بررسی پروسه تبدیل نیروگاه گازی به سیکل ترکیبی از دیدگاه فنی و اقتصادی

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:135
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

چکیده

بررسی پروسه تبدیل نیروگاه گازی به سیکل ترکیبی از دیدگاه فنی و اقتصادی

بررسی پروسه تبدیل نیروگاه گازی به سیکل ترکیبی از دیدگاه فنی و اقتصادی

چكيده 1
فصل اول: نيروگاه سيكل تركيبي 3
1-1-a) توربين گازي 3
1-2-a) انواع توربين گازي 4
1-2-1-a) نيروگاه گازي مدار باز 4
1-1) مقدمه 7
1-2) تاريخچه 7
1-3) پارامترهاي الكتريكي و ترموديناميكي نيروگاه سيكل تركيبي 11
1-3-1) راندمان و نرخ حرارتي سيكل 11
1-3-2) بررسي عملكرد در پاره بار 13
1-3-3) حساسيت به شرايط محيطي 14
1-3-4) قابليت دسترسي (Availability) و قابليت اطمينان (reliability) 15
1-3-5) راه اندازي سرد و گرم
1-3-6) بهره برداري و كنترل 20
1-3-7) قدرت سيستم 21
1-3-8) كنترل دماي اگزوز 21
1-3-9) دماي احتراق 22
1-3-10) كار مخصوص 22
1-3-11) سوخت 22
1-3-12) انتخاب محل 23
1-3-13) تحويل 23
1-3-14) سرمايه گذاري و بررسي اقتصادي 24
1-3-15) نگهداري و تعميرات 25
فصل دوم: كلياتي در رابطه با ژنراتور سنكرون 26
2-1) اساس كار ژنراتور سنكرون 26
2-2) فرم و شكل منحني نيروي الكتروموتوري 29
2-3) پاندولي شدن ژنراتور سنكرون 31
2-4) تحريك ژنراتورهاي بزرگ 36
2-4-1) ژنراتورهاي بدون جارو 38
2-4-2) تنظيم سريع ولتاژ ژنراتور 39
2-5) خنك كردن ژنراتور 40
2-6) موازي بستن ژنراتورها (سنكرونيسم) 43
2-6-1) كنترل اتصال صحيح فازها 44
2-6-2) پارالل كردن ژنراتورها در عمل 44
2-6-2-1) اختلاف فاز 44
2-6-2-2) وجود اختلاف پتانسيل 44
2-7) پايداري سيستم انتقال انرژي 46
2-7-1) مشخصه قدرت 46
2-7-2) پايداري استاتيكي 48
2-7-3) پايداري ديناميكي 53
2-7-4) چگونگي تقويت پايداري 56
فصل سوم: نيروگاه بخاري 58
3-1) مقدمه 58
3-2) سيكل نيروگاه بخار 58
3-3) سيكل رانكين 59
3-4) اثرات فشار و درجه حرارت بر سيكل رانكين 61
3-5) سيكل باز گرمايش 65
3-6) سيكل بازياب 66
فصل چهارم: مقايسه نيروگاه توربين گازي- سيكل تركيبي و بخار خشك با
نرم افزار WASP 77
4-1) مقدمه 77
4-2) قيمت 1KW قدرت نيروگاه 79
4-3) راندمان 80
4-4) شرايط محيطي 80
4-5) روش كار و حالات مورد مقايسه 81
4-6) نتيجه گيري 82
4-7) حالات مورد مطالعه تكميلي 87
4-8) جمع بندي نهايي 89
4-9) كاربرد بررسي هاي به عمل آمده در انتخاب نيروگاه هاي موردنياز كشور 91
فصل پنجم: نيروگاه هاي سيكل تركيبي درايران، توجيه يا عدم توجيه اقتصادي 93
فصل ششم: تبديل نيروگاه گازي به سيكل تركيبي 99
6-1) مقدمه 99
6-2) تبديل نيروگاه هاي گازي به نيروگاه سيكل تركيبي 102
6-3) هزينه توليد برق 103
6-4) مقايسه نيروگاه گازي و نيروگاه سيكل تركيبي 106
6-5) نيروگاه هاي گازي موجود 109
6-6) صرفه جويي در هزينه با ارقام 110
6-7) خلاصه مطالب 112
فصل هفتم: نتيجه گيري و پيشنهادات 114
7-1) نتيجه گيري 114
7-2) پيشنهادات 115
فصل هشتم: پيوست ها: 116
پيوست الف: مفاهيم اوليه در اقتصاد الكتريسيته 116
الف-1) منحني بار روزانه 116
الف-2) منحني تداوم بار 117
الف-3) مفهوم بار پايه بار ميانب و بار پيك 117
الف- 4) پارامترهاي مهم در اقتصاد الكتريسيته 119
پيوست ب: محاسبه هزينه توليد انرژي الكتريكي 122
ب-1) مقدمه 122
ب-2) هزينه هاي وابسته به ميزان توان نامي 122
ب-2-1) هزينه ساليانه وابسته به ميزان سرمايه گذاري 122
ب-2-2) هزينه ساليانه وابسته به آماده نگهداشتن نيروگاه جهت بهره برداري 123
ب-2-3) هزينه كل ساليانه وابسته به ميزان توان نامي نيروگاه 124
ب-3) هزينه هاي وابسته به ميزان انرژي توليدي 124
ب-3-1) هزينه سوخت مصرفي 124
ب-3-2) هزينه هاي وابسته به بهره برداري 125
ب-3-3) هزينه كل ساليانه وابسته به ميزان انرژي الكتريكي 125
ب-4) هزينه ساليانه توليد برق نيروگاه 125
ب-5) هزينه ويژه توليد برق 126
ب-6) هزينه ويژه توليد برق با احتساب مصرف داخلي نيروگاه 127
مراجع 128

