شبیه سازی نیروگاه برق آبی در متلب - انجام پروژه متلب |پروژه متلب | انجام پروژه متلب برق | شبیه سازی با متلب

شبیه سازی نیروگاه برق آبی در متلب

شبیه سازی نیروگاه برق آبی در متلب :پروژه متلب

پروژه متلب : در این پروژه که شبیه سازی مقاله هم می باشد یک نیروگاه برق آبی را در سیمولینک شبیه سازی کرده ایم.

نیروگاه آبی

        پروژه متلب   تبدیل نیروی عظیم آب به نیروی الکتریکی از بدو پیدایش صنعت برق مورد توجه خاص قرار داشته است زیرا علاوه بر این که آب رایگان در اختیار نیروگاه و صنعت قرار می‌گیرد تلف نیز نمی‌شود و از بین نمی‌رود بخصوص موقعی که بتوان پس از تبدیل انرژی جنبشی آب به انرژی الکتریکی، در کشاورزی نیز از آن استفاده کرد ارزش چنین نیروگاهی دو چندان می‌شود.

آن چیز که استفاده از نیروی آب را برای تولید انرژی الکتریکی محدود می‌کند و به آن شرایط خاصی می‌بخشد گرانی قیمت تأسیسات (سد و کانال کشی و غیره) می‌باشد. از این جهت است که در کشورهای مترقی و پیشرفته و صنعتی با وجود رودخانه‌های پر آب و امکانات آب فراوان هنوز قسمت اعظم انرژی الکتریکی توسط نیروگاههای حرارتی تولید می‌شود و نیروگاههای آبی فقط در شرایط خاص می‌تواند از نظر اقتصادی با نیروگاههای حرارتی رقابت کند.

اگر برای به حرکت در آوردن توربین آبی در هر ثانیه    Q متر مکعب آب (QKg/sec * 1000) با ارتفاع ریزش H متر موجود باشد قدرت تولید شده برابر است با:

راندمان ماشین آبی است که اگر برابر ۷۵/۰= فرض شود (اغلب راندمان ماشین‌های آبی در حدود %۹۵-۸۵ می‌باشد) می‌توان رابطه ۱ را به صورت ساده زیر نوشت:

پروژه متلب چنانچه دیده می‌شود قدرت توربین‌های آبی متناسب با ارتفاع ریزش مؤثر آب می‌باشد. که در آن H ارتفاع ریزش آب Q: مقدار ریزش آب و N عده دور توربین است.

استفاده از توربین‌های با عده دور مخصوص زیاد در ارتفاع ریزش آب زیاد بی‌حاصل است زیرا در اثر سرعت زیاد سیال، تلفات دستگاه زیاد و راندمان آن کم خواهد شد. لذا نیروگاههای آبی متناسب با ارتفاع ریزش آب به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:

نیروگاه آبی با فشار کم

نیروگاه آبی با فشار متوسط

نیروگاه آبی با فشار زیاد

نیروگاههای آبی را از نظر نوع آب به دو دسته زیر تقسیم میکنند :

الف: نیروگاه آب رونده

ب: نیروگاه انباره‌ای

پروژه متلب نیروگاه آب رونده نیروگاهی است که از همان مقدار آب دائمی موجود در رودخانه و یا آبی که به دریاچه می‌ریزد بهره می‌گیرد و بدین جهت باید دائماً کار کنند و برق پایه شبکه را تأمین کند.

نیروگاه انباره‌ای در مناطق کوهستانی که مقدار آب رودخانه در فصول مختلف شدیداً متغیر است احداث شود در این نیروگاه از مقدار آب جریان‌دار استفاده نمی‌شود. بلکه از

آبی که در پشت سد به صورت دریاچه انباشته شده برای تولید انرژی الکتریکی مصرف می‌شود. چنین نیروگاهی بیشتر برای تأمین برق پیک بکار برده می‌شود زیرا در مواقعی که احتیاج به نیروی برق زیاد نیست می‌توان از هرز رفتن آب جلوگیری کرد و آب را برای مواقع ضروری در پشت سد انباشت.

