گزارش کارآموزی در نیروگاه توس

این گزارش کارآموزی به بررسی نیروگاه توس، یکی از بزرگترین مراکز تولید برق در خراسان می‌ پردازد. در این گزارش، اجزای اصلی نیروگاه از جمله بویلر، توربین و ژنراتور مورد تحلیل قرار می‌ گیرد و روش‌ های خنک‌ کنندگی و سیستم‌ های سوخت‌ رسانی نیز بررسی می‌ شود.

نیروگاه

نیروگاه محل تولید انرژی الکتریکی می باشد .نیروگاه های مدرن بر حسب نوع انرژی مورد مصرف عبارتند از : نیروگاه های حرارتی ، آبی ، هسته ای و نیروگاه هایی که از انرژی باد و یا حرارت درونی زمین استفاده می کنند . در این میان نیروگاه های حرارتی ( TPS ) و آبی ( HEPS ) از معمولترین انواع در صنعت تولید برق می باشند .

نیروگاه حرارتی

نیروگاه حرارتی به کلیه ی نیروگاه هایی اطلاق می شود که در واحدهای آن با احتراق سوخت های جامد ، مایع و یا گاز در بویلر و یا در خود محرک اولیه ( مانند دیزل ها و توربین های گازی ) تولید انرژی حرارتی و سپس الکتریکی صورت می پذیرد . انواع نیروگاه حرارتی بر حسب نوع سوخت عبارتند از : ذغال سوز ( اعم از ذغال به لاشه ای یا پودر شده ) ، گازوئیل سوز ( دیزل ) ، نفت سوز ، گاز سوز و توربین گازی ( که در آن احتراق گاز مستقیما در توربین صورت می گیرد .

قسمت عمدهای از نیروگاه های حرارتی که به عنوان تولید کننده های اصلی انرژی الکتریکی طراحی می شوند از نوع کندانسوردار می باشند . این نیروگاه ها عموما مجهز به واحدهایی با قدرت ۲۰۰ تا ۸۰۰ مگا وات بوده و راندمان حرارتی آن ها از میزان ۴۰ تا ۴۲ درصد تجاوز نمی کند ، و معمولا در هر کشور پرقدرت ترین نیروگاه ها را تشکیل می دهند .

نوع دیگری از نیروگاه های حرارتی که به نام ترموالکتریک مشهورند جهت تولید مشترک انرژی حرارتی ( به صورت بخار یا آب داغ ) و انرژی الکتریکی طراحی و نصب می شوند . این تولید مشترک موجب افزایش راندمان حرارتی واحدهای مذکور تا میزان ۶۵ الی ۷۰ درصد می باشند .

نیروگاه آبی

از قدیم استفاده از انرژی ذخیره شده در آب به صورت های مختلف از جمله آسیاب های آبی مرسوم بوده است . با پیدایش صنعت برق کوشش های زیادی در جهت به کارگیری هر چه بیشتر انرژی آبی و تبدیل آن به انرژی الکتریکی معطوف گردیده و در این راه پیشرفت های زیادی هم حاصل شده است . ارزش نیروگاه های آبی بر این است که از تاسیسات ایجاد شده عمدتا می تواند در جهت اهداف صنعتی و کشاورزی نیز استفاده برد . معمول ترین نوع ذخیره و کنترل آب ، ایجاد سدها و آب بندها می باشد .

گرانی قیمت تاسیسات ذخیره و انتقال آب با مسایل خاص سیاسی و اجتماعی آن ( زیر آب رفتن روستاهای مجاور ، از بین رفتن مقداری از زمین های کشاورزی و … ) معمولا ایجاد سد صرفا جهت گرفتن انرژی الکتریکی را توجیه اقتصادی نمی نماید . چنانچه مطالعات ایجاد چنین تاسیساتی را توجیه نماید ، ارزش نیروگاه آبی دو چندان می گردد .

نیروگاه های آبی در مقایسه با سایر نیروگاه ها ( حرارتی ، گازی ، دیزلی ) دارای مزایای بسیاری می باشد که از جمله بالا بردن راندمان ، نداشتن هزینه های مربوط به مسایل سوخت ، قرار گرفتن سریع در مدار و نداشتن مسایل آلودگی هوا را می توان نام برد .

در مناطقی که منابع آب امکان خارج ساختن دائمی آب را از سدها را بدهد ، این نیروگاه ها به طور دائم مورد استفاده واقع می شوند وحتی در بعضی موارد به عنوان پایه تولید انرژی الکتریکی به علت داشتن قابلیت اطمینان بالا قرار می گیرد . اما در مواردی که استفاده آب در صنعت و کشاورزی و شرب در اولویت بالاتری نسبت به تولید انرژی الکتریکی باشد برنامه را بر اساس نیاز های آب مشروب و کشاورزی تنظیم می نمایند .

بدین معنی که نیازهای آبی در یک پریود مشخص مثلا ۲۴ ساعت را در ظرف چند ساعتی که شبکه به انرژی الکتریکی بیشتری نیازمند است ، از سد اصلی خارج ساخته وارد سد تنظیمی می نمایند یعنی توربین های آبی به کار می افتد . سپس با برنامه ریزی که می شود آب از سد تنظیمی به تدریج جهت دیگر اهداف ( کشاورزی ، صنعت و شرب ) وارد شبکه های انتقال و توزیع با تصفیه خانه های مربوط می گردد .

چنانچه که گفته شد می توان با استفاده از انرژی آب رودخانه ها و آبشارها و احداث سد در مسیر رودخانه توسط توربین های آبی ، ژنراتور را چرخاند و الکتریسیته تولید نمود .
سدهای آبی که ساختمان های مختلفی دارند می توانند در مسیر رودخانه احداث شده و با نصب تجهیزات یک نیروگاه آبی علاوه بر مصارف کشاورزی برای تولید برق استفاده کرد .

آب دریاچه در صورت اضافه شده از قسمت بالای سد سر ریز می کند . به علت آن که مصارف آب کشاورزی و تقاضای برق در زمان های مختلفی صورت می گیرد برای جلوگیری از هدر رفتن آب پس از سد اصلی یک سد کوچک به نام سد تنظیمی استفاده می گردد و در صورت نیاز به آب کشاورزی دریچه های این سد تنظیمی باز می گردد . معمولا تاسیسات نیروگاه داخل ساختمان سد می باشد .
با توجه به دبی آب و ارتفاع آن نوع توربین نصب شده فرق می کند که می توان از انواع پلتون ، فرانسیس یا کاپلان باشد .
راندمان نیروگاه های آبی بالا می باشد ( حدود ۸۰ الی ۹۰ درصد ) و راه اندازی آن ساده ( ۱۴ الی ۱۵ دقیقه ) انجام می گیرد .

نیروگاه اتمی

نیروگاه های هسته ای بخاطر تشابه در نوع انرژی نهایی که همان انرژی حرارتی است عملا در رده ی نیروگاه های حرارتی قرار می گیرند ، ولی به لحاظ ویژگی های خاص سوخت هسته ای آن را نوع جداگانه ای به حساب می آورند . اساس کار نیروگاه اتمی و بخاری یکی است فقط به جای دیگ بخار ، در نیروگاه اتمی از یک رآکتور استفاده شده ، آب را در رآکتور توسط انرژی حاصل واکنش های هسته ای ( فیوژن ) گرم شده وبخار می گردد که این بخار می تواند توربین را بچرخاند و در نتیجه محور ژنراتور به حرکت آمده و الکتریسیته تولید می گردد .

نیروگاه بخار

یکی دیگر از روش های تولید انرژی استفاده از نیروی بخار می باشد که در این نوع نیروگاه بخار تولید شده در بویلر ( دیگ بخار ) به داخل توربین جریان داده می شود و باعث چرخش آن گشته و اگر شافت توربین با یک ژنراتور وصل گردد می توان از نیروی چرخشی آن انرژی الکتریکی تولید کرد . بخار پس از عبور از توربین به کندانسور ( چگالنده ) رفته و توسط آب خنک کن تقطیر و به صورت آب در می آید .
نیروگاه های بخار برای بارهای اصلی ( پایه ) به کار می روند ( چون راه اندازی ساده و آسانی ندارند ) و عمر آن ها نسبت به نیروگاه های گازی بیشتر ( ۲۵ الی ۳۰ سال ) است .
اجزای اصلی یک نیروگاه بخار عبارتند از :

بویلر ( دیگ بخار )
توربین بخار
کندانسور
پمپ تغذیه
نیروگاه دیزلی

در نیروگاه های دیزلی قوه محرکه ژنراتور یک موتور درون سوز دیزلی است .
امروزه کمتر از نیروگاه های دیزلی برای نیروگاه پایه استفاده می کنند و بیشتر برای مواقع اضطراری و احتمالا بار ماکزیمم می باشد . در حال حاضر در مناطقی از ایران که به شبکه سراسری وصل نیست از نیروگاه های دیزلی استفاده می شود . قدرت تولیدی آن ها به طور معمول تا ۵۰۰۰ کیلو وات می باشد .

نیروگاه گازی

هوای آزاد توسط یک کمپرسور فشرده شده و سپس همراه سوخت در اتاق احتراق محترق شده و دارای درجه حرارت بالا می گردد . حال این گاز پر فشار و داغ وارد توربین شده ومحور ژنراتور را می گرداند و سپس از اگزوز ( خروجی ) توربین به بیرون رانده می شود . توان گرفته شده از توربین معمولا به محور ژنراتور و کمپرسور منتقل می گردد . حدود یک سوم این توان تبدیل به انرژی الکتریکی در ژنراتور می گردد و بقیه جهت چرخاندن محور کمپرسور و تامین هوای فشرده جهت توربین نصرف می شود . به همین خاطر راندمان توربین گازی پایین و در حدود ۲۷ درصد می باشد و برای بار پیک در شبکه استفاده می شود .

اصول نیروگاه گازی تقریبا از لحاظ مراحل مانند یک موتور چهار زمانه است یعنی چهار مرحله دارد که عبارتند از :
تراکم توسط کمپرسور
احتراق که در اتاق احتراق انجام می گیرد
مرحله کار یا انبساط در توربین
تخلیه که از دودکش صورت می گیرد

هوا با شرایط محیط کار که عبارتند از دما وفشار سایت محل نصب توربین گاز وارد کمپرسور می شود و در آن جا بر روی هوا کار انجام می شود . فشار و دمای هوای خروجی از کمپرسور بستگی به نوع توربین گاز دارد و معمولا فشار آن بین ۹٫۵ تا ۱۴ برابر ورودی و دمای آن در حدود ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه سانتی گراد می باشد . این هوا با این شرایط وارد اتاق احتراق شده و در آن جا طی یک فرآیند فشار ثابت دمای آن افزایش می یابد ( حدود ۹۰۰ تا ۱۳۵۰ ) محصولات احتراق وارد توربین شده و روی پره های توربین با از دست دادن انرژی خود کار انجام می دهد و در نهایت با دمایی در حدود ۴۵۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی گراد از توربین خارج می شود و به جو تخلیه می گردد .

نیروگاه توس

نیروگاه توس با ۴ واحد بخاری ۱۵۰ مگاواتی از نیروگاه¬های ممتاز کشور و یکی از بزرگترین مراکز تولید برق در خراسان می¬باشد. این نیروگاه در ۱۲ کیلومتری شمال غربی مشهد مقدس در جوار بارگاه ملکوتی حضرت علی ابن موسی الرضا (ع) و دامنه کوه های بینالود در نزدیکی شهر توس مدفن شاعر بلندآوازه ایران زمین حکیم ابوالقاسم فردوسی واقع گردیده و نام نیروگاه توس بدین دلیل روی ریشه¬ای فرهنگی و سابقه¬ای کهن دارد.

قرارداد احداث نیروگاه در مرداد ماه ۱۳۵۷ با شرکت های براون باوری و پاتله منعقد گردید ولی در عمل تا پیروزی انقلاب شکوهمند اسلامی فعالیت قابل ذکری انجام نگرفت تا این که قرارداد شرکت آلمانی براون باوری در سال ۱۳۶۰ بررسی و اصلاح گردید و مقاله در اواخر همان سال فعال شد . همچنین در سال ۱۳۶۱ قرارداد بخش بویلر نیروگاه با شرکت اتریشی واگنربیرو منعقد و عملیات اجرایی آن آغاز گردید.

نخستین واحد نیروگاه در آبان ۱۳۶۴ و دیگر واحدها نیز تا پایان سال ۱۳۶۶ به شبکه سراسری به شبکه سراسری پیوسته و مورد بهره برداری قرار گرفت.
از ویژگی های این نیروگاه استفاده از کندانسور هوایی است که در آن به کارگیری هوا به عنوان عامل خنک کننده (جایگزین آب) از اهمیت بالایی برخوردار است چرا که با توجه به اهمیت جهانی ذخایر آب، این سیستم، از اتلاف آب و کاهش سطح سفره¬های آب زیر زمینی پیش گیری می نماید.

فهرست مطالب

نیروگاه ( توضیحات کلی ) ۱
نیروگاه توس ۸
بویلر ۱۰
توربین ۱۴
ژنراتور ۳۹
ترانسفورماتور ۵۰
سیستم سوخت رسانی ۵۷
کندانسور هوایی ۶۲
آزمایشگاه و تصفیه آب ۶۲
اتاق فرمان ۶۳
منابع ۶۶

منابع

• تجهیزات نیروگاه – تالیف : مسعود سلطانی
• راه اندازی و بهره برداری از نیروگاه ها و پست های فشار قوی – ترجمه : مهندس رضا فرخ پور
• گزارش کارآموزی نیروگاه توس
• جزوه کارآموزی نیروگاه توس
• فرهنگ تشریحی ، نیروگاهی ارجمند