مراحل التشغيل والإيقاف في توربينات البخار هي الأكثر أهمية، ويجب أن تكون على دراية بهذه التجارب العملية

Thread Content

أهم مراحل تشغيل التوربينات هي مرحلتا البدء في التشغيل والتوقف عنه، ويجب أن تكون على دراية بهذه التجارب العملية. 2016-10-10 تشغيل التوربينات: 1. لماذا يُقال إن مرحلة البدء في التشغيل هي أهم مرحلة في عملية تشغيل التوربينات؟ أثناء تشغيل التوربينات البخارية، تكون هناك فروق كبيرة في درجات الحرارة بين المكونات المختلفة، بالإضافة إلى ضغوط حرارية وتشوهات حرارية كبيرة. معظم حوادث التوربينات البخارية تحدث أثناء عملية التشغيل. يمكن أن تؤدي ظروف التسخين غير الصحيحة، والأخطاء التي يرتكبها العاملون، بالإضافة إلى وجود عيوب في تركيبة الجهاز نفسه، إلى حدوث حوادث. وحتى لو لم يحدث حادث مباشر في ذلك الوقت، فإن العواقب الناتجة عن ذلك قد تؤثر سلبًا على الإنتاج في المستقبل. تُظهر التجارب العملية لتشغيل التوربينات الحديثة أن وجود شقوق في الأسطوانات وأغلفة الصمامات والأنابيب، بالإضافة إلى انحناء روتور التوربينة والأسطوانات، وتشوه سطح الوصل بين فلانشات الأسطوانات، وتراخي مكونات الضغط، وتغيرات في حالة الهيكل المعدني، وزيادة تآكل المحامل، وغيرها من الحالات الشاذة التي تظهر في المراحل الأولى من التشغيل، كل ذلك يعد نتائج مباشرة لضعف جودة عملية التشغيل. 2. ما هي التغيرات الرئيسية المتعلقة بالحالة الميكانيكية للتوربين في مراحل زيادة سرعته وأثناء تشغيله تحت الحمل؟ التغيرات الرئيسية المرتبطة بالحالة الميكانيكية للتوربين أثناء عملية زيادة سرعته وأثناء تشغيله تحت الحمل هي: (١) نتيجة للضغط الداخلي، يحدث توتر في الأنابيب والأسطوانات وأغلفة الصمامات. ⑵ تنشأ إجهادات الطرد المركزي على الشفرات، والأسطوانات، والأجزاء المتحركة، والمحامل، وغيرها من الأجزاء الدوارة. ⑶ تنشأ إجهادات انحناء في الحواجز، والشفرات الدوارة، والشفرات الثابتة، والشفرات المتحركة. ⑷ نظرًا لنقل عزم الدوران إلى روتور المولد، يتكون إجهاد شعاعي على محور التوربين. ⑸ نتيجة للاهتزاز، تتعرض شفرات التوربين البخاري والروتور والأجزاء الأخرى لإجهادات متغيرة. ⑹ يظهر دفع محوري يعمل على محمل الدفع. ⑺ التمدد الحراري والتشوه الحراري والإجهاد الحراري الناتج عن ارتفاع درجة حرارة المكونات. ٣. ما هي المراحل الثلاث المختلفة التي يمكن تقسيم عملية تشغيل التوربينات إليها؟ يمكن تقسيم عملية تشغيل التوربينات إلى ثلاث مراحل كالتالي: (١) مرحلة الإعداد للتشغيل. ⑵ مرحلة الدوران السريع والوصول إلى السرعة المحددة. ⑶ مرحلة ربط المولد بالشبكة وتشغيل التوربين تحت الحمل. ٤. ما هي الطرق المختلفة لتشغيل التوربينات البخارية؟ عملية تشغيل التوربين البخاري هي عملية تسريع الدوار من حالة السكون أو الدوران البطيء إلى السرعة المحددة، ثم تشغيله تحت الأحمال ليعمل بشكل طبيعي. ووفقًا لنوع التوربين والظروف المختلفة، فإن هناك طرقًا مختلفة لتشغيل التوربين البخاري. وفقًا لمعايير البخار الجديدة أثناء عملية البدء، يتم التقسيم إلى: البدء بالمعايير المحددة والبدء بالمعايير المتغيرة. وفقًا لمستوى درجة حرارة الأسطوانات قبل البدء في التشغيل: التشغيل في الحالة الباردة والتشغيل في الحالة الساخنة. حسب طريقة دخول البخار أثناء العمل بناءً على الدوافع: بدء التشغيل بدخول البخار إلى الأسطوانات ذات الضغط العالي والمتوسط، وبدء التشغيل بدخول البخار إلى الأسطوانات ذات الضغط المتوسط فقط. وفقًا للصمامات المستخدمة للتحكم في سرعة الدوران بناءً على الدوافع، يمكن تقسيمها إلى: صمام التعديل لبدء التشغيل، وصمام التشغيل الأوتوماتيكي الرئيسي، وصمام التشغيل الكهربائي الرئيسي، بالإضافة إلى صمام التخطي الموجود بجانب الصمام الرئيسي. ٥. ما هي الشروط الضرورية لبدء تشغيل التوربينات بواسطة المعاملات المتغيرة؟ يجب أن تتوفر الشروط التالية لبدء تشغيل التوربينات بمعاملات انزلاقية: (١) بالنسبة للوحدات غير المُعاد تسخينها، يجب وجود نظام لتصريف الماء من الكوندينسر، ويجب أن يكون قطر أنابيب تصريف الماء كبيرًا بما يكفي، حتى يتسنى للبخار الناتج عن الغلاية منذ لحظة إشعالها وحتى بدء تشغيل التوربين أن يتم تصريفه مباشرة إلى الكوندينسر. ⑵ يجب زيادة قطر أنابيب النظام المتعلقة بنظام تسخين الأسطوانات والبراغي، بشكل مناسب، لتلبية احتياجات تسخين الأسطوانات والبراغي نفسها. ⑶ في المحركات التي تعمل ببدء التشغيل بواسطة معامل انزلاق، يجب توفير مصدر بخار إضافي لتزويد أنظمة ختم المحور، ولتشغيل أجهزة سحب البخار، بالإضافة إلى استخدامه في تسخين البخار في جهاز إزالة الأكسجين. 6. ما هي مزايا وعيوب البدء بواسطة المعاملات الانزلاقية؟ للبدء باستخدام المعاملات المتغيرة مزايا وعيوب، وهي كالتالي: (1) يسمح البدء باستخدام المعاملات المتغيرة بتزامن تشغيل التوربين مع تشغيل الغلاية، وبالتالي **يقصر وقت البدء**. ⑵ أثناء بدء التشغيل ببارامترات منخفضة، تتم عملية تسخين المعدن عند بارامترات منخفضة، ويتم الدوران والتسريع بتغذية بخارية في كامل الدورة؛ ولذلك فإن التسخين يكون متجانسًا، كما أن سرعة ارتفاع درجة حرارة المعدن يسهل التحكم فيها. ⑶ يمكن للتشغيل بمعاملات انزلاقية أن يقلل أيضًا من فقدان البخار والماء وفقدان الطاقة الحرارية. العيوب هي: استخدام التغيرات في بارامترات البخار الرئيسي للتحكم في تسخين الأجزاء المعدنية لالتوربين، وفي حالة التحكم اليدوي، يصعب إتقان إجراءات التشغيل، وإلا فإن معدل التغير في البارامترات قد يكون كبيراً. بالمقارنة الشاملة، فإن بدء التشغيل ببارامترات متغيرة له مزايا أكثر من عيوبه، ولذلك يُستخدم هذا الأسلوب على نطاق واسع حالياً في وحدات التوليد ذات السعة الكبيرة. 7. ما هو التشغيل بطريقة الضغط عند درجة حرارة منخفضة والمعايير المتغيرة، وما هو التشغيل بطريقة الفراغ؟ ⑴ يتم التشغيل بطريقة الضغط. عند تشغيل طريقة الضغط، يجب أن يكون هناك ضغط معين للبخار أمام صمام البخار الرئيسي الكهربائي، ويتم استخدام صمام التحكم في تدفق البخار لتحريك الروتور وزيادة سرعته أثناء عملية التسخين. يجب أن تكون درجة حرارة الغاز الجديد أعلى من درجة حرارة المعدن في الأسطوانات بمقدار 50 إلى 80 درجة مئوية، كما يجب ضمان وجود فرق حراري قدره 50 درجة مئوية، وذلك لتجنب حدوث ضغوط حرارية مفرطة، وفي نفس الوقت تجنب تأثيرات الصدمات الناتجة عن الماء. ⑵ التشغيل بطريقة الفراغ. عند بدء عملية الفراغ، وقبل إشعال المرجل، يتم فتح جميع الصمامات الموجودة بين خزان البخار في المرجل والتوربين، ويبدأ سحب الفراغ أثناء دوران التوربين. يتم وضع أنابيب البخار الجديدة للتوربين، وخزان البخار في الغلاية، وجهاز التسخين الزائد في حالة فراغ تام، ثم يتم تشغيل الغلاية. يرتفع ضغط ودرجة حرارة الغلاية ببطء، وعندما تكون معايير البخار منخفضة، يبدأ دوران روتور التوربين. بعد ذلك، يعتمد ارتفاع سرعة التوربين وزيادة الحمل على الارتفاع التدريجي في ضغط ودرجة حرارة البخار الصادر من الغلاية. عيب البدء بالطريقة الفراغية هو أنه إذا لم يتم التحكم في الغلاية بشكل صحيح، فقد يؤدي ذلك إلى تراكم الماء في جزء التسخين الخاص بالغلاية، بالإضافة إلى دخول الماء من أنابيب البخار الجديد إلى التوربين، مما قد يتسبب في تلف المعدات. بالإضافة إلى ذلك، فإن عملية خلق الفراغ صعبة، كما أن سرعة دوران التوربين لا يمكن التحكم فيها بسهولة، ولذلك نادرًا ما يتم استخدام طريقة البدء بمعاملات فراغية. ٩. ما هي النقاط التي يجب الانتباه إليها عند بدء التشغيل باستخدام المعاملات الانزلاقية؟ يجب الانتباه إلى النقاط التالية عند بدء التشغيل باستخدام المعاملات الانزلاقية: (١) في عملية البدء بهذه المعاملات، يحدث تسخين شديد للمعدن عادةً أثناء فترة التسخين في حالة الحمل المنخفض، وفي هذه الحالة يجب التحكم بدقة في معدل ارتفاع ضغط البخار الجديد ودرجة حرارته. ⑵ عند بدء التشغيل بالمعايير المتغيرة، يمكن التحكم في فرق درجات الحرارة المعدنية وفقًا لمؤشرات زمن بدء التشغيل المحددة. قد يحدث اختلاف كبير في الضغط أثناء عملية التشغيل، وفي هذه الحالة يجب إبلاغ الغلاية بوقف زيادة درجة حرارة البخار الجديد وضغطه، بحيث يظل الجهاز يعمل بسرعة ثابتة أو تحت حمل ثابت لتسخينه. كما يمكن تعديل فراغ الغلاية، أو زيادة كمية البخار الداخل إلى الأسطوانات لتعديل فروق درجات الحرارة في المعدن. 10. لماذا يجب الحفاظ على درجة حرارة معينة للزيت قبل تشغيل التوربين؟ يجب تشغيل نظام الزيت قبل تشغيل الوحدة، مع الحفاظ على درجة حرارة الزيت بين 35 و45 درجة مئوية. وإذا كانت الدرجة منخفضة، يمكن رفع درجة حرارة الزيت مسبقًا. الحفاظ على درجة حرارة الزيت المناسبة يهدف بشكل أساسي إلى تكوين طبقة زيتية سليمة داخل وسادات المحور. إذا كانت درجة حرارة الزيت منخفضة جدًا، فإن لزوجة الزيت تزداد، مما يؤدي إلى زيادة سمك طبقة الزيت. وهذا بدوره يقلل من قدرة طبقة الزيت على تحمل الأحمال، كما أنه يؤدي إلى عدم استقرار أداء الزيت. لا يجب أن تكون درجة حرارة الزيت مرتفعة أيضًا، وإلا فإن لزوجة الزيت ستكون منخفضة جدًا، مما يصعّب تكوين طبقة الزيت ويؤدي إلى فقدان وظيفة التشحيم. ١١. ما هي النقاط التي يجب الانتباه إليها عند تزويد ختم المحور بالبخار قبل تشغيل التوربين؟ يجب الانتباه إلى النقاط التالية عند تزويد ختم المحور بالبخار: (١) يجب سخّن أنابيب توصيل البخار قبل تزويد ختم المحور به، لضمان تصريف الماء الزائد بالكامل. ⑵ يجب تزويد ختم المحور بالبخار في حالة دوران المحور باستمرار، ويجب أولاً تزويد ختم المحور بالبخار عند البدء في التشغيل في الحالة الساخنة، ثم سحب الفراغ. ⑶ يجب أن يكون توقيت تزويد ختم المحور بالبخار مناسبًا؛ فالتزويد المبكر به قبل بدء الدوران يؤدي إلى زيادة الفرق في درجة الحرارة بين النصفين العلوي والسفلي، أو إلى زيادة القيمة الموجبة للتمدد. ⑷ يجب الانتباه إلى تطابق درجة حرارة البخار المُرسل لختم المحور مع درجة حرارة المعدن. من الأفضل في عملية البدء في درجة حرارة عالية استخدام مصدر بخار احتياطي بدرجة حرارة مناسبة، وذلك لتسهيل التحكم في فروق الضغط. وإذا كان بالإمكان تعديل درجة حرارة البخار المستخدم في إغلاق المحور لتكون أعلى من درجة حرارة جسم إغلاق المحور، فهذا أفضل. أما في عملية البدء في درجة حرارة منخفضة، فيُفضل استخدام مصدر بخار ذو درجة حرارة منخفضة لإغلاق المحور. ⑸ يجب التحلي بالحذر عند تغيير مصدر البخار لأغلاق المحور في درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة؛ فالتغيير السريع لا يسبب فقط تغيرات كبيرة في الفروق الحرارية، بل قد يؤدي أيضًا إلى تشوه حراري غير متساوٍ في منطقة أغلاق المحور، مما يؤدي بدوره إلى الاحتكاك والاهتزازات وغيرها. ١٢. لماذا يُحظر تمامًا إرسال البخار إلى ختم المحور عندما يكون الروتور ساكنًا؟ لأن توجيه البخار إلى ختم المحور في حالة سكون الدوار، لا يؤدي فقط إلى تسخين غير متساوٍ في جزء ختم محور الدوار. يحدث تشوه منحني، كما أن تسرب البخار من منطقة ختم المحور إلى داخل الأسطوانة يؤدي أيضًا إلى تمدد غير متساوٍ للأسطوانة، مما يخلق ضغوطًا حرارية وتشوهات حرارية كبيرة، وبالتالي يؤدي ذلك إلى تشوه المروحة. لذلك، يُمنع تمامًا تزويد ختم المحور بالبخار عندما يكون الدوار ساكنًا. 13. كيف يتم التحكم في معاملات الأداء لتشغيل التوربينات البخارية من أجل تقليل الإجهاد الحراري؟ عند تشغيل التوربين بالمعايير المحددة، يتم دفع الروتور للحركة في لحظة واحدة، ويدخل البخار الجديد ذو درجة الحرارة القريبة من القيمة المحددة إلى الأسطوانات التي درجة حرارة معدنها أقل، وكما هو الحال في المرحلة الأولى من تسخين أنابيب البخار، فإن البخار سيؤدي إلى تكثف شديد للمعدن مما ينتج عنه إطلاق حرارة كبيرة. يؤدي ذلك إلى ارتفاع حاد في درجة حرارة السطح الداخلي للأسطوانات والسطح الخارجي للروتور، وبما أن معدل الارتفاع سريع جدًا، فإن ذلك يسبب ضغوطًا حرارية كبيرة. لذلك، عند البدء بالتشغيل في الحالة الباردة وفقًا للمعايير المحددة، يمكن فقط التحكم في سرعة تسخين المعدن عن طريق تقييد تدفق البخار الجديد وزيادة وقت التسخين وزيادة الحمل. تقليل الإجهاد الحراري الزائد والتشوه الحراري الناتج عن عدم توزيع الحرارة بشكل متساوٍ. 14. عند إجراء التشغيل الديناميكي بطريقة الضغط وتغيير المعاملات، ما هي مبادئ اختيار معاملات البخار؟ بعد بدء التشغيل بمعاملات الانزلاق في الحالة الباردة، يمكن لتدفق البخار الداخل إلى الأسطوانات أن يضمن مرور التوربين بسلاسة عبر السرعة الحرجة للوصول إلى السرعة الكاملة. لضمان تسخين أجزاء المعدن بشكل متساوٍ، وزيادة معدل تدفق البخار، يجب اختيار ضغط البخار عند مستوى منخفض نسبيًا. يجب أن يكون هناك درجة حرارة زائدة كافية، وأن تتوافق مع درجة حرارة المعدن، لمنع الصدمات الحرارية. عند بدء التشغيل في الحالة الحرارية، يجب اختيار درجة حرارة البخار الرئيسي ودرجة حرارة البخار المعاد تسخينه بما يتناسب مع درجات حرارة المعدن في مراحل التنظيم في الأسطوانة ذات الضغط العالي وغرفة استقبال البخار في الأسطوانة ذات الضغط المتوسط، بحيث تكون الفروق في درجات الحرارة بينهما متوافقة مع متطلبات الإجهاد الحراري والتشوه الحراري والفروق في الانتفاخ لدى التوربين. عادةً ما يُطلب أن تكون درجة حرارة البخار أعلى بمقدار 50 إلى 100 درجة مئوية من درجة حرارة سطح الجزء الداخلي للأسطوانة في المرحلة التنظيمية، لكن لا يجب أن تتجاوز هذه الدرجة الحد الأقصى المحدد. لمنع حدوث تكثف وإطلاق حرارة، يجب أن يكون درجة الحرارة الزائدة للبخار لا تقل عن 50 درجة مئوية، وذلك لضمان بقاء درجة حرارة البخار المستخرج بعد التحكم في تدفقه عبر الصمامات والفوهات عند مستوى لا يقل عن درجة حرارة المعدن في المرحلة المستخدمة في التحكم. ١٥. ما معنى البدء بفرق درجات حرارة سلبي؟ لماذا يجب تجنب بدء التشغيل عند فرق درجات الحرارة السلبي قدر الإمكان؟ البدء بدرجة حرارة بخار أقل من درجة حرارة المعدن في أكثر أجزاء التوربينة حرارة عند التشغيل يُعرف بالبدء بفرق حراري سالب. لأنه عند بدء التشغيل بفارق درجات حرارة سلبي، يتم تبريد الروتور والأسطوانة أولاً، ثم تسخينهما لاحقًا، مما يؤدي إلى دورة تغير حراري، وبالتالي يزيد من تآكل عمر الوحدة الكهربائية. إذا كانت درجة حرارة البخار منخفضة جدًا، فسينتج ذلك إجهادات شد عالية على سطح الروتور وعلى الجدران الداخلية للأسطوانة. والإجهادات الشد أكثر قدرة على التسبب في تشققات في المعدن مقارنة بالإجهادات الضغطية، كما أنها قد تؤدي إلى تشوه الأسطوانة وتغيير المسافة بين الأجزاء المتحركة والثابتة. وفي الحالات الخطيرة، قد يحدث احتكاك بين الأجزاء المتحركة والثابتة. بالإضافة إلى ذلك، فإن بدء تشغيل التوربين في درجات حرارة منخفضة يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة معدن التوربين، ولذلك يجب تمديد وقت تحميل التوربين. لذلك، لا يتم استخدام طريقة البدء بفرق درجات حرارة سلبي عادةً. 16. كيف يتم التحكم في فرق الحرارة بين أجزاء التوربين البخاري أثناء بدء التشغيل والإيقاف؟ أثناء تشغيل أو إيقاف وحدات الطاقة ذات المعايير العالية والسعة الكبيرة، من الأمور التي لا مفر منها حدوث فروق في درجات الحرارة بين مختلف أجزاء المعدن، وذلك بسبب اختلاف ظروف نقل الحرارة في كل جزء. لكن عندما تكون فروق درجات الحرارة كبيرة جدًا، فإن ذلك يؤدي إلى حدوث إجهادات حرارية وتشوهات حرارية في أجزاء المعدن، مما يسرع من استهلاك عمر الوحدة ويسبب حوادث احتكاك بين الأجزاء الحركية والثابتة. هذا غير مسموح به. لذلك، يجب التحكم في سرعة ارتفاع أو انخفاض درجة حرارة البخار وفقًا لمعايير مصنع تصنيع التوربينات ； معدل ارتفاع درجة حرارة المعدن، ومعدل انخفاضها ； فرق درجة الحرارة بين الأسطوانتين العلوية والسفلية ； الفروق في درجة الحرارة بين الجدران الداخلية والخارجية للأسطوانة، وبين الجدران الداخلية والخارجية للفلانجات، بالإضافة إلى الفروق الناتجة عن التمدد بين الفلانجات والبراغي، وكذلك الفروق الناتجة عن التمدد بين الأسطوانة والدوار يتم التحكم في معدل تغير درجة حرارة المعدن وفي الفروق في درجات الحرارة بين أجزائه، وذلك لضمان عدم حدوث ضغوط حرارية كبيرة أو تشوهات حرارية في أجزاء المعدن. ومن الأمور الأساسية مراقبة معدل تغير درجة حرارة البخار بدقة، حيث لا يُسمح بأن يتجاوز هذا المعدل القيم المحددة، كما لا يُسمح بحدوث ارتفاعات أو انخفاضات كبيرة في درجة حرارة البخار. 17. ما هي الأمور التي يجب الانتباه إليها أثناء عملية البدء؟ يعتبر تشغيل التوربين أحد العمليات المهمة للمشغلين، ويجب الاستعداد جيدًا قبل التشغيل، وإجراء فحوصات دقيقة، بالإضافة إلى إجراء اختبارات قبل بدء التشغيل. كما يجب الانتباه أثناء التشغيل إلى ما يلي: (1) الالتزام الصارم بالإجراءات والقواعد المحددة، ولا يُسمح بتشغيل الوحدة إذا لم تكن مستوفية لشروط التشغيل. ⑵ خلال عملية التشغيل، يجب الالتزام بمعايير الشركة المصنعة فيما يتعلق بالتحكم في سرعة ارتفاع درجة حرارة البخار والمعادن، بالإضافة إلى التحكم في الفروق في درجات الحرارة بين الأجزاء المختلفة مثل الأسطوانات العلوية والسفلية، والجدران الداخلية والخارجية للأسطوانات، والفلانشات والبراغي، وغيرها من المؤشرات ذات الصلة. وبشكل خاص، يجب السيطرة بشكل صارم على معدل ارتفاع درجة حرارة البخار، ولا يُسمح بأن يتجاوز معدل الارتفاع القيمة المحددة، كما لا يُسمح بحدوث زيادات أو انخفاضات كبيرة في درجة الحرارة. ⑶ عند التشغيل، يجب ألا يحتوي البخار الداخل إلى التوربين على ماء، كما يجب أن تتوافق المعايير مع درجة حرارة معدن الأسطوانة، ويجب تصريف الماء بشكل كامل من الأنابيب لتسخينها. ⑷ التحكم الصارم في قيم الاهتزاز أثناء عملية البدء. ⑸ في عملية البدء التدريجي لأنظمة التوربينات البخارية عالية الضغط، فإن المراحل التي يحدث فيها تسخين مكثف للمعادن هي مرحلة الدوران الأولي ومرحلة الحمل المنخفض بعد الربط بالشبكة؛ وفي هذه المراحل يسهل حدوث تباين كبير في التمدد والفرق في درجات حرارة المعادن. يمكن التعديل بواسطة ضبط الفراغ، وتشغيل أسطوانة البخار، وجهاز تسخين الفلانجة والمسامير، وضبط درجة حرارة البخار المستخدمة في ختم المحور. ⑹ أثناء عملية البدء، يتم التحكم في تغيرات بارامترات البخار وفقًا للمنحنى المحدد، مع الحفاظ على درجة تحمس كافية للبخار. ⑺ يجب تكرار عملية طرد الهواء في نظام التنظيم حتى يتم طرد كل الهواء. بعد طرد الهواء، يجب الحفاظ على تشغيل مضخة الزيت ذات الضغط العالي باستمرار حتى تصل الوحدة إلى سرعتها الكاملة، وذلك لمنع دخول الهواء مرة أخرى إلى نظام التنظيم. ⑻ في أي حال، إذا انخفضت درجة حرارة البخار أو ارتفعت فجأة بمقدار 50 درجة مئوية خلال 10 دقائق، يجب إيقاف التشغيل فورًا. ⑼ عند بدء الدوران، يجب التحكم في سرعة الدوران بشكل صارم، وعدم السماح بزيادتها بسرعة كبيرة. وبعد الربط بالشبكة، يجب فتح الصمامات تدريجيًا، ويُمنع تمامًا فتحها بشكل مفاجئ بعد الربط بالشبكة. ⑽ بعد الربط على الشبكة، يجب مراقبة درجات حرارة الرياح والزيت والماء والهيدروجين، والتأكد من أنها في النطاق الطبيعي، مع الحفاظ على درجة حرارة الهيدروجين في المولد عند مستوى لا يقل عن 35 درجة مئوية. 