دانلود پروژه های پژوهشی با موضوع خطایابی هوشمند توربینگازی نیروگاه- فایل ۱۳ |
![]() |
۲.خوردگی:
خوردگی در بخش توربین میتواند علاوهبر خوردگی فیزیکی از نوع خوردگی شیمیایی نیز باشد. به علت حرارت بالا در بخش توربین (به خصوص ردیفهای ابتدایی) امکان ایجاد واکنش بین پرهها و ناخالصیهای موجود در هوا باشد
۳.سوختگی پرهها بر اثر خستگی سایش
۴.ترک خوردگی پرهها بر اثر خستگی سایش
۵.آسیب دیدگی نشت بندها
۶.کنده شدن پره
۷.خرابی در سیستم خنککاری[۹۶]
-
- محفظه احتراق
۱.خوردگی
۲.ایجاد خرابی در آتشخانها[۹۷]
۳.سوختگی سرامیکها
۴.درست نبودن زاویه پاشش آتشخانها
-
- خارج شدن روتور از حالت تعادل
-
- ورود جسم خارجی
خطاهای عملگرها
-
- خوردگی شیر سوخت بر اثر اصطکاک
-
- گیرکردن شیرهای شاتآف سوخت[۹۸]
-
- گیرکردن IGV
خطاهای سنسورها
-
- خطای سنسور ترموکوپل
-
- خطا در سنسورهای اختلاف فشاری سرج [۶].
در ادامه به نحوه بررسی عمیقتر تعدادی از خطاهای متداول در توربینگازی و نیز، نحوه مدلسازی برخی از آنها پرداخته شده است.
۵-۲-۲ خطاهای متداول در توربینگاز
از میان خطاهایی که بیانگردید، خطاهای خوردگی شیر سوخت بر اثر اصطکاک، ترکخوردگی پره کمپروسورُ خطای سنسور ترموکوپل و آسیبدیدگی توربین به علت امکان تبدیل سریعتر به خرابی (شکست) از اهمیت بیشتری برخوردارند؛ لذا درذیل بررسی جامعتری از خطاهای مذکور آورده شدهاست.
خوردگی شیر سوخت بر اثر اصطکاک
شیر سوخت یکی از مهمترین اجزای توربینگازی است که وظیفه تنظیم مقدار سوخت واردشده به توربین را برعهدهدارد. به علت حساسیت وظیفه شیر سوخت، انتخاب نوع مناسب و نیز حفاظت در عملکرد درست آن بسیار حائزاهمیتاست. یکی از عیبهایی که احتمال وقوع آن در شیر سوخت وجوددارد، خوردگی ساختمان داخلی شیر بر اثر اصطکاک است. خوردگی موجب عدم پیروی دقیق از فرمان کنترلی اعمالی به شیر میشود واین مسئله نیز به علت بالا بودن حرارت بسیار خطرناک است.
این عیب در زمان کار نرمال سیستم و نیز در زمان شروع به کار، میتواند؛ ایجاد مشکلنماید. به عنوان مثال در زمان شروع به کار سیستم، این نقص منجر به استارت داغ میگردد. اگر گاز بیش از حد مورد انتظار به سیستم وارد شود، سیستم با استارت داغ روبرومیشود که ممکن است منجر به ایجاد پدیده سرج در کمپروسور گردد. در زمان کار نرمال نیز، وجود خطای مذکور، میتواند منجر به شتاب گیری بیش از حد و یا خیلی کم گردد و در برخی موارد، عملکرد نادرست سیستمهای نیوماتیکی و هیدرولیکی میگردد. این گونه مسائل سیستم کنترل سرعت را با مشکل مواجهمیسازد[۶].
ترک خوردگی پرههای توربین و کمپروسور
گردش محور توربین موجب ایجاد بارهای سیکلی بر روی اجزای آن میشود. که تنشهای حاصل از آن موجب ایجاد خسارتهای ریز ساختار در اجزا میگردد. فرایند تجمع خسارت و نهایتا گسیختگی در اثر بارهای سیکلی، خستگی نامیده میشود. یکی از مهمترین موارد خستگی، خستگی سایشی بوده که ترکیبی از فرآیندهای سایش و خستگی است. سایش زمانی اتفاقمیافتد که لغزش نسبی به اندازه ۱۰-۵mm مابین سطوح وجود داشتهباشد.
