آشنایی با توربین انبساطی و کاربرد آن در نیروگاه‌های تولید برق ( پاورپوینت )
عنوان فایل : آشنایی با توربین انبساطی و کاربرد آن در نیروگاه‌های تولید برق
نوع فایل : پاور پوینت
شرح مختصر:
در سالهای اخیر ارزیابیهای بسیاری پیرامون کارایی توربینهای انبساطی در خطوط انتقال گاز کشور انجام شدهاست. بر این اساس، ظرفیت تولید برق در خطوط انتقال گاز طبیعی، با توربینهای انبساطی در حدود MW1500 اعلام شده است. این میزان توان الکتریکی به معنای 1.3 میلیارد مترمکعب صرفه جویی در مصرف سالانه ی گاز و جلوگیری از ورود 2.4 میلیون تن کربن دی اکسید به اتمسفر است. مقایسه توان تولیدی توربین انبساطی با توان الکتریکی توربین بادی نشاندهنده اهمیت فناوری توربین انبساطی است. یک توربین بادی با پرهای به قطر 50 متر، تنها در حدود MW2.5 توان تولید میکند، در حالی که توربین انبساطی با قطر ایمپلر cm650، در حدود MW6 توان تولید می کند. بنابراین توسعه این فناوری برای کشور بسیار حایز اهمیت است.در حال حاضر در سه نیروگاه رامین ، نکا و شهید منتظری طرح نصب توربین انبساطی اجرا شده است.
فهرست مطالب :
مقدمه
آشنایی با توربین انبساطی
فرآیند ترمودینامیکی طی شده در شیر فشار شکن ژول-تامسون
فرآیند ترمودینامیکی طی شده در انبساط آیزنتروپیک برای توربین انبساطی
مهار گاز با فشار بالا (ورودی شهرها) باشیرفشارشکن و توربین انبساطی
بازده انواع توربین های شعاعی و محوری بر حسب سرعت دورانی
نتایج بار لمن و همکاران
تفاوت شیرفشارشکن و توربین انبساطی
هدف استفاده از توربین انبساطی
مزایای استفاده از توربین انبساطی
انواع توربینهای انبساطی
نیروگاه‌های توربینهای انبساطی در ایران
مقایسه انواع نیروگاه‌های از حیث سامانه تولید
روش‌های انتقال نیرو توسط منبسط کننده
عملکرد توربین انبساطی در خط
خروج توربین از خط
تاثیر توربین انبساطی بر قابلیت اطمینان
بررسی تاثیر و تداخل احتمالی توربین انبساطی با واحدهای نیروگاه
عوامل موثر در انتخاب محل نصب توربینهای انبساطی
بررسی پایداری دینامیکی ژنراتور نیروگاه توربین انبساطی در حضور ادوات الکترونیک قدرت word
فهرست
عنوان صفحه
چکیده........1
فصل اول : مقدمه
1-1 مقدمه............................3
1-2 توربین انبساطی.................3
1-3 ژنراتور توربین انبساطی...........4
1-4 ادوات فاکت......................5
1-4-1 کنترل کننده های FACT:...............6
فصل دوم: توربین انبساطی
2-1 مقدمه:.........................8
2-2 انواع توربین....................8
2-3 توربین انبساطی..................9
2-3-1 مزایای استفاده از توربین انبساطی......................10
2-3 -2 ساختار توربین انبساطی...................10
2-3-3 ویژگی هایی لازم در طراحی توربین انبساطی ...........................11
2-3-4 قسمت های اصلی یک نیروگاه توربین انبساطی....................12
2-3-4-1 Ball valve...........................................................................................13
2-3-4-2 Safety trip valve ((STV..................................................................................................................14
2-3-4-3 پیشگرمکن (Preheater )............................................................14
2-3-4-4 رگولاتور (Regulator )...........................................................................15
5-4-3-2 توربین ( Turbine)..........................................................................................16
2-3-4-6 شافت و گیربکس (Shaft and gearbox )........................................................................................17
2-3-4-7 ژنراتور (Generator)..................................................................20
2-3-4-8 ری هیتر (Reheater ) .................................................................21
فصل : ژنراتور
3-1. مقدمه................................................................................................................................................................................22
3-2. معرفی ژنراتور آسنکرون................................................................................................................................................23
3-2-1 مزایای ژنراتور آسنکرون............................................................................................................................................25
3-2-2 معایب ژنراتور آسنکرون............................................................................................................................................25
3-2-3 بررسی مشخصه گشتاور- سرعت............................................................................................................................26
3-2-4 نقطه کار ژنراتور ........................................................................................................................................................26
3-2-5 ژنراتور آسنکرون متصل به شبکه ( GCIG) ...................................................................................................27
3-2-7 مزایای اقتصادی ژنراتور آسنکرون .......................................................................................................................28
3-2-6 بهره برداری از ژنراتور آسنکرون..............................................................................................................................28
فصل چهارم : ادوات فاکت
4-1 مقدمه ..............................................................................................................................................................................31
