پایان نامه نیروگاه کارون3 و صحت سنجی مدل تحلیلی گاورنر واحدهای گازی با انجام تست های شناسایی
مقدمه:
نیروگاه کارون 3 دارای ژنراتور سنکرون با محور عمودی است . بخش قطعات مورد نیاز این پروژه توسط شرکت های داخلی مانند ماشین سازی اراک و پارس ژنراتور و هدکو تحت نظارت و پشتیبانی شرکت اتریشی ساخته شده است که بیشر 90 درصد قطعات ساخته شده ساخت داخل بوده که 10 درصد باقی مانده به دلیل تکنیک در مراحل ساخت از اتریش وارد شده است.
ژنراتور خود دارای دو بخش عمده و اساسی می باشد یکی روتور و دیگری استاتور قطر روتور در این نیروگاه 2/9 متر بوده و قطر استاتور 13 متر بوده است که به طور کلی ارتفاع کلی 8/7 متر می باشد. میدان مغناطیسی در روتور ایجاد شده و در شین های استاتور القا می شود و از طریق باسداکت ها به ترانسفورماتور منتقل می شود. در نیروگاه کارون 3 ژنراتور دارای مشخصه های زیر است :
- قدرت خروجی کل ژنراتورها برابر می باشد.
- ولتاژ خروجی نامی آن ها برابر می باشد.
- فرکانس نامی برابر می باشد.
- وزن کل ژنراتور 980 تن
- وزن روتور 570 تن
- وزن استاتور 270 تن
محور رابط ارتباط بین رانر توربین و روتور را بر عهده دارد عمل تثبیت موقعیت توسط یاتاقان اصلی صورت می گیرد که روغن ریزی اصطحکاک بین سطوح و سطح را کاهش می دهد این روغن ها بوسیله رادیاتور خنک کننده توسط آب خنک می شود به دلیل اندازه بزرگ و وزن زیاد عمل مونتاژ در خود نیروگاه انجام می گیرد.
اسکلت اصلی روتور یک قطعه بزرگ است که به آن روتور اسپایدر گفته می شود که محور فولادی روتور را احاطه کرده است که پس از مونتاژ در کارخانه به کارگاه منتقل می شود در مرحله بعد هسته چینی روتور آغاز می شود این مرحله یکی از حساس ترین مرحله هاست. بعد از هسته چینی نصب رینگ بولت ها آغاز می شود و آچارکشی می شود آزمایشات روتور روی آن انجام می شود. عمل آزمایش های حرارتی برای اطمینان از میزان انبساط در روتور است.
روتور به عنوان یک قطعه چرخنده در ژنراتور دو وظیفه اصلی را به عهده دارد :
- نگهداری قطب های تحریک
- ایجاد مسیری با مقاومت پایین برای عبور شار مغناطیسی
بعد از مراحل فوق قطب های روتور بر روی شیار ها تعبیه شده قرار می گیرد.
در نیروگاه های حرارتی قطب های نیروگاه معمولا یک جفت می باشد اما در نیروگاه های آبی به دلیل کم بودن سرعت تعداد قطب ها به مراتب بیشتر می باشد که این قطب ها در نیروگاه کارون 3 ، 32 عدد می باشد به همیین دلیل قطر ژنراتور در نیروگاه برق آبی بیشتر از نیروگاه های حرارتی است بعد از نصب مراحل عایق کاری روتور انجام می شود تست های ولتاژ بالای سیم پیچ تحریک انجام می شود در این آزمایش ها 2500 ولت به سیم پیچ ها داده می شود. پس از این مرحله فن برای خنک سازی مونتاژ می شود پس از مونتاژ روتور در کارگاه این قطعه برای انتقال به پیت ژنراتور آماده است بعد از مراحل مونتاژ روتور نوبت به مراحل مونتاژ استاتور فرا می رسد. مراحل مونتاژ استاتور بسیار شبیه به روتور می باشد با این تفاوت که استاتور مستقیما در پیت ژنراتور مونتاژ می شود. استاوتور دارای دو نقش اصلی است :
- جمع آوری ولتاژ القا شده در شین های خود
- ایجاد مسیری با مقاومت پایین برای عبور شار مغناطیسی می باشد.
در ضمن باید دارای قدرت مکانیکی و الکتریکی لازم برای تحمل جریان های گذرای لازم باشد .
بعد از نهایی کردن قاب استاتور عمل استیکینگ هسته روی آن صورت می گیرد برای فراهم کردن عمل خنک سازی فواصل لازم بر روی برخی حلقه ها صورت می گیرد ورقه های استیکینگ از جنس فولاد با عایق مناسب بوده که دارای شیار برای عبور شین از استاتور می باشد بعد از چیدن ورقه ها بر روی هم به وسیله چندین بلت آن ها را محکم می سازند. در تست های ولتاژ بالا به هر فاز 5/32 ولت الکتریسیته متصل می شود شین های استاتور عایق سازی و بانداژ پیچی می شود سپس با ترتیب خاصی درون هسته جای میگیرد بعد از مراحل فوق نصب اتصالات و عایق کاری صورت می گیرد برای اطمینان از تجاوز دما در داخل ژنراتور ترموکوپل هایی برای مدیریت دما درون ژنراتور قرار می گیرد اتصال شین های استاتور از نوع ستاره با نقطه صفر زمین می باشد.
