرفی شده و سپس توسط استال لاوال
در این طرح بخار وارد مرکز توربین شده ، از طریق دور روتور که برخلاف هم می چرخند
منبسط گردیده و نهایتاً از طریق لوله خروجی بطرف بیرون حرکت می کند .
این روش بطور موفقیت آمیزی اجرا و برای ظرفیت های تا حدود 60 مگاوات به کار گرفته
شده است . البته این نوع طراحی برای توربینهای با ظرفیت زیاد بخاطر جرم و طول بلند پره
هایی که ردیف آخر قرار می گیرند ، قابل قبول نیست . بنابراین جریان محوری ویژگی
مخصوص توربینهای بخار امروزی است . این توربین ها اغلب بر اساس نوع پره مورد استفاده
طبقه بندی می شوند ، اما از لحاظ جهت جریان سیال ، بخاری که از یک طرف به مراحل مختلف
توربین وارد می شود ، به صورت محوری از طریق پره هایی که شعاعی نصب شده اند جریان
پیدا می کند .
1) . صفحات پره داخل محفظه -3a ساده ترین شکل پره گذاری بصورت تک جریانی است ( شکل
توربین می توانند به صورتی قرار گیرند که بخار در دو جهت مخالف بصورت محوری جریان
1-3 ) که (b) یابد . نمونه این نوع جریان معمولاً در توربینهای دو جریانی دیده می شود (شکل
بخار از وسط سیلندر توربین وارد شده و به دو شاخه تقسیم می شود که در خلاف جهت هم به
سوی انتهای روتور جریان می یابد . این ترکیب به منظور جلوگیری از بکار بردن پره خیلی بلند
است که در توربین تک جریانی لازم می شود . برای توربینهای با خروجی زیاد استفاده از چندین
سیلندر فشار پایین و با دو جریان که با هم کار می کنند معمول است . مزیت دوم این است که
توربین با دو جریان ، نیروی رانش محوری را که توسط نیروی بخار برروی پره های متحرک
ایجاد می شود ، به حداقل کاهش می دهد .


