نیروگاه توس

مقدمات : نیروگاه توس جزو ۳۲ نیروگاههای کشور است که در مشهد واقع است و توسط شرکت براون باوری در سال ۱۳۶۶ – ۱۳۶۴ راه اندازی شده است و در اولین سال حدود mw 600 برق تولید کرده است قدرت نامی ظرفیت هر واحد این نیروگاه mw 150 است که دارای ۴ واحد است.
راندمان درصد این نیروگاه ۳۵ استن و سمر تولید این نیروگاه در کل کشور ۱/۲ درصد خواهد بود.
از نظر تولید برق این نیروگاه ۲۲ نیروگاه کشور است و جزو نیروگاههای بخاری به شمار می رود.

این نیروگاه در ۱۲ کیلومتری شمال غربی مشهد و در نزدیکی شهر توس که مدفن شاعر بلند آوازه ایران فردوسی قرار دارد.
کارکنان این نیروگاه به بیش از ۵۱۰ نفر می باشند که ۱۷% دارای لیسانس و بالاتر و ۵۰% دیپلم و فوق دیپلم و ۳۳% دارای مدرک پایین تر از دیپلم می باشند.
از ویژگی های این نیروگاه استفاده از کندانسور هوایی است که در آن به کارگیری هوا به عنوان عامل خنک کننده (جایگزین آب) از اهمیت بالایی برخوردار است و از اتلاف آب و کاهش سطح سفره های آب زیرزمینی پیش گیری می نماید.

تولید برق و نیروگاهها :
سیم پیچی که برق DC به آن می دهیم دتور نام دارد و سیم پیچ بیرونی را استاتور می نامیم که AC است نیروگاههای گازی سوخت آن ممکن است مایع باشد ولی چون دودها باعث ایجاد چرخیدن توربین می شود به آن گازی می گویند و در نیروگاه بخاری، بخار توربین را می چرخاند.
نیروگاههای گازی ۱۰ تا ۱۵ دقیقه طول می کشد تا برق دهد و ۱ سال نصب آن طول می کشد.

نیروگاههای بخاری ۱۰ ساعت طول می کشد تا برق دهد و ۴ سال نصب آن طول می کشد.
– دود حاصل از نیروگاه گازی NO3 و NO2 درون آن است و خطرناک است ولی در بخاری تولید نمی شود و نیروگاه بخاری بهتر است.
– راندمان نیروگاه گازی پایین است و ۲۵% است ولی در نیروگاه بخاری ۳۰% استو

– نیروگاه گازی فقط بر دود پیک بار می خودر در زمستان و پاییز و با کمبود برق در تابستان نیروگاه گازی را ۲۴ ساعت استفاده می کنند.
مضارب فرد ۲۵۰۰۰ ساعت نوبت تعمیرات بخاری می شود.

ولی در مضارب زوج ۲۵۰۰۰ ساعت تعمیرات اساسی آن است و حتی توربین فشار قوی را باز می کنند.
نیروگاه بخاری و گازی با هم ترکیب شدند سیکل ترکیبی نامیده می شوند و در این جا راندمان بالای ۴۵% است در بخاری خیلی دوام دارد و در سیکل ترکیبی معلوم نیست دوام داشته باشد.
نیروگاه اتمی mw 1000 برق تأمین می کند مصرف برق کل کشور mw 37000 می باشند.
در نیروگاه اتمی یک هسته سنگین اورانیوم با بمباران نوترونی به دو هسته سبک تر تبدیل می شود و مقداری جرم به انرژی زیادی تبدیل می شود باعث ایجاد برق می شود.
نیروگاه برق آبی : بدون این که سوختی را مصرف کنید برق تولید می کنیم و جلوگیری از طغیان آب می شود .

معایب این نیروگاه : اگر آب نداشته باشیم نمی شود هیچ کاری بکنیم و در کشور حدود ۴/۹ برق از این راه تأمین می شود و هزینه نصب آن بالا است.
هزینه نصب گازی ۲۵۰ دلار برای هر kw و نیروگاه برق آبی و بادی حدود ۶۰۰ دلار و اتمی حدود ۷۰۰ دلار و بخاری ۶۰۰ دلار هزینه دارد.