قطعه لابر براکت دو وظیفه عمده و اصلی را بر عهده دارد :
- نگه داشتن روتور و قسمت گردان توربین
- و دیگری تحمل نیروی هیدرولیکی آب
لابر براکت دارای هشت بازوی فولادی است که بر روی فونداسیون بتونی قرار می گیرند. فونداسیون بتونی وظیفه تحمل نیروی آب را بر عهده دارد به دلیل ویژگی خاص این فونداسیون یک شبکه خاص آرماتور درون فونداسیون تعبیه شده است.
دوازده رادیاتور هوا ، آب باعث خنک سازی هسته های روتور و استاتور می شود بعد از قرار گرفتن روتور در جای خود محور بالایی یا آفر براکت قرار می گیرد. آفر براکت وظیفه تکمیل محور میانی یا لابر براکت وتثبیت موقعیت روتور را بر عهده دارد. در نهایت قطعات تکمیلی مانند کولر ها،کابل ها ، ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ، ترموکوپل ها مونتاژ می شود. تجهیزات ژنراتور به دو دسته جمعی الکتریکی و مکانیکی تقسیم بندی می شود که از جمله تجهیزات الکتریکی باید از سیستم حفاظت ژنراتور سیستم اندازه گیری دمای قسمت های مختلف ژنراتور و ترمومتر ها و سیستم اندازه گیری گپ بین روتور و ژنراتور نام برد.
مهمترین تجهیزات مکانیکی مانند : سیستم تزریق روغن به یاتاقان های تکیه گاهی برای لحاظ استارت یا توقف روتور ،سیستم خنک سازی آبی ژنراتور سیستم روغن کاری یاتاقان های بالایی و پایینی و کولر های آن سیستم تحریک ژنراتور از طریق یک ترانسفورماتور رزینی که به ترمینال خروجی ژنراتور متصل است تغذیه می شود. جریان تولید شده برای تولید میدان مغناطیسی که به جریان تحریک معروف است از طریق کلکتور و جاروبک های آن به قطب های روتور منتقل می شود هنگام توقف واحد از طریق دو ترمز الکتریکی و مکانیکی صورت می گیرد. پس از قطع ژنراتور از شبکه سراسری سیستم الکترومغناطیسی ترمز با ایجاد گشتاور معکوس باعث توقف ژنراتور می گردد پس از آن که سرعت به 25 درصد سرعت نامی رسید ترمزهای مکانیکی که در لابر براکت نصب شده باعث توقف کامل ژنراتور می گردد. عمکرد دیگر ترمز مکانیکی ایجاد فاصله هوایی مناسب است که به عنوان جک عمل می کند با نصب کاور ژنراتور کار مونتاژ پایان می یابد.
ترانسفورماتور نیروگاه
ولتاژ القا شده در شین های استاتور از طریق باسداکت های ژنراتور به ترانسفورماتورهای افزاینده انتقال می یابد باسداکت در واقع دو لوله ی هم محور است که لوله داخلی وظیفه انتقال ولتاژ را بر عهده دارد. قطر داخلی40 سانتی متر و قطر خارجی1 متر می باشد بین دو لوله با هوای خشک با فشار 1/1 بار پر می شود. هوای خشک دو لوله به منزله عایق عمل می کند. این هوای خشک به وسیله کمپرسور های هوای فشرده باسداکت تامیین می شود. کلید ژنراتور که وظیفه قطع ژنراتور از شبکه را بر عهده دارد در ابتدای مسیر باسداکت در شبکه قرار می گیرد. جریان نامی این کلید دوازده هزار آمپر و ولتاژ نامی آن 24000 ولت است کلید قادر است در زمانی به مدت 50 میلی ثانیه هنگام عبور جریان باز و یا بسته شود کلید ژنراتور به وسیله انرژی ذخیره شده در فنر باز و یا یسته می شود در مسیر باسداکت دو ترمینال خروجی که یکی برای ترانس تحریک و دیگری برای اتصال برقگیر های ژنراتور پیش بینی شده است. برقگیر های ژنراتور وظیفه تحمل ولتاژهای بالا هنگام قطع کلید ژنراتور را بر عهده دارد.
