ughآشکار سازی نشت لوله بویلر در نیروگاه باارتعاش گیرAMS
در سیستم AMsاز موجبرها [و سنسورهای نصب شده روی دیواره بویلر و لوله های نوع peg finned برای شنیدن صداهای ناشی از نشت استفاده می شود .
در نزدیکی محل هر موجبر یک تقویت کننده اولیه قرار دارد که از طریق یک کابل کواکسیال بطول 1500 ft به کابین سیستم متصل می شود.
سیستم AMS در اتاق پخش کار قرار داده می شود.
این سیستم دارای یک مدار الکترونیکی برای تقویت و فیلتر کردن سیگنالهای ورودی می باشد و نرم افزاری برای محدود کردن سیگنال صوتی تقویت شده در باندهای فرکانسی 1.7 kHz تا 90 kHz و 20 Hz تا 1 kHz دارد.
اگر انرژی صوتی ایجاد شده بوسیله نشت، از یک مقدار آستانه ای معین در یک مدت زمان معین فراتر رود، سیستم سیگنال هشدار تولید می کند.
در سیستم AMS ارزیابی قابلیت اطمینان ، میزان موثر بودن و هزینه سیستم آشکار سازی نشت مبتنی بر فن آوری جدید موجبر فلز برد بود..
نتایج نشان داد که موجبرهای فلز برد بسیار حساستر از موج برهای هوا برد هستند .
همچنین اثبات شد که موجبرهای فلز برد قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به موجبرهای هوا برد دارند و هزینه نصب آنها کمتر از موجبرهای هوا برد می باشد .
با توجه به این که برای نصب موجبرهای فلز برد نیاز به وجود روزنه در کوره نیست، کاربرد این موجبرها در کوره پایین بسیار ارزشمند است.
برنامه های نیروگاه برای آینده، نصب سنسورهای بیشتر به هر دو واحد با تعداد بهینه 28 است.
با افزایش تعداد سنسور ها می توان تمام بخشهای هر دو واحد را تحت پوشش قرار داد .
سیستم AMS-2 می تواند حداکثر 192 ورودی را روی حداکثر 8 بویلر متفاوت نظارت کند.
تئوری آشکار سازی نشت
این سیستم برای آشکار سازی نشتهای جزئی بخار در سیستمهای تحت فشار نظیر بویلر های قدرت، بویلر های بازیابی و هیتر ها طراحی شده است.
این سیستم، کار آشکارسازی را با اندازه گیری مداوم صداهای داخلی بویلر با استفاده از سنسورهای پیزو الکتریک انجام می دهد.
سنسور ها در تمام بخشهای بویلر قرار داده می شوند و تعداد آنها بسته به اندازه بویلر بین 12 تا 40 سنسور در هر بویلر می باشد.
ارتعاشات ایجاد شده بوسیله نشت لوله توسط سنسور به یک سیگنال ولتاژ تبدیل می شود و سیستم آن را ثبت می نماید.
AMS -2 شکل 1 اجزای تشکیل دهنده سیستم
سیگنال تولید شده بوسیله سنسور توسط یک مدار الکترونیکی در باند فر کانسی بین 1.7 kHz تا 11 kHz فیلتر و تقویت می گردد.
در باند فوق، بین سیگنالهای ناشی از نشت و نویز عادی محیط بیشترین اختلاف وجود دارد.
در نیروگاه Conemough علاوه بر باند فوق، باند فرکانسی بین 20 Hz تا 1 kHz نیز برای تعیین حساسیت این باند به نویزهای نشت، نظارت می شود.
علاوه بر سیگنال صوتی هر سنسور ، سیستم از پارامترهای کمکی دیگری نیز همچون بار (MW)، فلوی گاز و فشار گرمکن مجدد استفاده می نماید.
این پارامترها برای تعیین تاثیر شرایط کار عادی نیروگاه روی نویز محیطی عادی بویلر سودمند هستند.
در نیروگاهConemough ، بهره بردار هم بصورت مستقیم و هم از طریق واسط سریال DCS میتواند با سیستم AMS در ارتباط با شد.
در نیروگاه Conemough ، سیستم AMS از موجبرهای فلز برد برای انتقال نویزهای ناشی از نشت به سنسورها استفاده می کند.