نیروگاه بادی : اگر وزش بادی باشد نیروگاه بادی نصب می کنند در بینالود ۴۳ برج دارد که هر پایه m 40 است و ۳ پرة ۵/۲۳ متر دارد و همیشه سرعت باد باید بین m/s5 تا m/s 25 باشد نه بیشتر و نه کمتر، تعمیرات آن کم و افرادی که در آن کار می کنند کم است.

انرژی زمین گرمایی : در مناطق زلزله خیز این انرژی زیاد است مانند فیلیپن و آمریکا از انژری که از زلزله تأمین می کند در کوه آتشفشان و در جاهایی که آب گرم بالا می آید و مناطق زلزله خیز می توان از این انرژی استفاده کرد راه دیگری که در تولید برق انرژی خورشیدی است که انرژی گرمایی به الکتریکی تولید می شود.
دیسپاچینگ : محلی است که میزان مصرف و تولید برق را کنترل می کند که بزرگترین آن در تهران است و در پارک ملی قرار دارد و اصفهان جانشین تهران است، در شمال شرق در مشهد قرار دارد و شمال غربی در تبریز قرار دارد.

فرکانس کشور ما Hz 50 می باشد و باید دتور ۳۰۰۰ دور در دقیقه بچرخد و اگر بیش از ۳۰۰۰ شد داریم بیشتر از حد برق تولید می کنیم و اسراف است و اگر کمتر بود داریم برق کم تولید می کنیم.

برق تولید شده باید با حداقل تلفات به مصرف کننده برسد تلفات با شدت جریان رابطه مستقیم دارد و شدت جریان با ولتاژ عکس هم هستند ولتاژ را باید با ترانسفورماتور افزاینده افزایش دهیم.

اختلاف پتانسیل خروجی ژنراتور در طوس km 5/11 است . این را تبدیل به km 132 می کنیم و بعد از آن به kw 600 تبدیل می کنیم و در جای مصرف ترانسفورماتور کاهنده می گذاریم و با ولتاژ زیاد انتقال می دهیم و در مصرف کننده ولتاژ را پایین می آورند که در کشور ما w 220 است.
سوخت نیروگاه طوس در تابستان از گاز است ولی در زمستان از مازوت استفاده می شود.

حفاظت و ایمنی : ۱- جهانی ۲- روحی و روانی
در نیروگاه اول حفظ جان بعد تجهیزات و بعد کار
برای ایمنی : ۱- رفع عیب ۲- مهار عیب ۳- تجهیزات و حفاظت فردی – تغییر ساعت کار
مثلاً در بعضی از مشاغل برای جلوگیری از ضرر و زیان هر یک سال کار ۲ سال سابقه کار حساب می شود مثل رادیولوژی
بیماری های حاصل از کار : ۱- زود رس ۲- دیررس

مراحل برق گرفتگی : ۱- تجهیزات ۲- تجزیه ۳- کربن
فاصله بین تجزیه شدن بدن تا تبدیل شدن به کربن ۱۰ تا ۲۰ ثانیه است.
در برق گرفتگی برای تست برق با پشت دست آن را تست می کنیم و اگر با جلوی دست تست کنیم دست می چسبد به آن حجم.
اگر کسی را برق گرفت باپا به او لگد می زنیم و آن را می توان نجات داد.
سیستم اطفاء حریق : دسته بندی انواع تجهیزات از نظر اطفا حریق :
وسایل خاموش کردن آتش :
آب – کف – گاز هالون – کپسول های CO2 و پودر گاز

سیکل آب و بخار در نیروگاه طوس (سیکل رانکین ) :
نیروگاه بخاری بر اساس سیکل ترمودینامیکی رنکین کار می کند.
شرح سیکل : سیکل رنکین به این صورت است که ابتدا آب را از مخزن های زیر زمینی می کشیم و به آزمایشگاه شیمی برای تصفیه می فرستیم و با اضافه کردن مواد خاصی به آن، آن را تصفیه می کنند سپس در مخزن های کروکی شکل ذخیره می کنند که از آنان توسط پمپ به CNDTK وارد می شوند و توسط پمپ به FWT وارد می شود در این جا ۵ هیتر داریم که ۴ هیتر ما به این صورت آب را گرم می کنند که آب از یک طرف و بخار از طرف دیگر این هیتر رد می شوند و آب داخل هیتر را گرم می کند ولی در هیتر FWT آب درون لوله ها در جریان است و کل سطح آن را بخار گرم فرا گرفته است و آب داخل آن را به شدت گرم می کند اگر سطح آب داخل FWT کم باشد به پمپ دستور می دهد تا آب از داخل CNDTK بکشد و اگر سطح FWT زیاد باشد هیترها بسته شده و آب توسط همان کنترل کننده آب به مخزن های کروکی برمی گردد.

