جــــــــدید ترین اخبار را از اولـــــین پایــــگاه اطلاع رســـانــی برق و الـــکنرونـــیک بدست آوریــــــد

                                                          Electronews.::.The First Electrical & Electronic News Agency In Iran               

 توربين آبي (Hydraulic Turbine) 
توربيـــــن يك سيستم مكـــانيكي اســـت كه انــرژي پتانســــيل آب را به انـــرژي مكــانيكي تبديـــل مي كند. مقــــدار انـــرژي توليـــد شـــده به پارامترهايي از قبيل هـــد، دبي و مقدار تلفــات نشتي بستگي دارد.
توربينهاي آبي، معمولا" به 3 دسته كلي پلتون، فرانسيس و كاپلان تقسيم مي‌گردند كه در هر نيروگاه متناسب با هد و دبي آب، توربين متناسب با آن، انتخاب مي‌گردد.در بسياري از نيروگاههاي بزرگ و متوسط ايران از توربين نوع فرانسيس عمودي استفاده شده است.
بطور مثال، تــــــوربين‎هاي نيروگاه كـــارون يك،دز،كارون 3 و كرخه،از نوع فرانســـــيس، عكس‎العملي و با محــــور عمــودي مي‎باشـــــند كـــه كامــلاً در آب غـــوطه‎ور هستند. آب باعــــــث ايجــــاد كوپل چرخشي در توربـــــين مي‎شــــــود. هر توربــــين شامل اجـــزاء زير است : محفظــــه حلزونــــــي(Spiral Case) ، حلقــــه ثابت(Stay ring) ، پره‎هــــــاي تنظــــيم‎كننده جريان آب(Wicket gate) ، رانـــر (Runner)و درافت تيوب(Draft tube).
آب وارد محفظــه حلزوني شــــده و پس از عبور از پره‎هاي ثــابت و پره‎هـــــاي ويكت گيت، با برخورد به رانـــــر، آن را به چرخش درآورده و سپس از طــريق درافــت تيوب و تونـــل پايـــاب (Tail race)خارج مي‎شـــود. بمنظـــور جدا كردن درافت تيـــوب از آب پايـــاب، در مواقــــع لازم (براي تخلــــيه آب درافتتيوب)،در بعضي از طرحها، از استاپ لاگ (دريچه) (Stop-Log) در انتهاي درفت تيوپ استفاده مي‌شود. دبي آب توربين توسط باز و بستــه شدن پره‎هاي ويكت گيت‎ كنترل مي‎شود. گاورنــــر(Governor) از اين طـــريق(با تغيير باز شدگي دريچه‌هاي ويكت گيت)، قــــدرت خروجي و ســـرعت توربيـن را كنترل مي‎كنـــد. در بالا دست محفظه حلزوني، شيرپروانه‎اي(Butterfly Valve) قـــرار دارد كــــه در مــواقع عادي و اضطـراري براي توقـف جــريان آب از آن اســتفاده مي‎گــردد.بايد توجه كرد كه شيرپروانه‌اي براي كنترل دبي آب استفاده نمي‌شود و همواره يا كاملا" باز است و يا كاملا" بسته.
بطور مثال نيروگاه كارون يــك، داراي چــــهار واحـــد با محـــور عمــودي است. هــــر دو توربيـــن داراي يــك ورودي و پنســتاك هستــند كه هر پنستاك به دو قســــمت تقســيم شـده و هر قســمت آن به يك محفظـــه حلــــــزوني متصل شـــده است. با هــد خالص 160.4 m و دبـــي 171 m3/sce ، قــــــــدرت واحد ، حدود 254 MW و راندمان آن حـــدود 94.5% مي‌باشد.

شير پروانه‌اي (Butterfly Valve) 
شـــير پروانـــه‎اي معمولا" در بالادســت محفظـه حلزونــــي (spiral case) قـــــرار دارد و بـــراي جـــداسازي تــــوربين از مسير بالادســـت به‌كار مي‌رود. در ضمن به منظـــور قطــــع جريــــان آب در مواقع اضطــراري نيز از شيرپروانه‌اي استفاده مي‌شود.
شير پروانه‎اي شامل قسمتهاي زير مي‌باشد :

- بدنه شير (Valve Body)
- مكانيزم هيدروليكي (Hydraulic operating mechanism)
- آب‌‎بند(Water sealing)
- سيستم كنترل
- مجموعه باي‌پس (By pass valves)
- اتصال پائين‎دست (Downstream transition)

شـــير پروانــــه‌اي معمولا" توســــط وزنــه بسته مي‌شود ولي با عملكرد دو ســــرووموتور هيدروليكي باز مـي‎شود. يك سيســـتم هيدروليكي كه شـــامل مخزن تخليـه روغـن(sump)، دو دستــگاه پمـــــپ روغــــن و مخـزن هــوا –روغــــن است براي شيرپروانه‌اي در نظــرگرفته مي‌شود تا روغــــن با فشار مورد نياز (مثلا" فشار bar 40) را براي سروومـــــوتورها فراهم كند. شير‌پروانه‎اي توسط يك قطعه واسطه (expansion joint) به محفظــــه حلزونـــي (Spiral-case) متصل شده و توسط نگهدارنــــده‎هايي كه در مــواقع بسته شدن به آن اجــــازه جابجــــايي طولي مي‎دهنـــد مهـــار شده است.
شــــير پروانــــه‎اي داراي يك مســـير كنـارگذر (باي‌پاس) است. قبل از بازشـــــدن شــــير پروانه‎اي، اين شـــير باي پـــاس محفظه حلزوني را پرآب مي‎كند.
براي راه‎اندازي شير پروانه‎اي مراحل زير به‌صورت متوالي پيش‎بيني شده‌اند:
- باز شدن مسير باي پاس
- باز شدن شير پروانه‎اي
- بسته شدن مسير باي پاس
شــــير پروانه‎اي توسط ســـــروموتورها باز مـــي‎شود. يك پمــپ روغــــن حداقل فشـــار لازم در مخزن هــوا-روغــــن را تأمين مي‎نمايد. اگر پمـــپ اصلي دچــــار اشكـــال شده و متوقف شود، پمپ دوم بصورت خودكار روشـــن مي‎شود.
توجه داشته باشيد كه شيرهاي پروانه‌اي يا كاملا" باز و يا كاملا" بسته هستند و حالت ميانه ندارند؛ به عبارت ديگر از شيرهاي پروانه‌اي براي كنترل جريان آب استفاده نمي‌شود.



گاورنر هيدروليكي(Hydraulic governor) 

هر واحد نيروگاهي براي كنترل سرعت و قدرت توربين به يك دستگاه گاورنر (Governor) براي تنظيم جريان آب ورودي به توربين، مجهز مي‌گردد.

گاورنرها به 3 دسته تقسيم مي‌شوند:
- گاورنر مكانيكي
- گاورنر الكترومكانيكي
- گاورنر الكترونيكي
در حال حاضر فقط از گاورنر الكترونيكي در نيروگاههاي جديد استفاده مي‌شود و گاورنرهاي مكانيكي و الكترومكانيكي را فقط در نيروگاههاي قديمي مي‌توان پيدا كرد.

گاورنرهاي جديد داراي دو قسمت الكترونيكي و هيدروليكي مي‎باشند.

1- قسمت الكترونيكي گاورنر
يك كنترل‎كننده الكترونيكي حلقه بسته (close loop) ، مجهز به PLC ، به‌صورت كاملا” دوتايي (Full redundant)، كنترل سيستم را بر عهده مي‌گيرد.
سيگنال‎هاي ورودي اين كنترل‎كننده معمولا" عبارتند از:
- سيگنال آنالوگ سرعت توربين، از خروجي سنسورهاي سرعت توربين (mA20-4)
- سيگنال آنالوگ نشان‎دهنده موقعيت ويكت گيت‌هاي توربين(mA20-4)
- سيگنال آنالوگ نشان‎دهنده توان خروجي ژنراتور (-4mA20)
بر اســــاس سيگنـــــال‎هاي ورودي فــوق و پــردازش آن‌ها در كنتـرل‌كننده PLC، سيگنال خروجــي گـــاورنرالكتـــرونيكي (mA20-4) به شـــير راهنمـــا(Pilot valve) اعمـــال شـــده و با عمــلكرد اين شيـر، فشـــار و دبــي لازم روغـــن براي حركــــت سـرووموتور و دريچه‎هـــاي هـــادي توربيـــن(wicket gates) از طريـق شيـــر كنتـــرل اصـــلي(main valve) گاورنر فراهم مي‎گردد.
كنتـــرل‎كننده فــوق معمولا" به صـورت دوتــايي بـــه عنــوان گاورنــر اصلي و گاورنر پشتيبان در تابلوي كنترلگاورنر قرار مي‌گيرند.
در صـــورت بروز اشكال در گاورنر اصلي(main) ، كنترل سيستم به صورت خودكار، به گاورنر پشتيبان(backup) منتقل مي‎شود.

سيستم كنترل گاورنر داراي سه حالت عملكرد به شرح زير است:
- حـــالت كنتــــرل ســـرعت با كنترل‎كننده PID (speed control)
- حالت كنترل مقدار بازشدگي دريچه‎هاي هادي(wicket gate) توربين با كنترل‎كننده تناسبي (‍P)(opening control)
- حالت كنترل توان خروجي ژنراتور با كنترل‎كننده PID (Power control)


2- قسمت هيدروليكي گاورنر
قســـمت هيدروليكي گاورنر شامل تجهيزات زير مي‎باشد:
- عمــل‎كننده‎هـــاي الكتروهـــيدروليكي براي تبديل سيگنال‎هاي الكتريكي به مقـــادير مكــانيكي متناظر
- تقويت‎كننده هيدروليكي
- واحد تأمين فشار روغن
از اين واحـــد به منظـــور تأميـــن فشـــار روغــــن بـــراي عمــــلكرد سرومــــوتورهاي تـــوربين و نهايتا” باز و بسته شدن ويكت گيت‌هاي توربين استفاده مي‎شود.
سيستم روغـن گـاورنر شامل مخــزن روغن، تانك فشار روغن/هوا(Air Oil Vessel) ، دو دستگاه پمـپ روغـــن گـــاورنر، شيرهاي سولونوئيدي، شير هيدروليكي، سيستم خنك‎كن روغن (شامل دو دستگاه پمپ، كولر و فيلتر دوتايي مربوطه)، تجهيزات كنترل و اندازه‎گيري، لوله‎كشي و غيره مي‎باشد.
برق سيســـتم كنتــــرل گـــاورنر از دو فيـــدر مجــزا،از سيستم DC نيروگاه تأمين مي‎شود.

منبع : سايت نيروگاههاي برق آبي

 در ابتدا تعريفي از انواع توربين ها و اصول كلي كار آنها ارائه مي دهيم.
توربين ها اصو لا بر اساس عامل ايجاد كننده كار تقسيم بندي مي گردند . اگر عامل فوق گاز باشد آن را بخاري اگر آب باشد آبي و چنانچه باد باشد توربين بادي گو يند. توجه داشته باشيم كه منظور از گاز گازناشي از احتراق است. لذا نوع سوخت دخيل در آن كه بر حسب مورد مي تواند گازوئيل مازول يا گاز باشد در اين تقسيم بندي ها اهميت ندارد. (اگر چه در كشور ما سوخت گاز سوخت غالب اين توربين هاست. )

هر توربين گاز v94.2 متشكل از دو محفظه احتراق است كه در طر فين توربين نصب هستند و سوخت گاز يا گازو ئيل پس از ورود به آن همراه با عملكرد سيستم جرقه مشتعل شده و با هوايي كه از سمت فيلتر هاي ورودي وارد كمپرسور شده و پس از انبساط از آن خارج مي شود وارد ناحيه محفظه احتراق شده محترق مي گردد و گازي با درجه حرارت 1050 در جه سانتيگراد تو ليد مي نمايد.

گاز مذكور وارد توربين گاز شده و سبب گردش توربين و در نتيجه محور ژنراتور ده و توليد برق مي كند.محصول خروجي از توربين گاز دوديست با درجه حرارت حدود 550 درجه سانتيگراد كه به عنوان تلفات حرارتي از طريق دودكش وارد جو مي شود و به ايت ترتيب توربين گاز در بهترين شرايط با بهره برداري حدود 33 درصد توليد انرژي مي كند. به بيان ديگر 67 درصد ديگر به عنوان تلفات حرارتي محسوب و فاقد كارايي مي باشد.

ايده سيكل تركيبي در واقع بازيافت مجدد از بخش 67 درصد ياد شده است. به اين ترتيب كه در بخشخروجي اگزوز هر توربين گاز با نصب دريچه هاي كنترل شونده گاز داغ فوق را به قسمت ديگ بخار هدايت تا آب موجود در آن به بخار سوپر هيت(بخار خيلي داغ و خشك) با درجه حرارت حدود 530 درجه سانتيگراد تبديل و به همراه بخار خروجي از بويلر دوم جهت استفاده در توربين بخار به كار گرفته شود.
به اين ترتيب در بخش ديگ بخار چون از مشعل و سوخت جهت گرمايش صرفه جويي مي شود راندمان در كل افزايش يافته و به رقمي معادل 55 در صد مي رسد. (نزديك به 25 درصد از 67 درصد تلفات فوق الذكر بازيافت و بدون نياز به سوخت اضافي تبديل به انرژي الكتريكي مي شود. )

اين بخار پس از انجام كار در توربين بخار افت درجه حرارت پيدا كرده و دماي آن به رقمي حدود 60 درجهسانتيگراد مي رسد و در اينجا به منظور استفاده مجدد از آن بخار فوق توسط سيستم خنك كن ( در نيرو گاه كرمان به كمك فنر هاي پرقدرت) سرد و تبديل به آب شده و جهت استفاده مجدد پس از انجام عمليات تصفيه بين راهي وارد تانك تغذيه مي گردد تا دوباره وارد ديگ بخار گشته و تبديل به بخار سوپر هيت شود.
اين چرخه را سيكل تركيبي گويند كه نيرو گاه كرمان يكي از نيرو گاه هاي فوق الذكر در سطح كشور محسوب مي شود.

آب مورد نياز اين نيرو گاه از طريق سه حلقه چاه حفر شده در دشت جو پار تامين و به كمك خط لوله به استخر آب خام نيرو گاه به ظرفيت 3000 متر مكعب وارد و ذخيره شده تا پس از انجام عمليات تصفيه مورد استفاده بويلر هاي نيرو گاه قرار گيرد.
ظرفيت آبدهي چاه هاي مذكور 80 ليتر در ثانيه است.