عمر یک نیروگاه، عمدتا به عمر قطعات متحرک آن بستگی دارد. این قطعات به دلیل‌تحمل نیروهای متناوب مکانیکی و خستگی، زودتر فرسوده شده و کارایی خود را از دست‌می‌دهند. از طرف دیگر فن‌آوریهای جدیدی هر سال در زمینه‌های مختلف از قبیل مواد، اندازه‌گیری، کنترل و… توسعه می‌یابد که نیروگاههای قدیمی موجود از آنها بهره‌ای ندارند. این امر سبب میشود که بازده نیروگاههای فرسوده بسیار پایین‌تر از نیروگاههای جدید باشد. از طرف دیگر با توجه به هزینه سنگینی که صرف ایجاد نیروگاه شده است، هر طرح اقتصادی بهینه سازی، نوسازی و بازسازی که منجر به افزایش عمر نیروگاه وبالا رفتن بازده آن شود باید مورد بررسی قرار گیرد.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: در این گزارش نمونه‌ای از این طرح بازسازی و نوسازی که توسط کمپانی ABBبرای دو نیروگاه سیکل ترکیبی ابوظبی به اجرا در آمده معرفی میشود. در این طرح سیستم‌کنترل گاورنر با یک سیستم کنترل جدید، تعویض شده و روتور توربینهای گازی نیزنوسازی شد. شرکت ABB با اجرای این طرح عمر نیروگاهها را تا ۱۵ سال دیگر تضمین کرده است.
ابوظبی بزرگترین شیخ نشین امارات‌متحده عربی است. منطقه ام‌النهار در ابوظبی‌مرکز فعالیتهای صنعتی متعدد است. در این‌منطقه ۱۴ نیروگاه با ظرفیت تولید ۱۲۰۰مگاوات و ۱۶ واحد آب شیرین‌کن با ظرفیت‌تولید ۲۰۰ میلیون لیتر در روز در حال کار است.
شرکت ABB در فاصله سالهای ۱۹۷۶ تا۱۹۸۰ یک نیروگاه سیکل ترکیبی ۱۴۰ مگاواتی را برای سازمان آب و برق ساخته است. این نیروگاه دارای دو توربین‌گازی ۱۳ GT، دو دیگ بخار بازیاب گرما وچهار واحد آب شیرین‌کن است. آب‌شیرین‌کن ها در پایین دست نیروگاه، واقع شده و روزانه ۸۰ میلیون لیتر آب شرب تولیدمی‌کنند. شرکت ABB همچنین مسوولیت‌تامین سیستمهای الکتریکی و کنترل یک‌نیروگاه ۱۶۰ مگاواتی واقع در غرب ام‌النهار رانیز بر عهده گرفته است.
نیازهای آب و انرژی ابوظبی
ابوظبی بزرگترین شیخ نشین امارات‌متحده عربی است. منطقه ام‌النهار در ابوظبی‌مرکز فعالیتهای صنعتی متعدد است. در این‌منطقه ۱۴ نیروگاه با ظرفیت تولید ۱۲۰۰مگاوات و ۱۶ واحد آب شیرین‌کن با ظرفیت‌تولید ۲۰۰ میلیون لیتر در روز در حال کار است.
شرکت ABB در فاصله سالهای ۱۹۷۶ تا۱۹۸۰ یک نیروگاه سیکل ترکیبی ۱۴۰ مگاواتی را برای سازمان آب و برق ساخته است. این نیروگاه دارای دو توربین‌گازی ۱۳ GT، دو دیگ بخار بازیاب گرما وچهار واحد آب شیرین‌کن است. آب‌شیرین‌کن ها در پایین دست نیروگاه، واقع شده و روزانه ۸۰ میلیون لیتر آب شرب تولیدمی‌کنند. شرکت ABB همچنین مسوولیت‌تامین سیستمهای الکتریکی و کنترل یک‌نیروگاه ۱۶۰ مگاواتی واقع در غرب ام‌النهار رانیز بر عهده گرفته است.