آب از FWT از طریق سه پمپ ۵۰ درصد دوباره از هیترهای ۴ و ۵ رد می شود و توسط کنترل کننده آب که مانند یک شیر عمل می کنند به درام می رود بعد از درام آب گرم توسط سوپرهیترها تبدیل به بخار شده و به توربین فشار قوی می رود در این جا فشار تقریباً ثابت است موقع ورود در توربین فشار قوی درجه حرارت بخار بالا است و موقع خروج درجه حرارت آن کم می شود و برای این منظور به بویلر می رود که در آن جا حرارت را توسط سوپر هیترها بالا می برد بویلرها سوخت و هوا از بیرون می گیرند از سوخت برای احتراق استفاده می کند

که در آن FDفن قرار دارند FD فن ها هوا را از بیرون گرفته و برای احتراق استفاده می کنند چون برای سوختن احتیاج به اکسیژن است باید بخار در بویلر به طور خیلی زیادی داغ شود اگر هنوز به اندازه ی کافی داغ نشده بود برای صرفه جویی در مصرف سوخت از GRFan استفاده می کنیم ما دود را از Stack می گیریم و توسط GRfm که از یک طرف آن فن بخار و از طرف دیگر آن دود عبور می کند سرعت GRFm باید کم باشد تا دود و بخار با هم ترکیب نشوند و موقعی که بخار داغ شد به بالای بویلر می رود که در آن جا سوپرهیت ها قرار دارند و آنان دمای بخار آب را به ۵۴۰ و فشار at 125 می رسانند در بویلر بخار خشک تولید می شود و هیچ رطوبتی نباید داشته باشد چون رطوبت باعث تخریب توربین ها می شود بعد از عبور از

سوپرهیت ها به توربین متوسط می رود که در توربین متوسط بخار باعث چرخاندن توربین شده و بخار آن موقع خروج کم می شود و بعد از آن به توربین فشار ضعیف می رود که توربین فشار ضعیف از بخار حداکثر استفاده را می کند و توربین فشار ضعیف به صورت دو پره ای می باشد و بعد از آن دمای بخار به شدت کم شده و از توربین به ژنراتور برای تولید برق انتقال می یابد و این بخار با دمای کم به کندانسور منتقل می شود و باعث تقطیر می شود و به آب تبدیل می شود کاهش فشار در کندانسور ناشی از تقطیر بخار آب به آب و کاهش حجم بخار است و خلاء ایجاد می شود که باعث مکش بخار از توربین به کدانسور می شود.

اگر خلاء زیاد باشد یک فشار از طرف کندانسور به توربین فشار ضعیف وارد می شود و طرف اول توربین فشار ضعیف ( ۲ ۱ ) اول از بخار استفاده می کند و در طرف دوم بخار را می فرستد و یک فشار از این ور و یک فشار از طرف خلا/ئ وارد می شود و ممکن است بخار در توربین تبدیل به قطرات آب شود که قطرات آب باعث تخریب توربین می شود.
در بویلر آب پاش داریم که باعث سرد کردن آن بخار می شود البته اگر دمای آن بخار خیلی بالا رفت از آب پاش استفاده می کنیم.
برای تولید برق AC بخار که از یک طرف باعث چرخاندن توربین می شود و از طرف دیگر برق DC به آن وارد می شود برق تولید شده kv 5/11 و kA 4/9 دارد.
کندانسور هوایی نوع مستقیم : بخار وارد لوله های اینان می شوند و تبدیل به اب می شود هر واحد ۳۰ لوله دارد که طول آن به km 480 می شود در این جا یک فن می گذاریم و باعث خنک کردن بخار داخل لوله می شود.

