آشنايي با مولدهاي الكتريكي

مولدهاي گازي
1391/11/25
کاربرد روز افزون توربین های گازی در صنایع مختلف ، به خصوص در صنایع نفت و الکترونیک، از قبیل به حرکت در آوردن پمپ های بزرگ در داخل خطوط لوله نفت و گاز ، تامین انرژی مورد نیاز کارخانجات و مناطق خاص جدا از شبکه بسیار چشم گیر و قابل توجه است .همچنین در صنعت تولید نیروی برق شبکه های سراسری ، با عنوان واحدهایی قادرند سریعاٌٍ در مدار قرار گیرند بسیار مورد توجه هستند .




این نوع مولدها با چند صد کیلووات تا دویست مگاوات به صورت سری سازی ساخته می شود. قدرت و مدل این نوع مولدها و مولدهای دیزلی که متعاقبا، معرفی خواهند شد،تابعیت چندانی از خریدار ندارد بلکه کلیه انواع آن از قبیل طراحی شده و به صورت سری با قبول سفارش ساخت ، تا حد امکان در کارخانه سازنده به صورت کامل بر روی شاسی سوار و سپس برای نصب به محل احداث حمل می گردد.
نصب این نوع مولدها پس از ورود به کارگاه بسیار سریع صورت می گیرد و سرعت راه اندازی آنها به لحاظ حداقل بودن تجهیزات کمکی بسیار زیاد است .
از آنجایی که قدرت های قابل ساخت این مولدها گسترده می باشد ، لذا متناسب با گستردگی شبکه از آن در تامین گونه های مختلف نیاز شبکه استفاده می گردد، بدین معنی که در شبکه های کوچک و متوسط به عنوان تولید کننده بار پایه و در شبکه های بزرگ به عنوان تولید کننده بار میانی و بار پیک مورد استفاده قرار می گیرد.لازم به توضیح است که در مجتمع های تولیدی بزرگ که قطع برق شبکه باعث به وجود آمدن خسارت های زیاد می شود ، از این نوع مولدها به عنوان تولید کننده برق اضطراری نیز ، استفاده می شود.
بطور کلی این نوع مولدها در یک تقسیم بندی کلی در سه دسته مورد مطالعه قرار می گیرندکه ذیلاً بررسی می شوند:

دسته اول، مولدهایی هستندکه اصول کار آنها بر پایه طراحی مولدهای بخار استوار است و بر این اساس تحولات لازم در طراحی با توجه به تکنولوژی های ساخت به وجود آمده است . اصولاٌ این نوع مولدها از نظر وزنی سیگین و تجهیزات کمکی آنها نسبت به گونه های دیگر بیشتر بوده و معمولاً قدرت های بالای آنها اقتصادی است و بدین جهت قدرت های قابل ساخت در کارخانجات سازنده این نوع مولدها معمولاٌ از 30 مگاوات بیشتر است .سازندگان این دسته از مولدها عمدتاٌ زیمنس و ABB(براون باوری سابق ) هستند . در شبکه های کوچک از این نوع واحدها به عنوان تولید کننده بار پایه و در شبکه های بزرگ به عنوان تولید کننده بار میانی و پیک و حتی اضطراری استفاده می گردد.البته این نوع مولدها در شبکه های بزرگ ، ضمن ترکیب با مولدهای بخاری (چرخه های ترکیبی ) ، می توانند در تولید بار پایه نیز به کار روند.
راندمان این نوع مولدها عموماً در قدرت های بالا بیشتر از واحدهای مشابه می باشد ولی به سبب برخورداری از تجهیزات کمکی بیشتر و نتیجتاٌ هزینه نگهداری و پرسنلی بالاتر ، هزینه تولید هر کیلو وات آنها با انواع دیگر توربین های گاز ، در قدرت های معادل ، برابری می کند .
این نوع مولدها معمولاً می بایستی در داخل سالن نصب گردند و به سبب سنگین بودن تجهیزات ( بالا بودن متوسط وزنی نسبت به کیلو وات تولیدی ) مدت زمان نصب و راه اندازی آنها بیشترین زمان در نوع خود را دارا می باشد .