روش های دیگر قراردادن صفحات پره در داخل سیلندر توربین مبتنی بر یک یا هر دو هدف
، (1-3(c) فوق می باشد . کاهش ضربه هدف اصلی برای توربین با جریان معکوس است (شکل
بدین صورت که بخار در یک مسیر از طریق یک دسته صفحه پره وارد شده و آنگاه از طریق
کانالهایی ( بطور داخلی یا خارجی ) به سمت دسته دوم صفحات پره در خلاف جهت جریان قبل
در امتداد محور هدایت می شود .
در بعضی موارد دسته دوم صفحات پره ممکن است چندین قسمت موازی داشته باشد تا بتوان
دبی حجمی بالایی را عبور داد .
-2-1 نحوه قرار گرفتن سیلندر توربین
برای توربین هایی که ژنراتورهای برق را می گردانند محدوده تولید برق برای توربین تک
سیلندر در حدود 100 مگاوات می باشد که بستگی به اصول طراحی و شرایط اولیه بخار ( دما و
فشار ) ، استفاده کردن یا نکردن از سیکل باز گرم ، شرایط خروجی بخار و همچنین سرعت
چرخش دارد .
غالباً توربینهایی با این اندازه بصورت چند تائی طراحی و ساخته می شوند بطوریکه قسمتهای
ورودی ، قسمت های پره و قسمتهای خروجی همگی بر اساس یک سری طراحی استاندارد
انتخاب می گردند تا قدرت خروجی مناسب را داشته باشند .
1) . تعداد - برای توربینهای بزرگتر ، از طراحی توربینهای چند مرحله ای استفاده می شود (شکل 4
این مراحل در یک توربین به یک سری شرایط ورودی و خروجی مانند آنچه قبلاً ذکر شد و
500- همچنین ملاحظات طراحی بستگی دارد . به عنوان نمونه یک توربین با توان خروجی 900
مگاوات در نیروگاهی که با سوخت فسیلی ( ذغال سنگ ، نفت سیاه و گاز ) کار می کند ، شامل
یک توربین فشار بالا ، یک توربین فشار متوسط و دو توربین فشار پایین می باشد که با حرکت
دورانی 3000 دور بر دقیقه می چرخد . توربینهای فشار متوسط و فشار پایین معمولاً از نوع دو
جریانه هستند .
بنابراین برای یک توان خروجی معین ، دبی جرمی و دبی حجمی بخار بالاتری لازم خواهد بود .
بدین ترتیب توربین ممکن است یک عدد توربین فشار بالای دو جریانه و دو یا سه عدد توربین
فشار پایین داشته باشد . توربینی که تمام سیلندرهای آن روی یک محور قرار می گیرند ، به
1-5 ) . از انواع مهم دیگر ، توربین با ترکیب (a) توربین با ترکیب تاندم معروف است . (شکل
1-5 ) می باشد ، که سیلندر هابر روی دو شافت موازی و جدا از هم که دو (b) متقاطع (شکل
ژنراتور مجزا را می گردانند نصب می شود . اتصالات بخار و همچنین سیستم های کمکی مانند
آنچه که در یک واحد تک ژنراتوری استفاده می شود ، می باشد. این طراحی نیروگاه برای جائی
که فرکانس شبکه 60 هرتز می باشد کاربرد وسیعتری دارد و پره بندی توربین فشار پایین
باعث می شود که تعداد زیادی سیلندر فشار پایین به کار گرفته شود . البته برای جلوگیری از
طولانی شدن شافت از ماشین با ترکیب متقاطع استفاده می گردد .
-3-1 سرعت چرخش
در موارد معمول ، توربینهای بخار مستقیماً با ژنراتور بدون نیاز به گیربکس کوپل می شوند . در
این صورت سرعت چرخش از رابطه زیر بدست می آید :
F=Pn
که در آن :
F = فرکانس سیستم شبکه برق
P = تعداد جفت قطب های ژنراتور
n = سرعت چرخش
عملاً فقط دو فرکانس شبکه در جهان وجود دارد : 50 هرتز و 60 هرتز، و ژنراتورها معمولاً
بصورت دو قطبی یا چهار قطبی طراحی می شوند . ژنراتور توربین های بزرگ در یکی از چهار
طبقه بندی زیر قرار می گیرد :
r/min نوع ماشین سرعت دورانی
50 Hz – 60 Hz فرکانس سیستم
3000 ( 50 Hz) – 3600 ( 60 Hz) ( حداکثر سرعت ( دو قطبی
1500 ( 25 Hz) – 1300 ( 30 Hz) ( نیم سرعت ( چهار قطبی
انتخاب سرعت گردش توربین و ژنراتور به عوامل زیر بستگی دارد :
- اندازه واحد ، شرایط بخار اولیه و طرحهای موجود .
- استانداردهای مربوط به تعویض قطعات یدکی .
- رابطه اندازه و وزن با قیمت حمل و نقل .
- محدوده مورد نظر برای قابلیت اعتماد ، عملکرد انعطاف پذیر و راحتی نگهداری و تعمیرات .