در نوع غیر مستقیم که در نیشابور و … وجود دارد یک برج m 106 می سازند و هوا را از پایین می آید و به سمت بالا می رود و آب در لوله ها اطراف قرار دارند و آب را سرد می کند و آب پاشیده می شود در بخارها و آنان را تقطیر می کنند. بهترین نوع کندانسور سطحی می گویند که سیال خنک کننده ی آن آب است که در بندر عباس است.
کندانسور هوایی : بخار از طریق لوله هایی با قطر m 6/3 به دلتاها می رود دفلکراتور مانع آمدن بخار می شود و یک بخار سهمی همیشه دارد که بقیه تقطیر شدند این بخار هم با آنان ترکیب می شوند و مانع یخ زدن آب می شوند موقع خروج بخار از توربین ضعیف یک مقدار رطوبت دارد که از راه میانبر آن را به CNDTK وصل می کنیم.
سؤال : چرا باید آب را به بخار و بخار را به آب تبدیل کنیم؟
۱- اگر آب باشد باید از لوله هایی با قطر زیاد استفاده کنیم ولی اگر بخار باشد از لوله هایی با ابعاد کم و قطر کم استفاده می کنیم.
۲- قانون دوم ترمودینامیکی : هیچ وقت نمی شود دستگاهی داشته باشیم که راندمان ۱۰۰% داشته باشیم .
نکات :
در ژنراتور هیدروژن قرار دارد که سیم پیچ را خنک می کند برای این که هیدروژن با هوا ترکیب نشود از گلند استفاده می شود.
لیمیت بودن بار : یعنی بار ثابت و ربطی به فرکانس ندارد گاورنر دستی است وقتی از لیمیت خارج است با افزایش بار فرکانس زیاد بار ثابت و تابع فرکانس است.

ظرفیت تولید بخار در بویلر نیروگاه (یک بخار) حداکثر t/n 525 می باشد این بویلر از نوع ملحق با گردش طبیعی است و دارای درام با سه مرحله سوپرهیت و دومرحله رهیت است و در آن ۱ مشعل در ۳ طبقه بر روی دیوار جلویی نصب و قابل بهره برداری با سوخت مایع و گاز می باشد.

بویلر کمکی باعث می شود بخار را با فشار به داخل تانکهای مازوت فرستاده و آنان را گرم کنند و داخل لوله هایی که مازوت از آنان عبور می کند قرار می دهند و باعث گرم کردن و شل کردن آن مازوت می شوند گاهی وقت ها مازوت را با برق گرم می کنند و آن را در داخل بویلر روانه می کنند.

افزایش خلاء باعث می شود فشار در کندانسور زیاد و در نتیجه فشار در LP زیاد شده و ممکن است تقطیر در خود LP رخ می دهد و توربین را خراب می کند و دلیل دیگر تریپ آن این است که باید از روغن استفاده شود که این گونه روغن ها کنترل کننده ی این دستگاه ها هستند.

هر مخزن مازون ۲۰ میلیون لیتر مازوت دارد که سه مخزن است و هر واحد یک میلیون مازوت مصرف می کند که فقط ۱۵ روز هر واحد را جواب می دهد.
فشاری که وارد توربین فشار قوی می شود bar 127 و دمای آن c 538 است و فشاری که وارد توربین فشار متوسط می شود bar 34 است.

توربین : مجموعه توربین ها شامل سه توربین هم محور است . توربین فشار قوی با یک زیرکش توربین فشار متوسط سه زیرکش و توربین فشار ضعیف دارای یک زیرکش می باشد.
بخارپس از خروج از توربین فشار قوی و پیش از ورود به توربین فشار متوسط در بویلر دوباره گرم می شود مجموعه توربین ها دارای یک مسیر کنار گذر شامل والوهای بای پاس فشار قوی و فشار ضعیف است که می تواند بخار خروجی بویلر را بدون گذر از توربین ها مستقیماً به کندانسور هوایی هدایت نماید.
سیستم تحریک، ژنراتور و توربین ها، در یک راستا قرار داشته و همگی بر روی یک میز بتنی، بر پایه های فولادی استوار است. در فاصله ی میان میز و پایه نیز فنرهای مخصوصی لرزش های دستگاه را دفع می کند.