چكيده:

با استناد بر آمارهاي اعلام شده از سوي وزارت نيرو در سال 1381، ظرفيت مجموع نيروگاه هاي گازي و سيكل تركيبي كشور حدود 13000 مگاوات است كه معادل 44% مجموع كل قدرت نصب شده در كشور مي باشد. نيروگاه هاي سيكل تركيبي به دلايلي از قبيل راندمان بالاتر، طول عمر بيشتر، هزينه توليد برق كمترو پارامترهاي مهم ديگري كه به تفصيل به آنها پرداخته خواهد شد از نظر تئوريك بر نيروگاه هاي گازي ارجحيت دارند. اما با توجه به طرح هاي در دست اجراي وزارت نيرو براي تبديل نيروگاه هاي گازي به سيكل تركيبي، مي بايست پارامترهاي مطرح شده در بحث مقايسه به آن سمت سوق داده شوند. در اين مطالعه سعي شده است پس از بررسي هاي علمي و ساختاري سه نوع نيروگاه گازي، بخار و سيكل تركيبي از دو ديدگاه الكتريكي و ترموديناميكي در سه فصل جداگانه، در مبحثي به مقايسه اين سه نوع نيروگاه پرداخته، سپس با ديدي واقع بينانه تر و با تكيه بر آمار و ارقام سازمان توانير از نيروگاه هاي نصب شده داخلي، به مسئله توجيه يا عدم توجيه اقتصادي سيكل هاي تركيبي پرداخته و در نهايت به صورت اختصاصي مبحث تبديل نيروگاه هاي گازي و سيكل تركيبي مطرح گردد.