موجبر فلز برد یا Sounding Rod، یک میله فولادی ضد زنگ به قطر 3/8 in و طول 12 in است
سیگنال تولید شده بوسیله سنسور توسط یک مدار الکترونیکی در باند فر کانسی بین 1.7 kHz تا 11 kHz فیلتر و تقویت می گردد.
در باند فوق، بین سیگنالهای ناشی از نشت و نویز عادی محیط بیشترین اختلاف وجود دارد.
در نیروگاه Conemough علاوه بر باند فوق، باند فرکانسی بین 20 Hz تا 1 kHz نیز برای تعیین حساسیت این باند به نویزهای نشت، نظارت می شود.
علاوه بر سیگنال صوتی هر سنسور ، سیستم از پارامترهای کمکی دیگری نیز همچون بار (MW)، فلوی گاز و فشار گرمکن مجدد استفاده می نماید.
موجبر فلز برد یا Sounding Rod، یک میله فولادی ضد زنگ به قطر 3/8 in و طول 12 in است که به دیواره لوله های بویلر و بدنه بویلر جوش داده می شود.
یک سر این موجبر، سوراخ است وسر دیگر آن به بویلر جوش داده می شود که برای سهولت جوشکاری همانند نوک اسکنه ساخته شده است .
در سر سوراخ دار موجبر، سنسور مخصوص محیطهای با دمای زیاد نصب می گردد.
سنسور طوری طراحی شده است که نویزهای محیط خارجی بویلر کمترین تاثیر را روی آن دارند.
در بخشهایی از بویلر مانند اکونومایزر که لوله های peg-finnedوجود دراند، یک صفحه به ابعاد 12 in 12 in ¼ in نصب می شود که همانند یک صفحه جمع کننده صدا عمل می نماید.
موجبر فلز برد به مرکز صفحه متصل می شود.
نیروگاه Conemough اولین جایی بود که این روش تجربی را برای اتصال موجبر فلز برد استفاده نموده است.
شکل 2: نمایش موج بر – نشت نویزهای ناشی از نشت بخار از طریق گازهای داخل بویلر و از طریق مسیرهای فلزی منتقل می شوند .
سیستم AMS از موجبرهای فلز برد با سنسورهای صوتی برای آشکارسازی ارتعاشات نشتهای هوابرد و فلز برد استفاده میکند.
شکل2 نحوه آشکارسازی نشتهای هوابرد وفلز بردرا بوسیله موجبرهای فلز برد نشان می دهد.
نشتهای هوابرد : اگر نشتی در داخل بویلر مثلاً در سوپر هیتر، ری هیتر یا اکونومایزر وجود داشته باشد ، ارتعاشات ناشی از آن نشت، امواج صوتی تولید می کند که از گازهای داخل بویلر عبور نموده و به دیواره بویلر یا صفحه موجبر برخورد می کند.
دیواره بویلر و یا صفحه متصل به موجبر همانند یک دیافراگم عمل می نماید و به ارتعاش در می آید و باعث ارتعاش سنسور و در نتیجه تغییر ولتاژ می شود.
این ولتاژ توسط سیستم تقویت، فیلتر و تحلیل می شود و در صورتی که سیگنال از یک مقدار آستانه ای معین برای مدتی بیش از یک تاخیر زمانی معین تجاوز نماید، سیستم یک سیگنال هشدار تولید می کند.
نشتهای فلز برد: اگر نشتی در دیواره آب، چه در داخل و چه در خارج بویلر وجود داشته باشد ، این نشت ارتعاشاتی تولید می کند که از لوله ها و دیواره ها می گذرند و به سنسور می رسند.
سنسور این ارتعاشات را به یک سیگنال ولتاژ تبدیل می کند که سیستم آن را تقویت ، فیلتر و تحلیل می نماید .اگر سیگنال از یک مقدار آستانه ای معین برای مدت زمانی بیش از یک مقدار معین تجاوز کند سیستم یک سیگنال هشدار تولید می نماید.
نحوه مقابله با تاثیر صدای دمنده دوده نویز تولید شده توسط دمنده های دوده بسیار شبیه نویز ایجاد شده بوسیله نشت بخار است.
سیستم AMS از تاخیر زمانی برای تفکیک نویزهای ناشی از نشت بخار از نویزهای تولید شده بوسیله دمنده های دوده استفاده می کند.
در نیروگاه Conemough ، تاخیر زمانی برای هر سنسور روی 30 دقیقه تنظیم شده است.