4-2. مشخصات جبران کنندههای استاتیک .....................................................................................................................31
4-2-1. جبران کننده استاتیک ایده آل..............................................................................................................................31
3-2-2. ساختار SVC............................................................................................................................................................33
4-2-2-1. مدل دینامیکی SVC .......................................................................................................................................36
3-2-3. ساختار STATCOM .........................................................................................................................................38
فصل پنجم: روش های بهبود پایداری
5-1 مقدمه.................................................................................................................................................................................41
5-2 مقدار توان راکتیو مصرفی ژنراتور آسنکرون..............................................................................................................41
5-3 بررسی روش های مختلف جبران توان راکتیو ژنراتور توربین انبساطی..............................................................43
5-4 حالت های مختلف مورد مطالعه....................................................................................43
5- 4- 1 مجوع حالت های مختلف مورد بررسی در پروژه...........................................................................................43
فصل ششم: شبیه سازی
6-1 مقدمه.................................................................................................................................................................................46
6-2 مفروضات سیستم جهت شبیه سازی........................................................................................................................46
6-2-1 پارامتر های تعیین شده برای المان های شبیه سازی......................................................48
6- 4 شبیه سازی....................................................................................................................................................................52
4-3-1 شبیه سازی شبکه بدون استفاده از ادوات فاکت به صورت پایدار.................................................................52
6-3-2 شبیه سازی شبکه به همراه SVC در کنار ژنراتور به صورت پایدار.............................................................55
6-3-3 شبیه سازی شبکه به همراه STATCOM در کنار ژنراتور به صورت پایدار............................................58
6-3-4 شبیه سازی شبکه بدون استفاده از ادوات فاکت با در نظر گرفتن اتصال کوتاه سه فاز متقارن در پایانه
ژنراتور......................................................................................................................................................................................... 61
6-3-5 شبیه سازی شبکه به همراه SVC در کنار ژنراتور با در نظر گرفتن اتصال کوتاه سه فاز متقارن در پایانه
ژنراتور..........................................................................................................................................................................................64
6-3-6 شبیه سازی شبکه به همراه STATCOM درکنار ژنراتور با در نظرگرفتن اتصال کوتاه سه فاز متقارن در پایانه ژنراتور..........................................................................................................................................................................67
6-3-7 شبیه سازی شبکه بدون استفاده از ادوات فاکت با در نظر گرفتن قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی
توربین........................................................................................................................................................................................70
6-3-7 شبیه سازی شبکه به همراه SVC در کنار ژنراتور با در نظر گرفتن قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی
توربین.........................................................................................................................................................................................73
6-3-9 شبیه سازی شبکه به همراه STATCOM درکنار ژنراتور با در نظر گرفتن قطع ناگهانی لحظه ای گاز
ورودی توربین............................................................................................................................................................................76
فصل هفتم : نتیجه گیری و پیشنهادات
7-1 نتایج شبیه سازی برای حالت پایدار ژنراتور و توربین.............................................................................................80
7-1-1 نتایج شبیه سازی در حالت پایدار ژنراتور و توربین بدون حضور ادوات فاکت و در حضور ادوات فاکت بر روی ولتاژ پایانه ژنراتور.............................................................................................................................................................80
7-1-2 نتایج شبیه سازی در حالت پایدار ژنراتور و توربین بدون حضور ادوات فاکت و در حضور ادوات فاکت بر روی فاکت بر روی توان راکتیو پایانه ژنراتور.......................................................................................................................82