نیازهای آب و انرژی ابوظبی
نیاز ابوظبی به برق در فاصله ماههای‌ژوئن و سپتامبر، حداکثر است. در سایر ماههای سال، مصرف انرژی بین ۳۰ تا ۴۰ درصد این قله بار فصلی است. نیاز آب‌ابوظبی در طول سال تقریبا ثابت است درنتیجه بخار تولید شده نیروگاهها باید ثابت‌باشد. بنابراین ضریب بار توربینها باید باتوجه به این موضوع تنظیم شود.
توسعه ساختار اجتماعی – اقتصادی‌و نیاز به بهینه سازی منابع
همزمان با توسعه ساختار اجتماعی -اقتصادی ابوظبی، نیاز آن به انرژی الکتریکی‌نیز افزایش می‌یابد. برای تامین این نیاز، نه‌تنها نیروگاههای جدیدی باید ساخته شودبلکه از ظرفیت تولید توان موجود باید به طورکامل استفاده کرد. عمر بیشتر نیروگاههای‌موجود بین ۱۵ تا ۲۰ سال است و سیستمهای‌بکار گرفته شده در آنها قدیمی است. زمانهای توقف آنها نسبتا طولانی و قابلیت‌اطمینان تولید برق آنها کم شده است. علاوه‌بر آن تهیه قطعات یدکی نیروگاهها نیزمشکل است. سازمان آب و برق از سیاست‌نوسازی و بازسازی مداوم نیروگاهها در ام‌النهار پیروی می‌کند.
برنامه و روش اجرای بازسازی و نوسازی
اعمال سیاست بازرسی و تعمیرات‌درازمدت نیروگاهها توسط سازمان آب و برق،سبب شده که این نیروگاهها در شرایط عالی‌باشند. این امر باعث شده است تا با انجام‌نوسازی و بازسازی، بتوان عمر نیروگاهها را۱۵ تا ۲۰ سال دیگر افزایش داد. طرح‌بازسازی و نوسازی به صورت پروژهایی توسط سازمان آب و برق در نظر گرفته شده‌است که برای تهیه پیشنهاد مناقصه ازمهندسان مشاور استفاده شد. روشها و شرایط فعلی انجام مناقصه در ابوظبی به گونه ای‌است که بررسی این پروژه‌ها و عقد قرارداد، دوتا سه سال وقت لازم دارد. بدیهی است با این زمان طولانی نمی‌توان انتظار داشت که‌اجرای پروژه سریعا شروع شود.
شرکت ABB با همکاری نزدیک‌سازمان آب و برق ابوظبی برنامه انعطاف‌پذیری برای سرویس، بهره‌برداری و نوسازی (SOR)نیروگاهها تدارک دیده است. در این‌برنامه پروژه‌های بازسازی و نوسازی به دو بخش تقسیم شده است. در بخش نخست‌تمام سخت افزارهای مورد نیاز به همراه اسنادو مدارک مهندسی مربوط، تهیه شده و بخش‌دوم شامل نصب و راه اندازی این‌سخت‌افزارهاست. بخش نخست به روش‌متداول سفارش و خرید قطعات یدکی توسطخود نیروگاه انجام شده است ولی بخش دوم‌در قالب قراردادهای تعمیرات که هر دو سال یک بار تکرار میشود انجام شده است.
شیوه فوق نیاز به تعیین دقیق مشخصات‌تجهیزات و برنامه زمانی تحویل آنها دارد.سازمان آب و برق، بستری فراهم آورده که در آن سفارش خرید و اعلام مناقصه برای عقدقرارداد تعمیرات به طور همزمان انجام‌می‌شود. اهداف اصلی برنامه و بازسازی ونوسازی به این شرح است:
-بهینه سازی نیروگاه و اجزای آن
-افزایش عمر نیروگاه و تجهیزات مربوط به‌آن
-کاهش هزینه بازرسی و تعمیرات
-کاهش زمان نصب و راه اندازی
برنامه زمانی و کنترل دقیق پروژه به نحوی‌که عملیات نصب و تعمیرات در همان‌دوره‌های بازرسی عادی و تعمیرات‌پیشگیری‌کننده انجام و از وقفه‌های اضافی‌در تولید برق، اجتناب شود.
