عنوان :

مقاله طراحی و ساخت یک نیروگاه گازی

تعداد صفحات :۶۱

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

تحقیق حاضر به بررسی طراحی و ساخت نیروگاه گازی می پردازد. در این مقاله اهداف و دیدگاه کلی، اطلاعات فنی، توضیحات فنی، فیلترهای تصفیه گاز، انتخاب فیلتر و … را توضیح می دهد.

فیلترهای تصفیه گاز: این ویژگیها و استانداردهایی که در ادامه برای فیلترهای جداکننده ذکر می شود تمام مراحل طراحی، ساخت تست و بازرسی را شامل می شود و برای همه موارد قابل استفاده است. به دلیل اهمیت فراوان این نوع تجهیزات که به منظور جداکردن مایعات و مواد جامد خارجی مانند گردوخاک یا ذرات باقیمانده از اتصال خطوط مورد استفاده قرار می گیرند در ادامه به چگونگی و انواع استانداردهای موجود، شرایط طراحی و تست، کنترل ، اجزای تشکیل دهنده و …. می پردازیم.

واژه های کلیدی: نیروگاه گازی، اطلاعات فنی، فیلترهای تصفیه گاز

فهرست مطالب

۱-هدف و دیدگاه کلی   ۱
۱-۱- مقدمه   ۱
۲-۱-منابع و استانداردها   ۳
۲-اطلاعات فنی   ۶
۱-۲-شرایط محیط :   ۶
۲-۲- اطلاعات مربوط به خط لوله انتقال گاز از خط لوله سراسری به داخل نیروگاه   ۷
۳-توضیحات فنی   ۸
۱-۳-ورودی سیستم   ۸
۲-۳-فیلترهای تصفیه کننده گاز   ۱۰
۳-۳-واحد اندازه گیری دبی   ۱۳
انتخاب کنتور   ۱۵
اصول کار کنتور توربینی:   ۱۷
۴-۳- ایستگاه تقلیل فشار   ۱۹
۵-۳- واحدهای اندازه گیری برای هر واحد از بویلرها   ۲۱
۶-۳- سیستم سوخت گازهای مضر و زائد (FLARE)   ۲۲
۷-۳- فلسفه کنترل   ۲۳
۸-۳- مسیر یابی و نصب خطوط لوله گاز   ۲۴
زنگ زدایی و آماده سازی لوله   ۲۷
پوشش گذاری و عایقکاری لوله های گاز   ۲۹
رعایت اصول نوارپیچی بر روی لوله ها   ۳۳
تست صحت انجام عایقکاری   ۳۵
عایقکاری گرم   ۳۶
بررسی و سنجش در کیفیت عایقکاری   ۳۹
فیلترهای تصفیه گاز   ۴۱
۱-مقدمه   ۴۱
۲-کد و استاندارد   ۴۱
۳-شرایط طراحی و عملکرد   ۴۲
۲-۳- فشار   ۴۳
۳-۳-دما   ۴۳
۴- دیدگاه کلی و عمومی   ۴۳
۵-کنترل   ۴۵
۶- MATERIAL   ۴۶
۷- ساخت   ۴۷
۸- رنگ کاری   ۴۷
۹- تست   ۴۸
۱۰-بازرسی   ۴۹
انتخاب فیلتر   ۵۰

۱-هدف و دیدگاه کلی

۱-۱- مقدمه

با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی در زمینه نفت و گاز هر روز شاهد هستیم که سیستم های قدیمی که با انواع سوخت فسیلی سنگین مانند مازوت و نفت و گازکار می­کردند دچار تغییر و دگرگونی می­شوند.ا مروزه بدلیل مسائل و مشکلات زیست محیطی و آلودگی ناشی از سوخت اینگونه سوخت های فسیلی، پائین بودن راندمان حرارتی، عمر کم تجهیزاتی که در ارتباط با این سوختها هستند و غیر اقتصادی بودن آنها دیده می شود که صاحبان صنایع به فکر جایگزینی این منابع با گروه دیگری از سوخت ها هستند یکی از بهترین جایگزین ها گاز طبیعی است که هم ارزان و در دسترس بوده و علاوه بر آن آلودگی بسیار کمی برای محیط بوجود می آورد.