نیروگاههای ابی بسته به نوع توربین بکار رفته در ان به ۳ دسته تقسیم میشوند:

۱-نیروگاه ابی با توربین فرانسیس

۲- نیروگاه ابی با توربین کاپلان

۳- نیروگاه ابی با توربین پلتون

که این تقسیم بندی با توجه به ارتفاع ریزش اب صورت گرفته است.

۲-۱– نیروگاه بخاری:

پروژه متلب اگر بتوان در تحویلات یک نیروگاه بخار از آن مقدار کالری که در آخرین مرحله از توربین خارج شده و در کندانسور تبدیل به آب می‌گردد استفاده صنعتی نمود، راندمان حرارتی نیروگاه به مقدار قابل ملاحظه‌ای بالا می‌رود بدین جهت در تمام جاهائی که

علاوه بر انرژی الکتریکی احتیاج به مقدار زیادی کالری یا انرژی حرارتی باشد از توربین بخاری استفاده می‌شود که بتوان پس از انجام کار الکتریکی از حرارت باقی مانده نیز استفاده کرد بعبارت دیگر در این نوع توربین بخار‌، بخار خارج شده از آخرین مرحله توربین توسط لوله‌هایی برای مصارف صنعتی و حرارتی هدایت می‌شود و بخار پس از تحویل انرژی حرارتی خود تقطیر شده و آب مقطر آن مجدداً به دیگ بخار باز می‌گردد و چنانچه دیده می‌شود عمل کندانسور را مصرف کننده انرژی حرارتی انجام می‌دهد.

البته عمل تقطیر در اینجا در درجه حرارت بیشتری انجام می‌گیرد تا در کندانسور که تقریباً خلاء ایجاد می‌شود و بدین جهت گوئیم توربین در چنین نیروگاهی با فشار مخالف کار می‌کند.

یک کارگاه صنعتی بزرگ که دائماً انرژی حرارتی مصرف می‌کند بهتر است مصرف الکتریکی خود را نیز خود، تهیه کند. زیرا در این صورت نیروی برق تولید شده یک نیروی باز یافته است که در کنار تولید انرژی حرارتی بدست آمده است. بدین جهت است که در کارخانجات شیمیایی، کاغذسازی، بریکت سازی، آب‌جو سازی و غیره اغلب از این نوع مراکز حرارتی که در ارتباط با مولد برق می‌باشد استفاده می‌شود

قسمتهای مهم تشکیل دهنده  یک نیروگاه بخار:

به طور کلی یک نیروگاه بخار از بخشهای متعددی تشکیل شده است که در زیر به معرفی هر یک از آنها می‌پردازیم:

۱-بویلر:

پروژه متلب  به طور کلی بویلر به اسبابی اطلاق می‌شود که در آن تولید بخار صورت می‌گیرد، بویلر یک مولد بخار است. یک بویلر نیروگاهی، شامل قسمتهای مختلف است که جهت سرویس، ارتباط و کنترل، بازدید و اطلاع رسانی به اتاق کنترل و پرسنل بهره بردار تعبیه شده است. مهمترین این قسمتها در زیر آمده است.

یکی از مهمترین اجزاء یک بویلر نیروگاهی که زیر فشار بحرانی کار می‌کند، درام است. درام در لغت به معنی مخزن غربال کننده آمده است و در اینجا نیز به منظور جدا کردن آب از بخار بکار گرفته می‌شود. بطوری که می‌توان وظایف درام را بصورت زیر تعریف کرد:

• جدا سازی بخار از آب
• تصفیه شیمیایی آب
• ذخیره سازی آب به منظور تأمین بخار مورد نیاز در هنگام تغییرات بار

جدا سازی بخار از آب که از مهمترین وظایف درام است به سه صورت انجام می‌شود:

۱ـ جدا سازی ثقلی

۲ـ جدا سازی به روش مکانیکی

۳ـ جدا سازی به روش گریز از مرکز

پروژه متلب  پس از آن که سیال محرک (آب) در بویلر به صورت مافوق گرم (سوپر هیت) درآمد آن را به سمت توربین هدایت می‌کنیم و این سیال باعث به گردش در آمدن توربین و در راستای آن تولید الکتریسیته می‌شود.