در تمام قراردادهای بازسازی، مدت یک‌سال گارانتی پیش بینی شده است که پس ازراه‌اندازی به اجرا در می‌آید.
راه اندازی استاتیکی تجهیزات باکمترین زمان توقف
تجهیزات راه‌اندازی استاتیکی جدید مبتنی بر فن آوریPROCONTROLP شرکت ABB بوده ووظایفی را انجام می‌دهد که عبارتند از:
-راه‌اندازی و گردش روتور
-قابلیت تعمیر توربین گازی، شامل‌اندازه‌گیریهای لازم و تجزیه و تحلیل نتایج
-تست عملکرد سیستم کنترل، شامل برنامه‌کنترل توربین گازی، محرکهای خودکار وسیستم ایمنی توربین
-ارتباط با اتاقهای کنترل گرمایی والکتریکی
-عملکرد هشدار دهنده‌ها و قفلهای حفاظتی.
این مرحله شامل نصب یک‌ترانسفورماتور جدید راه‌اندازی و اصلاح نقطه خنثی ژنراتور نیز بوده است. نصب سیستم‌راه‌اندازی استاتیکی ۶ هفته به طول انجامیدو مدت توقف تولید، دو هفته بوده است.
تعویض سیستم کنترل توربینهای‌گازی
در توربینGT13 نیروگاه ام‌النهار شرقی‌که قبلا به وسیله سیستم گاورنر مکانیکی‌کنترل می‌شده است، بسیاری از قطعات، دچار فرسودگی شده و نیاز به تعمیرات مکرر داشت. برای بهبود عملکرد و قابلیت‌اطمینان سیستم، این گاورنرها با سیستمهای‌کنترل EGATROL جایگزین شده است.
EGATROL در سال ۱۹۸۳ به عنوان‌سیستم کنترل استاندارد توربینهای گازیGT13 توسط ABB بکار گرفته شد. این‌سیستم الکتروهیدرولیکی از دو بخش‌تشکیل میشود، واحد کنترل‌الکتروهیدرولیکی و سیستمهای الکترونیکی‌مربوط و کنترل و مراقبت تمام عوامل کارتوربین گازی.
با تغییر سیستم کنترل به EGATROL،تعداد قطعات مکانیکی به شدت کاهش‌یافت و قطعات در معرض ساییدگی کلا حذف‌شد. برتری دیگر سیستم EGATROLنیازبه تعداد موتورهای الکتریکی کمتر است. دراین سیستم، دسترسی به داده‌های فرایندی وتعویض قطعات معیوب و فرسوده، ساده‌تراست.
EGATROL براساس سیستمPROCONTROLP کار می‌کند و از ویژگیهایی برخوردار است که عبارتند از:
-فن‌آوری استاندارد که تعویض سیستمهای‌فرسوده اندازه‌گیری و کنترل آن ساده است.
-کاهش ارتباط بین اجزا
-انعطاف پذیری بالا و امکان تنظیم برنامه‌هنگام کار
-نیاز به فضای کم
-استفاده از دستگاههای فرایندهای موجود
-بهینه سازی با استفاده از سیستم کنترل‌رایانه‌ای
-مقادیر کنترل دقیق و تکرار پذیر
برای تغییر سیستم کنترل به اگاترول تنهاتغییرات جزیی در سیستم موجود، لازم است.در سیستم کنترل اگاترول نیز تغییراتی داده‌شده تا با سیستم موجود در نیروگاه هماهنگ‌شود. این تغییرات در کارخانه سازنده انجام ومورد آزمایش قرار گرفته است. تعدادی حس‌کننده دما و فشار هم در محل نیروگاه نصب‌شده تا دمای محیط و ورودی به توربین و فشارهای ورودی و خروجی کمپرسور رااندازه‌گیری کند. دو سیستم اگاترول در اواخرسال ۱۹۹۷ و اویل سال ۱۹۹۸ نصب شده‌است.