هزینه سرمایه گذاری ارزی این دسته از مولدهای گازی معادل سایرین می باشد ( با احتساب عمر مفید ) لیکن هزینه های سرمایه گذاری محلی آن از دیگر انواع توربین گاز بیشتر است .

دسته دوم از توربین گازها ، توربین های نوع جتی می باشند که عمدتاًٌ در صنایع هوایی کاربرد دارند و بعضاً نیز با اعمال تغییرات جزئی ، به صورت توربین ژنراتور به کار می روند. عمده مشخصه این نوع مولدها در اطاق های احتراق آنها می باشد که از آلیاژهای خاصی ساخته می شوندضمن اینکه نازل سوخت آنها نیز از نوع مرکب می باشد .
توربین از چند طبقه مجزا از هم تشکیل شده که هر یک دور گردش مخصوص به خود را دارند و بدین سبب به آنها توربین های گازی چند محوره هم گفته می شوند . دور توربینی که برای چرخاندن کمپرسور به کار می رود، به 40 هزار دور در دقیقه هم می رسد . دور توربین کم دور آن معمولا ٌ با دور ژنراتور یکی است و در حقیقت این دو با هم کوپله می باشند .
قیمت تمام شده هر کیلو وات قدرت نصب شده این نوع مولدها ، نسبت به دیگر انواع مولدهای گازی غالباٌ 5 تا 10 درصد کمتر می باشد لیکن به سبب تفاوت راندمان و هزینه تعمیر و نگهداری ، قیمت هر کیلو وات انرژی تولیدی آن، گرانتر از دیگر انواع می باشد .

دسته سوم، توربین های گازی صنعتی هستند که تکامل خود را از توربین های جتی آغاز کرده اند لیکن کاملا ٌ از انواع جتی فاصله گرفته اند و تنها خصیصه ای که از جت ها دارند ، تعداد اتاق های احتراق آنهاست .
عمده سازندگان این نوع مولدهای گازی خانواده جنرال الکتریک و خانواده و ستینگ هاوس می باشند که هرکدام شامل چند سازنده عمده هستند .


نحوه کارکردهای گازی بدین ترتیب است که کمپرسور در حال گردش با دور زیاد ، هوای محیط را مکیده وفشار آن را به چندین برابر فشار محیط ( حدود 10 برابر ) می رساند ، ضمن اینکه نسبتاً درجه حرارت آن نیز افزایش می یابد .هوای فشرده شده از کمپرسور خارج و به درون محفظه یا محفظه های احتراق هدایت می شوند . در داخل اتاق احتراق شعله دائمی برقرار است و سوخت (گاز، گازوئیل و یا بعضاً مازوت ) نیز با فشار مناسبی به درون آن پاشیده می شود .
سوخت به همراه هوای فشرده در مجاورت شعله ، آتش می گیرد و گاز داغی با حجم زیاد که دمای آن به 1800 درجه سانتیگراد می رسد تولید می گردد . گاز حاصل که نتیجه یک احتراق کامل بدون تولید دوده است ، به سبب محدودیت های تکنولوژیکی مستقیماٌ قابل ارسال به توربین نمی باشد و لازم است خنک گردد . این کار توسط هوای اضافی ورودی به اتاق احتراق ، از طریق کمپرسور ، انجام می گیرد .
گاز داغ مناسب از نظر درجه حرارت ، وارد توربین شده و بخش اعظم انرژی خود را به صورت انرژی مکانیکی دورانی ، به توربین منتقل می کند و خود از طریق اگزوز خارج می گردد . حدود دو سوم ( 3/2) انرژی دورانی حاصله از توربین به مصرف گرداندن کمپرسور ، و یک سوم (3/1) آن برای گردش ژنراتور به کار می رود . ژنراتوری که یا به صورت مستقیم و یا از طریق جعبه دنده با توربین هم محور و کوپله است ، با میدان الکتریکی گردان خود ، در استاتور ، جریان الکتریسته با ولتاژ از پیش طراحی شده تولید می کند .