خستگی سایشی یکی از مکانیزمهای تخریب در قطعاتی است که در تماس با یکدیگر هستند و دارای حرکت نوسانی کوچک نسبت به یکدیگر میباشند. این فرایند در هوای معمولی ذرات کوچک سایش اکسیدی تولیدمیکند که بههمیندلیل به آن خوردگی سایشی نیز گفته میشود. نتیجه این موضوع از دست رفتن دقت ابعادی در سطح تماس است. که منجر به عملکرد ناصحیح (خطا) قطعه میشود. علاوه بر موارد مورد ذکر، خستگی سایشی موجب تسریع در رشد ترکهای کوچک نیز میشود.محل نشیمن گاه پرههای توربین مستعد وقوع این خطا هستند. خستگی سایشی میتواند؛ عمر قطعات را تا ٪۶۰ و یا حتی بیشتر کاهش دهد، لازم است الگوریتمی بهمنظور تشخیص وقوع این خطا در نظرگرفتهشود. تا بعد از تشخیص، بتوان به ترمیم قطعه اقدام نمود. و تشخیص این عیب بهطورعمده با بهره گرفتن از روشهای مبتنی بر سیگنال انجاممیگیرد. خستگی سایشی موجب تغییر الگوی نوسان قطعات نسبت به یکدیگر میشود، بههمیندلیل یکی از بهترین راههای تشخیص وقوع آن تحلیل سیگنال لرزش است.
مدل سازی: در صوزت نیاز به مدلسازی این عیب، وقوع آن را میتوان به صورت افزایش نیروی وارد بر پرهها در نظرگرفت. این افزایش نیرو موجب تغییر شارش سیال میشود؛ لذا بدینترتیب در مدل ارائهشده در بالا تاثیر گذاربوده و میتوان الگوریتمی بهمنظور تشخیص آن ارائهداد (این خطا در شبیهسازی مورد بررسی قرار نخواهدگرفت)[۶].
خطای سنسور ترموکوپل
نقص در عملکرد ترموکوپل باعث اختلاف مقادیر رویت شده؛ از آن با مقادیر واقعی میشود. در واقع این خطا موجب افزایش یا کاهش مقادیر خواندهشده از مقادیر اصلی است. تغییر این مقادیر میتواند مشکلاتی زا برای سیستم کنترل و حفاظت توربین به وجودآورد. یکی از راههای تشخیص این خطا که بهطور معمول در صنعت مورد استفاده قرارمیگیرد، استفاده از سخت افزار اضافی است، به نحوی که در برخی موارد به علت حساسیت بالای تخمین دقیق دما، تا ۱۲ ترموکوپل برای اطمینان از عملکرد صحیح استفادهمیشود.
مدل سازی: از آنجایی که وقوع خطا در ترموکوپلها عموما بسیار آرام و در یک دوره زمانی طولانی روی میدهد، برای مدلسازی آن مقدار عدد خواندهشده از ترموکوپل را با یک تابع شیب و با شیب کم جمعنمود، البته این مقدار نیز دارای یک اشباع خواهدبود. لازم به ذکراست محاسبه زاویه تابع شیب و نیز مقدار اشباع مذکور لازم است مطالعه دقیقی بر ساختمان ترموکوپل و نحوه وقوع خطا بر آن انجامپذیرد [۶].