نوسازی روتور برای افزایش عمر
ماشینهای پیچیده همواره شامل قطعاتی‌است که زودتر از سایر قطعات، ساییده‌می‌شوند. هدف از نوسازی، افزایش طول‌عمرتوربین گازی یا نیروگاه از طریق تعویض‌قطعات فرسوده‌تر و حفظ سرمایه اولیه است. اگر این قطعات به موقع عوض شوند عمرماشین ۲۰ تا ۳۰ درصد قابل افزایش است.
مهندسان شرکت ABB با همکاری‌کارکنان نیروگاه توانسته‌اند با انجام یک‌تجزیه و تحلیل روی طول عمر باقی‌مانده‌قطعات، زمان مناسب و بهینه تعویض قطعات‌فرسوده را تخمین بزنند.با در نظر گرفتن‌پیچیدگی نیروگاه و تعداد زیاد قطعات بکار رفته،تخمین آنها معقول بوده است.
چگونه می‌توان طول عمر باقی‌مانده‌را پیش بینی کرد؟
در روش سنتی برای پیش بینی عمرقطعات از تنشهای چرخه‌ای مواد با تواتر بالااستفاده میشود. در این روش، خستگی ناشی‌از تنشهای چرخه‌ای و دوام ترکها از عواملی‌است که باید ثبت شود. عوامل دیگر وابسته به‌زمان عبارتند از نحوه تغییرات بار توربین وتعداد ساعتهای کارکرد و رفتار دینامیکی‌نیروگاه.
شرکت ABB برای پیش بینی عمرباقی‌مانده قطعات از نتایج روش تستی وروشهای محاسباتی جدید استفاده کرد. دریکی از این روشها از فرمول EOH(ساعت‌کار معادل) استفاده میشود که به‌وسیله آن می‌توان کاهش در عمر پره‌های‌توربین و قطعات دیگری که در معرض گازهای داغ قرار دارند را پیش‌بینی کرد. دراین فرمول حدود دمای کارکرد، راه‌اندازیهای‌سریع و عددی و شرایط گذرا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
شرکت فوق، نرم‌افزاری نیز برای محاسبه‌عمر باقی‌مانده روتور توربین تهیه کرده است.در این برنامه از بار گرمایی و خستگی روتوراستفاده میشود. طول عمر سپری شده روتوراز خستگی ناشی از تعداد راه‌اندازیهای سریع،راه‌اندازی گرم و تعداد تریپ‌ها به دست‌می‌آید. تفاضل این زمان با زمان مجاز کل‌خستگی، عمر باقی‌مانده را می‌دهد.
براساس این تجزیه و تحلیل پیشنهادی‌برای بازسازی توربینهای گازی نیروگاه ام‌النهار شرقی ارایه شده که عبارت است از:تعویض روتور هر دو توربین و تعویض پره‌ثابت توربین دو.
پس از خریداری این قطعات، عملیات‌تعویض در خلال بازرسی، تابستان ۱۹۹۷انجام شد.
استفاده از روتور فرسوده
روتور توربین گازی بیشتر در قسمت‌توربین، آسیب دیده است و به جای به دور انداختن کل روتور، شرکت ABB قسمت‌کمپرسور روتور را بریده و به قسمت توربین‌یک روتور سالم جوش داده است. روتور دو تکه حاصل، می‌تواند حدود ۱۰۰ هزارساعت دیگر کار کند. البته سطح روتور معیوب‌در قسمت کمپرسور باید بازرسی چشمی شودو معمولا تعمیرات مورد نیاز، جزیی است.
آموزش کارکنان بهره‌برداری
هنگامی می‌توان بیشترین بهره را ازسیستمهای جدید نصب شده برد که کارکنان بهره‌برداری در تمام مراحل پروژه، همکاری‌داشته باشند. در پروژه بازسازی و نوسازی این‌نیروگاه سعی شده است مهندسان به ویژه درمراحل اولیه پروژه و تعیین مشخصات فنی‌تجهیزات، مشارکت داشته باشند. بر این‌اساس تست پذیرش تجهیزات سفارش داده‌شده توسط مهندسان نیروگاه انجام و دوره‌آموزش این تستها نیز در مراکز آموزشی شرکت ABB برگزار شد. این دوره‌ها با بازدید مهندسان نیروگاه از نیروگاههای بازسازی‌شده دیگر همراه بوده است . بازدیدی نیز از امکانات تحقیقاتی و تولیدی شرکت ABBانجام شد.