7-2 نتایج شبیه سازی برای حالت اتصال کوتاه سه فاز متقارن در پایانه ژنراتور.......................................................83
7-2-1 نتایج شبیه سازی در حالت اتصال کوتاه سه فاز متقارن در پایانه ژنراتور بدون حضور ادوات
فاکت و در حضور ادوات فاکت بر روی ولتاژ پایانه ژنراتور................................................................................................83
7-2-2 نتایج شبیه سازی در حالت اتصال کوتاه سه فاز متقارن در پایانه ژنراتور در حضور SVC بر روی توان
راکتیو ..........................................................................................................................................................................................85
7-3 نتایج شبیه سازی برای حالت قطع لحظه ای گاز ورودی به توربین....................................................................86
7-3-1 نتایج شبیه سازی قطع لحظه ای گاز ورودی به توربین بدون حضور ادوات فاکت و در حضور ادوات فاکت بر روی ولتاژ پایانه ژنراتور.............................................................................................................................................87
7-3-2 نتایج شبیه سازی در حالت قطع لحظه ای گاز ورودی به توربین بدون حضور ادوات فاکت و در حضور
ادوات فاکت بر روی توان راکتیو ...........................................................................................................................................88
نتیجه گیری کلی............................................................................................................................................................................
پیشنهادات.......................................................................................................................................................................................
فهرست مراجع...........................................................................................................................................................................92
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل (1-1) طرح توربین انبساطی نیروگاه نکا....................................................................................................................3
شکل (2-1) منحنی مشخصه بازده یک توربین انبساطی نوعی بر حسب دبی نشان داده شده است..................11
شکل (2-2) ساختار کلی یک نیروگاه توربین انبساطی..................................................................................................12
شکل (2-3) مدل دمای گاز خروجی در پیش گرمکن...................................................................................................13
شکل (2-4) مدل پیش گرمکن بر اساس فشار و دبی جرمی........................................................................................14
شکل(2-5) سیستم کنترل افشانه ای توربین انبساطی..................................................................................................15
شکل(2-6) بلوک دیاگرام سیستم کنترلی PID توربین انبساطی..............................................................................15
شکل (2-8) راندمان توربین انبساطی بر اساس تغییرات دبی برای سرعت های مختلف........................................17
شکل (1-9) تغییرات آنتالپی و انتروپی توربین انبساطی ..............................................................................................17
شکل(1-10) مدل شفت و گیربکس جهت کوبل ژنراتور و توربین انبساطی.............................................................18
شکل (1-11) مدل الکتریکی ژنراتور مورد استفاده در توربین انبساطی....................................................................19
شکل(3-1). مشخصه گشتاور- سرعت ماشین آسنکرون.................................................................................................23
شکل(3- 2). مدار معادل ژنراتور آسنکرون.......................................................................................................................26
شکل(3-3). مدار معادل تقریبی ژنراتورهای آسنکرون سه فاز منتقل شده به طرف استاتور .................................27
شکل (4-1). جبران کننده راکتیو ایده آل........................................................................................................................31
شکل (4-2).دو ساختار متعارف از SVC.........................................................................................................................33
شکل (4-3). مشخصه ولتاژ- جریان SVC.......................................................................................................................35
شکل (4-4). بلوک دیاگرام SVC......................................................................................................................................36
شکل (4-5). مدل سوسپتانس متغیر SVC......................................................................................................................36
شکل (3-6).مشخصه ولت آمپر STATCOM.............................................................................................................36
شکل (4-7). بلوک دیاگرام STATCOM......................................................................................................................37
شکل (4-8). مدل دینامیکی STATCO.........................................................................................................................38
