بلاگ

 

فرایند بازسازی سوخت پاش مایع توربین گازی V94.2

بخش اول

کلمات کلیدی:
سوخت‌پاش مایع- توربین گازی V94.2- نازل کامپلیت- لوله برگشت- زاویه پاشش- ردیف چینی – بالانس حرارتی – گردابه

چکیده :

در این مقاله به بررسی برخی از آسیب‌های وارده به سوخت پاش مایع توربین گازیV94.2 پرداخته شده است. آسیب‌های وارده طبقه‌بندی شده و براساس نوع قطعه و فرایند تعویض قطعات معیوب، سطوح بازسازی تعیین گردیده است. فرایند بازسازی و مراحل کار از زمان ورود مجموعه سوخت پاش‌ها تا زمان تحویل تشریح گردیده است. این عملیات شامل شستشو و تعویض اورینگ‌ها، تست سوخت‌پاش‌ها (شامل تست پارامترهای سیالاتی، زاویه پاشش و انحراف چتر پاشش)، تحلیل نتایج تست‌ها و جداسازی سوخت‌پاش‌های خارج از محدوده مجاز عملکردی، بررسی قطعات و تشخیص عیوب، تعیین سطح بازسازی، انجام مراحل بازسازی متناسب با سطح تعیین شده، تست نهایی سوخت پاش‌ها و ردیف‌چینی آنهاست. بخش اعظم سوخت‌پاش‌های معیوب قابلیت بازسازی و ورود به چرخه بهره‌برداری را دارد. این فرایند برای سوخت‌پاش نیروگاه‌های مختلفی از جمله نیروگاه سیکل ترکیبی کازرون انجام شده است.

1. مقدمه

سوخت پاش مایع توربین گازی V94.2 در بالای محفظه احتراق در دو محفظه جداگانه قرار داشته و سوخت عبوری از آن سبب احتراق و تولید انرژی لازم جهت به حرکت در آوردن توربین گازی می‌شود. سیال مورد استفاده گازوئیل بوده که از طریق پمپ اسکرو به سمت ورودی سوخت‌پاش هدایت می‌شود. فشار سیال خروجی پمپ 80 بار است که پس از اتلاف در مسیر، در هنگام ورود به سوخت‌پاش به 50 بار تقلیل می‌یابد. پس از ورود به سوخت پاش از مجراهای انتهایی نازل کامپلیت وارد لوله برگشت شده، مقداری از آن به سمت پایین در داخل محفظه احتراق پاشش گردیده و بقیه سیال به سمت بالا حرکت کرده، از چک والو عبور می‌کند. میزان سیال برگشتی توسط سرو والو تنظیم گردیده و درنهایت به اسکید گازوئیل برگردانده می‎شود.

تصویر 1- شماتیک کلی سوخت پاش مایع توربین گازی V94.2- [1]

عیوب ایجاد شده در اثر کارکرد سوخت پاش مایع سبب افزایش یا کاهش میزان دبی سوخت، نوسان دبی ورودی به محفظه احتراق، انحراف زاویه پاشش و باز یا بسته شدن چتر پاشش می‌گردد. این عوامل درنهایت باعث سوختن دیواره محفظه احتراق یا ناهمگونی حرارتی در اثر احتراق ناقص می شود که درنتیجه آن اختلاف نقطه داغ افزایش می‎یابد. اختلاف نقطه داغ سبب آسیب دیدن نازل ردیف اول شده و چنانچه ازحد مشخصی بالاتر رود با تریپ واحد مواجه می‎شویم.