آسیب دیدگی نشت بند
نشت بندهای هوا - روغن حلزونی کربن پوش[۹۹]،عمدهترین نشت بندهای مورد استفاده در توربین میباشد. آسیب دیدگی آنها موجب نفوذ روغن در مسیر هوا میگردد. این مساله گاهی در زمان روشن و خاموش شدن توربین[۱۰۰] اتفاقمیافتد. این عیب موجب پایین رفتن سطح روغن در محفظه روغن میگردد که میتواند در زمان کار نرمال توربین، ایجاد اختلالاتی بنماید. در توربینهای بزرگ[۱۰۱]، خطای مذکور به سادگی قابل تشخیص نیست. یکی از راههای تشخیص این خطا، وجود دود در اگزوز توربینگاز است. و نیز در زمان خاموش بودن توربین، وجود رگههای روغن در دیواره اگزوز و کمپروسور میتواند نشانه آسیبدیدگی نشتبندها باشد. خطای مذکور در زمان کار نرمال توربینگاز نیز، موجب نشتکردن هوا وگاز به داخل روغن میشود، بهنحویکه دمای روغن زیادشده و همچنین کف بر روی سطح روغن ایجادمیگردد.
نتیجهای که از بحث بیانشده در بالا میتوان گفت، آن است که در هر دو حالت خاموش و روشن شدن و نیز کارنرمال، بازده بخش توربین کاهش محسوسی مییابد، به نحوی که هیچکدام از خطاهای دیگر چنین اثری بر بازده توربین ندارند؛ لذا با بهره گرفتن از پایش بازده توربین، میتوان وقوع این خطا را تشخیص داد. لازمبهذکراست که کاهش بازده توربینگازی، به علل اقتصادی، احتمال کمبود تولید برق به تقاضا و ایجاد اخلال در شبکه و نیز،عدم کار در حالت نرمال توربین و آسیب دیدن سایر بخشهای آن یکی از خطاهای بزرگ در توربینگازی محسوب میشود. تجربه نشان دادهاست که آسیب دیدگی نشت بندهای روغن توربین نیز خطایی است که به آرامیرخمیدهد. با توجه به اثری کاهشی که این خطا بر روی بازده توربین دارد، و نیز با توجه به تاثیر مستقیم بازده توربین بر روی مدل آن (معادلات توربین۲-۹) مدلسازی این خطا را میتوان به صورت یک افزونگی افزایشی (شیب) بر روی مقدار بازده در نظرگرفت.
خطای مذکور علاوه بر بازده، بر روی تعدادی از متغیرهای توربینگازی همانند دمای خروجی آن و نیز فشار سیال ورودی به توربین دارای تاثیراتی میباشد. از آنجایی که ممکناست همایش بازده توربین نیاز به انجام محاسبات پیچیدهای داشتهباشد، برای تشخیص این خطا میتوان از سایر متغیرهای توربین (همانند دمای خروجی) استفادهنمود.
مدل سازی: با استناد به آنچه بیانشد و با در نظرگرفتن معادلات (توربین ۲-۹) برای مدلسازی این عیب میتوان مقدار بازده را با بهره گرفتن از یک تابع شیب و با وجود یک اشباع کمکرد. از آنجایی که بازده در تخمین متغیرهای دیگر بخش توربین اثرمیگذارد، خطای مذکور دارای تاثیراتی بر مدل توربین خواهدبود[۶].
۵-۲-۳ شبیهسازی نویز اندازهگیری
در این پایاننامه مدل ریاضی سیستم توربینگازی با پارامترهای دقیق (بدون نویز) مدلسازی شده (سیمولاتور پروفسور سیمانی) و چون دادههای صنعتی به دلایل مختلف در دسترس نمیباشند دادههای مهم توربینگازی با یک منبع نویز گوسی، جمع بستهمیشوند و سیگنال خروجی نویزدار متغیر با زمان تولیدشده و امکان خطاهای مهم یک نیروگاهگازی بصورت شبیهسازی با دسترسی به نویز را فراهممیآورند شکل (۵-۶).
شکل (۵-۶): منحنی آغشته به نویز گوسی به همراه بردار برآزش شده بر روی آن
نویز اندازهگیری و نویز درونی سیستم، همواره در محاسبات مدلسازی لحاظشدهاست و برای اینکه
فرم در حال بارگذاری ...
[چهارشنبه 1400-08-05] [ 01:04:00 ق.ظ ]
|