انواع توربین های بخار :
– بر اساس تعداد مراحل یا طبقات فشار :
تعریف مرحله یا طبقه : ترکیب یک ردیف پره های ثابت که روی پوسته نصب می باشد و یک ردیف پره های متحرک که روی رتور جایگذاری می شود.
وظیفه پره های ثابت : تبدیل انرژی فشاری بخار به انرژی سرعتی و اصلاح جهت بخار ورودی به پره های متحرک.
وظیفه پره های متحرک : بخار پس از خروج از پره های ثابت وارد پره های متحرک می گردد و در جهت عبور از این پره ها انرژی سرعتی خود را به آنان وارد می کنند و باعث چرخش محور می شود. انواع : ۱- توربین های یک مرحله ای ۲- دو مرحله ای ۳- چند مرحله ای

جریان ورود بخار به توربین : جریان محوری : در این توربین ها بخار در جهت خط افقی و موازی با محور جریان می یابد.
جریان شعاعی : در این توربین ها بخار از قسمت وسط و مرکز دایره توربین وارد و در جهت شعاع از پره ها عبور می کنند و انرژی به کار تبدیل می شود.
توربین ضربه ای: دارای ساختمان ساده ای است و پره های ضربه ای روی دتور آن نصب می شود و معمولاً متقارن هستند و اندازه ای زاویه ای ورودی و خروجی بخار در آنان حدود ۲۰ درجه است.
گاورنر : وظیفه آن ثابقت نگه داشتن دور با تغییر دبی بخار توسط کنترل و الوای ها اصلی می باشد این عمل توسط فشارهای مختلف pn که توسط گاورنر ساخته می شود انجام می گیرد.
طرز کار : گاورنر بر اساس تعادل نیروها کار کرده و دارای یک وزنه پرنده و یک پیستون می باشد که می تواند حرکت والوی انجام داده و مجراهای روغن را در وضعیت های مختلف قرار دهد.
درام گاورنر توسط ۲ یاتاقان درون پوسته ای قرار گرفته است و توسط یک چرخ دنده چرخش خود را از محور توربین می گیرد.
نیروهایی که به محور زمان بندی وارد می شود : نیروی گریز از مرکز نای از دور توربین به طرف چپ، نیروی ناشی از فشار روغن Pn soll به طرف راست.
یک مسیر فیدبک گاورنر یک مسیر تخلیه روغن و یک مسیر مربوط به روغن کنترل pn می باشد.
باز شدن کنترل والوهای اصلی بخار بر اساس میزان تخلیه کنترل pn از مسیر (L ) بوده به طوری که هرچه میزان تخلیه روغن کنترل کند باشد فشار روغن کنترل pn بیشتر بوده و لذا کنترل والوها بیشتر باز می گردد.

مثلاً اگر دور توربین افزایش پیدا کند (کاهش بار واحد) در این صورت بر اثر افزایش نیروی گریز از مرکز محور زمان بندی (پیستون) به طرف چپ حرکت کرده و باعث تخلیه روغن کنترل از مسیر (L ) می گردد. (کنترل والوها متناسب با افزایش دور مقداری بستر می شود)
ژنراتور و ترانسفورماتور : ژنراتور هر واحد دارای قدرت نامی mw 150، ولتاژ نامی kv 5/11 و جریان نامی A 9413 می باشد برای تولید برق، رتور ژنراتور توسط مجموعه توربین ها با سرعت نامی vpm 3000 به گردش در می آید و با جریان DC که از طریق اتصالات مرکز محور، توسط دیودهای گردان و ژنراتور اکسایتر تأمین می شود، تحریک می گردد. جریان تحریک با کنترل ژنراتور اکسایتر از طریق سیتم تابلوهای الکترونیکی تحریک تنظیم می شود. در نتیجه نیروی محرکه الکتریکی سه فاز مورد نیاز در بارهای مختلف به سیم بندی سه فاز متقارن ژنراتور القاء می گردد که در ترمینال ژنراتور به مقدار نامی (kv 5/11) تنظیم شده و مستقیماً به ورودی ترانسفورماتور ژنراتور منتقل می شود ترانسفورماتور ژنراتور دارای قدرت نامی mvA 5/187 است و توان الکتریکی تولیدی ژنراتور را پس از کسر مصرف داخلی به سطح ولتاژ ۱۳۲kw می رساند و به شبکه تحویل می دهد. برق مصرف داخلی واحد از طریق یک دستگاه ترانسفورماتور دیگر مستقیماً از ترمینال خروجی ژنراتور با قدرت نامی MVA 15 و ولتاژ kv 6 تأمین می گردد.