18. ما هي خصائص تشغيل التوربينات البخارية عالية الضغط؟ تتميز تركيبة التوربينات البخارية عالية الضغط بتعقيدها، وصغر المسافات بين الأجزاء الثابتة والمتحركة، ومن أهم خصائصها ما يلي: (١) المسافة المحورية في التوربينات البخارية عالية الضغط صغيرة جدًا، وإذا لم يتم التسخين بشكل متساوٍ أثناء البدء في التشغيل، فقد يزيد الانبساط غير المرغوب فيه عن القيم المسموح بها، مما قد يؤدي إلى حدوث احتكاك محوري بين الأجزاء الثابتة والمتحركة، لذلك فإن التحكم في هذا الانبساط أمر مهم للغاية. ⑵ كما أن الفجوة الشعاعية في وحدات الضغط العالي صغيرة جدًا، لذلك فإن التحكم في فرق درجة الحرارة بين الأسطوانتين العلوية والسفلية وفي قيمة انحناء الروتور أمر بالغ الأهمية. لا يجوز تشغيل الوحدة إذا تجاوز فرق درجة الحرارة أو قيمة الانحناء القيم المحددة، ويجب اتخاذ تدابير لإعادتها إلى حالتها الطبيعية. ⑶ جدران أسطوانات ومفاصل وحدات الضغط العالي سميكة جدًا، وعادةً ما يتم استخدام أجهزة تسخين مفاصل الأسطوانات. يجب الانتباه إلى أن درجة حرارة البخار المستخدم في التسخين يجب أن تكون أعلى من درجة حرارة فلانجة الأسطوانة. أثناء التسخين، يجب أن تكون درجة حرارة الفلانجة أقل من درجة حرارة الأسطوانة. براغي الفلانجة سميكة نسبيًا، وتتمدد ببطء عند التعرض للحرارة، لذا يجب الانتباه إلى فرق درجات الحرارة بين الفلانجة والبراغي. لتقليل الفارق في درجة الحرارة بين الأسطوانة العلوية والسفلية، يجب أثناء البدء التصريف الكامل لماء التكثيف من الأسطوانة السفلية قدر الإمكان، واستخدام جهاز التسخين بالبخار بشكل معقول، بالإضافة إلى تعزيز العزل الحراري للأسطوانة السفلية. للقضاء على الانحناء الحراري للدوار، يجب تشغيل آلية التدوير المستمر بعد إيقاف التشغيل وقبل بدء التشغيل. ⑷ عند تشغيل وحدات الضغط العالي، يجب الانتباه بشكل خاص إلى حالة الاهتزاز في الوحدة. إذا تجاوز الاهتزاز الحد المسموح به، يجب إيقاف التشغيل فورًا وتفعيل جهاز التبريد، ولا يجوز استخدام طريقة تقليل سرعة المحرك لتقليل الاهتزاز. ١٩. لماذا يجب تجنب السرعة الحرجة التي تتراوح بين ١٥٠ إلى ٢٠٠ دورة في الدقيقة عند تشغيل التوربينات، أثناء عملية تسخينها للوصول إلى سرعة مستقرة؟ وذلك لأنه أثناء عملية التشغيل، تتغير معايير البخار الرئيسي والفراغ، كما أن قيمة السرعة الحرجة التي يوفرها الشركة المصنعة قد تختلف في الواقع أثناء التشغيل. وإذا لم يتم تجنب هذه السرعة، فقد يدخل سرعة المحرك في منطقة الرنين، مما يؤدي إلى حدوث اهتزازات أكبر. لذلك، يجب أن تكون السرعة المستخدمة في عملية التسخين بعيدة عن السرعة الحرجة بمقدار 150–200 دورة في الدقيقة. ٢٠. لماذا يُشترط وجود قيمة معينة للفراغ في شروط تشغيل التوربينات البخارية؟ يجب أن يكون هناك فراغ معين قبل تشغيل التوربين، وعادةً ما يكون حوالي 0.06 ميجا باسكال. إذا كان الفراغ منخفضًا جدًا، فإن دوران الروتور سيتطلب كمية أكبر من البخار الجديد، وسيؤدي ذلك إلى تصريف كميات كبيرة من البخار المستهلك فجأة إلى جهاز التكثيف، مما يؤدي إلى ارتفاع سريع في الضغط على الجانب البخاري لجهاز التكثيف. وقد يؤدي ذلك إلى تكوّن ضغط موجب على هذا الجانب، مما يتسبب في تلف الغشاء الواقي الذي يحمي الجهاز، كما قد يسبب ذلك صدمات حرارية كبيرة للأسطوانة والروتور. عند تشغيل الروتور بشكل مفاجئ، لا يجب أن يكون الفراغ مرتفعًا جدًا؛ فارتفاع الفراغ لا يؤدي فقط إلى إطالة وقت تحقيق الفراغ، بل أيضًا بسبب قلة كمية البخار الذي يمر عبر التوربين، يصبح معامل التبريد منخفضًا، مما يؤدي إلى بطء تسخين التوربين وصعوبة استقرار سرعته، وبالتالي يزداد وقت البدء في العمل. 21. لماذا ينخفض الفراغ في جهاز التكثيف أثناء تشغيل التوربينات البخارية؟ عند تشغيل التوربين، يكون الفراغ عادةً منخفضًا نسبيًا، ويظل هناك بعض الهواء داخل الأسطوانات والأنابيب لم يتم طرده بالكامل، ويتم دفعه مع تيار البخار نحو جهاز التكثيف أثناء التشغيل. أثناء عملية التشغيل، لا يحدث تبادل حراري فوري بين البخار وأنابيب النحاس في جهاز التكثيف، مما يؤدي إلى عدم تكثف البخار على الفور. لذلك، ينخفض الفراغ داخل جهاز التكثيف أثناء عملية التشغيل. عندما يبدأ البخار الذي يدخل المكثف بعد عملية التشغيل في التكثف، وفي الوقت نفسه يستمر جهاز السحب في سحب الهواء، فإن الفراغ يمكن أن يعود إلى قيمته الأصلية بسرعة. 22. لماذا يكون درجة حرارة الغازات المنبعثة أعلى عند بدء تشغيل التوربين وأثناء العمل بدون حمل، مقارنة بالحالة الطبيعية للتشغيل؟ ما هي الإجراءات المتخذة لخفض درجة حرارة الغازات المنبعثة؟ في عملية زيادة سرعة التوربين، وكذلك أثناء العمل بدون حمل، يكون كمية البخار الوارد صغيرة، لذا فإن البخار بعد دخوله إلى الأسطوانة يتمدد في الجزء ذو الضغط العالي لإنتاج الطاقة. أما في الجزء ذو الضغط المنخفض، فإن الضغط ينخفض إلى مستوى قريب من ضغط البخار الخارج، وبالتالي فإن شفرات المراحل ذات الضغط المنخفض تقوم بإنتاج طاقة قليلة جدًا أو لا تقوم بإنتاج أي طاقة على الإطلاق، مما يؤدي إلى حدوث خسائر كبيرة بسبب الاحتكاك، وهذا بدوره يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة البخار الخارج. بالإضافة إلى ذلك، فإن درجة فتح الصمامات في هذا الوقت صغيرة جدًا، مما يؤدي إلى تأثير تقييد كبير على البخار الجديد ذو المعايير المحددة، وهو ما يرفع أيضًا درجة حرارة البخار المُطرود. في هذه الحالة، غالبًا ما لا يكون هناك توافق بين فراغ الغلاية ودرجة حرارة البخار المخرج، أي أن درجة حرارة البخار المخرج تكون أعلى من درجة الحرارة المشبعة المقابلة للفراغ. عادةً ما يتم تركيب أجهزة لخفض درجة حرارة الغازات المنبعثة في أسطوانات التصريف لدى الوحدات الكبيرة، وعندما تكون درجة حرارة الغازات مرتفعة، يتم رش الماء المكثف لخفض هذه الدرجة. بالنسبة للوحدات التي لا تحتوي على جهاز رش الماء في الأسطوانة الخلفية، يجب تقليل وقت التشغيل بدون حمل قدر الإمكان. عندما يعمل مولد التوربينات البخارية بشكل متوازٍ مع حمل جزئي، فإن درجة حرارة الغازات المنبعثة تنخفض إلى قيمتها الطبيعية. 23. أثناء عملية زيادة سرعة التوربين البخاري وزيادة الحمل، لماذا يجب مراقبة حالة اهتزاز الوحدة؟ عند تشغيل وحدات الطاقة الكبيرة، يحدث الاهتزاز في الغالب أثناء مرحلة التسخين بسرعة متوسطة وخلال مراحل زيادة السرعة قبل وبعدها، وخاصة أثناء المرور بالسرعة الحرجة، حيث يزداد اهتزاز الوحدة بشكل كبير. في هذه المرحلة، إذا كانت الاهتزازات شديدة، فإن ذلك يؤدي بسهولة إلى حدوث احتكاك بين الأجزاء الثابتة والمتحركة، بالإضافة إلى تلف غطاء الضغط وانحناء الروتور. بمجرد انحناء الدوار، تزداد الاهتزازات، وكلما زادت الاهتزازات، زاد الاحتكاك. يمكن لهذه الدورة الشريرة أن تتسبب في تشوه دائم للدوار، مما يؤدي إلى تلف خطير في المعدات. لذلك، يجب أثناء عملية التسخين أو زيادة السرعة، في حال حدوث اهتزازات شديدة، إيقاف المحرك فورًا، وتدوير المحور لتصحيح وضعه، وإزالة سبب الاهتزازات، ثم تشغيل المحرك مرة أخرى. بعد ربط الوحدة بالشبكة بأقصى سرعة، مع كل زيادة قدرها عشرة آلاف في الحمل، يحدث تغير كبير في تدفق البخار، وتزداد سرعة ارتفاع درجة حرارة المعدن من الداخل، وإذا لم تكن درجة حرارة البخار الرئيسي مناسبة، فإن ذلك يؤدي إلى فروق كبيرة في درجات الحرارة بين الجدارين الداخلي والخارجي للمعدن، مما يسبب اهتزاز الوحدة. لذلك، عند زيادة الحمل بمقدار معين، يجب تسخين الوحدة لفترة من الوقت حتى يتم تسخينها تدريجياً وبشكل متساوٍ. وبناءً على ما سبق، يجب مراقبة اهتزازات التوربين البخاري باستمرار أثناء عملية زيادة سرعة الوحدة وتحميلها. 24. لماذا يجب تفعيل حماية الانزياح المحوري قبل بدء التشغيل؟ أثناء الدوران التجريبي، يكون تدفق البخار كبيرًا للغاية في لحظة واحدة؛ فيجب أن يمر البخار أولاً عبر الأسطوانة عالية الضغط، بينما لا يدخل البخار تقريبًا إلى الأسطوانتين المتوسطة والمنخفضة الضغط. يكون الدفع المحوري كبيرًا جدًا، ويتم موازنته بالكامل بواسطة قرص الدفع. وإذا تجاوز الإزاحة المحورية في هذه الحالة الحد المسموح به، فإن ذلك قد يؤدي أيضًا إلى حدوث احتكاك بين الأجزاء الثابتة والمتحركة. لذلك، يجب تفعيل نظام حماية الإزاحة المحورية قبل بدء الدوران التجريبي. 25. لماذا يجب تحديد معدلات الارتفاع والانخفاض في درجة الحرارة ضمن نطاق معين أثناء التشغيل والإيقاف؟ عند بدء تشغيل التوربين البخاري أو إيقافه، تمر أسطوانة التوربين والدوار بعملية تسخين وتبريد. عند البدء والتوقف، لا بد أن يكون هناك فرق درجة حرارة معين بين الأسطوانة الداخلية والخارجية. عند البدء، وبسبب تمدد الأسطوانة الداخلية بسرعة، تتعرض لإجهاد ضغط حراري؛ بينما يتأخر تمدد الأسطوانة الخارجية، فتتعرض لإجهاد شد حراري ； عند توقف التشغيل، يحدث تكوّن الإجهاد بالاتجاه المعاكس. عندما يتجاوز الإجهاد الميكانيكي في الأسطوانة حد الإجهاد الذي يمكن للمادة تحمله، قد تتعرض الأسطوانة لتشوهات بلاستيكية أو تشققات. ويكون مقدار الإجهاد متناسبًا مع الفرق في درجة الحرارة بين الأسطوانة الداخلية والخارجية، ويكون الفرق في درجة الحرارة متناسبًا مع معدل تغير درجة حرارة المعدن. ولا يوجد أي جهاز لقياس الإجهاد الميكانيكي أثناء بدء التشغيل أو التوقف، لذا يتم استخدام مؤشر غير مباشر، وهو معدل ارتفاع أو انخفاض درجة حرارة المعدن، كمؤشر للتحكم في الإجهاد الحراري. 26. بعد البدء بالتشغيل، لماذا يجب تقليل فتحة صمام تصريف الماء في أنبوب البخار الرئيسي بشكل مناسب؟ خلال الفترة الممتدة من أنابيب البخار الدافئ إلى مرحلة التشغيل، يكون تسخين أنابيب البخار الدافئ قد انتهى تقريبًا، ويصبح درجة حرارة أنابيب البخار الرئيسية قريبة جدًا من درجة حرارة البخار الرئيسي نفسه، مما لا يؤدي إلى تكوّن كمية كبيرة من الماء الزائد. بالإضافة إلى ذلك، بعد عملية التشغيل، يجب أن يتكون في الأسطوانة وضع مضاد لتسرب الماء. وإذا ظلت صمامات تصريف البخار الرئيسية مفتوحة، فسيتكون ضغط إيجابي داخل جهاز توسيع الماء، مما يؤدي إلى طرد الماء الموجود في الأسطوانة، وهو أمر خطير للغاية. يتصل أنبوب تخزين الماء الموجود في الجزء السفلي من خزان التوسعة المقاوم للماء ببئر التبريد في جهاز التكثيف. عند فتح صمامات البخار الرئيسية بالكامل، يزداد كمية البخار المتصرف، مما يؤدي إلى تدفق البخار والماء معًا داخل أنابيب الماء، وهو ما يسبب ضربات مائية قد تدمر الأنابيب، وبالتالي يؤثر على فراغ جهاز التكثيف ； بالإضافة إلى ذلك، عندما تكون أبواب التصريف مفتوحة بالكامل، يحدث فقدان كبير في الحرارة، لذا يجب بعد بدء التشغيل إغلاق جميع أبواب التصريف الموجودة على أنابيب البخار الرئيسية. 27. لماذا يتم تحديد درجة الحرارة الزائدة للبخار أثناء تشغيل وإيقاف تشغيل التوربينات؟ إذا كانت درجة الحرارة الزائدة للبخار منخفضة، فخلال عملية التشغيل، وبسبب انخفاض درجات الحرارة في المراحل الأولى بشكل كبير، قد تنخفض درجات الحرارة في المراحل اللاحقة إلى درجة الحرارة المشبعة عند ذلك الضغط، مما يؤدي إلى تحول البخار إلى بخار رطب. يشكل البخار المحمل بالماء ضررًا كبيرًا للشفرات، لذلك من الأمان أن يتم التحكم في درجة حرارة التسخين الزائد للبخار بين 50 و100 درجة مئوية أثناء عملية التشغيل والإيقاف. 28. ما هي الأمور التي يجب الانتباه إليها أثناء البدء في العمل في درجات حرارة عالية؟ يجب الانتباه إلى النقاط التالية أثناء البدء في التشغيل في الحالة الحرارية: (١) يجب ضمان استمرار دوران المحور قبل البدء في التشغيل في الحالة الحرارية، ولا يجوز أن يتجاوز مقدار انحناء المحور القيمة الأصلية، وإلا فلا يجوز بدء التشغيل؛ يجب الاستمرار في تدوير المحور حتى يصبح في حالة جيدة. يجب أن يستمر تدوير العجلات بشكل متواصل لأكثر من 4 ساعات، دون أي توقف. في حالة حدوث انقطاع، يجب الاستمرار في تدوير القرص بشكل متواصل لمدة تساوي 10 أضعاف مدة الانقطاع. ⑵ أرسل البخار إلى ختم المحور أولاً، ثم قم بسحب الفراغ. يجب إغلاق صمام تسرب البخار عالي الضغط لختم المحور بإحكام، ويجب استخدام مصدر بخار ذو درجة حرارة عالية لختم المحور (ويجب تصريف الماء الزائد بشكل كامل قبل تزويد البخار لختم المحور). عندما يصل الضغط التفريغي إلى 39.997 كيلوباسكال، يتم إبلاغ الفرن ببدء الاشتعال. ⑶ يجب تعزيز خاصية مقاومة الماء في الهيكل والأنابيب، لمنع تسرب الماء البارد أو البخار البارد إلى الأسطوانات أو الأنابيب، مما قد يسبب اهتزازات ناتجة عن تأثير الماء. ⑷ عند السرعات المنخفضة، يجب إجراء فحص شامل للوحدة، وبعد التأكد من عدم وجود أي مشاكل فيها، يتم رفع السرعة إلى الحد الأقصى مع تشغيلها تحت حمل مناسب. يجب خلال عملية زيادة السرعة تجنب حدوث ارتفاع سريع جدًا في السرعة يليه انخفاض فيها. ⑸ يجب مراقبة اهتزازات المحرك بدقة عند السرعات المنخفضة، وفي حال زاد اهتزاز المحامل إلى مستوى كبير، يجب إيقاف التشغيل فورًا وتشغيل جهاز تدوير المحور لقياس مدى انحناء المحور. (إذا تعذر تشغيل جهاز تدوير العجلات لسبب ما، يجب عدم الإكراه على تشغيله؛ بل يجب تحديد السبب واتخاذ الإجراءات اللازمة قبل المحاولة مرة أخرى). ⑹ يجب تركيب جهاز التسخين لفلانجة الأسطوانة في الوقت المناسب. 29. لماذا يتم أولاً تزويد ختم المحور بالبخار عند البدء في العمل في الحالة الحرارية، ثم شفط الفراغ؟ أثناء البدء في العمل في درجات حرارة عالية، تكون درجة حرارة المروحة والأسطوانات مرتفعة. إذا تم سحب الفراغ أولاً، فإن الهواء البارد سيدخل إلى الأسطوانات عبر أغلقات المحور، وبما أن الهواء البارد يتدفق نحو الأسطوانة السفلية، فإن درجة حرارتها تنخفض بشكل كبير، مما يؤدي إلى زيادة الفرق في درجات الحرارة بين الأسطوانتين، وبالتالي يحدث تشوه في الأسطوانات، وينشأ احتكاك بين الأجزاء المتحركة والثابتة. وفي الحالات الخطيرة، قد يمنع ذلك تشغيل المحور بشكل طبيعي، مما يؤدي إلى انحناء المحور. لذلك، يجب أولاً تزويد أغلقات المحور بالهواء، ثم بعد ذلك سحب الفراغ. ٣٠. لماذا لا يجب أن يكون الفراغ مرتفعًا جدًا أثناء التسخين بسرعة منخفضة؟ عند التسخين بسرعة منخفضة، إذا كان الفراغ مرتفعًا جدًا وكان تدفق البخار المستخدم في التسخين ضئيلًا، فإن الوحدة لا تسخن بشكل كافٍ، وبالتالي يزداد وقت التسخين. بالإضافة إلى ذلك، عند تجاوز السرعة الحرجة، يجب التغلب على هذه السرعة في أسرع وقت ممكن، ويمكن تحقيق ذلك بالطرق التالية: ① زيادة كمية البخار المستخدمة ； ②زيادة الفراغ. إذا أدى الدوران المفاجئ إلى رفع الفراغ إلى مستوى مرتفع جدًا، فإن الوقت اللازم لتجاوز السرعة الحرجة سيزداد. ومن غير الآمن وغير المسموح به أن يعمل الجهاز لفترة طويلة في المنطقة القريبة من السرعة الحرجة. ٣١. ما معنى تمدد الأسطوانة؟ كيف يتغير تمدد الأسطوانة عند بدء تشغيل الوحدة وإيقافها؟ التمدد المطلق للأسطوانة يُسمى تمدد الأسطوانة. عملية البدء هي عملية تسخين أسطوانات التوربين والروتور وكل أجزائه. خلال عملية البدء، يزداد تمدد الأسطوانة تدريجياً ； عند التوقف، تنخفض درجة حرارة المعادن في أجزاء التوربينة البخارية، وينكمش الأسطوانة تدريجياً، مما يقلل من تمددها. 32. ما هو التمدد الحراري؟ ما الذي توضحه القيم الموجبة والسلبية للتمدد؟ عند تشغيل التوربين البخاري أو إيقافه، يتم تمدد الأسطوانة والدوار بفعل الحرارة وانكماشهما بفعل البرودة. نظرًا للاختلاف في كتلة الأسطوانة والدوار، فإن ظروف التسخين تختلف أيضًا، مما يؤدي إلى تمدد الدوار وانكماشه بسرعة أكبر من تمدد الأسطوانة. ويُطلق على الفرق في معدل التمدد بين الدوار والأسطوانة على طول المحور اسم “التمدد المختلف”. عندما يكون الفرق في الانتفاخ إيجابيًا، فهذا يعني أن مقدار الانتفاخ المحوري للدوار أكبر من مقدار انتفاخ الأسطوانة ； عندما يكون الفرق في التمدد سالبًا، فهذا يعني أن مقدار التمدد المحوري للدوار أقل من مقدار تمدد الأسطوانة. عند تشغيل التوربين، يتعرض الروتور للحرارة بسرعة، وعادةً ما يكون القيمة موجبة ； عند توقف التوربين أو إزالة الحمل عنه، من المرجح أن يصبح الفرق في الضغط سالبًا. ٣٣. ما هي العوامل المؤثرة في حجم التمدد والانكماش؟ في عملية تشغيل التوربينات وإيقافها وأثناء تشغيلها، يرتبط حجم التمدد الحراري بالعوامل التالية: (١) عند تشغيل مجموعة المحركات، يؤدي استخدام أجهزة التسخين الموجودة في الأسطوانات والفلانشات بشكل غير صحيح، إلى زيادة أو نقص كمية البخار المستخدم في التسخين. ⑵ أثناء عملية التسخين، معدل الارتفاع سريع جدًا أو وقت التسخين قصير للغاية. ⑶ أثناء التوقف الطبيعي أو التوقف بسبب تغير المعاملات، ينخفض درجة حرارة البخار بسرعة كبيرة. ⑷ سرعة زيادة الحمل سريعة جدًا. ⑸ بعد إيقاف الحمل، يستمر التشغيل بدون حمل أو بحمل منخفض لفترة طويلة جدًا. ⑹ حدث صدمة مائية في التوربين. ⑺ أثناء العمل الطبيعي، يكون معدل تغير معايير البخار سريعًا جدًا. ٣٤. ما هي العلاقة بين الانزياح المحوري والتمدد الناتج عن الفروق في درجات الحرارة؟ يقع نقطة الصفر للانتقال المحوري والتمدد الناتج عن الفروق في قطع الدعم، كما أن طريقة تحديد نقطة الصفر متشابهة. عند حدوث تغير في الإزاحة المحورية، فإن قيمتها قد تكون صغيرة، لكن إجمالي إزاحة المحور الرئيسي يتغير. عندما يكون الانتقال المحوري موجبًا، يحدث انتقال في اتجاه المولد المحوري الكبير، بينما يتغير الانتفاخ التفاضلي نحو القيمة السلبية ； عندما يتغير الانزياح المحوري نحو القيم السلبية، فإن دوار التوربينة يتحرك نحو مقدمة الآلة، ويزداد قيمة الفرق في الضغط نحو القيم الإيجابية. إذا ظلت بارامترات الوحدة ثابتة والحمل مستقرًا، فلن تتغير الانحرافات الحرارية والإزاحة المحورية. أثناء عملية بدء تشغيل الوحدة وإيقافها، وعند حدوث تغيرات في معايير البخار، فإن التمدد الناتج سيتغير، بينما لا يحدث أي تغيير في الانزياح المحوري. إن التغيرات في الانتقال المحوري أثناء التشغيل تؤدي بالضرورة إلى تغيرات في التمدد الناتج عن الفروق. 35. في أي الحالات يأخذ الفرق في التمدد قيمة سالبة؟ نظرًا لاختلاف مواد صنع الأسطوانات والروتور، فإن معامل التمدد الخطي للروتور عادةً ما يكون أكبر من معامل التمدد الخطي للأسطوانات. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لصغر كتلة الروتور وكبر مساحة سطحه المعرض للحرارة، فإن الفرق في التمدد يكون دائمًا قيمة موجبة أثناء تشغيل الوحدة بشكل طبيعي. عند انخفاض الحمل أو فقدانه، ينخفض درجة حرارة البخار الرئيسي ودرجة حرارة البخار المُعاد تسخينه، مما يؤدي إلى حدوث صدمات مائية في التوربين ； الاستخدام غير السليم لجهاز تسخين البخار أثناء بدء تشغيل وإيقاف تشغيل الوحدة يؤدي كلاهما إلى ظهور قيمة سالبة للتمدد التفاضلي. 36. كيف يتم التعامل مع الفرق في الضغط أثناء عملية تشغيل الوحدة؟ أثناء عملية تشغيل الوحدة، إذا كان هناك فرق في الضغط كبير جدًا، يجب على المشغل القيام بالخطوات التالية: (١) التحقق من ما إذا كانت درجة حرارة البخار الرئيسي مرتفعة جدًا، والتواصل مع مشغلي الغلاية لخفض درجة حرارة البخار الرئيسي بشكل مناسب. ⑵ تسخين المولد تحت سرعة دوران ثابتة وحمل ثابت. ⑶ زيادة فراغ الغلاية بشكل مناسب، لتقليل تدفق البخار. ⑷ زيادة كمية البخار المُدخل لتسخين الأسطوانات والفلانجات، لكي تتمدد الأسطوانات بسرعة. ٣٧. كيف يتم التحكم في التمدد الناتج عن دوران التوربين أثناء بدء تشغيله؟ يمكن اتخاذ الإجراءات التالية حسب حالة المجموعة: (١) اختيار معاملات التشغيل المناسبة. ⑵ وضع منحنيات مناسبة لزيادة درجة الحرارة والضغط. ⑶ يجب تفعيل أجهزة التسخين المخصصة للأسطوانات والفلانشات في الوقت المناسب، للحفاظ على فروق درجات الحرارة بين مكونات المعدن ضمن النطاق المحدد. ⑷ التحكم في سرعة زيادة السرعة ومدة التسخين بسرعة ثابتة، وبعد تشغيل الجهاز تحت الحمل، يتم التحكم في سرعة زيادة الحمل حسب درجة حرارة الأسطوانات. ⑸ يجب ضبط الفراغ في الوقت المناسب أثناء التشغيل التدريجي والتسخين. ⑹ يجب استخدام البخار لإغلاق المحور بشكل مناسب، مع إجراء التعديلات في الوقت المناسب. 38. ما هي الأضرار الناتجة عن الفرق الكبير في درجة الحرارة بين أسطوانتي التوربين؟ أثناء تشغيل وإيقاف التوربينات ذات الضغط العالي، من السهل أن يحدث فرق في درجة الحرارة بين الأسطوانات العلوية والسفلية. أحيانًا، بعد توقف الوحدة عن العمل، وبسبب تساقط طبقة العزل الموجودة حول الأسطوانات، قد ينشأ فرق كبير في درجة الحرارة بين الأسطوانات العلوية والسفلية، وفي الحالات الشديدة، قد يصل هذا الفرق إلى حوالي 130 درجة مئوية. عادةً ما تكون درجة حرارة الأسطوانة العلوية أعلى من درجة حرارة الأسطوانة السفلية. درجة حرارة الأسطوانة العلوية مرتفعة، مما يؤدي إلى تمدد حراري كبير، بينما درجة حرارة الأسطوانة السفلية منخفضة، مما يؤدي إلى تمدد حراري صغير. عندما يصل الفرق في درجات الحرارة إلى قيمة معينة، فإن ذلك يؤدي إلى انحناء الأسطوانة للأعلى. مع تشوه ظهر الأسطوانة العلوية، يقل الفاصل الشعاعي بين الجزء الثابت والجزء المتحرك في قاعدة الأسطوانة السفلية، مما يؤدي إلى حدوث احتكاك شعاعي بين الأجزاء الثابتة والمتحركة داخل التوربين. كما يؤدي ذلك إلى تلف أغلفة العزل الموجودة في الجزء السفلي من الأسطوانة السفلية، بالإضافة إلى أغلفة العزل الموجودة حول الريشة. وفي الوقت نفسه، ينحرف الحاجز والريشة عن المستوى الطبيعي لهما (المستوى العمودي)، مما يؤدي إلى انخفاض الفاصل المحوري أثناء دوران الروتور. وغالبًا ما يؤدي ذلك، إلى جانب عوامل أخرى، إلى حدوث احتكاك محوري. يؤدي الاحتكاك إلى انحناء المحور الرئيسي، مما يسبب الاهتزاز. إذا لم يتم التعامل مع الأمر في الوقت المناسب، فقد يؤدي ذلك إلى تشوه دائم، مما يجبر وحدة التشغيل على التوقف. ٣٩. لماذا يجب ألا يتجاوز الفرق في درجة حرارة الأسطوانتين العلوية والسفلية قبل عملية التشغيل ٥٠ درجة مئوية؟ عند تشغيل التوربين وإيقافه، يكون درجة حرارة النصف العلوي من الأسطوانة أعلى من درجة حرارة النصف السفلي، ويؤدي هذا الفرق في درجات الحرارة إلى تشوه أسطوانة التوربين. يمكنه أن يجعل الأسطوانة تنحني للأعلى، مما يتسبب في تلف الشفرات والأحزمة المحيطة بها. تم حساب انحناء الأسطوانات في التوربينات، وعندما يصل الفرق في درجة الحرارة بين الجزء العلوي والسفلي من الأسطوانة إلى 100 درجة مئوية، فإن مقدار الانحناء يكون حوالي 1 مم، وقد أظهرت القياسات الفعلية أن هذه القيمة دقيقة إلى حد كبير. تُظهر التجربة أنه، بافتراض فرق درجة الحرارة بين الجزء العلوي والسفلي من الأسطوانة والذي يبلغ 10 درجات مئوية، فإن انحناء الأسطوانة يكون حوالي 0.1 مم، أما الفجوة الشعاعية في التوربينات العادية فتتراوح بين 0.5 إلى 0.6 مم. لذلك، عندما يتجاوز الفرق في درجة الحرارة بين الأسطوانات العلوية والسفلية 50 درجة مئوية، فإن الفجوة الشعاعية تختفي تقريبًا، وإذا تم التشغيل في هذه الحالة، فقد يحدث احتكاك في الأغلاق الشعاعي للبخار. وفي الحالات الشديدة، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تلف مسامير الحزام، مما يسبب حوادث أكبر. ٤٠. كيف يمكن تقليل الفرق في درجة الحرارة بين الأسطوانات العلوية والسفلية؟ لتقليل الفارق الحراري بين الأسطوانة العلوية والسفلية وتجنب تشوه ظهر القوس للأسطوانة، يجب القيام بالأمور التالية: (١) تحسين شروط تصريف الماء من الأسطوانة، واختيار قطر أنبوب تصريف مناسب لمنع تراكم الماء في القاع. ⑵ خلال عملية تشغيل وإيقاف الوحدة، يجب على المشغلين استخدام أبواب التصريف بشكل صحيح وفي الوقت المناسب. ⑶ تحسين حواجز الرياح في الأسطوانة السفلية تحت الضغط العالي والمتوسط، وتعزيز عمل العزل الحراري للأسطوانة السفلية؛ يجب ألا تتساقط طوبة العزل الحراري، والحد من التبادل الحراري للهواء البارد. ⑷ عند الاستخدام الصحيح لجهاز التسخين بالبخار، إذا تبين أن الفرق في درجة الحرارة بين الأسطوانتين العلوية والسفلية يتجاوز القيمة المحددة، فيجب استخدام جهاز التسخين بالبخار لتبريد الأسطوانة العلوية أو لتسخين الأسطوانة السفلية. ٤١. ما هو التشوه المرن؟ ما معنى التشوه البلاستيكي؟ كيف يتم التحكم في فروق درجات الحرارة بين أجزاء الأسطوانة أثناء تشغيل التوربين، لتقليل تشوه الأسطوانة؟ عند تعرض الأجزاء المعدنية لقوة خارجية، فإنه مهما كانت هذه القوة صغيرة، تتولد إجهادات داخلية في الجزء مما يؤدي إلى تشوهه. عندما يتوقف تأثير القوى الخارجية، وإذا استطاع الجزء أن يعود إلى شكله وحجمه الأصليين، فإن هذا النوع من التشوه يُسمى التشوه المرن. عندما تزداد القوة الخارجية إلى مستوى معين، وبعد توقف هذه القوة، لا يمكن للأجزاء المعدنية أن تعود إلى شكلها وأبعادها الأصلية، ويُطلق على هذا النوع من التشوه اسم التشوه البلاستيكي. بالنسبة للتوربينات، لا يُسمح بحدوث أي تشوهات بلاستيكية في مكوناتها. عند تشغيل التوربين البخاري، يجب السيطرة بشكل صارم على فروق درجات الحرارة بين الجدران الداخلية والخارجية للأسطوانة، وبين الأسطوانتين العلوية والسفلية، وكذلك بين الجدران الداخلية والخارجية للفلانشات، وبين أجزاء الفلانشات العلوية والسفلية واليمنى واليسرى، وذلك ضمن نطاق محدد، وذلك لتجنب حدوث إجهادات غير مرغوب فيها. يجب أن يكون الفرق في درجة الحرارة ضمن النطاق التالي: (١) لا يجب أن يتجاوز الفرق في درجة حرارة الجدران الداخلية والخارجية للأغلفة الموجودة في الأسطوانات ذات الضغط المرتفع والمتوسط 80 درجة مئوية. ⑵ لا يجب أن يتجاوز الفرق في درجة الحرارة بين الأسطوانات الداخلية والخارجية ذات الضغط العالي والمتوسط (بين السطح الداخلي للأسطوانة الداخلية والسطح الداخلي للأسطوانة الخارجية، وبين السطح الخارجي للأسطوانة الداخلية والسطح الخارجي للأسطوانة الخارجية) 50 إلى 80 درجة مئوية. ⑶ لا يجب أن يتجاوز الفرق في درجة الحرارة بين الجزء العلوي والسفلي لأسطوانات الضغط العالي والمتوسط 50 درجة مئوية، أما بالنسبة للأسطوانات الخارجية، فلا يجب أن يتجاوز الفرق في درجة الحرارة بين الجزء العلوي والسفلي ⑷ لا يتجاوز الفارق في درجة الحرارة بين مركز البرغي والفلانجة 30 درجة مئوية. ⑸ لا يتجاوز الفرق في درجة الحرارة بين الجانبين والأعلى والأسفل لفلانشات الأسطوانات الداخلية والخارجية للضغط العالي والمتوسط 30 درجة مئوية. أثناء عملية تشغيل الوحدة، يجب مراقبة تغيرات درجة حرارة نقاط القياس المعدنية بدقة، وضبط كمية البخار المستخدم في التسخين بشكل مناسب، مع الانتباه إلى ألا تكون درجة حرارة البخار الرئيسي والبخار المُعاد تسخينه مرتفعة أو منخفضة جدًا. ومن خلال القيام بهذه الإجراءات، يمكن ضمان سلامة تشغيل الوحدة وإطالة عمرها الافتراضي. 42. لماذا يحدث انحناء في روتور التوربين البخاري بعد حدوث احتكاك؟ نظرًا لوجود فروق في درجة حرارة معدن أغلفة الأسطوانات، يحدث تشوه في الأسطوانات، مما يؤدي إلى اختفاء الفجوات الشعاعية الثابتة والمتحركة. وهذا بدوره يسبب حدوث احتكاك شعاعي عند دوران الروتور، مما يولد كمية كبيرة من الحرارة في مناطق ختم المحور وختم الحواجز في نهايات الوحدة. يؤدي الحرارة المتولدة إلى زيادة سريعة في فرق درجات الحرارة على جانبي المحور. يؤدي ارتفاع فرق درجات الحرارة إلى انحناء الدوار. وهكذا يتكرر الأمر؛ كلما زاد الفارق في درجة الحرارة بين جانبي المحور، كلما انحنى الدوار أكثر. 43. ما سبب زيادة قيمة انحناء الروتور وتقلبات تيار تدوير القرص بعد توقف التوربين أو قبل بدء تشغيله في الحالة الحرارية؟ كيف نتعامل مع الأمر؟ بعد توقف التوربين أو قبل بدء التشغيل في الحالة الحرارية، يُلاحظ زيادة في ميل الروتور وتقلبات في تيار تدوير القرص، وغالبًا ما يكون السبب هو فرق درجات الحرارة بين الجزء العلوي والسفلي من أسطوانات الضغط العالي والمتوسط والذي يتجاوز القيم المحددة، مما يؤدي إلى تشوه الأسطوانات واحتكاك الأغلفة الحرارية، وبالتالي انحناء المحور الرئيسي. عند ملاحظة زيادة في قيمة انحناء العمود الدوار وتقلبات تيار تدوير العمود، يجب أولاً فحص الأسباب. إذا كان السبب هو فرق درجة الحرارة الكبير بين الأسطوانتين العلوية والسفلية، فيجب أولاً التحقق من صحة عمل صمامات التصريف في التوربين، ومعرفة ما إذا كان هناك ماء بارد أو بخار بارد يتدفق إلى الأسطوانات. وبناءً على فرق درجة الحرارة بين الأسطوانتين العلوية والسفلية، يتم تسخين الأسطوانة السفلية أو تبريد الأسطوانة العلوية باستخدام الهواء، بهدف تقليل فرق درجة الحرارة قدر الإمكان. كما يجب تصحيح ميل العمود الدوار، وضمان عودة قيمة انحنائه إلى قيمتها الأصلية. 44. لماذا يُطلب أن تكون درجة حرارة البخار الجديد أعلى من درجة حرارة الأسطوانة بمقدار 50 إلى 80 درجة مئوية أثناء البدء في العمل في الحالة الحرارية العالية؟ عند بدء تشغيل الوحدة في حالة ساخنة، يجب أن تكون درجة حرارة البخار الجديد أعلى من درجة حرارة الأسطوانات بمقدار 50 إلى 80 درجة مئوية. يمكن ضمان أن درجة حرارة البخار الجديد، بعد تخفيفه عبر صمام التنظيم، وتبديد حرارته في أنابيب التوجيه، والتوسع في فوهات المرحلة التنظيمية، تظل لا تقل عن درجة حرارة معدن الأسطوانة. لأن عملية تشغيل المحرك هي عملية تسخين، لا يُسمح بانخفاض درجة حرارة معدن الأسطوانات. إذا كانت درجة حرارة البخار الجديد منخفضة جدًا أثناء البدء في الحالة الساخنة، فإن ذلك سيؤدي إلى توليد إجهادات مفرطة في المكونات المعدنية للأسطوانات والفلانشات، كما سيتسبب في انكماش حاد في الروتور نتيجة التبريد المفاجئ. وهذا بدوره يؤدي إلى ظهور فرق ضغط سلبي، مما يؤدي إلى اختفاء الفجوات المحورية بين الأجزاء المتحركة والثابتة، وبالتالي يحدث احتكاك يتسبب في تلف المعدات. 45. ما هي أسباب عدم تمدد الأسطوانة أثناء بدء تشغيل التوربين البخاري؟ أسباب عدم تمدد الأسطوانة أثناء عملية البدء هي: (١) ضبط معايير البخار الرئيسي وفراغ الغلاية بشكل غير صحيح. ⑵ استخدام غير صحيح أو أخطاء في التشغيل لأجهزة تسخين الأسطوانات وبراغي الفلانجات. ⑶ نظام المسامير الانزلاقية متعطل. ⑷ سرعة زيادة الحمل عالية، وعملية التسخين غير كافية. ⑸ لم يتم فتح صمامات التصريف الخاصة بالجسم الرئيسي وأنابيب البخار المرتبطة به. 46. لماذا يتم استخدام أجهزة تسخين الأسطوانات والفلانشات بعد تشغيل التوربين؟ بالنسبة لوحدات الطاقة ذات المعايير العالية والسعة الكبيرة، فإن سمك جدران الأسطوانات والفلانشات يصل إلى 300–400 مم. بعد تشغيل التوربين، يرتفع درجة حرارة المعدن الذي يتلامس مع البخار بسرعة في البداية، أما ارتفاع درجة حرارة المعدن بأكمله فيعتمد بشكل أساسي على عملية نقل الحرارة. لذلك، يحدث تسخين غير متساوٍ داخل وخارج فلانجة الأسطوانة، مما يؤدي بسهولة إلى ظهور إجهادات حرارية كبيرة بين الأسطوانات العلوية والسفلية، وعلى الأسطح الداخلية والخارجية لفلانجة الأسطوانة، وبين الفلانجة والبراغي. كما أن تشوه الأسطوانة والفلانجة يؤدي إلى حدوث احتكاك بين الأجزاء المتحركة والثابتة، مما يسبب اهتزاز الوحدة. في الحالات الشديدة، يتسبب ذلك في تلف المعدات. لذلك، بعد تشغيل التوربين، يجب استخدام أجهزة التسخين المخصصة للأسطوانات والفلانشات، وذلك حسب درجة حرارة هذه الأجزاء. ٤٧. ما الهدف من تسخين الآلة؟ الهدف من التسخين هو تحقيق درجة حرارة كافية في أجزاء التوربين المعدنية، مما يقلل من الفروق في درجات الحرارة بين الجدران الداخلية والخارجية للأسطوانات، وبين الفلانشات والبراغي، بالإضافة إلى الفروق في درجات الحرارة على سطح الروتور وفي مركزه. وبذلك يتم تقليل الإجهادات داخل المعادن، مما يسمح بتمدد الأسطوانات والفلانشات والروتور بشكل متساوٍ. كما يساعد ذلك في الحفاظ على فروق الضغط ضمن نطاق آمن، مما يمنع حدوث احتكاك بين الأجزاء المتحركة والثابتة داخل التوربين. وفي الوقت نفسه، يساعد ذلك في زيادة السرعة أثناء العمل تحت الحمل، مما يقلل من الوقت اللازم للوصول إلى الحمل الأقصى، وبالتالي توفير الطاقة. ٤٨. ما هي أسباب ارتفاع درجة حرارة الغازات المنبعثة أثناء بدء تشغيل التوربين وزيادة سرعته؟ عند بدء تشغيل التوربين وزيادة سرعته، فإن أسباب ارتفاع درجة حرارة الغازات المنطلقة هي: (١) انخفاض الفراغ داخل جهاز التكثيف، مما يؤدي إلى عدم استخراج الهواء بالكامل، فيختلط البخار مع الهواء. وبما أن قدرة الهواء على نقل الحرارة ضعيفة، فإن ذلك يؤدي إلى ارتفاع ضغط الغازات المنبعثة، كما أن درجة الحرارة المشبعة تكون مرتفعة أيضًا. ⑵ يتم تصريف كميات كبيرة من الماء والبخار الزائد من أنابيب البخار الرئيسية، وأنابيب البخار المعاد التسخينه، وجسم الأسطوانة إلى خزان التمدد؛ حيث يُصرف البخار الخارج من خزان التمدد نحو حلقة المكثف. وتكون درجة حرارة الماء والبخار الزائد أعلى بـ 4 إلى 5 مرات من درجة الحرارة المشبعة داخل المكثف. ⑶ أثناء عملية التسخين، يكون تدفق البخار قليلاً وسرعته بطيئة، مما يمنع إزالة الحرارة الناتجة عن الاحتكاك والتهوية في الشفرات في الوقت المناسب. ٤٩. لماذا يجب تعزيز عملية التخلص من الماء الزائد في جسم التوربين نفسه، بالإضافة إلى أنابيب البخار الرئيسية وأنابيب البخار المستخدم في عملية إعادة التسخين، أثناء تشغيل التوربين وإيقافه؟ أثناء عملية تشغيل التوربين البخاري، تكون درجة حرارة معدن الأسطوانة منخفضة؛ وعلى الرغم من اختيار درجات حرارة البخار الرئيسي والبخار المعاد تسخينه الداخلين إلى التوربين عند مستويات منخفضة، إلا أنها تظل أعلى بكثير من درجة حرارة الجدار الداخلي للأسطوانة. الفرق بين درجة حرارة البخار والمكبس يزيد عن 200 درجة مئوية. في المرحلة الأولى من تسخين الآلة، يتكثف البخار داخل الأسطوانات مما يؤدي إلى إطلاق كمية كبيرة من الماء المكثف، وذلك حتى تصل درجة حرارة جدران الأسطوانات وأنابيب البخار إلى درجة الحرارة المشبعة في ذلك الضغط، وعندها ينتهي عملية إطلاق الحرارة الناتجة عن التكثف، ويبدأ معدل إنتاج الماء المكثف في الانخفاض. أثناء عملية التوقف، تنخفض معايير البخار تدريجيًا، خاصة في حالة التوقف بواسطة المعايير الانزلاقية؛ فبعد أن يقوم البخار بأداء وظيفته في المراحل الأولى، يحتوي البخار على بخار رطب، وتحت تأثير القوة الطاردة المركزية، يتفرق هذا البخار حول جدران الأسطوانة. كلما انخفض الحمل، زادت نسبة الماء في البخار. بالإضافة إلى ذلك، بعد توقف التوربينات، لا يزال هناك كمية كبيرة من البخار المتبقي داخل الأسطوانات وأنابيب البخار، حيث يتكثف هذا البخار ويتحول إلى ماء. بسبب وجود المواد الكارهة للماء، يحدث تآكل في شفرات التوربين بفعل الماء، كما يحدث اهتزاز في الوحدة، وينشأ فرق في درجة الحرارة بين الأسطوانتين العلوية والسفلية، بالإضافة إلى تآكل داخل الأسطوانات. لذلك، عند تشغيل أو إيقاف التوربين، من الضروري تعزيز عملية التخلص من المواد الكارهة للماء في جسم التوربين نفسه وفي أنابيب البخار. 50. ما هي المتطلبات المتعلقة بدرجة حرارة الزيت عند تشغيل التوربين أو عند تجاوز سرعته الحرجة؟ تتأثر لزوجة زيت التوربينات بشكل كبير بدرجة الحرارة؛ فعندما تكون درجة الحرارة منخفضة، يصبح طبقة الزيت سميكة وغير مستقرة، مما يؤدي إلى تأثير جذب على المحور، ويسهل حدوث اهتزازات أو حتى تذبذب في طبقة الزيت. لكن عندما يرتفع درجة حرارة الزيت كثيرًا، يقل لزوجته بشكل كبير، مما يؤدي إلى ضعف طبقة الزيت. وطبقة الزيت الرقيقة غير مستقرة ويسهل تدميرها، لذلك هناك حدود معينة لدرجة حرارة الزيت. في المراحل الأولى من التشغيل، تكون سرعة سطح محور الدوران منخفضة، والضغط المطبق عليه مرتفع جدًا؛ وإذا كانت لزوجة زيت التوربينات منخفضة، فلن يتمكن الزيت من تكوين طبقة زيتية مستقرة، ولذلك يجب أن تكون درجة حرارة الزيت منخفضة. عند تجاوز السرعة الحرجة، تزداد السرعة بسرعة كبيرة، ويجب أن يكون لزوجة زيت التوربين أقل مقارنةً بالسرعات المنخفضة، أي أن درجة حرارة الزيت المطلوبة يجب أن تكون أعلى. يجب أن تكون درجة حرارة الزيت عند بدء تشغيل التوربين فوق 30 درجة مئوية، بينما عند تجاوز السرعة الحرجة، يجب أن تكون درجة حرارة الزيت بين 38 و45 درجة مئوية. 51. ما الذي يجب الانتباه إليه عند تجاوز السرعة الحرجة؟ عند تجاوز السرعة الحرجة، يجب الانتباه إلى النقاط التالية: (١) عند تجاوز السرعة الحرجة، يجب القيام بذلك بسرعة معتدلة وبشكل مستقر، لكن لا يجب أيضًا تجاوز هذه السرعة بسرعة كبيرة، حتى لا تنتج عن ذلك عواقب سلبية. ووفقًا للمعايير المعمول بها، فإن معدل الزيادة في السرعة عند تجاوز السرعة الحرجة يجب أن يكون حوالي 500 دورة في الدقيقة. ⑵ أثناء عملية تجاوز السرعة الحرجة، يجب الانتباه إلى حالة الاهتزاز والسرعة معًا، لتحديد نوع الاهتزاز وتجنب الأخطاء في التقييم. ⑶ يجب ألا يكون هناك أي ضوضاء ناتجة عن الاهتزاز، وفي حالة تجاوز مستوى الاهتزاز أو وجود أصوات ناتجة عن الاصطدامات أو الاحتكاك، يجب إيقاف التشغيل فورًا، ومعرفة سبب ذلك والتأكد من عدم وجود أي مشاكل قبل إعادة التشغيل. كما يجب التحكم في سرعة ارتفاع سرعة الدوران بعد تجاوز السرعة الحرجة. 52. ما هي أسباب القيم المرتفعة والمنخفضة جدًا للتمدد الناتج عن التوربينات البخارية؟ أسباب كون الفرق في التمدد لدى التوربينات كبيرًا: ⑴ عدم كفاية وقت التسخين عند بدء التشغيل، أو زيادة السرعة أو الحمل بسرعة كبيرة. ⑵ درجة حرارة الغاز في فراغ الأسطوانة أو جهاز التسخين عند الفلانجة منخفضة جدًا أو التدفق ضعيف، مما يؤدي إلى نقص في التسخين. ⑶ ارتفاع درجة حرارة البخار الداخل. ⑷ ارتفاع درجة حرارة البخار المُغذي لختم المحور، أو زيادة كمية البخار المُغذي له. ⑸ انخفاض الفراغ يؤدي إلى زيادة تدفق البخار الداخل إلى التوربين. ⑹ تغير سرعة الدوران. ⑺ يزداد فتح الصمامات، مما يقلل من تأثير التضييق. ⑻ نظام المسامير الانزلاقية أو لوحة محامله تتعطل وتنزلق، مما يمنع التمدد في الأسطوانة. ⑼ درجة حرارة زيت المحامل مرتفعة جدًا. . ⑽ يزداد الضغط على السطح غير العامل لمحامل الدفع مما يؤدي إلى تآكلها، ويتحرك الروتور باتجاه رأس الآلة. ⑾ تسرب العزل من الأسطوانة أو وجود هواء بارد يمر عبرها. ⑿ تؤدي التغيرات في التمدد النسبي للأسطوانات الأخرى في وحدة المحركات متعددة الأسطوانات إلى حدوث تغيرات في التمدد النسبي لهذه الأسطوانة. ⒀ يتدفق البخار البارد أو الماء البارد داخل الطبقة الوسطى للأسطوانة ذات الطبقتين. ⒁ مؤشر التمدد النسبي لا يعطي قيمة صفرية دقيقة، أو يتأثر بتغيرات التردد والجهد. أسباب ارتفاع قيمة الضغط السلبي: (١) سرعة انخفاض الحمل المفرطة أو فصل الحمل. ⑵ انخفضت درجة حرارة البخار بشكل كبير. ⑶ صدمة الماء. ⑷ انخفاض درجة حرارة بخار الختم المحوري. ⑸ تسخين مفرط في طبقة الوسادة بين الأسطوانات وجهاز التسخين عند الفلانجة. ⑹ درجة حرارة البخار الداخل أقل من درجة حرارة المعدن. ⑺ يتغير الانزياح المحوري إلى قيم سلبية. ⑻ انخفضت درجة حرارة زيت المحامل. ⑼ يتدفق البخار الساخن إلى الطبقة الوسطى بين الأسطوانتين (تسرب البخار من أنبوب الإدخال). ⑽ تغيرات التمدد والانكماش في الأسطوانات المتعلقة بوحدات المحركات متعددة الأسطوانات. ⑾ مستوى الصفر في جهاز قياس التمدد غير دقيق، أو يتأثر بتغيرات التردد والجهد. 53. لماذا يُمنع تشغيل التوربين عندما يزيد انحناء الروتور عن القيمة المسموح بها؟ بشكل عام، تتم مراقبة مدى انحناء الروتور بشكل غير مباشر في معظم التوربينات، من خلال مراقبة التغيرات في درجة اهتزاز الروتور. عندما يتجاوز مستوى اهتزاز الروتور القيمة الأصلية بشكل كبير، فهذا يعني أن ميل الروتور نحو الانحناء قد أصبح كبيرًا، وفي هذه الحالة، من المؤكد أن تشوه الأسطوانة سيكون كبيرًا أيضًا. وقد يختفي الفارق الشعاعي بين الأجزاء الثابتة والمتحركة في التوربين، وإذا تم تشغيل التوربين بالقوة، فإن الجزء المنحني من الروتور سيتحرك ويصطدم بأغلفة العزل، مما يؤدي إلى تآكل أغلفة العزل، كما أن ذلك سيسبب ارتفاع درجة الحرارة في الجزء المنحني من الروتور، وهذا بدوره يزيد من انحناء الروتور ويؤدي إلى زيادة الاحتكاك. وهكذا، قد يؤدي هذا الدوران المفرغ إلى حدوث انحناء دائم في الروتور، لذلك يُمنع تشغيل التوربين عندما يتجاوز انحناء الروتور القيمة المسموح بها. 54. لماذا يُمنع تشغيل الوحدات التي لا يستطيع نظام التحكم فيها الحفاظ على تشغيل التوربين بدون حمل؟ لا يمكن للتوربين أن يعمل في حالة عدم وجود حمل، وهذا يدل على وجود عيوب خطيرة في نظام التحكم. وإذا تم تشغيله بالقوة، فسيكون من الصعب دمجه في الشبكة الكهربائية أو فصله عنها. وحتى لو تمكن من الاندماج في الشبكة، فلن يكون بالإمكان تقليل الحمل إلى الصفر بشكل حر، كما أن التوربين سيتسارع بشكل كبير بعد فصل الحمل عنه فجأة. إيقاف تشغيل التوربين البخاري 1. كم عدد طرق إيقاف التشغيل؟ كيف يتم اختيار أنواع مختلفة من طرق التوقف؟ طرق توقف التوربينات تشمل التوقف الطبيعي والتوقف بسبب عطل. التوقف الطبيعي هو التوقف المخطط له مسبقًا. التوقف بسبب العطل هو حالة يتصرف فيها جهاز الحماية أو يتم التوقف يدويًا عند حدوث أي ظروف غير طبيعية في مجموعة توربينات البخار، وذلك بهدف حماية المجموعة من التلف أو تقليل الخسائر. ينقسم التوقف بسبب الأعطال إلى توقف طارئ وتوقف بسبب أعطال عادية. أثناء التوقف الطبيعي، وبناءً على اختلاف بارامترات البخار أثناء عملية التوقف، يتم تقسيمه إلى طريقتين: التوقف بتغيير تدريجي للبارامترات والتوقف عند البارامترات الاسمية. يتم تحديد طريقة التوقف بناءً على هدف التوقف وحالة المعدات. عند التوقف الطبيعي، إذا كان الهدف هو الصيانة، فمن المفضل أن تبرد الوحدة بأسرع ما يمكن لبدء أعمال الصيانة في أقرب وقت ممكن؛ ولهذا يجب اعتماد طريقة التوقف التدريجي للبارامترات قدر الإمكان، كما يجب إطالة مدة هذه العملية قدر المستطاع وخفض البارامترات إلى مستويات منخفضة. 2. ما معنى التوقف بسبب المعاملات الانزلاقية؟ تبدأ التوربينات بالعمل وفقًا للمعايير والأحمال المحددة، حيث يتم فتح صمامات التحكم في الضغط العالي والمتوسط بشكل كامل، كما يتم تعديل عملية الاحتراق في الغلاية، مما يؤدي إلى تقليل خصائص البخار تدريجيًا، وبالتالي انخفاض حمل التوربينات تدريجيًا. في الوقت نفسه، يتم تشغيل جهاز تسخين فلانشة الأسطوانة لتبريد درجة حرارتها تدريجيًا؛ وعندما تنخفض معايير البخار الرئيسية إلى قيمة معينة، يتم فصل المولد الكهربائي وإيقافه. وتُعرف هذه العملية باسم التوقف التدريجي للمعايير. ٣. ما هي الاحتياطات الواجب اتخاذها عند التوقف بسبب مشاكل في المعاملات الانزلاقية؟ يجب مراعاة النقاط التالية عند التوقف باستخدام المعاملات المنزلقة: ⑴ عند التوقف بهذه الطريقة، هناك قواعد معينة تتعلق بانخفاض ضغط البخار الجديد؛ حيث يكون معدل انخفاض ضغط البخار الجديد في وحدات الضغط العالي في المتوسط من 0.02 إلى 0.03 ميجا باسكال/دقيقة، أما معدل انخفاض درجة حرارته فهو من 1.2 إلى 1.5 درجة مئوية/دقيقة. عند قيم المعاملات الأعلى، يمكن أن تكون سرعة التبريد وخفض الضغط أسرع بعض الشيء ； عند القيم المنخفضة للمعاملات، يمكن أن تكون سرعة التبريد وانخفاض الضغط أبطأ. ⑵ أثناء عملية التوقف بواسطة المعاملات الانزلاقية، يجب أن تظل درجة حرارة البخار الجديد عند 50 درجة مئوية كفرق حراري، لضمان عدم احتواء البخار على ماء. ⑶ عندما تكون درجة حرارة البخار الجديد أقل من درجة حرارة السطح الداخلي للفلانجة، يمكن استخدام جهاز التسخين المخصص للفلانجة. ⑷ لا يجوز إجراء اختبارات تجاوز السرعة للتوربين أثناء عملية التوقف بواسطة المعاملات الانزلاقية. ⑸ يجب أن تتوقف أجهزة التسخين ذات الضغط العالي والمنخفض بشكل تدريجي أثناء عملية التوقف التدريجي للمحرك. ٤. لماذا لا يُسمح بإجراء اختبارات تجاوز السرعة للتوربين خلال عملية التوقف بسبب معامل الانزلاق؟ إجراء اختبارات التسارع عندما تكون معايير البخار منخفضة للغاية أمر خطير للغاية. عادةً، عند التوقف بسبب مشاكل في المعاملات الانزلاقية حتى يتم فصل المولد عن الشبكة، تكون معاملات البخار أمام صمام البخار الرئيسي منخفضة للغاية. ولإجراء اختبار السرعة الزائدة، يجب تقليل فتحة صمام التحكم في البخار لرفع الضغط أمامه. عند ارتفاع الضغط، يقل درجة الحرارة الزائدة للبخار، مما قد يؤدي إلى أن تكون درجة حرارة البخار الجديد أقل من درجة الحرارة المشبعة عند ذلك الضغط، وهو ما يسبب وجود ماء في البخار، مما يؤدي إلى حدوث حوادث اصطدام الماء بتوربينات البخار. لذلك، من المحظور إجراء اختبارات السرعة الزائدة أثناء عملية توقف المحركات الكبيرة بشكل تدريجي. ٥. ما معنى “منحنى الحركة البطيئة”؟ ما فائدة رسمه؟ الفترة الزمنية التي تمر من لحظة إغلاق الصمامات الرئيسية وصمامات التنظيم بعد فصل المولد عن الشبكة، وحتى يتوقف الروتور تمامًا، تُسمى وقت توقف الروتور. أما الخط الذي يوضح العلاقة بين وقت توقف الروتور ومقدار انخفاض سرعته، فيُسمى منحنى توقف الروتور. بعد تشغيل الوحدة الجديدة لفترة من الزمن وعندما يعمل جميع أجزائها بشكل طبيعي، يمكن في فترات التوقف قياس منحنى الحركة الذاتية للروتور، واستخدام هذا المنحنى كمعيار لمنحنى الحركة الذاتية لتلك الوحدة. وعند رسم هذا المنحنى، يجب التحكم في الفراغ داخل الغلاية بحيث ينخفض بمعدل معين، وفي كل مرة يتم فيها التوقف، يتم تسجيل البيانات وفقًا لنفس الظروف لرسم منحنى الحركة الذاتية، وذلك لتسهيل مقارنة المشاكل وتحليلها. إذا انخفض وقت الحركة البطيئة بشكل كبير، فقد يكون ذلك بسبب تآكل المحامل أو حدوث احتكاك بين الأجزاء الثابتة والمتحركة في التوربين ； إذا زاد وقت التدفق الخامل بشكل كبير، فهذا يعني أن صمامات أنابيب البخار الجديد أو البخار المعاد تسخينه، أو صمامات منع تدفق البخار، ليست سليمة، مما يؤدي إلى تسرب البخار المضغوط إلى داخل الأسطوانة. عندما يبدأ مضخة زيت المحور العلوي في العمل مبكرًا ويكون الفراغ في الكوندينسر مرتفعًا، فإن وقت الحركة البطيئة يزداد أيضًا. ٦. لماذا يجب الانتظار حتى يصل الفراغ إلى الصفر عند توقيف التشغيل، قبل إيقاف تزويد الأسطوانة بالبخار؟ إذا توقف تزويد الغلاية بالبخار قبل أن يصل الفراغ إلى الصفر، فإن الهواء البارد سيدخل إلى الأسطوانة من نهاية المحور، مما يؤدي إلى تبريد الروتور والأسطوانة في تلك المناطق. وفي الحالات الشديدة، قد يؤدي ذلك إلى حدوث احتكاك في أجزاء الختم المحيط بالمحور أو تشوه في الأسطوانة. لذلك، من الضروري أن يصل الفراغ إلى الصفر قبل توقف تزويد الغلاية بالبخار. ٧. لماذا يتم تخفيض الفراغ بعد إيقاف التشغيل، بحيث يصبح الفراغ صفرًا عندما يتوقف الروتور عن الحركة؟ خلال عملية التوقف التدريجي للتوربين، يكون أفضل طريقة للحفاظ على الفراغ هي تقليل مستوى الفراغ تدريجيًا، والسعي قدر الإمكان إلى جعل الروتور ساكنًا، بحيث يصل مستوى الفراغ إلى الصفر. وذلك لأن: (١) يرتبط زمن التباطؤ بعد التوقف بزمن الحفاظ على الفراغ؛ حيث ينخفض الفراغ في كل مرة يتوقف فيها النظام بمعدل معين، مما يسهل مقارنة منحنيات التباطؤ. ⑵ إذا كان انخفاض الفراغ أثناء العمل بحالة السير الخامل بطيئًا جدًا، فإن الوقت الذي يقضيه الجهاز في العمل عند السرعة الحرجة سيكون طويلًا، وهو ما يشكل خطرًا على أمان الجهاز. ⑶ إذا انخفض الفراغ في المرحلة السابقة للتوقف بسرعة كبيرة، بحيث يصل إلى الصفر بينما لا يزال هناك سرعة دوران معينة، فإن الحرارة الناتجة عن خسائر الضخ في الشفرات الطويلة بالمراحل اللاحقة تكون كبيرة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة البخار المطرود. وهذا لا يفيد في طرد الماء المتراكم داخل الأسطوانة، كما أنه يسهل حدوث تآكل معدن التوربين بعد التوقف. ⑷ إذا توقف الدوار وكان هناك فراغ عالٍ، فإن استمرار تزويد الغلاف المحيط بالمحور بالبخار سيؤدي أيضًا إلى زيادة الفرق في درجة الحرارة بين الأسطوانتين العلوية والسفلية، مما يسبب تشوهًا غير متساوٍ في الدوار وانحناءه نتيجة الحرارة. وبناءً على ما سبق، من الأفضل أثناء توقف التشغيل التحكم في سرعة الدوران لتصبح صفرًا، وكذلك الضغط السلبي ليصبح صفرًا؛ أما في العمليات الفعلية، فيتم التحكم والتعديل باستخدام باب كسر الضغط السلبي. 8. لماذا يجب تفعيل مفتاح التشغيل التلقائي لمضخة الزيت أثناء عملية تدوير ترس المحرك البخاري؟ على الرغم من وجود أنظمة الحماية المتصلة بجهاز تدوير عجلات التوربين، إلا أنه عندما ينخفض ضغط الزيت الخافض للحرارة إلى مستوى معين، فإن جهاز التدوير يتوقف عن العمل لحماية أسطوانات الدوران في التوربين. لكن أحيانًا قد تفشل أنظمة الحماية هذه، وفي حالة عدم قدرة مضخة الزيت على ضخ الزيت أو حدوث عطل فيها، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث احتكاك جاف بين أسطوانات الدوران، مما يتسبب في تلفها. بعد تفعيل نظام الربط لمضخة الزيت، في حال حدوث عطل في مضخة الزيت التي تعمل بالتيار المتردد، يمكن تشغيل مضخة الزيت التي تعمل بالتيار المستمر بشكل تلقائي، وذلك لتجنب تلف غلاف المحور. ٩. ما هي الأمور التي يجب الانتباه إليها أثناء عملية تدوير العجلات؟ يجب الانتباه إلى النقاط التالية أثناء عملية تدوير العجلة: (١) مراقبة ما إذا كان تيار محرك تدوير العجلة طبيعيًا، وما إذا كان مؤشر التيار يتأرجح. ⑵ يجب فحص قيمة مؤشر انحناء الروتور بشكل دوري للتأكد من عدم حدوث أي تغييرات فيها. ⑶ يجب الاستماع بشكل دوري إلى ما إذا كان هناك أصوات احتكاك داخل الأسطوانة وفي مناطق الختم عالية ومنخفضة الضغط. ⑷ يجب فحص أداء مضخة زيت التشحيم بشكل دوري. 10. لماذا يجب أن تستمر مضخة زيت التشحيم في العمل لفترة بعد إيقاف التوربين وانتهاء عملية تدوير الأسطوانات؟ الغرض الرئيسي من تشغيل مضخة زيت التشحيم باستمرار هو تبريد العمود والوشيعة؛ فبعد التوقف، يظل درجة حرارة معدن الدوار مرتفعة، مما يؤدي إلى انتقال الحرارة عبر الوشيعة إلى العمود. إذا لم يكن هناك ما يكفي من زيت التبريد لتبريد محاور الروتور، فإن درجة حرارة وسادات المحامل سترتفع، وفي الحالات الشديدة قد يذوب مادة التغليف الموجودة في المحامل، مما يؤدي إلى تلفها ； كما أن ارتفاع درجة حرارة المحامل يؤدي إلى أكسدة سريعة للزيت المتبقي داخلها، بل وقد يتسبب في انبعاث الدخان ونشوب الحريق. أثناء تشغيل مضخة الزيت ذات الضغط المنخفض، يجب أن يستمر تشغيل جهاز تبريد الزيت أيضًا، وذلك للحفاظ على درجة حرارة الزيت التشحيمية دون 40 درجة مئوية. بعد توقف توربين البخار عالي الضغط، يجب أن يستمر تشغيل مضخة زيت التشحيم لمدة 8 ساعات على الأقل. بالطبع، يجب تحديد كل وحدة بشكل منفصل حسب الظروف. ٩. ما هي أعمال الصيانة التي يجب القيام بها بعد توقف الآلة عن العمل؟ تعتبر أعمال الصيانة بعد توقف التشغيل ذات أهمية كبيرة، فبالإضافة إلى مراقبة عمل جهاز تدوير الأسطوانات بعد التوقف، يجب أيضًا القيام بالأعمال التالية: (١) قطع مصادر الماء والبخار المتصلة بالأسطوانات بشكل صارم، لمنع تسربها إلى داخل الأسطوانات، مما قد يؤدي إلى زيادة الفرق في درجة الحرارة بين الأسطوانات، وربما يتسبب في تلف المعدات. ⑵ راقبوا بعناية درجة حرارة البخار الخارج من أسطوانة الضغط المنخفض ومستوى الماء في المكثف ومستوى الماء في المرجل؛ يُمنع تمامًا امتلاءه بالماء. ⑶ انتبهوا إلى ماء التبريد لدعامات ختم دوار المولد، لمنع انقطاع ماء التبريد وتلف الحشوة. ⑷ بعد تخفيض ضغط الغلاية، يجب فتح جميع صمامات التصريف وصمامات تفريغ الهواء في الوحدة ； في الشتاء، يجب اتخاذ تدابير وقائية ضد التجمد، ولا ينبغي أن يكون هناك مياه متراكمة في جميع المعدات والأنابيب. 10. أين يكون أقصى انحناء للروتور بعد توقف التوربين؟ متى يكون بدء التشغيل أكثر خطورة؟ بعد توقف التوربين، إذا لم يتسنَّ تشغيل آلية تدوير الروتور لأسباب ما، فإن الفرق في درجة الحرارة بين الجزء العلوي والسفلي من الأسطوانة أو لأسباب أخرى، سيؤدي إلى انحناء الروتور تدريجيًا. عادةً ما يكون أكبر قدر من الانحناء بالقرب من المرحلة التنظيمية، ويصل أقصى قدر للانحناء إلى حوالي 2 إلى 10 ساعات بعد التوقف. لذلك، فإن تشغيل التوربين خلال هذه الفترة يعتبر الأكثر خطورة. ١١. لماذا لم ينخفض الحمل إلى الصفر، ولا يمكن فصل المولد عن الشبكة؟ إذا لم يتم تقليل الحمل إلى الصفر أثناء عملية التوقف، فغالبًا ما يكون ذلك بسبب عدم دقة تشغيل صمامات التحكم أو انسدادها، أو عطل في صمامات منع الضغط العكسي، مما يؤدي إلى عدم إغلاقها بشكل صحيح، وبالتالي يتدفق كمية كبيرة من البخار من نظام التدفئة. في هذه الحالة، إذا تم فصل المولد عن الشبكة، سيحدث حادث تسارع. لذلك، يجب أولاً التخلص من المشكلة، وذلك عن طريق إغلاق صمامات التحكم الأوتوماتيكية في تدفق البخار، بالإضافة إلى استخدام صمامات العزل الكهربائية، من أجل خفض الحمل إلى الصفر، ثم إيقاف تشغيل المولد. 12. لماذا عند التوقف بسبب مشاكل في المعاملات الانزلاقية، من الأفضل خفض درجة حرارة البخار أولاً ثم خفض ضغط البخار؟ نظرًا لأن درجة الحرارة الزائدة للبخار الرئيسي مرتفعة أثناء التشغيل الطبيعي للتوربين، فمن الأفضل عند إيقاف التشغيل بشكل تدريجي الحفاظ على ضغط البخار ثابتًا وخفض درجة حرارة البخار بشكل مناسب، مما يقلل من درجة الحرارة الزائدة للبخار الرئيسي. وهذا يساعد في تبريد الأسطوانات، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الأسطوانات بعد إيقاف التشغيل، وبالتالي يقلل من وقت تدوير الأسطوانات. 13. بعد التوقف وفي حالة دوران العمود، ما هي المتطلبات المتعلقة بتشغيل نظام زيت الختم في المولد الكهربائي المبرد بالهيدروجين؟ يجب أن يظل نظام زيت الختم في مولدات التبريد بالهيدروجين في حالة عمل طبيعية، سواء أثناء تدوير العجلات أو عند توقف الدوران ووجود ضغط داخلي. نظرًا لأن زيت الختم متصل بنظام زيت التشحيم، فمن الممكن أن يدخل زيت الختم الذي يحتوي على الهيدروجين إلى خزان الزيت الرئيسي عبر الأنابيب المتصلة، وسيتم فصل الهيدروجين الموجود في الزيت داخل خزان الزيت الرئيسي. إذا تراكم الهيدروجين في خزان الوقود الرئيسي، فهناك خطر حدوث انفجار للهيدروجين وإمكانية اشتعال النار في الخزان؛ لذلك يجب أيضًا الحفاظ على تشغيل مراوح إزالة الدخان والهيدروجين المستخدمة في نظام الوقود ونظام خزان الوقود الرئيسي بشكل مستمر.