วิธีประเมินความสามารถในการรับภาระเกินของกังหันไอน้ำขนาด 50 MW

วิธีประเมินความสามารถในการรับภาระเกินของกังหันไอน้ำขนาด 50 MW

การประเมินความสามารถในการรับภาระเกินของกังหันไอน้ำขนาด 50 MW ไม่ได้เป็นเพียงคำถามว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถจ่ายกำลังได้มากกว่า 50 MW หรือไม่ กังหันอาจผลิตกำลังเพิ่มขึ้นได้ชั่วครู่ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย แต่ไม่ได้หมายความว่าสามารถรักษาระดับกำลังดังกล่าวได้อย่างปลอดภัย ทำซ้ำได้บ่อยครั้ง หรือทำได้ในขณะที่จ่ายไอน้ำให้กระบวนการ สำหรับทีมปฏิบัติการ งานที่แท้จริงคือการระบุขอบเขตภาระที่อนุญาต: มีภาระเพิ่มเติมได้มากเพียงใด นานเท่าใด ภายใต้สภาวะไอน้ำและคอนเดนเซอร์ใด และมีข้อจำกัดในการเดินเครื่องอะไรบ้าง

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญในช่วงที่ความต้องการของโครงข่ายไฟฟ้าสูงสุด การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแวดล้อมตามฤดูกาล ความผิดปกติของกระบวนการ การหยุดใช้งานของอุปกรณ์ และการเสนอเพิ่มกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้า การตัดสินใจโดยอาศัยเพียงพิกัดบนป้ายชื่ออาจก่อให้เกิดปัญหาที่ซ่อนอยู่ในระบบควบคุม ส่วนทางออก แบริ่ง คอนเดนเซอร์ หม้อไอน้ำ หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออยู่ การประเมินที่เหมาะสมต้องผสานเอกสารการออกแบบเดิมเข้ากับข้อมูลการเดินเครื่องปัจจุบัน และการทบทวนส่วนประกอบที่เป็นข้อจำกัดอย่างมีวินัย

เริ่มต้นด้วยการกำหนดความหมายของ “ภาระเกิน” สำหรับหน้างาน

ก่อนทบทวนข้อจำกัด ให้กำหนดภาระงานที่ต้องการให้ชัดเจน เหตุการณ์ภาระสูงสุดระยะสั้น คำขอสั่งจ่ายไฟเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง และการเพิ่มกำลังอย่างต่อเนื่อง มีความแตกต่างกันอย่างมาก วัตถุประสงค์ในการเดินเครื่องควรระบุกำลังไฟฟ้าเป้าหมาย ระยะเวลาที่คาดหวัง ความถี่ในการเกิด แหล่งไอน้ำ ข้อกำหนดด้านการสกัดไอน้ำหรือแรงดันย้อนกลับ และสภาวะของคอนเดนเซอร์ หากหน่วยขับคอมเพรสเซอร์หรือปั๊มแทนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ต้องรวมเส้นโค้งกำลังของอุปกรณ์ที่ถูกขับด้วย

กังหันไอน้ำขนาด 50 MW ในโรงไฟฟ้าแบบควบแน่นอาจมีความยืดหยุ่นมากกว่ากังหันที่จ่ายไอน้ำให้ท่อร่วมไอน้ำอุตสาหกรรมที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด ในทางกลับกัน กังหันที่มีความสามารถในการสกัดไอน้ำอาจถูกจำกัดไม่ใช่โดยขั้นแรกของกังหัน แต่โดยความต้องการของกระบวนการ การควบคุมความดันไอน้ำสกัด หรืออัตราการไหลของไอน้ำที่มีอยู่ผ่านส่วนปลายน้ำ การจัดวางอุปกรณ์มีความสำคัญพอ ๆ กับกำลังพิกัด

เอกสารแรกที่ควรทบทวน ได้แก่ สมดุลความร้อนของกังหัน เส้นโค้งสมรรถนะ แบบจัดวางทั่วไป คำอธิบายระบบควบคุม แผนที่การเดินเครื่องที่อนุญาต เอกสารข้อมูลเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และข้อจำกัดใด ๆ ที่ผู้ผลิตเดิมกำหนด หากบันทึกเหล่านี้ไม่ครบถ้วน การทบทวนทางวิศวกรรมควรสร้างกรณีการเดินเครื่องขึ้นใหม่จากสภาวะไอน้ำที่วัดได้และประวัติการตรวจสอบล่าสุด แทนที่จะพึ่งพาสมมติฐานที่ใช้ในระหว่างการเดินเครื่องเริ่มต้น

ยืนยันว่าทางเดินไอน้ำมีส่วนเผื่อเพียงพอ

เมกะวัตต์ที่เพิ่มขึ้นต้องการการลดลงของเอนทัลปีที่ใช้งานได้เพิ่มขึ้น และในกรณีส่วนใหญ่ต้องใช้อัตราการไหลของไอน้ำสูงขึ้น ดังนั้น ผู้ปฏิบัติงานควรเปรียบเทียบจุดภาระเกินที่ตั้งใจไว้กับความดันขาเข้าพิกัด อุณหภูมิขาเข้า อัตราการไหลของไอน้ำหลัก สภาวะรีฮีตในกรณีที่เกี่ยวข้อง และความดันทางออก หน่วยอาจให้กำลังสูงขึ้นในวันที่อากาศเย็นซึ่งมีแรงดันย้อนกลับของคอนเดนเซอร์ต่ำ ขณะที่คำขอเดียวกันอาจไม่เหมาะสมในสภาพอากาศร้อนหรือเมื่อสมรรถนะของน้ำหล่อเย็นเสื่อมลง

อย่าถือว่าความดันขาเข้าที่เอื้ออำนวยเป็นกำลังสำรองที่ใช้ได้โดยไม่มีข้อจำกัด อัตราการไหลของไอน้ำที่สูงขึ้นจะเปลี่ยนการกระจายความดันตามขั้นต่าง ๆ ของกังหัน และอาจเพิ่มภาระบนหัวฉีด ไดอะแฟรม ใบพัด ซีล และส่วนประกอบรับแรงขับ สำหรับการออกแบบแบบรีแอ็กชัน ควรให้ความสำคัญกับผลของการกระจายการไหลใหม่และการรั่วไหลภายในด้วย สำหรับการออกแบบแบบอิมพัลส์ การควบคุมด้วยหัวฉีดและรูปแบบการรับไอน้ำอาจกลายเป็นข้อจำกัดในทางปฏิบัติ ขีดจำกัดที่ใช้บังคับถูกกำหนดโดยเส้นทางการไหลเฉพาะ ไม่ใช่เพียงประเภทของกังหัน

สภาวะทางออกมักถูกประเมินต่ำเกินไป ในการใช้งานแบบควบแน่น แรงดันย้อนกลับที่สูงเกินไปจะลดกำลังผลิตและอาจเพิ่มความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับความชื้นในส่วนความดันต่ำ ในการใช้งานแบบแรงดันย้อนกลับหรือแบบสกัดไอน้ำ-แรงดันย้อนกลับ ระบบไอน้ำที่รับไอน้ำอาจกำหนดขีดจำกัดที่แน่นอน การเพิ่มภาระของกังหันต้องไม่ทำให้ความดันกระบวนการเกินช่วงที่อนุญาต หรือรบกวนผู้ใช้งานปลายน้ำ

ตรวจสอบข้อจำกัดทางกล ไม่ใช่เฉพาะสมรรถนะทางความร้อน

กังหันอาจดูเหมือนสามารถผลิตกำลังเพิ่มได้ในทางอุณหพลศาสตร์ ขณะที่ส่วนเผื่อทางกลมีอยู่อย่างจำกัดแล้ว การประเมินควรทบทวนอุณหภูมิโลหะแบริ่ง อุณหภูมิทางระบายน้ำมันของแบริ่ง ความดันและอุณหภูมิของน้ำมันหล่อลื่น ค่าความเยื้องศูนย์ของเพลา ตำแหน่งตามแนวแกน การขยายตัวต่างกันระหว่างตัวเรือนและโรเตอร์ และการสั่นสะเทือน ณ ตำแหน่งแบริ่งทุกจุดที่มีการตรวจวัด แนวโน้มมีประโยชน์มากกว่าค่าที่อ่านได้เพียงครั้งเดียว ระดับการสั่นสะเทือนที่ยังยอมรับได้ที่ภาระพิกัด แต่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเพิ่มภาระเพียงเล็กน้อย เป็นสัญญาณเตือนว่าจุดเดินเครื่องดังกล่าวต้องได้รับการตรวจสอบ

แรงขับตามแนวแกนมีความสำคัญเป็นพิเศษ อัตราการไหลของไอน้ำที่สูงขึ้นและการกระจายความดันที่เปลี่ยนไปอาจเปลี่ยนสมดุลแรงขับตลอดโรเตอร์ แบริ่งรับแรงขับอาจได้รับการป้องกันด้วยสัญญาณเตือนและระบบตัดหยุด แต่การเดินเครื่องใกล้ค่าตั้งป้องกันไม่ใช่กลยุทธ์ภาระเกินที่น่าเชื่อถือ หลักการเดียวกันนี้ใช้กับการจัดแนวคัปปลิง สมรรถนะของแบริ่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และพฤติกรรมของฐานราก สำหรับชุดกังหัน-เครื่องกำเนิดไฟฟ้า จำเป็นต้องทบทวนทั้งชุดขับเคลื่อน

การขยายตัวทางความร้อนควรได้รับความสนใจเท่าเทียมกันเมื่อภาระเกินเกิดขึ้นหลังการเพิ่มภาระอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิของโรเตอร์และตัวเรือนไม่เปลี่ยนแปลงในอัตราเดียวกัน การเพิ่มภาระที่ดูยอมรับได้ในด้านไฟฟ้าอาจก่อให้เกิดการขยายตัวต่างกันหรือความเสี่ยงจากการเสียดสี โดยเฉพาะหลังการสตาร์ต หลังช่วงเดินเครื่องที่ภาระต่ำเป็นเวลานาน หรือเมื่ออุณหภูมิไอน้ำเปลี่ยนแปลงมาก ดังนั้น อัตราการเพิ่มภาระที่อนุญาตในขั้นตอนการเดินเครื่องควรถือเป็นส่วนหนึ่งของความสามารถในการรับภาระเกิน

ตรวจสอบการตอบสนองของระบบควบคุมและระบบป้องกัน

ความสามารถในการรับภาระเกินจะมีประโยชน์ก็ต่อเมื่อระบบควบคุมสามารถไปถึงและรักษาจุดที่ต้องการได้ โดยไม่มีการเคลื่อนที่ของวาล์วที่ไม่เสถียรหรือการแกว่งของความดันมากเกินไป ให้ทบทวนตำแหน่งวาล์วควบคุมความเร็ว ระยะการเคลื่อนที่ของวาล์วควบคุม สภาวะของระบบไฮดรอลิกหรืออิเล็กโทรไฮดรอลิก เสถียรภาพของการควบคุมภาระ สถานะการป้องกันความเร็วเกิน และความสัมพันธ์ระหว่างระบบควบคุมกังหันกับระบบควบคุมหม้อไอน้ำหรือเครื่องกำเนิดไอน้ำแบบนำความร้อนกลับมาใช้

หากวาล์วควบคุมเกือบเปิดเต็มที่แล้วที่ภาระสูงสุดปกติ กำลังผลิตที่เพิ่มขึ้นอาจขึ้นอยู่กับสภาวะไอน้ำมากกว่าอำนาจการควบคุม การแกว่งไปมาของวาล์วซ้ำ ๆ ยังอาจทำให้เกิดภาระความร้อนและทางกลเป็นวัฏจักร แม้กำลังเฉลี่ยเป็นเมกะวัตต์จะดูยอมรับได้ก็ตาม สำหรับหน่วยแบบสกัดไอน้ำ ให้ตรวจสอบว่าการควบคุมความดันไอน้ำสกัดยังคงเสถียรที่อัตราการไหลที่สูงขึ้นตามข้อเสนอ การเพิ่มขึ้นชั่วคราวของกำลังไฟฟ้าไม่คุ้มค่า หากทำให้สมดุลไอน้ำของโรงงานไม่เสถียร

ใช้การทดสอบแบบควบคุมแทนการเพิ่มขึ้นครั้งใหญ่เพียงครั้งเดียว

ในกรณีที่เอกสารการออกแบบระบุว่ามีส่วนเผื่อที่เป็นไปได้ การทดสอบแบบเป็นขั้นมักให้ข้อมูลมากกว่าการเพิ่มขึ้นเหนือพิกัดทันที ให้กำหนดสภาวะอ้างอิงที่เสถียร ณ ภาระปกติสูงสุดในปัจจุบัน จากนั้นเพิ่มภาระเป็นช่วง ๆ อย่างควบคุม พร้อมบันทึกพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของไอน้ำ ทางกล ไฟฟ้า และคอนเดนเซอร์ คงแต่ละขั้นไว้นานพอที่จะระบุแนวโน้มของอุณหภูมิหรือการสั่นสะเทือนที่กำลังเกิดขึ้น แผนการทดสอบควรกำหนดเกณฑ์การหยุดไว้ล่วงหน้า ซึ่งรวมถึงพฤติกรรมการสั่นสะเทือนผิดปกติ การเคลื่อนที่ของตำแหน่งตามแนวแกน อุณหภูมิแบริ่งที่สูงขึ้น ความดันทางออกที่เสื่อมลง การเบี่ยงเบนของท่อร่วมกระบวนการ หรือความไม่เสถียรของการควบคุม

วัตถุประสงค์ไม่ใช่เพื่อพิสูจน์ค่าที่สูงที่สุดที่เป็นไปได้ในวันหนึ่งซึ่งมีสภาวะเอื้ออำนวย แต่เพื่อกำหนดขีดจำกัดการเดินเครื่องที่ทำซ้ำได้และมีหลักฐานรองรับ ผลลัพธ์สุดท้ายอาจแสดงเป็นขีดจำกัดภาระสูงสุดระยะสั้น ขีดจำกัดตามฤดูกาล ขีดจำกัดที่เชื่อมโยงกับความดันคอนเดนเซอร์ หรือขีดจำกัดที่ใช้ได้เฉพาะเมื่อความต้องการไอน้ำสกัดต่ำกว่าระดับที่กำหนด สิ่งเหล่านี้มีประโยชน์ต่อผู้ปฏิบัติงานมากกว่าคำกล่าวกว้าง ๆ ว่าเครื่องจักร “มีความสามารถในการรับภาระเกิน”

อย่ามองข้ามระบบประกอบของโรงงาน

กังหันมักไม่ใช่ข้อจำกัดเพียงประการเดียว กำลังการเผาไหม้ของหม้อไอน้ำ การควบคุมอุณหภูมิซูเปอร์ฮีตเตอร์ อัตราการไหลของน้ำป้อน ความสะอาดของคอนเดนเซอร์ อุณหภูมิน้ำหมุนเวียน สมรรถนะระบบสุญญากาศ ความสามารถของหม้อแปลง การระบายความร้อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การตั้งค่าสวิตช์เกียร์ และข้อจำกัดการเดินเครื่องที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยมลพิษ ล้วนสามารถกำหนดได้ว่าการเพิ่มกำลังผลิตจะใช้งานได้จริงหรือไม่ สำหรับโรงงานชีวมวล โรงงานผลิตพลังงานจากขยะ โรงงานพลังงานจากความร้อนทิ้ง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม และระบบทำความร้อนส่วนกลาง ความพร้อมใช้ของไอน้ำอาจเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามคุณภาพเชื้อเพลิง สภาวะกระบวนการ หรือความต้องการความร้อน

ต้องตรวจสอบความสามารถของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแยกต่างหาก กำลังจริงที่เพิ่มขึ้นอาจส่งผลต่อกระแสสเตเตอร์ กระแสโรเตอร์ ส่วนเผื่อการระบายความร้อน แรงดันขั้ว และภาระหน้าที่ด้านกำลังรีแอกทีฟ กังหันอาจรับไอน้ำเพิ่มได้ ขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่สามารถรับภาระไฟฟ้าที่สอดคล้องกันได้อย่างปลอดภัยภายใต้สภาวะแวดล้อมของหน้างาน

เมื่อใดที่การทบทวนทางวิศวกรรมเป็นขั้นตอนถัดไปที่เหมาะสม

แนะนำให้มีการทบทวนอย่างเป็นทางการเมื่อโรงงานตั้งใจให้การเดินเครื่องภาระเกินเป็นกิจวัตร ขยายระยะเวลา เปลี่ยนสภาวะไอน้ำ ปรับเปลี่ยนการใช้งานการสกัดไอน้ำ หรือเดินเครื่องหลังการซ่อมแซมครั้งใหญ่ ทั้งยังเหมาะสมเมื่อข้อมูลในอดีตแสดงการสั่นสะเทือนเพิ่มขึ้น สุญญากาศลดลง อุณหภูมิแบริ่งสูงขึ้น หรือมีความแตกต่างที่อธิบายไม่ได้ระหว่างกำลังผลิตที่คาดการณ์กับกำลังผลิตจริง

การทบทวนควรเชื่อมโยงข้อมูลภาคสนามปัจจุบันเข้ากับการออกแบบกังหันเดิมและสภาพการบำรุงรักษา ซึ่งมีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับหน่วยเก่าที่ลักษณะภาระงานเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา SINO-QNP สนับสนุนโครงการเทอร์โบแมชชีนเนอรีผ่านการออกแบบ การผลิต การประสานงาน EPC การจัดหาอะไหล่ และการสนับสนุนบริการ โดยกลุ่มผลิตภัณฑ์กังหันไอน้ำครอบคลุมงานขับเคลื่อนอุตสาหกรรมและงานผลิตไฟฟ้าในช่วงกำลังที่กว้าง รวมถึงรูปแบบควบแน่น สกัดไอน้ำ และแรงดันย้อนกลับ อย่างไรก็ตาม สำหรับหน่วยที่มีอยู่ คำถามที่เกี่ยวข้องยังคงเฉพาะเจาะจง: เครื่องจักรนี้ ในการติดตั้งนี้ สามารถทำอะไรได้อย่างปลอดภัยในวันนี้?

การตัดสินใจเรื่องภาระเกินที่น่าเชื่อถือควรจบลงด้วยขอบเขตการเดินเครื่องที่จัดทำเป็นเอกสาร จุดตรวจติดตามที่จำเป็น การดำเนินการตอบสนองต่อสัญญาณเตือน ระยะเวลาที่อนุญาต และเงื่อนไขที่ชัดเจนซึ่งยกเลิกการอนุญาตให้ใช้ภาระสูงขึ้น แนวทางดังกล่าวปกป้องทั้งความพร้อมใช้งานและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ และทำให้ผู้ปฏิบัติงานมีพื้นฐานที่ใช้ได้จริงในการตอบสนองเมื่อคำขอภาระสูงสุดครั้งต่อไปมาถึง