شکل(5-1) شماتیک کلی از طرح نیروگاه توربین انبساطی مورد مطالعه....................................................................38
شکل (5-2). منحنی مقدار توان راکتیو مصرفی بر حسب سرعت.................................................................................40
شکل(6-1) بلوک تبدیل توان گرفته شده از توربین به گشتاور ورودی ژنراتور..........................................................41
شکل(6-2) زیر بلوک تبدیل توان گرفته شده از توربین به گشتاور ورودی ژنراتور...................................................45
شکل(6-3) زیر بلوک تبدیل ولتاژ و جریان جهت اندازه گیری توان اکتیو و راکتیو.................................................46
شکل(6-4) نمودار برگرفته از Lookup Table قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین............................49
شکل (6-5) نمودار مرجع جهت درست نمودن Lookup Table قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین.........................................................................................................................................................................................50
شکل(6-6) شبکه تست در حالت بدون استفاده از ادوات فاکت به صورت پایدار.....................................................51
شکل(6-7) شبکه تست به همراه SVC به صورت پایدار..............................................................................................54
شکل(6-8) شبکه تست به همراه STATCOM به صورت پایدار............................................................................57
شکل(6-9) شبکه تست بدون استفاده از ادوات فاکت در زمان اتصال کوتاه سه فاز.................................................60
شکل(6-10) شبکه تست در حضور SVC در زمان اتصال کوتاه سه فاز...................................................................63
شکل(6-11) شبکه تست در حضور STATCOM در زمان اتصال کوتاه سه فاز..................................................66
شکل(6-12) شبکه تست بدون حضور ادوات فاکت با در نظر گرفتن قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین ......................................................................................................................................................................................................69
شکل(6-13) شبکه تست در حضور SVCبا در نظر گرفتن قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین ..........72
شکل(6-13) شبکه تست در حضور STATCOMبا در نظر گرفتن قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین ......................................................................................................................................................................................................75
شکل(7-1) نمودار ولتاژ پایانه ژنراتور در حالت پایدار توربین و ژنراتور........................................................................79
شکل(7-2) نمودار توان راکتیو ژنراتور در حالت پایدار توربین و ژنراتور......................................................................81
شکل(7-3) نمودار ولتاژ پایانه ژنراتور در حالت اتصال کوتاه سه فاز متقارن در پایانه ژنراتور بدون حضور ادوات فاکت و در حضور ادوات فاکت بر روی ولتاژ پایانه ژنراتور................................................................................................83
شکل(7-4) نمودار توان راکتیو ژنراتور در حالت اتصال کوتاه سه فاز متقارن در پایانه ژنراتور...............................84
شکل(7-5) نمودار ولتاژ پایانه ژنراتور در قطع لحظه ای گاز ورودی به توربین بدون حضور ادوات فاکت و در حضور ادوات فاکت بر روی ولتاژ پایانه ژنراتور....................................................................................................................86
شکل(7-6) نمودار توان راکتیو ژنراتور در حالت اتصال کوتاه سه فاز متقارن در پایانه ژنراتور...............................87
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول (4-1) کاربردهای عملی جبران کننده های استاتیک در سیستم های قدرت الکتریکی.............................31
جدول(6-1) مشخصات اصلی ژنراتور...................................................................................................................................47
جدول (6-2) مشخصات اصلی ترانسفورماتور 4MVA..................................................................................................47
جدول (6-3) مشخصات اصلی ترانسفورماتور 47MVA...............................................................................................48
جدول (6-6) مشخصات اصلی STATCOM................................................................................................................48
جدول (6-5) مشخصات اصلی SVC..................................................................................................................................49
جدول (6-4) مشخصات اصلی ترانسفورماتور زمین..........................................................................................................49
فهرست نمودار ها
عنوان صفحه
نمودار (6-1) توان اکتیو باس B575 در حالت پایدار بدون حضور ادوات فاکت.......................................................52
نمودار (6-2) توان راکتیو باس B575 در حالت پایدار بدون حضور ادوات فاکت.....................................................52
نمودار (6-3) ولتاژ باس B575 در حالت پایدار بدون حضور ادوات فاکت.................................................................53