-4) تحريك ژنراتورهاي بزرگ:
متناسب با وسعت پيدا كردن شبكه برق و ازدياد مصرف انرژي الكتريكي قدرت هر واحد ژنراتور بايد بالا رود به همين جهت امروزه توربوژنراتورهاي دو قطبه با قدرت 1100MVA و چهار قطبه تا 1500MVA در بعضي از نيروگاههاي برق كشورهاي مختلف مشغول كار هستند. مثلاً در يكي از نيروگاههاي امريكا در سال 1976 ژنراتوري با مشخصات: [4]
N=1800U/min f=60Hz U=22KV N=1525MVA
در سال 1975 در كشور آلمان ژنراتوري با مشخصات: [4]
N=1500U/mi8n f=50Hz U=27KV N=1530
شروع بكار كردند.
با امكانات فني و صنعتي امروزي مي توان ژنراتورهاي دوقطبه با قدرت 1800MVA و ژنراتورهاي چهارقطبه با قدرت 2500 تا 3000 ميليون ولت آمپر ساخت. چنين قدرتهايي ممكن است احتياجات برق كشورهاي مترقي و پيش رفته را تا 10 سال ديگر بپوشاند ولي بعد از آن چه خواهد شد؟ آيا باز هم ابعاد ژنراتورها براي بالابردن قدرتشان بزرگتر خواهد شد؟
كارخانجات سازنده ژنراتور و موسسات پژوهشي، تحقيقاتي را درباره نوع مخصوصي از ژنراتور آغاز كرده اند كه ساختمان آن با ژنراتورهاي متداول امروزي بكلي متفاوت است. اين ژنراتورها كه امروزه مراحل ابتدائي و آزمايشي را مي گذرانند داراي سيم پيچي تحريك سوپرهادي مي باشند.
يكي از مزاياي اين ماشين اين است كه آهن در آن كم بكاررفته و اندوكسيون در فاصله هوايي آن چندين برابر اندوكسيون در فاصله هوايي ژنراتورهاي متداول امروزيست در نتيجه اين ژنراتورها با ابعاد كوچك داراي قدرت بسيار زياد مي باشند.
در اين نوع ژنراتور سيم پيچي استاتور كه تقريباً فاقد هسته آهن است و آهن فقط بعنوان حفاظ در آن بكار برده شده با آب خنك مي شود و سيم پيچي رتور كه سوپر هادي است توسط هليوم مايع تا 4 درجه كلوين سرد نگهداشته مي شود و يك سيلندر گردان سيم پيچي تحريك كننده را در مقابل اثر متقابل سيم پيچي استاتور حفظ مي كند.
اين ژنراتور همانطور كه گفته شد هنوز مراحل آزمايشي را مي گذراند و شايد در حدود 10 سال ديگر بطول انجامد تا ساختمان آن تكميل شده و قابل بهره برداري شود و يا شايد تا آن موقع بشر موفق به ساختن نوع ديگري از ژنراتور شود.
تهيه جريان تحريك ژنراتورهاي بزرگ امروزي توسط ژنراتورهاي جريان دائم بسيار مشكل و در حقيقت وقتي قدرت ژنراتور از 100MVA تجاوز كرد تقريباً غيرممكن مي گردد. زيرا اگر بفرض ولتاژ تحريك ژنراتور بين 400 تا 600 ولت باشد جريان تحريك ژنراتوري بقدرت 400MVA در حدود 3500 آمپر خواهد بود و اگر قدرت ژنراتور برابر 2500MVA باشد جريان تحريك آن از 11000 آمپر نيز تجاوز خواهد كرد از اين جهت است كه امروزه بخصوص براي تحريك ژنراتورهاي بزرگ از ژنراتورهاي جريان متناوب سه فاز با يكسوكننده دوار استفاده مي شود.
در ضمن بعلت بزرگ بودن شدت جريان (تا 1200 آمپر)
نمي توان براي تنظيم جريان تحريك از رگولاتورهايي شبيه تيريل و سلكتور گردان و امثال آنها استفاده كرد. در حال حاضر براي تهيه انرژي الكتريكي تحريك كننده ژنراتورهاي با قدرت زياد دو روش بكار برده شده است.
تأمين برق تحريك كننده توسط ژنراتور جريان متناوب (ژنراتور بدون جارو)
تأمين برق تحريك كننده از شبكه
2-4-1) ژنراتور بدون جارو:
تحريك ژنراتورهاي بزرگ همانطور كه گفته شد احتياج به جريانهاي بسيار زياد دارد. ساختن ژنراتورهاي جريان دائم با قدرت زياد به علت وجود كلكتور و جارو و اصولاً كموتاسيون امروزه با مشكلات زيادي مواجه است. از اين جهت براي تحريك ژنراتورهاي بزرگ اول مرتبه از ماشين جريان متناوب سه فاز استفاده شد. بطوريكه جريان سه فاز توسط ديودهاي ثابت يكسوشده و بكمك كابل و جارو و رينگ به سيم پيچي قطبهاي گردان ژنراتور هدايت مي شد. سپس با از ميان رفتن كلكتور و مشكلات آن درصدد برداشتن رينگ و جارو براي هدايت جريان از مكان ثابت به سيم پيچي قطبهاي گردان ژنراتور شدند. لذا در مرحله بعدي بجاي ديودهاي ثابت از ديودهاي گردان استفاده شد چنانچه مي دانيم تحريك كننده جريان متناوب جانشين ژنراتور جريان دائم شده و براي نصب ديودها در روي محور گردان رتور جاسازي گرديد و باين ترتيب تمام مشكلات جارو و كلكتور و حلقه هاي تماس و غيره مرتفع شد.