به دلیل این که سیال محرک در نیروگاه بخار، آب است و این سیال پس از انجام کار در توربین بخار به صورت دو فازه می‌باشد و باید دوباره به بویلر ـ جهت تکرار  سیکل ـ هدایت شود می‌بایست آن را کاملاً تقطیر نماییم. (زیرا اگر آب جدید را جایگزین آن نمائیم و بخار خروجی توربین را هدر بدهیم مقرون به صرفه نخواهد بود) این فرآیند (تقطیر) در سیستم تحت عنوان چگالش آب تغذیه صورت می‌گیرد.

در حالت کلی سیستم چگالش آب تغذیه از قسمتهای زیر تشکیل شده است:

۱ـ دستگاه انتقال گرما (چگالنده)                                        CONDENSER

۲ـ گرمکنهای آب تغذیه (در صورت وجود)

۳ـ دستگاه آب جبران                                              MAKE UP WATER

۴ـ دستگاه پرداخت آب چگالیده شده

CONDENSATE POLISHING PLANT

پروژه متلب    همانطور که می‌دانید آب خنک کن پس از آن که بخار خروج از توربین بخار را تحت فرآیند تقطیر به طور کامل به مایع اشباع تبدیل کرد، خود گرمای نهان سیال محرک را به صورت همرفت اجباری (اگر کندانسور از نوع تماس غیر مستقیم باشد) دریافت می‌کند، پس باید به گونه‌ای این گرما را از آب خنک کن بگیریم، تا امکان استفاده مجدد

آن در چرخه وجود داشته باشد، بدین منظور از سیستم خنک کننده آب چگالنده استفاده می‌کنیم.

سیستم خنک کننده آب چگالنده                              

 COOLING  SYSTEM MAIN        

پروژه متلب      امروزه روشهای متعددی جهت خنک‌ سازی آب چگالنده (آب خنک کن) وجود دارد، که استفاده از هر یک بسته به شرایط محیطی و جغرافیائی محل نیروگاه می‌باشد و ما قصد نداریم تمامی این روشها را مورد بررسی قرار دهیم، تنها به بررسی متداول‌ترین این روشها که امروزه مورد توجه قرار دارد می‌پردازیم (این روش در میان سایر روشها با قوانین و شرایط زیست محیطی تطابق زیادی دارد و همین امر باعث شده است تا مورد توجه قرار گیرد) البته این روش در میان روشهای دیگر دارای کمترین راندمان می‌باشد.

اساس کار این سیستم مانند رادیاتور در اتومبیل است. آب خنک کن پس از آنکه گرمای نهان سیال محرک را دریافت نمود (این آب دارای حجم زیاد است) توسط پمپ‌های پر قدرتی به سمت رادیاتورهای (دلتا) که بیرون از چگالنده و در محل باز قرار دارند هدایت می‌شود و گرمای دریافتی را به محیط بیرون پس می‌دهد.

به منظور جابه‌جایی سریعتر هوای اطراف دلتا از برجهای بلند که تنها به منظور تقویت جابه‌جایی هوا بنا شده است بهره می‌گیرند این برجها که در اصلاح برجهای خنک کننده نام دارند تنها باید فشار محرک لازم جهت جابه‌جایی مناسب هوا را فراهم آورند.

سیکل ترمودینامیکی ایده‌آل برای نیروگاه، بخار، سیکل رانکین   (RANKINE) است و روشهای متعددی جهت افزایش راندمان این سیکل وجود دارد که در زیر به معرفی آنها می‌پردازیم.

۱ـ سوپر هیت کردن بخار ورودی به توربین

۲ـ افزایش فشار بویلر

۳ـ کاهش فشار کندانسور

البته به کارگیری این روشها در یک نیروگاه بخار با محدودیتهایی روبروست، روشهای دیگری نیز در قالب سیکل رانکین ارائه شده است که باعث افزایش راندمان نیروگاهی که در این سیکل کار می‌کند می‌شود این نوع روشها عبارتند از:

۱ـ سیکل گرمایش مجدد                                        (    REAHEAT CYCLE)

۲ـ سیکل بازیابی                        (  REGENERATIVE FEED HEATING)

نمایی کلی ازروند کاری  یک نیروگاه بخار

خروجی متلب :