- انتخاب مناسب از توربین های فشار پایین موجود به منظور داشتن قدرت و فشار خروجی
مناسب .
برای همه تجهیزات بخار مافوق گرم ترجیحاً از توربین با حداکثر سرعت استفاده می شود ، اما
وقتی لازم می شود که یک واحد ، خروجی بزرگتری داشته باشد نتیجتاً توربین فشار پایین باید
متحمل فشارهای خیلی بالا یا بار خروجی خیلی زیاد شود . به همین منظور سیستم را با یک
توربین نیم سرعت همراه می کنند .
-4-1 پوسته توربین :
است که وزنش در هر انتها (Pressure Vessel) سیلندر توربین در اصل یک محفظه تحت فشار
بر روی خط المرکزین افقی نگه داشته می شود . این محفظه برای مقاومت در مقابل تنش های
حلقه ای در صفحات متقاطع طراحی می شود که برای ثابت نگه داشتن دقیق فاصله آزاد در
جهت طولی بین اجزای متحرک و اجزای ثابت توربین است .
این طراحی از طریق احتیاج به دسترسی داخلی پیچیده می شود . همه پوسته ها در امتداد خط
المرکزین افقی شان به دو نیمه تقسیم می شوند و این امر به روتور اجازه می دهد که بطور
نسبی جایگذاری شود . فلانج ها و پیچ های محکمی برای مقاومت در برابر نیروی فشار در
اتصالات افقی لازم است .
-1-4-1 پوسته های فشار بالا :
100 ، دارای MW 100 و نرخ توان خروجی بیش از bar توربین های بسیار پیشرفته با فشار بالای
.( 7- 6 و 1 - دوبل هستند .(شکل 1 HP پوسته
این پوسته ، بدلایل مشکلات طراحی یک پوسته منفرد که بتواند در مقابل تنش حرارتی و تنش
فشار مقاومت کند و هنوز توانایی انعطاف پذیری کارکرد داشته باشد ، انتخاب می شود . در
پوسته دوبل فضای خالی بین دو پوسته بوسیله بخار در شرایط خروجی پر می شود و این بخار
به هر پوسته اجازه می دهد تا برای اختلاف دما و فشار کمتری طراحی شود .
این امر باعث سریع تر گرم شدن توربین در زمان راه اندازی می گردد و همچنین ریخته گری
پوسته نازک راحت تر بوده و عیب و نقص کمتری خواهد داشت .
این مدل همچنین اجازه می دهد که بخار ساده خروجی در شرایط بین پوسته ای تخلیه شود و
می کاهد . HP این امراز نیروی محوری روی روتور

-2-4-1 پوسته های فشار میانی :
در نظر گرفته می شود IP در ماشین های مدرن گرمایش مجدد ، ملاحظاتی که برای سیلندر
اغلب از نوع دو جریانه هستند و در توربین های IP است . سیلندرهای HP شبیه به سیلندر
بزرگ همیشه بدین گونه می باشند .
300 کمترین پوشش پوسته دوبل را در مرحله اول MW در حالت کلی ماشین های بیشتر از
. ( 9- 8 و 1 - خود دارند ( شکلهای 1
-3-4-1 پوسته های توربین کم فشار :
1 ) اغلب از نوع سازه دو پوسته ای هستند بطوری که پوسته داخلی - شکل 10 ) LP سیلندرهای
شامل نگهدارنده های دیافراگم و کمربندهای خروج بخار مرطوب زیر کش است و پوسته
خارجی بخار خروجی را بسوی کندانسور هدایت می نماید و همچنین بعنوان نگهدارنده پوسته
داخلی عمل می کند .
در واقع از نوع دو جریانه هستند ، اما از لحاظ نحوه قرار گیری کندانسور در LP سیلندرهای
طراحی متفاوت می باشند .
به منظور کاهش تلفات در مسیر عبور بخار به کندانسور ممکن است تمام حجم پوسته بیرونی به
پوسته خارجی همچنین به منظور نگه ، LP کار گرفته شود . در بسیاری از طرح های سیلندر
مورد استفاده قرار می گیرد . LP << داشتن << یاتاقان های شفت دورانی

-5-1 عایق بندی :
سطح داغ خارجی سیلندرها عایق بندی شده و به عنوان مثال با یک لایه ضخیم عایق گرمایی
پوشانده شده است . ضخامت عایق تا حد زیادی به حرارت سطح پوشانده شده بستگی دارد .
دلایل زیادی برای این امر وجود دارد ، از جمله اینکه :
- از دست دادن گرما از طریق بخار کاهش می یابد .
- تنش حرارتی در پوسته بیرونی به مقدار قابل توجهی کم می شود .
- خطر کمتری متوجه کارکنان می گردد .