1-2- مقایسه زمان، اوزان و هزینه هاي ساخت قسمتهای مکانیکال و الکتریکال ژنراتور آبی
با وجود اینکه ژنراتور سنکرون، منبع اصلی تولید الکتریسیته در یک نیروگاه میباشد و مباحث مربوط به کارکرد آن در شاخه مهندسی برق مورد بررسی قرار میگیرد؛ ولی بعنوان یک ماشین الکتریکی، قسمت های بسیاری از آن توسط مهندسان مکانیک، طراحی شده و مورد بررسی قرار میگیرد. برای اینکه ذهنیتی نسبت به حجم عملیات مکانیکی و الکتریکی یک هیدروژنراتور سنکرون ، زمان و هزینههای ساخت آن بشود، مقایسهای که توسط شرکت در این مورد انجام شده است، ارایه میگردد.
الف) مقایسه بین مدت زمان طراحی و کار مهندسی بر روی قطعات الکتریکی و مکانیکی هیدروژنراتور
شکل 1-1- مدت زمان طراحی و کار مهندسی بر روی قطعات الکتریکی و مکانیکی
ب) مقایسه بین اوزان تجهیزات الکتریکی و مکانیکی هیدروژنراتور
شکل 1-2- اوزان تجهیزات الکتریکی و مکانیکی
ج) مقایسه بین هزینههای کارخانهای ساخت قطعات الکتریکی و مکانیکی هیدروژنراتور
شکل 1-3- هزینههای کارخانهای ساخت قطعات الکتریکی و مکانیکی
1-3- سيستم تهوية ژنراتور
براي خنك كردن ژنراتور نيازمند تعبية سيتم تهوية هوا در آن هستيم كه با توجه به سرعت محيطي روتور و طول هسته، از روش هاي مختلفي استفاده مي شود كه در جدول زير توضيح داده شدهاند :
جدول 1-1- سیستم های تهویه هوا در ژنراتورها
مشخصات سيستم تهويه | طول هسته | سرعت محيطي روتور | نوع تهويه |
1.Adjustable
2.Higer Costs |
کمتر از 3 متر | بیشتر از 40 متر بر ثانیه | نصب فن محوري بر روي شفت ژنراتور |
1. Lower Cost
2. Not Adjustable |
کمتر از 3 متر | بیشتر از 20 متر بر ثانیه | نصب فن شعاعي بر روي محور روتور |
Higher Losses In Some | کمتر از 4 متر | — | فن موتوري |
Better Air flow Distribution | کمتر از 8 متر | بیشتر از 30 متر بر ثانیه | روتور ريم به همراه مسيرهاي شعاعي براي تهويه، درون ريم |
در شكل هاي زير وضعيت هاي مختلف تهويه نمايش داده شده اند :
شکل 1-4- یکی از وضعیت های تهویه ژنراتور
الف) در شکل زیر می توان تهويه با استفاده از جريان هواي شعاعي- محوري با فن شعاعي نصب شده روي شفت را مشاهده نمود.
شکل 1-5- تهويه با استفاده از جريان هواي شعاعي- محوري با فن شعاعي
در شكل زير ، نحوه گردش هوا را در تهوية مستقل( فن با يك موتور مستقل مي چرخد) يك ژنراتور آبي نمايش مي دهد.
شکل 1-6- نحوه گردش هوا را در تهوية مستقل
در شكل زير نيز مي توانيد نحوه گردش هواي تهويه را در يك ژنراتوربا استفاده از كانال هاي هواي داخل روتور ريم و بدون استفاده از فن مشاهده نماييد.
شکل 1-7- نحوه گردش هواي تهويه را در يك ژنراتور با استفاده از كانال هاي هواي داخل روتور ريم
1-4- واحد ترمز مکانیکی و بالابري (Bracking and Jacking Unit)
سيســـتم ترمز مکانیکی به گونــــهاي طراحــي شده تا مجمــــوعه ژنراتـــور و توربيــن را سريعـاً به حالت سكون برساند. عـــلاوه بر ترمز، اين سيستم براي بالا بردن روتـــور هنگام نصــب و يا خارج كردن روتور مورد استفــــاده قرار ميگيرند. سيستم بالابري همچنين براي خارج كردن ياتاقانهاي كفگرد از فشار و جدا كردن شفت توربين از ژنراتور به كار ميرود. براي بكار انداختن ترمزها از هوا فشرده استفاده ميشود كه ترمز نرم و با تنظيم مناسب را امكانپذير ميسازد. فشار لازم براي بالابري به طور قابل توجهي بيشتر از مقدار لازم براي ترمز ميباشد. از اينرو اين فشار توسط موتورپمپها و از طريق مدار روغن برقرار ميشود. سيستم ترمز و بالابري توسط شيرهاي سه راهه از يكديگر مجزا ميگردند.
در شکل زیر می توانید مجموعه ای را که برای ترمز مکانیکی و جک کردن روتور بکار می رود مشاهده نمایید. معمولا در يك ژنراتور از چند سگمنت ترمز/ جك (مثلا ۴ تا) استفاده مي شود.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.