خانه / خبر / اخبار صنایع / سرویس - ارتقاء برق چیست؟
در عصر تقاضای فزاینده انرژی و مقررات زیست محیطی سختگیرانه، توانایی استخراج ارزش بیشتر از دارایی های تولید برق موجود فقط یک مزیت نیست. این یک ضرورت استراتژیک است. اینجاست که متخصصین خدمات - ارتقاء قدرت وارد بازی می شود. به مراتب بیشتر از یک کار تعمیر یا نگهداری ساده، ارتقاء توان یک سرویس کاملاً مهندسی شده است که برای افزایش ظرفیت خروجی و کارایی تجهیزات اصلی مانند توربینهای گاز و بخار و ژنراتورها طراحی شده است. اپراتورهای نیروگاه میتوانند بهجای انجام هزینههای عظیم سرمایه و تعهد زمانی برای ایجاد ظرفیت جدید، به راهحلهای ارتقاء پیچیده روی آورند تا داراییهای موجود خود را فراتر از محدودیتهای طراحی اولیه خود برانند. این فرآیند شامل یک فرو رفتن عمیق در اصول ترمودینامیکی و مکانیکی تجهیزات، استفاده از مواد پیشرفته، آیرودینامیک و فناوریهای کنترلی برای دستیابی به دستاوردهای عملکردی قابل توجه است. این راهنمای جامع، دنیای چندوجهی ارتقاء نیرو را بررسی میکند و به روشهای خاص برای فناوریهای مختلف میپردازد ارتقای توان توربین گازی و روش های افزایش قدرت توربین بخار به یک اختصاص داده شده سرویس ارتقاء ژنراتور . ما بررسی خواهیم کرد که چگونه این خدمات در یک کل نگر قرار می گیرند ارتقای عملکرد نیروگاه استراتژی و نقش حیاتی الف افزایش دمای ورودی توربین در باز کردن سطوح جدیدی از کارایی.
توربینهای گازی اسبهای کار شبکه برق مدرن هستند که به دلیل انعطافپذیری و قابلیتهای راهاندازی سریع آنها ارزشمند هستند. با این حال، با پیشرفت تکنولوژی، مدلهای قدیمیتر را اغلب میتوان ارتقا داد تا به طور قابلتوجهی قدرت بیشتر و راندمان بالاتری ارائه کنند. ارتقای توان توربین گازی یک فرآیند سیستماتیک است که شامل ارزیابی کامل واحد موجود و اجرای راه حل های مهندسی هدفمند است. هدف اصلی افزایش جریان جرم از طریق توربین و/یا افزایش دمای شلیک است که هر دو به طور مستقیم منجر به خروجی بالاتر می شوند. این یک راه حل برای همه نیست. این نیاز به درک عمیقی از مدل توربین خاص، تاریخچه عملیاتی آن و اهداف تجاری نیروگاه دارد. با استفاده از آیرودینامیک اجزای پیشرفته، فنآوریهای خنککننده بهبودیافته و مواد پیشرفته، یک ارتقاء موفقیتآمیز میتواند افزایش ظرفیت را از چند درصد تا بیش از بیست درصد ایجاد کند و مشخصات اقتصادی کارخانه را بدون نیاز به ساخت جدید تغییر دهد. این امر ارتقای توان را به گزینه ای فوق العاده جذاب برای اپراتورهایی تبدیل می کند که به دنبال افزایش درآمد و رقابت در یک بازار پویا هستند.
انگیزههای پیگیری افزایش توربین گاز قانعکننده و چندوجهی است.
هسته یک توربین گازی در جایگزینی یا اصلاح اجزای کلیدی نهفته است.
عملکرد فشار، به ویژه دما، مستلزم محافظت از اجزا در برابر محیط شدید است.
یک تحلیل اقتصادی کامل قبل از تعهد به پروژه ارتقاء ضروری است.
| عامل | ملاحظات |
| هزینه سرمایه (CAPEX) | کل هزینه کیت ارتقا، مهندسی، نیروی کار و زمان خرابی. |
| پس انداز عملیاتی | ارزش صرفه جویی در سوخت ناشی از بهبود نرخ گرما و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری. |
| افزایش درآمد | درآمد اضافی پیش بینی شده از افزایش توان خروجی. |
| دوره بازپرداخت | زمانی که طول می کشد تا منافع انباشته با سرمایه گذاری اولیه برابر شود. |
توربینهای بخار، ستون فقرات بسیاری از نیروگاههای حرارتی و هستهای، فرصتهای قابلتوجهی را برای افزایش عملکرد ارائه میدهند. روش های افزایش قدرت توربین بخار تمرکز بر به حداقل رساندن تلفات ترمودینامیکی در چرخه توربین برای استخراج کار بیشتر از همان مقدار بخار. بر خلاف توربینهای گازی که اغلب بر افزایش دما و جریان تمرکز میکنند، ارتقای توربینهای بخار یک کلاس اصلی در مهندسی دقیق هستند و مناطقی مانند راندمان آیرودینامیکی، کاهش نشت و مدیریت رطوبت را هدف قرار میدهند.
صاحبان نیروگاه به چند دلیل استراتژیک به دنبال افزایش توربین بخار هستند.
این منطقه اغلب تاثیرگذارترین ناحیه برای افزایش نرخ توربین بخار است.
به حداقل رساندن نشت بخار راهی مستقیم برای بازیابی توان از دست رفته است.
سیستم کنترل توربین باید برای مدیریت قابلیت های عملکرد جدید ارتقا یابد.
| ارتقاء جنبه | بهره مند شوند |
| سیستم کنترل دیجیتال | کنترل دقیق تر و پاسخگو بر جریان بخار را فراهم می کند و کارایی و ایمنی را بهبود می بخشد. |
| سیستم کنترل دیجیتال | کنترل دقیق تر و پاسخگو بر جریان بخار را فراهم می کند و کارایی و ایمنی را بهبود می بخشد. |
| سنسورهای پیشرفته | امکان نظارت بهتر بر ارتعاش، دما و فشار را فراهم می کند و امکان تعمیر و نگهداری پیش بینی را فراهم می کند. |
| توالی راه اندازی بهینه شده | فشار حرارتی روی قطعات را در هنگام راهاندازی کاهش میدهد و عمر تجهیزات را افزایش میدهد. |
هنگامی که توان مکانیکی توربین افزایش می یابد، ژنراتور الکتریکی در انتهای قطار نیز باید بتواند بار افزایش یافته را تحمل کند. اختصاص داده شده سرویس ارتقاء ژنراتور یک جزء حیاتی از هر پروژه جامع افزایش توان است. این سرویس بر افزایش ظرفیت ژنراتور برای تولید و مدیریت جریان الکتریکی بیشتر بدون گرم شدن بیش از حد یا به خطر انداختن یکپارچگی ساختاری آن تمرکز دارد. چالش های اصلی در ارتقاء ژنراتور مدیریت افزایش تلفات حرارتی (تلفات I²R) در سیم پیچ های استاتور و روتور و اطمینان از اینکه سیستم خنک کننده می تواند این گرمای اضافی را به طور موثر دفع کند. یک ارتقاء موفقیت آمیز ممکن است شامل طراحی مجدد سیستم سیم پیچ با هادی های با ظرفیت بالاتر، ارتقاء سیستم عایق برای مقاومت در برابر دمای عملیاتی بالاتر و تقویت سیستم خنک کننده - خواه هوا، هیدروژن یا آب خنک باشد. نادیده گرفتن ژنراتور در هنگام ارتقاء توربین یک اشتباه اساسی است که می تواند منجر به خرابی های زودرس، کاهش قابلیت اطمینان و ناتوانی در درک کامل مزایای ارتقاء توربین شود. یک رویکرد جامع تضمین می کند که کل قطار قدرت برای عملکرد بالاتر بهینه شده است.
معمولاً در سناریوهای خاص به افزایش نرخ ژنراتور نیاز است.
فرآیند ارتقاء مولفه هایی را هدف قرار می دهد که خروجی ژنراتور را محدود می کند.
مدیریت حرارت و عایق الکتریکی برای قابلیت اطمینان ژنراتور بسیار مهم هستند.
یک ژنراتور ارتقا یافته باید تمام الزامات کد شبکه را برآورده کند.
| مورد نیاز | مفاهیم برای Uprate |
| نسبت اتصال کوتاه (SCR) | افزایش نرخ نباید تأثیر منفی بر توانایی ژنراتور برای پایدار ماندن در طول خطاهای شبکه داشته باشد. |
| خطای عبوری (FRT) | ماشین ارتقا یافته باید بتواند در برابر افت ولتاژ در شبکه مقاومت کرده و بازیابی شود. |
| محدوده توان راکتیو | توانایی ژنراتور برای تامین یا جذب توان راکتیو باید پس از ارتقاء بررسی شود. |
در حالی که تمرکز بر اجزای منفرد مانند توربین ها و ژنراتورها موثر است، مهم ترین دستاوردها اغلب از طریق یک جامع نگری به دست می آیند. ارتقای عملکرد نیروگاه . این رویکرد تشخیص می دهد که یک نیروگاه یک سیستم پیچیده و به هم پیوسته است که در آن تغییر در یک منطقه می تواند اثرات آبشاری در کل عملیات داشته باشد. یک استراتژی ارتقای کل نگر فراتر از ارتقای ساده یک قطعه تجهیزات است و در عوض به کل چرخه ترمودینامیکی - از مصرف سوخت گرفته تا تولید برق و اگزوز - نگاه می کند. این شامل ارزیابی و ارتقای سیستمهای کمکی مانند پمپهای آب تغذیه، کندانسورها، گرمکنهای هوا و منطق کنترل است تا اطمینان حاصل شود که میتوانند عملکرد تجهیزات اصلی ارتقا یافته را پشتیبانی و تکمیل کنند. به عنوان مثال، ارتقاء یک توربین بخار تنها زمانی مؤثر است که دیگ بخار بتواند بخار اضافی مورد نیاز را تولید کند و کندانسور بتواند جریان خروجی اگزوز را افزایش دهد. با انجام یک مطالعه امکان سنجی جامع که کل کارخانه را مدل می کند، اپراتورها می توانند مقرون به صرفه ترین ترکیب ارتقاء را شناسایی کنند و از یک سیستم متعادل و بهینه اطمینان حاصل کنند که حداکثر بازگشت سرمایه را ارائه می دهد و از ایجاد تنگناهای جدید جلوگیری می کند.
دیدگاه گسترده سیستم برای جلوگیری از عواقب ناخواسته بسیار مهم است.
سیستم های پشتیبان باید به گونه ای بزرگ شوند که با تجهیزات اصلی مطابقت داشته باشند.
این مطالعه پایه و اساس یک پروژه ارتقاء موفق است.
برنامه ریزی استراتژیک می تواند اثرات مالی قطعی را به حداقل برساند.
| استراتژی | برنامه |
| قطعی های مرحله ای | تقسیم پروژه به فازهای کوچکتر که می تواند در طول قطعی تعمیرات برنامه ریزی شده کوتاهتر تکمیل شود. |
| جریان های کاری موازی | اجرای ساخت خارج از محل و قطعه سازی به موازات کار آماده سازی در محل. |
| برنامه ریزی پیشرفته | برنامه ریزی دقیق قبل از خاموشی برای اطمینان از آماده بودن همه قطعات، ابزارها و پرسنل، به حداقل رساندن زمان آفلاین بودن واحد. |
در قلب تقریباً هر افزایش عملکرد توربین گازی یک اصل اساسی نهفته است: افزایش دمای ورودی توربین . بر اساس قوانین ترمودینامیک، هر چه دمای گازهای ورودی به بخش توربین بیشتر باشد، بازده بیشتر و توان خروجی برای یک اندازه معین از موتور بیشتر است. با این حال، فشار دادن این دما یک چالش مهندسی عظیم است، زیرا اجزای بخش داغ توربین - به ویژه پرهها و پرههای مرحله اول - را تا مرزهای مطلق علم مواد سوق میدهد. این اجزا در محیطی بسیار گرمتر از نقطه ذوب سوپرآلیاژهای تشکیل دهنده خود عمل می کنند و تنها از طریق ترکیبی از خنک کننده داخلی پیچیده و پوشش های محافظ خارجی زنده می مانند. پیگیری دماهای بالاتر باعث نوآوری در مواد شده است که منجر به توسعه تیغه های جامد جهت دار و تک کریستالی شده است که استحکام بالاتری در دمای بالا دارند. همچنین باعث پیشرفت در فناوری خنککننده شده است، با راههای خنککننده داخلی فوقالعاده پیچیده و پوششهای مانع حرارتی پیشرفته که استاندارد شدهاند. هر افزایش تدریجی دمای ورودی توربین نشان دهنده یک جهش عظیم در مهندسی است که مستقیماً به تولید برق قدرتمندتر، کارآمدتر و سودآورتر تبدیل می شود.
این رابطه توسط چرخه برایتون، مبنای ترمودینامیکی برای عملکرد توربین گاز تعریف می شود.
علم مواد کلید مقاومت در برابر گرمای شدید است.
خنک کننده داخلی چیزی است که به مواد تیغه اجازه زنده ماندن می دهد.
فشار دادن دما یک مبادله بین عملکرد و دوام است.
| عامل |
| خزش و پاره شدن زندگی |
| دماهای بالاتر خزش را تسریع می کند، تغییر شکل آهسته تیغه تحت تنش و کاهش عمر عملیاتی آن را کاهش می دهد. |
| اکسیداسیون و خوردگی |
| گازهای داغ در دماهای بالاتر تهاجمی تر هستند و سرعت اکسیداسیون و خوردگی داغ را افزایش می دهند که می تواند تیغه را تخریب کند. |
| خستگی حرارتی مکانیکی |
| چرخه دما در هنگام راه اندازی و خاموش شدن باعث ایجاد استرس می شود که در دماهای عملیاتی بالاتر شدیدتر است. |
خدمات - ارتقاء قدرت نشان دهنده یک ابزار استراتژیک قدرتمند برای اپراتورهای نیروگاهی است که به دنبال افزایش ارزش دارایی های خود هستند. این مسیری را برای افزایش درآمد، بهبود بهره وری و عمر طولانی تجهیزات، اغلب با کسری از هزینه و زمان مورد نیاز برای ساخت و ساز جدید، ارائه می دهد. با این حال، تصمیم برای پیگیری افزایش قیمت، تصمیمی نیست که ساده گرفته شود. این نیاز به یک ارزیابی فنی و اقتصادی کامل، یک درک عمیق از فناوری های اساسی و مشارکت با یک ارائه دهنده خدمات مهندسی ماهر دارد. این که آیا تمرکز بر روی الف است ارتقای توان توربین گازی ، کاوش روش های افزایش قدرت توربین بخار ، ایمن سازی الف سرویس ارتقاء ژنراتور ، یا اجرای کامل ارتقای عملکرد نیروگاه ، پاداش های بالقوه قابل توجه است. با بهرهگیری از پیشرفتها در مواد، آیرودینامیک و سیستمهای کنترل، ارتقای توان به ما اجازه میدهد تا با آنچه در حال حاضر داریم کارهای بیشتری انجام دهیم و مرزهای عملکرد را پیش ببریم و آینده سازندهتر و سودآورتری را برای زیرساختهای تولید برق موجود تضمین کنیم.
ارتقای توان یک استراتژی اثبات شده و مقرون به صرفه برای افزایش خروجی و کارایی است. دارایی های قدیمی را احیا می کند، عملکرد زیست محیطی را بهبود می بخشد و موقعیت رقابتی کارخانه را افزایش می دهد. نکته کلیدی، رویکردی جامع و گسترده در سیستم است که تضمین می کند همه اجزا در سطوح جدید و عملکرد بالاتر به طور هماهنگ با هم کار می کنند.
اگر قصد افزایش قیمت را دارید، اولین قدم انجام یک مطالعه امکان سنجی جامع است. برای تجزیه و تحلیل تجهیزات فعلی خود، مدلسازی سناریوهای ارتقای بالقوه و ایجاد یک مورد تجاری دقیق، با یک شریک مهندسی با تجربه درگیر شوید. با برنامه ریزی دقیق و اجرای کارشناسانه، افزایش توان می تواند پتانسیل پنهان در کارخانه شما را باز کند.
جدول زمانی برای پروژه افزایش توان می تواند به طور قابل توجهی بر اساس دامنه و پیچیدگی متفاوت باشد. یک مرحله جامع امکان سنجی و مطالعات مهندسی می تواند از 6 تا 18 ماه طول بکشد. پس از تصمیم گیری برای ادامه، ساخت قطعات جدید می تواند 12 تا 24 ماه دیگر طول بکشد. بحرانی ترین مرحله نصب است که نیاز به یک قطع برنامه ریزی شده دارد. این قطعی می تواند از چند هفته برای یک بسته ساده تر تا چندین ماه برای یک بسته کامل و پیچیده باشد ارتقای عملکرد نیروگاه . مدیریت اثربخش پروژه، از جمله اجرای مرحلهای و جریانهای کاری موازی، برای به حداقل رساندن این زمان از کار افتادگی و تأثیر مالی مرتبط با آن بسیار مهم است.
در حالی که پروژه های ارتقای توان بسیار سودمند هستند، خطرات ذاتی دارند. خطر فنی اولیه، مسائل یکپارچه سازی پیش بینی نشده است، که در آن جزء ارتقا یافته آنطور که انتظار می رود در سیستم بزرگتر عمل نمی کند، که منجر به لرزش، گرمای بیش از حد، یا سایر مشکلات عملیاتی می شود. همچنین اگر هزینه پروژه از بودجه آن فراتر رود یا سودهای عملکردی پیشبینیشده به طور کامل محقق نشود، خطر مالی وجود دارد که بر بازده سرمایهگذاری تأثیر منفی میگذارد. در نهایت، یک ریسک عملیاتی در طول قطع وجود دارد، که در آن تاخیر می تواند عواقب مالی قابل توجهی داشته باشد. این خطرات را می توان از طریق مهندسی اولیه کامل، مدیریت پروژه قوی، و مشارکت با یک ارائه دهنده خدمات با تجربه با سابقه اثبات شده کاهش داد.
همه تجهیزات کاندید مناسبی برای ارتقاء نیستند. امکان سنجی ارتقاء به مدل خاص، سن آن، حاشیه های طراحی اصلی و در دسترس بودن فناوری ارتقاء مدرن بستگی دارد. برای برخی از مدل های بسیار قدیمی یا مبهم، تلاش مهندسی و ساخت سفارشی مورد نیاز ممکن است بسیار گران باشد. با این حال، برای اکثر خانواده های اصلی توربین های گاز و بخار، بسته های ارتقاء گسترده ای توسط ارائه دهندگان خدمات تخصصی ایجاد شده است. ارزیابی مهندسی کامل تنها راه برای تعیین پتانسیل افزایش یک واحد خاص، از جمله حداکثر افزایش قابل دستیابی و هزینه های مرتبط است.
افزایش قدرت می تواند اثرات مثبت و منفی بر تعمیر و نگهداری داشته باشد. از جنبه مثبت، افزایش قیمت اغلب شامل جایگزینی اجزای قدیمی و فرسوده با قطعات جدید و مدرن است که ممکن است فواصل بازرسی طولانیتر و قابلیت اطمینان بهبود یافته داشته باشند. از طرف دیگر، کارکردن دستگاه در خروجی و دمای بالاتر به طور کلی باعث افزایش تنش بر روی تمام قطعات می شود. این میتواند منجر به بازرسیهای مکرر از قطعات حیاتی و به طور بالقوه طول عمر کلی کوتاهتر برخی از قطعات در مقایسه با کارکرد با درجهبندی اصلی شود. برنامه تعمیر و نگهداری باید بازنگری شود تا شرایط عملیاتی جدید را منعکس کند، و اپراتورها باید برای افزایش بالقوه هزینه های تعمیر و نگهداری برای مدیریت موثر دستگاه با عملکرد بالاتر بودجه بندی کنند.