يكي از بزرگترين مزاياي ژنراتور بدون جارو در حقيقت همان نداشتن جاروست زيرا جاروها اجسامي با خواص كاملاً متغير در مقابل حرارت اثرات شيميايي و رطوبت و غيره هستند و كاركردن با آن بسيار مشكل است و از اين جهت بايد دائماً تحت كنترل و مراقبت و نگهداري بسيار دقيق قرار داشته باشند، در صورتيكه ژنراتور بدون جارو تقريباً احتياج به نگهداري و مراقبت ندارد.
اين ژنراتور از نوع ژنراتور سه فاز با قطبهاي خارجي است. جريان متناوبي كه در سيم پيچي رتور اين ماشين ايجاد مي شود توسط يكسوكننده هاي سيلسيومي كه در محور رتور جا داده شده است و با رتور مي گردد يكسوشده و پس از تبديل به جريان دايم توسط كابلي كه از داخل محور ژنراتور عبور مي كند به سيم پيچي تحريك ژنراتور هدايت مي شود و پيچك اندوكتيو براي سنجش جريان تحريك و جارو و ريسك ها براي كنترل اتصال زمين مي باشد.
2-4-2) تنظيم سريع ولتاژ ژنراتور:
از ژنراتورهايي كه در نيروگاهها كار مي كنند انتظار مي رود تا آنجا كه ممكن است ولتاژ شبكه را نگهدارند و چون بار ژنراتورها دائماً در تغيير است لذا تغيير دائمي جريان تحريك ضروري است. براي اينكه اين تغييرات محدود شود و در يك دامنه وسيعي صورت نگيرد در گذشته ژنراتورها طوري طرح ريزي و ساخته مي شدند كه راكتانس سنكرون آنها كوچك باشد (فاصله هوايي زياد). امروزه براي اينكه ژنراتورها اقتصادي تر ساخته شوند آنها را با راكتانس سنكرون زياد محاسبه مي كنند. البته در چنين ماشيني بايد جريان تحريك در موقع تغيير بار بشدت تغييرپذير باشد.
از آنجا كه تنظيم ولتاژ بكمك دست تقريباً غيرممكن است و در ضمن تا آن حد كه بوسايل الكتريكي اعتماد هست نمي توان به اشخاص و متصديان نيروگاه اعتماد كرد. دستگاههاي خودكار تنظيم سريع ساخته شد. اين دستگاهها در موقع تغيير بار بسيار سريع تحريك را متناسب بار ژنراتور تنظيم مي كنند.
يك ژنراتور با بارنامي را در نظر مي گيريم كه غفلتاً بار آن كم شود. اگر خواسته باشيم كه ولتاژ ترمينال آن ثابت بماند بايد جريان تحريك آن كوچك گردد لذا بايد مقاوميت در مدار حوزه تحريك a اضافه گردد. با اضافه شدن مقاومت در مدار حوزه جريان در مدار حوزه بلافاصله تغيير نمي كند بلكه بعلت وجود اندوكتيويته سيم پيچي تحريك اين تغييرات تا رسيدن به مقدار قطعي و نهايي خود آهسته انجام ميشود و متناسب با آن اختلاف سطح ژنراتور تحريك نيز آهسته مي افتد پس ولتاژ آلترناتور نيز دراين لحظات بالا مي رود.
بوسيله تنظيم كننده هاي سريع مي توان اين سستي و تنبلي و يا اينرسي ماشين تحريك را در موقع تنظيم ولتاژ كوچك كرد.
2-5) خنك كردن توربوژنراتور:
توربوژنراتورها ژنراتورهاي سنكرون و معمولاً دوقطبه مي باشند. بخصوص ژنراتورهاي با قدرت زياد بدون استثناء دوقطبه ساخته مي شوند و براي فركانس 50 با سرعت 3000U/min مي گردد. [4]
بزرگ ترين مسئله در ساختمان ژنراتور با قدرت زياد حرارتي است كه در اثر تلفات ژنراتور (تلفات اصطكاك، تلفات آهن و تلفات مس) بوجود مي آيد. لذا براي بالابردن قدرت نامي ژنراتورها دو راه موجود است. يكي كم كردن تلفات و ديگري خنك كردن ژنراتور (خارج كردن حرارتي كه پديده تلفات مي باشد) با بكاربردن ورق آهن مخصوص با ضريب تلف كوچك و انتخاب صحيح و نوع سيم پيچي و انتخاب اندوكسيون مناسب مي توان تلفات ژنراتور را به حداقل ممكن رساند. مثلاً اگر فرض كنيم اين تلفات فقط يك درصد توان ژنراتور باشد، پس يك ژنراتور 100 ميليون واتي داراي يك ميليون وات تلف حرارتي مي باشد و به جرأت مي توان گفت بزرگترين مسئله و مشكل در ساختمان ژنراتورها بود كه توسط فن هايي كه در دو طرف طولي ژنراتور نصب شده است به داخل ژنراتور راه مي يافت و از كانال هاي هوائي كه به همين منظور در هسته آهن استاتور و رتور ژنراتور تعبيه شده بود عبور مي كرد و پس از گذشتن از لابلاي هسته آهن ژنراتور و گرم شدن از ژنراتور خارج مي شد.
جهت جلوگيري از ورود كثافات و گرد و خاك در اين روش خنك كردن هوا يك سيكل و مسير كاملاً بسته اي را طي مي كند. در نتيجه هواي گرم پس از خنك شدن در كولرهاي آبي مجدداً به ژنراتور برگردانده مي شود و تماس وسيله خنك كننده با خارج به كلي قطع است.
بزرگ ترين توربوژنراتوري كه تا امروز با اين روش خنك مي شود توربوژنراتورهاي بقدرت 80MVA و سرعت 3000 دور در دقيقه مي باشد. با ازدياد روزافزون مصرف برق ساختن ژنراتورهاي بزرگتر ضروري گرديد و لازم شد ژنراتورهايي ساخته شوند كه بوسيله اي غير از هواي خنك گردد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت