درآمدگرهای فشار قوی در نیروگاههای گرمابی: افزایش کارایی و کاهش تولید گازهای گلخانهای
انرژی حرارتی همچنان در میکس انرژی جهانی حیاتی است، اما سیستمهای سنتی با چالشهای مصرف انرژی بالا و تولید آلودگی مواجه هستند که نیاز به نوآوری برای عملیات سبزتر دارند. وارتندههای فشار قوی با تنظیم سرعت موتور، راه حل مؤثری برای کارایی انرژی و کاهش تولید آلودگی در نیروگاهها ارائه میدهند.
1 مروری بر وارتندههای فشار قوی
وارتندههای فشار قوی با تنظیم فرکانس، موتورها و ترانسفورماتورهای فشار قوی را کنترل میکنند و این امر منجر به صرفهجویی در انرژی، بهبود کارایی و افزایش طول عمر تجهیزات میشود. سیستم شامل وارتندهها، برشها، سوئیچهای جداکننده و ترانزیستورها عملکرد پایداری را ارائه میدهد. وارتنده به عنوان هسته اصلی، ولتاژ و فرکانس را به صورت پویا تنظیم میکند تا با تقاضای بار تطابق داشته باشد و عملکرد را بهینهسازی کند. این کار موجب کاهش مصرف انرژی و کاهش آسیب ناشی از شروعهای مکرر یا بار زیاد میشود و طول عمر تجهیزات را افزایش میدهد.
برشها در برابر بار زیاد و کوتاه شدن محافظت میکنند؛ سوئیچهای جداکننده امنیت را در طول تعمیر و نگهداری تضمین میکنند. ترانزیستورها کنترل دقیق جریان را امکانپذیر میکنند و دقت عملیاتی را افزایش میدهند. این مولفههای قابل اعتماد اجازه میدهند که وارتندههای فشار قوی به طور گسترده در صنایع برق، نفت، شیمی و متالورژی برای بهرهبرداری کارآمد از مراوح، پمپها و کمپرسورها استفاده شوند.
2 ارزش کاربردی در تولید برق حرارتی
2.1 بهبود کارایی دیگ
دیگها، که در تبدیل انرژی محوری هستند، مستقیماً بر کارایی و تولید آلودگی نیروگاه تأثیر میگذارند. وارتندههای فشار قوی با امکان کنترل سرعت بدون سطح، عملکرد دیگ را با تنظیم سرعت پمپهای آب ورودی، مراوح پرهای و مراوح جذب افزایش میدهند. این امر امکان تنظیم پویا بر اساس بار و نیازهای سوختسوزی را فراهم میکند و جریان آب، هوا و گاز دودکش را بهینه نگه میدارد. کنترل دقیق موجب کاهش تلفات انرژی ناشی از تأمین بیش از حد و جلوگیری از سوختسوزی ناقص به دلیل کمبود هوا میشود و کارایی حرارتی و ثبات را افزایش میدهد. همچنین کاهش خوردگی مکانیکی و ارتعاش را فراهم میکند و طول عمر تجهیزات را افزایش میدهد و هزینههای تعمیر و نگهداری را کاهش میدهد.
2.2 کاهش تلفات حرارتی توربین
توربینهای بخار برای تبدیل انرژی حیاتی هستند، اما تلفات حرارتی کارایی را کاهش میدهند و هزینهها را افزایش میدهند. وارتندههای فشار قوی با مدیریت دقیق ورودی بخار و تنظیم سرعت این مشکلات را کاهش میدهند. برخلاف کنترل سیلندر ثابت، وارتندهها جریان بخار را در زمان واقعی برای تطبیق با نیازهای بار تنظیم میکنند و توربینها را در مناطق کارایی بالا نگه میدارند. آنها همچنین انتقالهای سرعت در طول شروع، توقف و تغییر بار را هموار میکنند و تلفات انرژی و تنش مکانیکی را کاهش میدهند و این امر کارایی و عملکرد اقتصادی را بهبود میبخشد.
2.3 کاهش مصرف برق نیروگاه
تجهیزات جانبی مانند پمپها و مراوح مقدار قابل توجهی از برق نیروگاه را مصرف میکنند که بر خروجی خالص و اقتصاد تأثیر میگذارد. وارتندههای فشار قوی با امکان کنترل سرعت بدون سطح موتور، توان را به نیازهای بار واقعی تنظیم میکنند. این امر مشکل "موتور بزرگ" را کاهش میدهد و مصرف انرژی را کاهش میدهد. به عنوان مثال، وارتندههای روی پمپهای خنککننده و مراوح جریان را بر اساس تقاضا تنظیم میکنند و تلفات را کاهش میدهند. آنها همچنین کارایی تجهیزات جانبی را افزایش میدهند، خوردگی ناشی از نوسانات را کاهش میدهند، طول عمر را افزایش میدهند و هزینههای تعمیر و توقف را کاهش میدهند.
3 کاربردهای خاص در تولید برق حرارتی
3.1 در سیستمهای دیگ
به غیر از کنترل سرعت اساسی، وارتندههای فشار قوی به بهینهسازی پیشرفته دیگ کمک میکنند. با ادغام باسنسورها و تحلیل دادهها، آنها کنترل هوشمند سوختسوزی را با نظارت بر دمای شعله، گاز دودکش و سطح اکسیژن، تنظیم سوخت و هوا برای کارایی بیشینه و تولید آلودگی کم NOx و SOx فراهم میکنند.
آنها همچنین قابلیت پیگیری بار را بهبود میبخشند. با استفاده از الگوریتمهای پیشبینی، وارتندهها خروجی دیگ را در پیشبینی تقاضای شبکه تنظیم میکنند و انعطافپذیری را افزایش میدهند و تلفات ناشی از نوسانات بار را کاهش میدهند. یکپارچگی عمیق با DCS و SIS کنترل هماهنگ با توربینها و ژنراتورها را فراهم میکند و از طریق به اشتراک گذاری دادهها و برنامهریزی یکپارچه، کارایی کلی نیروگاه و پاسخ را بهینه میکند و تبدیل هوشمند و کارآمد نیروگاه را پشتیبانی میکند.
3.2 در سیستمهای پمپ کندانسور
پمپهای کندانسور سنتی با سرعت ثابت کار میکنند و انرژی را تلف میکنند. وارتندههای فشار قوی با امکان کنترل دقیق سرعت بر اساس جریان کندانسور (شکل 1) این مشکل را حل میکنند. پمپها در بارهای کم سرعت را کاهش میدهند تا انرژی را صرفهجویی کنند و در بارهای بالا سرعت را افزایش میدهند تا تأمین را حفظ کنند و پایداری را تضمین کنند.
سیستم دما، جریان و ولتاژ موتور را در زمان واقعی نظارت میکند و با استفاده از محافظ داخلی از بار زیاد و خطا محافظت میکند و طول عمر تجهیزات را افزایش میدهد. یکپارچگی با کنترلهای دیگ و توربین چرخه بخار-آب را بهینه میکند. نظارت دور و تشخیص خطا امکان تشخیص زودهنگام مشکلات را فراهم میکند و توقفهای غیرمنتظره را جلوگیری میکند. تحلیل دادهها عملیات را بیشتر بهینه میکند، صرفهجوییهای انرژی اضافی را کشف میکند و عملکرد اقتصادی را بهبود میبخشد.
3.3 کاربرد وارتندههای فشار قوی در سیستمهای حذف گرد و غبار
کاربرد وارتندههای فشار قوی در سیستمهای حذف گرد و غبار راه حل جدیدی برای بهبود عملکرد محیطی و کارایی انرژی در نیروگاههای حرارتی ارائه میدهد. با کنترل سرعت انعطافپذیر، هماهنگی هوشمند و مزایای محیطی قابل توجه، وارتندههای فشار قوی گزینه کلیدی برای بهروزرسانی و بهینهسازی سیستمهای حذف گرد و غبار میشوند.
به طور خاص، فرآیند کنترل وارتنده فشار قوی در سیستم حذف گرد و غبار یک نیروگاه شامل مراحل کلیدی مانند تنظیم موقعیت لانس، محاسبه انحراف، کنترل PLC، تنظیم سرعت متغیر فرکانس و بهینهسازی بازخورد است، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. موقعیت لانس اکسیژن برای کارایی حذف گرد و غبار بسیار مهم است. روشهای سنتی از تنظیمات ثابت استفاده میکنند و قادر به تنظیم در زمان واقعی بر اساس ترکیب گاز دودکش و عملکرد حذف گرد و غبار نیستند. در مقابل، وارتندههای فشار قوی با استفاده از سنسورهای با دقت بالا برای نظارت بر غلظت گرد و غبار و محتوای اکسیژن در گاز دودکش در زمان واقعی، موقعیت بهینه لانس را با استفاده از الگوریتمهای پیشفرض محاسبه میکنند. در این فرآیند، وارتنده نه تنها کنترل سرعت موتور را انجام میدهد بلکه در بازخورد حلقه بسته برای تنظیم موقعیت نیز شرکت میکند و اطمینان میدهد که به دستورات موقعیت پاسخ داده شود به صورت دقیق و سریع.
کنترلکننده منطقی برنامهپذیر (PLC) به عنوان واحد کنترل اصلی عمل میکند و عملکرد تمامی مولفههای سیستم را هماهنگ میکند. یکپارچگی محکم بین وارتنده فشار قوی و PLC امکان کنترل دقیق هر بخش از سیستم حذف گرد و غبار را فراهم میکند. با دریافت سیگنالهای کنترلی از PLC، وارتنده سرعت مراوح حذف گرد و غبار را برای تطبیق با جریان فعلی گاز دودکش و غلظت گرد و غبار دقیقاً تنظیم میکند. این استراتژی کنترل سرعت بر اساس دادههای زمان واقعی عملکرد حذف گرد و غبار را بهبود میبخشد و همچنین تلفات انرژی و خوردگی تجهیزات ناشی از تخلیه بیش از حد را جلوگیری میکند.
کاربرد وارتندههای فشار قوی فراتر از کنترل سرعت ساده است و امکان بهینهسازی مداوم استراتژیهای کنترلی را از طریق مکانیزمهای بازخورد فراهم میکند. با نظارت بر شاخصهای کلیدی مانند غلظت تابعی گرد و غبار و شفافیت گاز دودکش در زمان واقعی، وارتنده به طور خودکار پارامترهای کنترلی را بر اساس دادههای بازخورد تنظیم میکند و تنظیم تطبیقی را انجام میدهد. این بهینهسازی مداوم قابلیت اطمینان و پایداری سیستم را به طور قابل توجهی افزایش میدهد و هزینههای عملیاتی و تعمیر و نگهداری را کاهش میدهد.
4 نتیجهگیری
به طور خلاصه، کاربرد گسترده وارتندههای فشار قوی در تولید برق حرارتی - از مدیریت هوشمند دیگ، کنترل کارآمد پمپهای کندانسور تا حذف گرد و غبار بهینه شده از نظر محیطی - پتانسیل و ارزش قابل توجه آنها را نشان میدهد. از طریق تنظیم سرعت دقیق، بهینهسازی هوشمند سیستم و کنترل بازخورد زمان واقعی، وارتندههای فشار قوی نه تنها کارایی انرژی و عملکرد محیطی را به طور قابل توجهی بهبود میبخشند بلکه انعطافپذیری و پایداری سیستم را نیز افزایش میدهند و پشتیبانی فنی قوی برای عملیات مداوم، کارآمد و ایمن نیروگاهها ارائه میدهند.