نمودار (6-4) جریان باس B575 در حالت پایدار بدون حضور ادوات فاکت..............................................................53
نمودار (6-5) توان اکتیو باس B575 در حالت پایدار با حضور SVC.......................................................................55
نمودار (6-6) توان راکتیو باس B575 در حالت پایدار با حضور SVC.....................................................................55
نمودار (6-7) توان ولتاژ باس B575 در حالت پایدار با حضور SVC........................................................................56
نمودار (6-8) جریان باس B575 در حالت پایدار با حضور SVC..............................................................................56
نمودار (6-9) توان اکتیو باس B575 در حالت پایدار با حضور STATCOM......................................................58
نمودار (6-10) توان راکتیو باس B575 در حالت پایدار با حضور STATCOM.................................................58
نمودار (6-11) توان ولتاژ باس B575 در حالت پایدار با حضور STATCOM....................................................59
نمودار (6-12) جریان باس B575 در حالت پایدار با حضور STATCOM..........................................................59
نمودار (6-13) توان اکتیو B575 در حالت اتصال کوتاه بدون حضور ادوات فاکت.................................................61
نمودار (6-14) توان راکتیو B575 در حالت اتصال کوتاه بدون حضور ادوات فاکت...............................................61
نمودار (6-15) ولتاژ B575 در حالت اتصال کوتاه بدون حضور ادوات فاکت............................................................62
نمودار (6-16) توان راکتیو B575 در حالت اتصال کوتاه بدون حضور ادوات فاکت...............................................62
نمودار (6-17) توان اکتیو B575 همراه SVC در حالت اتصال کوتاه......................................................................64
نمودار (6-18) توان راکتیو B575 همراه SVC در حالت اتصال کوتاه....................................................................64
نمودار (6-19) ولتاژ B575 همراه SVC در حالت اتصال کوتاه................................................................................65
نمودار (6-20) جریان B575 همراه SVC در حالت اتصال کوتاه.............................................................................65
نمودار (6-21) توان اکتیو B575 همراه STATCOM در حالت اتصال کوتاه.....................................................67
نمودار (6-22) توان راکتیو B575 همراه STATCOM در حالت اتصال کوتاه...................................................67
نمودار (4-23) ولتاژ B575 همراه STATCOM در حالت اتصال کوتاه...............................................................68
نمودار (6-24) جریان B575 همراه STATCOM در حالت اتصال کوتاه...........................................................68
نمودار (6-25) توان اکتیو B575 بدون حضور ادوات فاکت در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین..........................................................................................................................................................................................70
نمودار (6-26) توان راکتیو B575 بدون حضور ادوات فاکت در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین..........................................................................................................................................................................................70
نمودار (6-27) ولتاژ B575 بدون حضور ادوات فاکت در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین......71
نمودار (6-28) جریان B575 بدون حضور ادوات فاکت در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین..........................................................................................................................................................................................71
نمودار (6-29) توان اکتیو B575 در حضور SVC در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین..........73
نمودار (6-30) توان راکتیو B575 در حضور SVC در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین........73
نمودار (6-31) ولتاژ B575 در حضور SVC در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین....................74
نمودار (6-32) جریان B575 در حضور SVC در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین.................74
نمودار (6-33) توان اکتیو B575 در حضور STATCOM در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین..........................................................................................................................................................................................76
نمودار (6-34) توان راکتیو B575 در حضور STATCOM در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین..........................................................................................................................................................................................76
نمودار (6-35) ولتاژ B575 در حضور STATCOM در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین...77
نمودار (6-36) جریان B575 در حضور STATCOM در حالت قطع ناگهانی لحظه ای گاز ورودی توربین..........................................................................................................................................................................................77