گام بعدی، انجام آزمایشهای دقیق‌بسته‌های سخت افزاری و نرم‌افزاری تحویل‌شده در محل کارخانه بود. در مرحله بعد روش‌درست نگهداری مواد و تجهیزات تا زمان مونتاژ و راه‌اندازی، آموزش داده شد.
مهندسان نیروگاه در مرحله نصب وراه‌اندازی نیز در کنار کارشناسان شرکت ABBحضور داشته‌اند. این امر، انتقال کامل‌فن‌آوری را در پی دارد. در آخرین مرحله، دوره‌آموزشی برای کارکنان بهره‌برداری و تعمیرات نیروگاه برگزار شد.
علاوه بر دوره‌های فوق، سمینارهای‌سالانه‌ای هم برای به هنگام کردن کارکنان‌بهره‌برداری شرکت آب و برق ابوظبی برگزارمی‌شود. مشتری می‌تواند موضوعات موردنظر خود را در برنامه سمینار بگنجاند این سمینارها دو روز به طول می‌انجامد تا فرصت‌کافی برای تبادل نظر و طرح سوالات توسطشرکت کنندگان باشد.
نوسازی نیروگاه – یک وظیفه مستمرمدیریت
در نیروگاه ام‌النهار شرقی هنوز قابلیتهای‌زیادی برای بهسازی و نوسازی وجود دارد.کارهایی که تاکنون انجام شده امکان‌بازسازیهای دیگر را فراهم می‌آورد.
مدیریت نیروگاه برنامه‌ای برای نوسازی گام به گام در دست دارد. بخشی از این برنامه، تعویض بقیه دستگاههای اندازه‌گیری وکنترل و تعمیر کلی سیستمهای تغذیه DCدرآینده است.
سیستمهای رایانه‌ای فرایندها درواحدهای (۷ و ۸) ام‌النهار غربی نیز باید باسیستمهای جدید شرکت ABB جایگزین‌شود تا تمام واحدهای ام‌النهار به یک شبکه‌واحد متصل شوند.
برگردان: مهندس علی اصغر رستمی
لینک کوتاه
شورای نگهبان سازوکار تسویه مطالبات صنعت برق را تایید کرد
توسعه برق هستهای به حل ناترازی انرژی کمک می‌کند
بهادری جهرمی: قطعی برنامهریزی شده برق نداشتهایم
مصرف معادل آب شرب یک شهر ۲۰۰ هزارنفری توسط برخی نیروگاهها
رایگان شدن آب برق و گاز مشترکانِ تحت پوشش
شرکت توزیع برق گیلان باید پاسخگوی نابرابریها باشد
اقتصاد کشور تحمل خسارت سنگین خاموشی صنایع را ندارد
اگر برق موتور چاه ها تأمین نشوند کشاورزیِ کل کشور از بین می رود
وزارت نیرو افزایش ظرفیت نیروگاهی سال آینده را در لایحه بودجه۱۴۰۲ اعلام کند
اجرای طرح مانعزدایی از صنعت برق پایهگذار تحولات مهم حوزه انرژی
ظرفیت تولید انرژی از زغال سنگ باید تا سال۲۰۴۰ صفر شود
افزایش قابل توجه هزینه برق استرالیایی‌ها در ۱۴ ساعت از شبانه روز
چراغ سبز آمریکا به بغداد برای تداوم خرید انرژی از ایران
تسویه طلب ایران از عراق با مازوت
انتظار رشد ۴ درصدی تقاضای برق در آفریقا
جزییات آتش سوزی در پست برق ایستگاه مترو شوش
٣ متر برف سنگین عامل خاموشی دهها هزار خانه در غرب امریکا
سرمایه گذاری ٧٢٠ میلیون دلاری عربستان برای هوشمندسازی شبکه توزیع برق
چرا تبدیل سیم مسی به کابل خودنگهدار مهم است؟
افزایش ۱۱۲ درصدی هزینه انرژی اروپا در پی بحران انرژی جهانی
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.