در ادامه در طی این طراحی هدف تبدیل یک نیروگاه تولید انرژی مازوت سوز به یک نیروگاه تولید انرژی گازسوز می باشد بدیهی است که این نیروگاه در سیکل رانکین کار می کند بنابراین کافی است سیستم تولید انرژی نیروگاه از حالت مازوت سوز به گاز سوز تبدیل شود. این عملیات از خط انتقال سراسری گاز شروع شده و تا مشعل های مربوطه به هر دیگ بخار ادامه دارد.

بدلیل اهمیت طرح و استراتژیک بودن فعالیت یک نیروگاه هیچگاه نباید نیروگاه بر اثر قطع جریان گاز دچار خاموشی شود به همین دلیل طراحی باید به گونه‌ای باشد که هر گونه استرس ناشی از وزن و تنش های حرارتی که ممکن است در هنگام نصب تجهیزات و در زمان عملکرد سیستم بروز کند را تحمل نموده و علاوه بر آن هر گونه دبی ناگهانی و فشار تناوبی را که حداکثر آنها کمتر از شرایط تست است را تحمل کند.

با توجه به مطالب فوق باید برای تعمیرات و نگهداری سیستم مربوطه اقدام لازم را بعمل آورد. این مطلب بیانگر آن است که در دسترس بودن تجهیزات و سایر اجزا که نیاز به تعمیر و نگهدرای و تعویض دارند از اهمیت خاصی برخوردار است این دسترسی شامل دسترسی اپراتور به تجهیزات، دسترسی ماشین آلات حمل و نقل برای تجهیزات سنگین می باشد که باید جاده های مورد نظر به طور کامل در نظر گرفته شود.

برای عملکرد بهینه سیستم و کنترل مناسب نیازمند یک سری تجهیزات ابزار دقیق هستیم که در ادامه به طور مفصل در بخش های جداگانه به هر یک از موارد فوق خواهیم پرداخت.

۲-۱-منابع و استانداردها

تمامی مراحل طراحی و ساخت و نصب تجهیزات بر طبق استانداردهای زیر صورت گرفته است. در مورد استانداردهای زیر استفاده از آخرین ویراش ضروری است.

 ·                ASME:

Sec. VIII, Div. I: Unfired pressure vessels/ safety valve sizing

Sec. IX: Welding and brazing qualifications

·                ANSI:

B 20.1: Piping threads

B 16.5:  Steel pipe flanges and flanged fittings

B 16.104:  Control valve seat

B  ۶٫۱۶٫۱۱:  Forged steel fittings, socket welding and threads

B 16.37: Control valve Hydrostatic testing

B  ۶٫۱۶٫۲۰:  Ring joint gasket and grooves for steel flanges

B 16.10: Dimensions of valve

B 18.2.1 and B.18.2.2:  Bolting

B 31.8:  Gas transmission and distribution piping system

B 31.3:  Pressure piping / Welding.

B 16.34: Valve class/bore

B 16.9: Factory Made Wrought Steel Butt Welding Fittings.

AISC: American Institute of Steel Construction 8^th  edition

N.I.G.C Specification: No. SAI-M-03 Rev.1

API RP 521: Guide for pressure-Relieving and Depressurizing System.

ASCE 7-93:Building Code Requirements fo MinimumDesign Loads in Building and other Structures.

API: RP-551 ~555 for Instrument & Control systems & 520 for safety valve sizing.

IEEE: 802.3 (TCP/ IP) for Ethernet

ISA: S18.1 (Annunciator / sequence) for alarm system

S 75.01 For control valve sizing

S 75.02 For control valve capacity test

S 75.03 For dimensions of valves

S 75.04 For dimensions of flange valves

S 5.1 For Conventional instrument symbols

S 5.3 For DCS symbols

S 61.1 & S61.2 For process computers

RP 60.8 Electrical guide for control center

MATERIAL

ASTM:

NAMUR: Proximity SW. / Solenoid valve connection

SO-5167 : Differential pressure & DP type flow measurement

BS: 1042: Differential pressure sizing

  ۵۳۰۸: Safe installation of instrumentation cables

IEC:   ۶۱۱۶۸:  PLC/ ESD

۶۱۱۳۱:  PLC/ ESD

۶۱۵۰۸:  Instrumented safety

Explosion Protection

۶۰۵۴۸: Thermo couple

۶۰۷۵۱:  RTD

۳۳۷٫۱:  Switch contact rat ivy

۶۰۰۷۹: Electrical installation & wiring

۶۱۱۳۱: Logic Diagram

۲-اطلاعات فنی

۱-۲-شرایط محیط :

– دما :           حداکثر – حداقل- متوسط       (Cْ)۵۵/-۱۰/۲۰

-رطوبت نسبی: حداکثر – متوسط                  ۱۰۰%- ۶۹%

-کد زلزله :                                           (براساس کد french) 1,2

-ارتفاع از سطح دریا:   نیروگاه در ارتفاعی هم سطح با دریاست

-سرعت باد     حداکثر- حداقل                            ۳۱-۲ (M/S)

۲-۲- اطلاعات مربوط به خط لوله انتقال گاز از خط لوله سراسری به داخل نیروگاه

-دبی حجمی                          ۸۲۴/۰      Nm3/hr

-فشار عملکرد                        ۸-۱۰              barg

-فشار طراحی                        ۱۶                 barg

– طول تقریبی                         ۶۰۰                  M

۳-توضیحات فنی

۱-۳-ورودی سیستم

همانطور که گفته شد گاز مورد نیاز از خط لوله سراسری گاز تأمین می شود پس از انشعاب از خط لوله سراسری، گاز وارد سیستم سوخت نیروگاه می شود. برای جداسازی سیستم از خط لوله یک شیر اصلی که وظیفه قطع و وصل جریان گاز را به عهده دارد تعبیه شده است. این شیر به طور خودکار به وسیله سیگنالهایی که دربافت می کند عمل می کند. هر گاه فشار گاز در سیستم بیش از حد بالا یا پائین برود این شیر بطور خودکار قطع می شود در ضمن هر گاه دمای مشعل های دیگ های بخار بسیار بالا رود این شیر به طور خودکار بسته می‌شود.

پس می توان گفت سیگنالهای مورد نیاز از سوی بویلرها و کنترلهای موجود در سیستم تأمین می شود. در ادامه در مبحث کنترل به چگونگی تولید این سیگنالها می پردازیم.

همانطور که کاملاً مشخص است ممکن است این شیر نیاز به تعمیر و تعویض داشته باشد بنابراین باید یک خط Bay pass برای آن در نظر گرفت.

سایز خط ورودی ۲۰ اینچ در نظر گرفته شده است و حداکثر سرعت سیال داخل آن ۲۰ متر بر ثانیه است مشخصات مکانیکی لوله بر اساس ASMEB31.3  و ضخامت جداره برابر با  ۱۲٫۷mm و حداکثر خوردگی ناشی از فرسایش برابر با ۳mm ، در فشار طراحی ۱۶barg در نظر گرفته شده است.

به دلیل بزرگ بودن سایز خط لوله و شیرهای موجود شیر اصلی به وسیله موتور الکتریکی باز و بسته می شود که این موتور به وسیله سیگنال دریافتی کار می‌کند.

برای خروج گاز باقیمانده در لوله ها به هنگام تعمیر و نگهداری از یک خط ۲ اینچ که حاوی نیتروژن است استفاده می شود. بعد از خروج گاز از شیر اصلی مسیر به دو خط مساوی ۲۰ اینچ تقسیم شده و بسوی فیلترهای تصفیه گاز می رود قبل از ورود به فیلترها دو شیر اصلی از نوع Ball valve در مسیر تعبیه شده است که برای جداسازی فیلترها از سیستم به منظور تعمیر و تعویض بکار میرود.

          ·        به نقشه های زیر رجوع شود.

۱- FSP- PR- 1001

۲-FSP- PR- 2001

    ·   جهت مشاهده اطلاعات طراحی به ضمیمه ۱ که شامل گزارش اطلاعات و پردازش آنها که به وسیله نرم افزار hycyc مدل شده است توجه فرمائید.

این نرم افزار که اساس طراحی تمام پالایشگاه ها و سیستم های مربوط به نفت و گاز و پتروشیمی است با مدل کردن واقعی طرح کلیه اطلاعات از قبیل اندازه خط لوله، فشار، ده، سرعت، تبادل انرژی، و …. را در اختیار ما قرار می دهد.

۲-۳-فیلترهای تصفیه کننده گاز

          به دلیل وجود میعان در داخل خط لوله و مایعات موجود در آن همچنین وجود ذرات جامد ناشی از نصب خطوط لوله و گرد و خاک داخل لوله گاز ورودی باید تصفیه شود. این امر به دلیل اینکه این گاز بعداً وارد قسمت تقلیل فشار میشود دارای اهمیت خاصی است چون سیستم تقلیل فشار نسبت به هرگونه جسم جامد و مایع حساس است همچنین در بویلرها نیز وجود ذرات جامد و مایع باعث بروز مشکلات جدی خواهد شد.

پس از خروج گاز از شیر اصلی و وارد شدن آن به فیلترها عملیات زیر صورت می گیرد.

نازل N1  ورودی گاز بر روی فیلترها قرار دارد واین فیلترها به صورت افقی قرار دارند ابتدا گاز وارد مرحله اول فیلتر شده و در آنجا قطرات مایع آن به وسیله اختلاف وزن قطرات مایع از گاز جدا می شود بعد از آن گاز به مرحله بعدی رفته و قطرات مایع در ته فیلتر ته نشین می شود بعد از آن گاز که دارای رطوبت و گرد و خاک است وارد مرحله دوم شده و در آنجا به وسیله نوع خاصی از فیلترهای جدا کننده خشک و عاری از گرد و غبار می شود رطوبت گرفته شده دوباره ته نشین می‌شود و گرد وخاک و ذرات جامد درون فیلتر باقی می ماند بعد از مدت زمان مشخصی فیلترهای مرحله دوم تعویض خواهد شد.

سپس گاز خشک و تصفیه شده از نازل خروجی N2 خارج شده و به سوی ایستگاه اندازه گیری می رود. هر گاه سطح مایعات داخل فیلتر به حد کافی بالا بیاید این مایعات به مخزن ذخیره فرستاده می شود. که در زیر این فیلترها قرا ردارد این کار به وسیله دو سنسور N9A/B انجام می شود که با اندازه گیری سطح مایع و بالا آمدن آن از حد معینی مایعات را به درون منبع ذخیره می فرستد. هر گاه سطح مایعات درون منبع ذخیره بالا بیاید به وسیله دو سنسور دیگر N7A/B که باعث باز شدن دو نازل N6,N5 می شوند مایعات درون منبع تخلیه شده و به سوی واحد تصفیه آب می رود.

برای کنترل فشار داخل این فیلترها مقداری فشار سنج بر روی آن نصب می شود که نازل شماره N8   برای این کار در نظر گرفته شده است.

جهت خروج فشار اصلی درون این فیلترها یک شیر اطمینان که به وسیله فشار باز می شود در نظر گرفته شده است. که هر گاه فشار از حد معینی بالاتر برود به طور خودکار عمل می کند. خروجی این شیر به داخل سیستم FLARE که باعث سوزاندن گازهای مضر است می رود که بعداً توضیح داده خواهد شد. نازل شماره N4 جهت شیر اطمینان تعبیه شده است.