-6-1 روتورهای توربین :
-1-6-1 مدل هایی از ساختمان روتور :
چهار نوع روتور در بخش ژنراتور – توربین مورد استفاده قرار می گیرد :
- روتور یکپارچه که در آن چرخها و شفت ها از یک تکه قطعه آهنکاری شده
. ( 1-11 (a) است ( مطابق شکل Single_Piece (Forging)
- روتورهایی که به صورت دیسک ساخته شده و شامل یک شفت فولادی شکل یافته اند که
هر یک از دیسک هایی که جدا آهنکاری شده است ، بر روی آن بسط حرارتی یا خار می
. ( 1-11 (b) شوند . ( مطابق شکل
که از یک جسم پر و یا توخالی آهنکاری شده ( Drum Tupe Rotor) - روتور از نوع درام
. ( 1-11 (d وc) ساخته شده است . ( مطابق شکل
- روتور جوشی ، در این روش شفتی وجود ندارد . دیسک ها بصورت میان پر جداگانه
ساخته می شوند و سپس با جوش دادن آنها به یکدیگر ، روتور ساخته می شود . ( مطابق
. ( 1-11 (e) شکل
-7-1 آزمایش و متعادل سازی :
( Over Speed ) -1-7-1 آزمایش اضافه سرعت
آزمایش 20 % اضافه سرعت در روتور ژنراتور بزرگ در زمان ساخت انجام می گردد . این کار
موجب می شود که تعادل روتور در حدود سرعت عملکرد خود را به طور مناسب تثبیت کند و
از طریق ایجاد یک حاشیه اطمینان در زمان اضافه سرعت ، عملکرد عادی توسط اختلال سیستم
شبکه الکتریکی به وجود آید .
-2-7-1 سرعت های بحرانی :
فرکانس طبیعی شفت ساکن که بین یاتاقانها نگه داشته می شود ، وابسته به نسبت قطر آن به
فاصله بین یاتاقانها است . اگر سرعت آن در چرخش با فرکانس ارتجاعی طبیعی اش برابر باشد ،
نیروی پسماند عدم تعادل تقویت شده و می تواند حوادث خطرناکی بوجود آورد . این سرعت
بحرانی بیشتر یا کمتر سرعت حرکت بوده و به ساختار روتور بستگی دارد .
اگر کمتراز آن باشد ، شفت به عنوان متغیر شناخته می شود و برای اطمینان از اینکه سرعت
بحرانی از حد ممکن گذاشته است ، در زمان بالا بردن دور باید مراقبت هایی به عمل آید .
سرعت های بحرانی با افزایش طول و کاهش قطر روتور ، کاهش می یابد .


-8-1 یاتاقان ها :
-1-8-1 یاتاقان های ژورنال ( تخت )
هدف یک یاتاقان توربین ، حفظ سیستم روتور در موقعیت محوری صحیح خود در ارتباط با
سیلندر ونیز ایجاد اصطکاک پایین برای تحمل نیروی دینامیکی و استاتیکی است .
یاتاقان ژورنال می تواند نیروهای شعاعی وارده از روتور ( از جمله نیروی وزن موتور ) را تحمل
کند و مانع حرکات شعاعی روتور شود . در یاتاقان ژورنال فاصله بین شفت و یاتاقان روغنکاری
می شود . در لحظه سکون ، شفت کاملاً روی یاتاقان نشسته و با شروع گردش روتور فیلم روغن
. ( 1- با فشار مناسبی بین آن دو جریان می یابد و مانع تماس فلز به فلز می شود ( شکل 12

/ 2 نظر / 340 بازدید
مهدی

خوب بود ولی اشارات کم وبسیار کوتاه بود 09166138155

نیما شمس

عالی بود جناب مهندس تبریک عرض میکنم