نحوه عملکرد سوخت پاش مایع

سوخت مایع پس از پمپاژ توسط پمپ اسکرو با فشار خروجی 90 بار وارد مسیر سوخت شده و پس از اتلاف فشار در مسیر با فشار 50 بار وارد سوخت پاش مایع می‎شود. بدنه اصلی سوخت پاش مایع شامل سه لوله با ضخامت‌ها و طول‌های مختلف است. سیال از ورودی b نشان داده شده در تصویر 1 وارد سوخت پاش شده و در محدوده بین دو لوله برگشت و میانی به سمت پایین حرکت می‌کند. در انتهای مسیر از دو مجرای نازل کامپلیت به صورت چرخشی وارد نازل گردیده مقداری از آن از سوخت پاش خارج شده و پاشش در محفظه احتراق انجام می‌گردد ، مابقی سیال از داخل لوله برگشت به سمت بالا حرکت کرده و پس از عبور از چک‌والو در نهایت به اسکید گازوئیل برگردانده می‌شود.

مشخصات فنی سوخت‌پاش مایع در شرایط پیک بار، در جدول 1 آورده شده است.

جدول 1- مشخصات فنی سوخت پاش مایع در شرایط پیک بار- [1]

Fuel Oil Burner/Technical Data
Description	No
Pressure Inlet: 50 bar	1
Pressure Return: 34 bar	2
Flow: Min 0.605 Lit/s – Max 0.739 Lit/s	3

تصویر2- نقشه انفجاری سوخت پاش مایع توربین گازی V94.2

3- قطعات سوخت پاش گازوئیل

3-1- نازل کامپلیت

این مجموعه شامل دو قطعه به صورت مونتاژ شده بر روی هم می‌باشد. مجموعه نازل کامپلیت بر روی لوله‌برگشت و از طرف دیگر داخل نازل میانی نصب می‌شود. بیشترین آسیب‌های وارده به سوخت پاش مربوط به این قطعه است.

نمای شماتیک نازل کامپلیت سوخت پاش مایع توربین گازی V94.2

3-1-1- نوع آسیب

 

• سایش شدید در اثر عبور سیال
• سوختگی در اثر حرارت شدید ناشی از برخورد مستقیم تشعشع اتاق احتراق
• خوردگی دیواره‌ها و مجراها، شامل مجرای خروجی به محفظه احتراق و مجراهای جانبی در دنباله نازل کامپلیت.
  در اثر خوردگی، قطر مجرای انتهایی افزایش پیدا کرده و حجم سیال عبوری بیشتر می‌شود که ممکن است سبب افزایش میزان دبی گردد. همچنین قطر مجراهای جانبی و زاویه آنها تغییر کرده و سبب افزایش حجم سیال عبوری و اختلال در چرخش آن می‌شود.
• گرفتگی مجراها در اثر ورود جرم‌های خارجی از قبیل بقایای اورینگ‌ها، ناخالصی‌های موجود در سوخت مانند آب، که در اثر آن میزان دبی کاهش یافته و زاویه پاشش منحرف می‌گردد.

تصویر 4- نازل کامپلیت نیروگاه سیکل ترکیبی شیروان

نوع آسیب : خوردگی مجراهای جانبی نازل

تصویر5- نازل کامپلیت نیروگاه سیکل ترکیبی کازرون

نوع آسیب : خوردگی شدید نازل و جوش خوردن دراثر حرارت شدید

تصویر6- نازل کامپلیت و لوله برگشت

نوع آسیب: گرفتگی مجراها در اثر وجود ناخالصی در سوخت

برای خواندن بخش دوم این مقاله لطفا کلیک کنید

فرایند بازسازی سوخت پاش مایع توربین گازی V94.2

بخش اول

کلمات کلیدی:
سوخت‌پاش مایع- توربین گازی V94.2- نازل کامپلیت- لوله برگشت- زاویه پاشش- ردیف چینی – بالانس حرارتی – گردابه

چکیده :

در این مقاله به بررسی برخی از آسیب‌های وارده به سوخت پاش مایع توربین گازیV94.2 پرداخته شده است. آسیب‌های وارده طبقه‌بندی شده و براساس نوع قطعه و فرایند تعویض قطعات معیوب، سطوح بازسازی تعیین گردیده است. فرایند بازسازی و مراحل کار از زمان ورود مجموعه سوخت پاش‌ها تا زمان تحویل تشریح گردیده است. این عملیات شامل شستشو و تعویض اورینگ‌ها، تست سوخت‌پاش‌ها (شامل تست پارامترهای سیالاتی، زاویه پاشش و انحراف چتر پاشش)، تحلیل نتایج تست‌ها و جداسازی سوخت‌پاش‌های خارج از محدوده مجاز عملکردی، بررسی قطعات و تشخیص عیوب، تعیین سطح بازسازی، انجام مراحل بازسازی متناسب با سطح تعیین شده، تست نهایی سوخت پاش‌ها و ردیف‌چینی آنهاست. بخش اعظم سوخت‌پاش‌های معیوب قابلیت بازسازی و ورود به چرخه بهره‌برداری را دارد. این فرایند برای سوخت‌پاش نیروگاه‌های مختلفی از جمله نیروگاه سیکل ترکیبی کازرون انجام شده است.

1. مقدمه

سوخت پاش مایع توربین گازی V94.2 در بالای محفظه احتراق در دو محفظه جداگانه قرار داشته و سوخت عبوری از آن سبب احتراق و تولید انرژی لازم جهت به حرکت در آوردن توربین گازی می‌شود. سیال مورد استفاده گازوئیل بوده که از طریق پمپ اسکرو به سمت ورودی سوخت‌پاش هدایت می‌شود. فشار سیال خروجی پمپ 80 بار است که پس از اتلاف در مسیر، در هنگام ورود به سوخت‌پاش به 50 بار تقلیل می‌یابد. پس از ورود به سوخت پاش از مجراهای انتهایی نازل کامپلیت وارد لوله برگشت شده، مقداری از آن به سمت پایین در داخل محفظه احتراق پاشش گردیده و بقیه سیال به سمت بالا حرکت کرده، از چک والو عبور می‌کند. میزان سیال برگشتی توسط سرو والو تنظیم گردیده و درنهایت به اسکید گازوئیل برگردانده می‎شود.

تصویر 1- شماتیک کلی سوخت پاش مایع توربین گازی V94.2- [1]

عیوب ایجاد شده در اثر کارکرد سوخت پاش مایع سبب افزایش یا کاهش میزان دبی سوخت، نوسان دبی ورودی به محفظه احتراق، انحراف زاویه پاشش و باز یا بسته شدن چتر پاشش می‌گردد. این عوامل درنهایت باعث سوختن دیواره محفظه احتراق یا ناهمگونی حرارتی در اثر احتراق ناقص می شود که درنتیجه آن اختلاف نقطه داغ افزایش می‎یابد. اختلاف نقطه داغ سبب آسیب دیدن نازل ردیف اول شده و چنانچه ازحد مشخصی بالاتر رود با تریپ واحد مواجه می‎شویم.

نحوه عملکرد سوخت پاش مایع

سوخت مایع پس از پمپاژ توسط پمپ اسکرو با فشار خروجی 90 بار وارد مسیر سوخت شده و پس از اتلاف فشار در مسیر با فشار 50 بار وارد سوخت پاش مایع می‎شود. بدنه اصلی سوخت پاش مایع شامل سه لوله با ضخامت‌ها و طول‌های مختلف است. سیال از ورودی b نشان داده شده در تصویر 1 وارد سوخت پاش شده و در محدوده بین دو لوله برگشت و میانی به سمت پایین حرکت می‌کند. در انتهای مسیر از دو مجرای نازل کامپلیت به صورت چرخشی وارد نازل گردیده مقداری از آن از سوخت پاش خارج شده و پاشش در محفظه احتراق انجام می‌گردد ، مابقی سیال از داخل لوله برگشت به سمت بالا حرکت کرده و پس از عبور از چک‌والو در نهایت به اسکید گازوئیل برگردانده می‌شود.

مشخصات فنی سوخت‌پاش مایع در شرایط پیک بار، در جدول 1 آورده شده است.

جدول 1- مشخصات فنی سوخت پاش مایع در شرایط پیک بار- [1]

Fuel Oil Burner/Technical Data
Description	No
Pressure Inlet: 50 bar	1
Pressure Return: 34 bar	2
Flow: Min 0.605 Lit/s – Max 0.739 Lit/s	3

 

تصویر2- نقشه انفجاری سوخت پاش مایع توربین گازی V94.2

3- قطعات سوخت پاش گازوئیل

3-1- نازل کامپلیت

این مجموعه شامل دو قطعه به صورت مونتاژ شده بر روی هم می‌باشد. مجموعه نازل کامپلیت بر روی لوله‌برگشت و از طرف دیگر داخل نازل میانی نصب می‌شود. بیشترین آسیب‌های وارده به سوخت پاش مربوط به این قطعه است.

نمای شماتیک نازل کامپلیت سوخت پاش مایع توربین گازی V94.2

3-1-1- نوع آسیب

• سایش شدید در اثر عبور سیال
• سوختگی در اثر حرارت شدید ناشی از برخورد مستقیم تشعشع اتاق احتراق
• خوردگی دیواره‌ها و مجراها، شامل مجرای خروجی به محفظه احتراق و مجراهای جانبی در دنباله نازل کامپلیت.
  در اثر خوردگی، قطر مجرای انتهایی افزایش پیدا کرده و حجم سیال عبوری بیشتر می‌شود که ممکن است سبب افزایش میزان دبی گردد. همچنین قطر مجراهای جانبی و زاویه آنها تغییر کرده و سبب افزایش حجم سیال عبوری و اختلال در چرخش آن می‌شود.
• گرفتگی مجراها در اثر ورود جرم‌های خارجی از قبیل بقایای اورینگ‌ها، ناخالصی‌های موجود در سوخت مانند آب، که در اثر آن میزان دبی کاهش یافته و زاویه پاشش منحرف می‌گردد.

تصویر 4- نازل کامپلیت نیروگاه سیکل ترکیبی شیروان

نوع آسیب : خوردگی مجراهای جانبی نازل

تصویر5- نازل کامپلیت نیروگاه سیکل ترکیبی کازرون

نوع آسیب : خوردگی شدید نازل و جوش خوردن دراثر حرارت شدید

تصویر6- نازل کامپلیت و لوله برگشت

نوع آسیب: گرفتگی مجراها در اثر وجود ناخالصی در سوخت

برای خواندن بخش دوم این مقاله لطفا کلیک کنید

ساخت پمپ دندهای سوخت مایع توربینهای گازی GE-F5

بخش اول

کلمات کلیدی:

پمپ دنده­ای – توربین گازی GE-F5 – پروفیل دنده – یاتاقان لغزشی – سیل آلومینیومی

چکیده :

یکی از مشخصه¬های مهم توربینهای GE-F5، امکان¬ کار با سوخت مایع وگاز است. برای بهره¬برداری از توربین با سوخت مایع، نیاز به تزریق سوخت به محفظه¬های احتراق می¬باشد. این کار توسط یک پمپ جابجایی مثبت انجام می¬شود که کارکرد مناسب آن اثر مستقیمی روی عملکرد توربین دارد. در این مقاله، چگونگی عملکرد پمپ دنده¬ای مورد استفاده در توربینهای GE-F5 شرح داده شده و درادامه، تکنولوژی تدوین شده برای ساخت آن به تفصیل آمده است. صافی سطح مناسب در قطعات، دقتهای بسیار بالای طولی و شعاعی، تلرانسهای هندسی بسیار بسته و از همه مهمتر پروفیل دنده¬ها، از مهمترین چالشهای ساخت این پمپ¬ها می¬باشد.
شرکت ارشیا ضمن دستیابی به روش تولید منحصر به فرد برای این دنده¬ها و مجموعه کامل پمپ، به روابط ریاضی حاکم بر هندسه دنده¬ها دست یافته، که در این مقاله توضیح آن آمده است.

1. مقدمه

پمپهای دندهای گونه ای از پمپهای جابجایی مثبت هستند که در بسیاری از صنایع استفاده می شوند. این پمپها از سیالات غلیظ تا بسیار رقیق را پمپ می کنند. و البته هرچه سیالیت سیال پمپ شونده بیشتر باشد، انطباقات بسته تری در ساخت پمپ لحاظ می شود.مهمترین مشخصات این پمپها چندمورد زیر می باشد:

• استفاده از مکانیزمی مطمئن برای تامین همراستایی دنده¬های محرک و متحرک با محفظه فشارسازی. (استفاده از بالانس هیدرو دینامیکی یا بیرینگ های مناسب)
• استفاده از آب بندهای فنری که نقش بالانس محوری را نیز برعهده دارند.
• استفاده از منحنی¬های خاص در پروفیل دنده¬ها برای به تله انداختن سیال و ایجاد فشار.
• حساسیت بالا نسبت به فاصله محورهای محرک و متحرک که باتوجه به اندازه دنده ها و پروفیل آنها تعیین می¬شود.

باتوجه به حساسیت¬های بالا، برای ساخت پمپهای دنده¬ای، رعایت چند مورد الزامی است.

• دقت ابعادی بالا برای ساخت تک تک اجزاء پمپ
• دقت بالا و رعایت تلرانسهای هندسی هنگام مونتاژ پمپ
• استفاده از آب بندهای مناسب (مخصوصا در این نوع پمپ، آب بندهای مقاوم در برابر گازوئیل)
• رعایت دقیق الزامات تولید قطعات از قبیل جنس، سختی، عملیات حرارتی و صافی سطح

ساخت پمپ دنده¬ای مذکور، طی چند مرحله انجام شد که اهم آن عبارت¬اند از تعیین متریال و خواص، تعیین تلرانسهای هندسی و ابعادی، تعیین پروفیل دنده¬ها، تعیین وضعیت آب بندی.

سپس قطعات براساس دانش به دست آمده مدل¬سازی و پس از مونتاژ کامپیوتری، تولید شد. نهایتا با درنظرگرفتن کلیه الزامات فنی، پمپ مونتاژ گردید و آماده بهره¬برداری شد.

تصویر 1 – تصویر کلی پمپ

ساخت پمپ

برای ساخت پمپ دنده¬ای لازم بود دانش فنی مربوط به این پمپها به دست آید.

براین اساس مطالعات گسترده­ای در این زمینه انجام شد و باتوجه به اندازه­گیری و بررسی دقیق نمونه خارجی پمپ (ساخت شرکت ژاپنیShimadzu) و نیز تئوری عملکرد پمپهای دنده­ای، دانش فنی پمپها تدوین گردید.

دانش به دست آمده به طور خلاصه در چند محور تدوین شد:

• آنالیز شیمیایی اجزاء پمپ و تعیین خواص مکانیکی و سایشی مورد نیاز
• تعیین ابعاد و تلرانسهای هندسی و نیز انطباقات مربوط به مونتاژ
• تعیین پروفیل دنده ها
• تعیین وضعیت و مشخصات سیلهای آب بندی

برای تعیین آنالیز شیمیایی قطعات، علاوه بر انجام آزمایش روی نمونه خارجی، از منابع علمی که در مورد پمپها وجود دارد و نیز تحلیلهای انجام شده روی عملکرد پمپ استفاده شد. همچنین باتوجه به عملکرد پمپ و خصوصیات مورد نیاز اجزاء، خواص مکانیکی و در مواردی عملیات حرارتی مناسب جهت اجزاء پمپ تعیین گردید.

پوسته پمپ و متعلقات آن از جنس آلیاژ آلومینیم (6061) ساخته شدند. این آلیاژ خواص مکانیکی مناسبی دارد (جدول 1) و در برابر محیطهای خورنده مانند گازوئیل و رطوبت کاملا مقاوم است.

پوسته های پمپ با استفاده از دو پین نسبت به هم ثابت می شوند که این پینها از جنس فولادهای قالبسازی تهیه شدند.

جدول 1- خواص مکانیکی

Hardness (HB)	Elongation (%)	Tensile (MPa)	Yield (MPa)	Alloy
95	12	310	276	AA6061
241	11	1100	750	1.7225

شفتهای محرک و متحرک از جنس فولاد عملیات حرارتی پذیر (1.7225) ساخته شدند. سختی و خواص مکانیکی این فولاد در جدول 1 آمده است. برای ساخت پمپ، سختی مناسب در قطعات ساخته شده ایجاد شد.

مهمترین پارامتری که هنگام ساخت و مونتاژ یک پمپ دنده­ای باید مدنظر قرار گیرد، انطباقات و تلرانسهای هندسی اجزاء پمپ است. پمپهای دنده­ای برای سیالات مختلفی (از سیالهای غلیظ تا سیال­هایی با گرانروی بسیار کم) استفاده می شود. هرچه سیال، گرانروی کمتری داشته باشد، انطباقات اجزاء پمپ بسته­تر می­ شود.

برای سیال گازوئیل، اختلاف بین دنده­ها و دیواره پوسته، کمتر از 03/0 میلیمتر است. همچنین شافتهای پمپ بابوشها (بیرینگها) انطباقی در حد 05/0 میلیمتر دارند. در محور طولی، میزان لقی مجاز کمتر از 03/0 میلیمتر است که با کمک آب بندهای عینکی شکل و سیلهای آب بندی، این میزان لقی حفظ می شود.

شکل 2- پروفیل نامتقارن دنده ها

برای تعیین پروفیل دنده­ها، مطالعات علمی گسترده­ای انجام شد. ابتدا بررسی چشمی و اندازه­گیری­های اولیه انجام شد. سپس تئوری چرخ دنده­ها (اعم از چرخ دنده­های انتقال قدرت و چرخ دنده­های مورد استفاده در پمپاژ سیالات) به طور کامل بررسی شد. با این کار، مشخص شد که دنده های مورد استفاده در پمپهای دنده­ای از نوع دنده های انتقال قدرت نبوده و با اینکه از اصول مکانیکی و ریاضی حاکم بر چرخ­دنده­های محرک و متحرک پیروی می­کند، پروفیل متفاوتی دارد.

همانطورکه در شکلهای 2 تا 4 دیده می­شود، دنده های مورد استفاده در پمپ چند ویژگی دارند که متقارن نبودن دوسمت دنده ها، فاصله دو محور محرک و متحرک، فضای خالی برای به تله انداختن سیال در پای دنده ها و ایجاد خط آب بند ( به جای سطح آب بند) هنگام درگیری دنده­ها از مهمترین آنهاست.

شکل 3-مراحل تولید دنده ها

شکل 4- فضای به تله افتادن سیال

نامتقارن بودن دنده­ها باعث می شود تولید این قطعات به روشهای معمول دنده­زنی قابل انجام نباشد. شرکت ارشیا پس از دستیابی به روابط ریاضی پروفیل دنده­ها، اقدام به تولید آنها به روشی منحصر به فرد نموده است.

شکل 5- قطعات بدنه پمپ

شکل 6- سیلهای آلومینیمی

همانطورکه ذکر شد میزان لقی مجاز پمپ در امتداد طول شفتها 03/0 میلیمتر است. این لقی با کمک سیل­های فولادی و آلومینیومی (شکل 6) و نیز آب بندهای لاستیکی تامین می­شود. برای رسیدن به شرایط مطلوب، کلیه قطعات مذکور با دقت 01/0± میلیمتر تولید شد.

شکل 7- بیرینگهای لغزشی (بوش)

شکل 8- مراحل ساخت بخشی از مکانیکال سیل

برای خواندن بخش دوم این مقاله لطفا کلیک کنید