به منظور تخلیه گاز و مایعات درون فیلتر در زمان تعمیر کلیه ورودی ها و خروجی را بسته و مقداری گاز نیتروژن به داخل آن تزریق می کنند که باعث خروج گازها و مایعات باقیمانده می شود. سپس این گاز ها به همراه گاز نیتروژن به وسیله یک شیر کوچک که در خط شیر اطمینان و قبل از آن است خارج می شود این شیر بطور دستی باز و بسته می شود و همانطور که در نقشه ها مشخص است خروجی این شیر نیز به سیستم FLARE است. جهت تزریق نیتروژن از نازل شماره N3 استفاده می شود.

پس از تصفیه گاز و خروج آن از فیلترها، گاز به سوی ایستگاه اندازه گیری دبی فرستاده می شود.

سایز خروجی و فشار خط همچنان ثابت است و تمامی مشخصات مکانیکی ثابت است. بعد از خروجی فیلتر یک شیر قرار دارد که باعث جداسازی فیلتر و بسته شدن مسیر گاز به هنگام تعمیر و تعویض است.

به دلیل اهمیت این فیلترها طراحی آنها بسیار مهم است. درانتها چگونگی طراحی این فیلترها به صورت کامل توضیح داده شده است.

-به نقشه های زیر رجوع شود.

۱-FSP- PR- 1001              ۲-FSP- PR- 2001

۳-۳-واحد اندازه گیری دبی

پس از خروج گاز از هر فیلتر دو خط دوباره به یک خط تبدیل شده هم چنان دارای سایز ثابت ۲۰ اینچ و فشار عملکرد ۸-۱۰BARG و سایر شرایط مکانیکی خط لوله که قبلاً‌ ذکر شد می باشد.

سپس گاز به سوی واحد اندازه گیری دبی می شود تا دبی حجمی آن مشخص گردد. قبل از این مرحله یک سیر برای شیر اطمینان با سایز ۳ اینچ در نظر گرفته شده است تا در صورت بروز احتمالی افزایش فشار به واحد اندازه گیری آسیب نرسد طبیعی است که خروجی شیر اطمینان به سیستم FLARE منتقل می شود.

همچنین برای تخلیه گازهای باقیمانده در خط لوله در هنگام بسته بودن دو شیرخروجی فیلترها از یک سیستم تزریق نیتروژن که قبلاً توضیح داده شد استفاده می گردد.

کلیه تجهیزاتی که تاکنون توضیح داده شد در نزدیکی خط لوله سراسری و در ورودی نیروگاه قرار دارد. برای انتقال گاز از بیرون نیروگاه به نزدیکی محوطه مشعل ها یک فاصله ۶۰۰ متری وجود دارد که لوله در طی این مسیر از زیرزمین عبور داده می شود.

در ایستگاه اندازه گیری کنترل به وسیله تجهیزات ابزار دقیق مقدار دما و فشار اندازه گیری می شود سپس به وسیله المان دیگری مقدار دبی گذرنده در خط لوله اندازه گیری می شود.

اندازه گیری دبی به وسیله یک اریفیس صورت می گیرد که با تغییر سطح گذرنده جریان باعث ایجاد اختلاف فشار می گردد و با توجه به رابطه زیر مقدار دبی تعیین می شود.

مقدار دبی اندازه گیری شده به صورت نرمال بر متر مکعب نیست برای استاندارد کردن دبی باید مقدار فشار ودمای موجود در خط اندازه گیری شود این کار به وسیله دو المان PT (اندازه گیری فشار) و TT (اندازه گیری دما) صورت می گیرد.

سپس اطلاعات مربوط به دما و فشار و دبی به واحد پردازش FY منتقل می شود و از آنجا خروجی به صورت یک عدد بروی FQI  ظاهر می شود که واحد آن نرمال متر مکعب بر ساعت است.

برای جداسازی تجهیزات اندازه گیری و تعمیر آن دو شیر در دوطرف این سیستم تعبیه شده است که در هنگام تعمیر بسته میشود و جریان گاز از مسیرBay  Pass عبور می کند.

پس از این مرحله جریان گاز به سوی ایستگاه تقلیل فشار می رود.

-به نقشه های زیر رجوع شود.

۱- FSP- PR- 1001

۲-FSP- PR- 2001

انتخاب کنتور

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .