سامانه فيلتراسيون هواي ورودي توربين گاز
سامانه فيلتراسيون هواي ورودي توربين گاز
همانطور که کفته شد در محيط، معمولاً ذرات معلق زيادي وجود دارد كه به نسبت ارتفاع از سطح زمين قطر آنها كمتر ميشود.
وجود اين ذرات در مسير عبور خود از توربين گاز مشكلات زيادي را براي كاركرد دستگاه بوجود ميآورند. در مواقع طوفاني و در حالي كه گرد و خاك زيادي در هواي اطراف ما بوجود ميآيد مقدار و تعداد اين ذرات بسيار بيشتر خواهد شد. با توجه به اينكه ورود اين ذرات به توربين گاز ميتواند مشكلاتي را در كاركرد آن به همراه داشته باشد، تمامي توربين هاي گاز مجهز به سامانه هاي فيلتر متعددي جهت تميز كردن اين هواي ورودي هستند كه به مجموعه آنها Air Intake يا Ducting گفته ميشود.
بستگي به قدرت توربين گاز حجم عظيمي از هوا مورد نيازآن ميباشد. و استفاده از فيلتر کاغذي و يا پارچهاي، در همان ابتداي ورودي هوا، با توجه به ميزان آلودگي هوا ممکن است لازم شود روزانه و حتي چند ساعت يک با اقدام به تميز نمودن و يا تعويض فيلترها نمود. بنابراين براي جلوگيري از گرفتگي سريع فيلترهاي اصلي، يک سري پيش فيلتر طراحي و ساخته ميشود. بصورتيکه اين پيش فيلترها تا حدود 90 درصد آلودگي هوا را فيلتر ميکند.
طراحي سامانه فيلتراسيون هواي ورودي بستگي به شرايط محيط، ارتفاع اتاق فيلترها از سطح زمين متفاوت است. براي مثال به شرح نمونه هايي از اين سامانهها ميپردازيم.
در تمامي نمونهها دو يا چند رديف فيلترهاي مختلف جهت جلوگيري از ورود قطعات بزرگ تا كوچك وجود دارد.
در نمونهاي از آن در ابتداي سامانه ورودي هوا از تور يهايي با مش بزرگ جهت جلوگيري از ورود قطعات بزرگ مانند پرندهها و خس و خاشاك استفاده ميشود. عموماً طراحي اين فيلترها به شكلي است كه در صورت وجود باران از مكيدن آب به داخل Air Intake جلوگيري ميشود.
در مرحله دوم فيلترهاي فلزي قرار ميگيرد كه درآن ذرات زيادي، مخصوصاً ذرات درشت در اثر دوران داخل فيلترها به اطراف كانال عبور هوا منتقل شده و از مسير جريان هواي اصلي خارج شده و هوايي نسبتاً تصفيه شده وارد مرحله بعدي فيلتراسيون ميشود.
مرحله سوم، مرحله فيلتر اصلي است كه در آن عموماً از فيلتر هاي كاغذي و يا پارچه اي (کيسهاي) استفاده ميشود، تا از عبور ذرات داراي قطر بزرگتر از μ 50 جلوگيري كند. اين فيلترها عموماً بعد از مدتي جرم گرفته و كثيف ميشوند و به علت ايجاد اختلاف فشار زياد در مسير جريان هوا، تعويض و يا تميز كردن آنها الزامي ميشود.
در صورت كثيفي بيش از حد فيلترهاي هوا و عدم تميز كردن آنها براي مدت طولاني ممكن است كمپرسور دچار كمبود هوا يا خفگي شود. بنابراين بعد از فيلترهاي اصلي دريچه هاي اضطراري تعبيه ميشود كه با افزايش اختلاف فشار دو طرف فيلترها به شكل وزني باز شده و هواي محيط بطور مستقيم وارد كانال ورودي كمپرسور ميشود. در اين حالت ، همزمان دستور توقف واحد نيز صادر ميگردد.
تميز كردن به موقع فيلترهاي هوا از اهميت ويژه اي برخوردار است، به همين منظور براي تميز كردن فيلتر هاي Air Intake از روش هاي دستي و يا خود كار استفاده ميشود.
در روش هاي دستي پس از ظهور آلارم مربوطه، واحد متوقف شده و فيلترهاي كثيف خارج و فيلترهاي تميز جايگزين ميشود.
در بعضي از توربينها با استفاده از يك كمپرسور هوا با فشار بالا به پشت فيلترهاي فلزي وارد شده و با اعمال ضربههاي منظم سبب جدا شدن ذرات گرد و خاك از فيلترها ميگردد. نهايتاً اين گرد و خاك توسط مجاري ويژه و با استفاده از يك فن به نام pulse filter fan ، از منطقه فيلترها خارج ميشود.
نمونهاي ديگر از فيلتراسيون هواي ورودي
در نمونه ديگري از اين سامانه ها همانند سامانه قبلي ابتداي ورودي هوا از تور يهايي با مش بزرگ جهت جلوگيري از ورود قطعات بزرگ مانند پرندهها و خس و خاشاك قرار دارد.
سپس يک محفظه غبار گير V شکل، که داراي دو جداره چاک دار کرکرهاي مانند خروجي هوا است و در دو طرف اين محفظه V شکل قرار دارد. انتهاي اين محفظه به يک کانال (داکت) چهارگوش متصل است. تعدادي از اين داکتها بصورت متوالي در ابتداي ورودي هوا نصب ميشود. انتهاي اين داکتها توسط يک کانال بهم ديگر متصل شده، و درانتهاي اين کانال فن مکندهاي نصب شده است که ذرات جامد و گرد و غبار را مکيده و به بيرون پرتاب ميکند. معمولاً 10 درصد هوا توسط اين مکنده همراه با اجرام و غبار سنگين مکيده و به بيرون رانده ميشود. بقيه هوا از طريق منفذهاي کرکرهاي به طرف مرحله بعدي غبارگيري ميرود.
در مرحله بعدي(سوم) چندين سري کرکره آغشته به روغن به نام ويسکوزين قرار دارد. اين فيلتر از يک سري صفحههاي مشبک کرکرهاي تشکيل شده است. اين صفحات مشبک کرکرهاي با چرخش در مخزن روغن، آغشته به روغن شده و ذرات غبار هوا در هنگام عبور جذب سطوح کرکرهاي شکل اين صفحات شده و پس از گردش مجدد در مخزن روغن، جذب روغن شده و ته نشين ميشوند. معمولاً بستگي به آلودگي هوا هرچند وقت يکبار ذرات ته نشين شده لاروبي ميشود.
اين نوع پيش فيلتر معمولاً در محيطهاي پر از کرد و غبار و محيطهاي صنعتي آلوده به غبار و ذرات جامد مورد استفاده قرار ميگيرند. راندمان اين فيلترها بين 78% تا 92% گزارش شده است.
شکلهای زير نمونهاي از اين فيلترها را نشان ميدهد.
در مرحله چهارم پدهاي سلولوزي قراردارند. در صورتيكه هواي ورودي به توربين گاز، گرم بوده و دماي بالايي داشته باشد، بازده توربين گاز پايين خواهد آمد. از اينرو در شرايط گرمي هوا، با پاشش آب بر روي پدهاي كاغذي، سبب خنك شدن هواي ورودي به كمپرسور ميگردد. ضمن اينکه ذرات غباري که از فيلترهاي قبلي عبور کردهاند جذب اين فيلترها يا پدهاي سلولوزي شده و با پاشش آب بر روي آن شسته شده و کف مخزن آب ته نشين ميشود. آب مخازن پاشش آب بستگي به ميزان آلودگي هر چند وقت يک بار درين داده ميشود.
در نهايت در مرحله پنجم فيلترهاي هپا (لانه زنبوري) قرار گرفته اند.
در صورت كثيفي بيش از حد فيلترهاي هوا و عدم تعويض آنها ممكن است كمپرسور دچار كمبود هوا يا خفگي شود. بنابراين بعد از فيلترهاي اصلي دريچه هاي اضطراري تعبيه ميشود كه با افزايش اختلاف فشار دو طرف فيلترها به شكل وزني باز شده و هواي محيط بطور مستقيم وارد كانال ورودي كمپرسور ميشود. در اين حالت ، همزمان دستور توقف واحد نيز صادر ميگردد.
در سامانههاي ورودي هوا به علت عبور هوا صداي زيادي توليد ميشود كه بايد توسط صداگيرها مقداري از صداي اضافي جذب و صدا در حد شنوايي باقي بماند. البته در بعضي از توربين گازها براي جلوگيري از ورود اجسام خارجي حفاظي توري شکل قبل يا بعد از Silencer نصب شده است.
همچنين به منظور هدايت هوا، کاهش مقاومت هوا و جلوگيري از اغتشاش هوا در بدو ورود به توربين گاز کلاهکي دوکي شکل بنام Bellmouth براي دهانه ورودي کمپرسور طراحي و نصب شده است.
در مواقعي كه دماي هوا پايين ميآيد، ممكن است در بخش ورودي هوا يا Air Intake يخزدگي ايجاد گردد. در اين شرايط ورودي هوا به كمپرسور محدود شده و در نهايت بر بازده كمپرسور اثر ميگذارد. براي جلوگيري از بروز اين مشكل در توربينهاي گاز از سيستمي به نام Anti Icing استفاده ميگردد. در اين سيستم بخشي از هواي خروجي از كمپرسور كه گرم شده را به ورودي آن تزريق مينمايند تا از يخ زدن جلوگيري نمايد.