همچنین انرژی الکتریکی مورد نیاز در هنگام راه اندازی واحد و مصرف داخلی نیروگاه از طریق دو دستگاه ترانسفورماتور (هریک به قدرت MVA 29 ( از شبکه برق فراهم می شود.
کندانسور هوایی : کندانسور نیروگاه توسط از نوع کندانسور مستقیم می باشد که در این گونه سیستم، بخار خروجی از توربین فشار ضعیف به صورت مستقیم وارد کندانسور هوایی شده و در هنگام گذر از رادیاتورهای دلتا شکل در معرض هوای دمیده شده ۳۰ دستگاه فن هر واحد، گرمای نهان خود را از دست داده و در دمای ثابت به آب اشباع تبدیل می گردد.
آب اشباع به مخزنی به نام تانک تقطیرات وارد شده و دوباره توسط پمپ در چرخه ی آب و بخار جریان می یابد. از آن جا که هوا و گازهای غیر قابل تقطیر موجب افت انتقال حرارت و افزایش فشار سیستم می گردد این گازها به کمک مکنده هایی از کندانسور به بیرون فرستاده می شود.

اتاق فرمان : از این مکان هدایت و کنترل واحدهای نیروگاه انجام می گیرد، در این مرکز همه ی پارامترهای لازم برای بهره برداری سیستم ها نشان داده شده و بهره بردار می تواند شرایط نامطلوب و اشکالات سیستم را به صورت آلارم (هشدار دیداری – شنیداری) دریافت نموده و با کلیدهای موجود بر روی پانل بهره برداری عملیات لازم را برای بروارن نمودن اشکالات سیستم انجام دهد. علاوه بر این به کمک بی سیم، سیستم پیچ و تلویزین های مدار بسته محل های حساس نیروگاه کنترل می شود.

آزمایشگاه و تصفیه آب : آب مورد نیاز برای تولید بخار در نیروگاه بایستی از هر گونه ناخالصی کاملاً پالایش شود تا هنگام تبخیر شدن درون لوله ها و توربین ها عمل رسوب گذاری انجام نگیرد زیرا ناخالص های موجود در آب باعث آسیب دیدن لوله ها و سایر تجهیزات سیستم گردش آب و بخار نیروگاه می شود. سیستم تصفیه نیروگاه توس به روش تعویض بون عمل می کند که دارای دو خط تولید آب خالص (هر کدام با ظرفیت ۸۰ متر مکعب در ساعت) بوده و آب مصرفی واحدها را تأمین می نمایند. کیفیت شیمیایی آب، بخار، سوخت و روغن در آزمایشگاه های شیمی کنترل که در صورت نامناسب بودن آنان اقدامات لازم انجام می گیرد.

انواع نیروگاههای تولید برق : در میان پرکاربردترین و مهمترین نیروگاههای متداول در جهان و ایران، می توان از نیروگاههای حرارتی نام برد. این نیروگاه ها، مبدل هایی هستند که انرژی نهفته در سوخت های جامد، مایع، گازی ، و یا سوخت های هسته ای را به انرژی برق تبدیل می کنند نیروگاههای حرارتی، طیف وسیعی از نیروگاهها را در بر می گیرند که از آن جمله می توان به نیروگاههای بخاری، گازی، چرخه ترکیبی، دیزلی و هسته ای اشاره نمود که بهترین اینان نیروگاه بخاری می باشد در این نیروگاه با مشتعل شدن سوخت های فسیلی، آب سیکل، تبدیل به بخار می شود. سپس انرژی بخار تولیدی، سبب چرخش توربین و در نهایت، تولید انرژی برق می گردد.

تفاوت اساسی میان نیروگاه گازی با بخاری در آن است که میان سیکل توربین گازی، هوازی محیط می باشد اما نیروگاه های چرخه ترکیبی، متشکل از واحدهای گازی و بخاری می باشند که در آن ها به منظور افزایش بازده کل حرارتی و بازیافت بخشی از انرژی باقی مانده در گازهای خروجی از توربین های گازی، این گازها را به یک دیگ بخار بازیاب هدایت می کنند بخار حاصل از این طریق، توربین بخاری را به گردش در می آورد.
از مهمترین نیروگاههای حرارتی می توان به نیروگاههای هسته ای اشاره نمود.