هنگامی که یک دمنده دوده در حال کار است و یک سنسور به نویز آن پاسخ می دهد، کلاک تاخیر زمانی برای آن سنسور شروع به شمارش می نماید.
وقتی که دمنده دوده خاموش می شود، نویز محیطی در بویلر به حالت عادی باز می گردد ( با فرض این که هیچ نشتی در بویلر وجود ندارد ) و کلاک تاخیر زمانی صفر یا بازنشانی [می شود.
هنگامی که دمنده دوده بعدی شروع به کار می کند ، کلاک تاخیر زمانی 30 دقیقه ای سنسوری که صدای دمنده دوده را دریافت می کند، شمارش را مجددا آغاز می نماید.
در صورتی که تاخیر زمانی از 30 دقیقه بگذرد، سیستم یک سیگنال هشدار تولید می کند.
این وضعیت تنها در صورتی رخ می دهد که یک نویز غیر عادی مداوم در بویلر وجود داشته باشد مانند نشت بخار یا نقص فنی دمنده دوده .
فن آوریهای موج بر مقایسه موجبرهای هوا برد و فلز برد: در نخستین سیستمهای AMS که صنایع Triple 5 برای بویلرهای قدرت ساخت از فن آوری موجبر هوابرد استفاده شده بود.
موجبر هوابرد معمولاً یک لوله ضد زنگ به قطر 1 یا 2 اینچ و تقریباً بطول 18 in می باشد که دارای یک خمیدگی 90 درجه است.
یک سر لوله روی دیواره بویلر در جاهای بازی مثل در بازرسی بویلر یا در ورود و خروج پرسنل نصب می شود و سر دیگر موجبر به سنسور متصل می گردد.
موج صوتی ایجاد شده بوسیله نشت از طریق موج بر به سنسور منتقل می شود.
مشکل ذاتی این تکنیک، تجمع خاکستر در درون لوله و مسدود شدن مسیر صوتی از موجبر به سنسور است که باعث کاهش حساسیت سیستم می گردد.
بنابراین پرسنل تعمیرات و نگهداری بویلر باید بصورت دوره ای لوله ها را پاک کنند.
با توجه به این مشکلات، صنایع Triple 5 به دنبال راهی برای آشکار سازی بدون استفاده از موجبرهای هوابرد بود .
کارهای تحقیقاتی در Conemough صنایع Triple 5 آزمایشهای متعددی را روی بویلرهای بازیابی و قدرت در حال کار، برای ارزیابی حساسیت و قابلیت اطمینان موجبرهای فلزبرد انجام داده است.
با استفاده از دمنده های دوده بعنوان شبیه ساز نشت، پاسخ موجبرهای فلز برد و هوا برد که در کنار یکدیگر نصب شده بودند با یکدیگر مقایسه شد.
شکل 3 پاسخ ولتاژ به نویز ایجاد شده توسط 17 زوج دمنده دوده را برای موجبر فلز برد شماره 8 در مقایسه با موجبر هوا برد شماره 17 نشان می دهد.
شکل 3: پاسخ موج بر فلزبرد شماره 8 و موجبر هوابرد شماره 17 به دمنده های دوده موجبرهای شماره 8 و 17 در کنار یکدیگر روی دیواره جلویی یک بویلر بازیابی B&W، 700 tons/day، 1400 psigنصب شده بودند..
پاسخ موجبر فلز برد در بعضی موارد، 10 برابر پاسخ موجبر هوابرد بود.
محور افقی، شماره دمنده دوده (IK) و همچنین فاصله بین دمنده دوده و موجبرهای 8 و 17 را بر حسب فوت نشان می دهد.
آزمایش موفقیت آمیز موجبرهای فلزبرد روی بویلرهای بازیابی باعث شد این روش روی بویلرهای قدرت نیز آزمایش شود.
در نیروگاه Conemough نیز همان مقایسه های قبلی انجام شد و خوشبختانه یک نشت اکونومایزر در واحد 1 آشکارسازی شد.
شکل 4، دامنه سیگنال ولتاژ در طول 5/2 ساعت را برای موجبرهای هوابرد و فلزبرد که این نشت را آشکار کردند نشان می دهد.
شکل( 4 ): ثبت 5/2 ساعته نشت اکونومایزر : پاسخ موجبرهای فلز برد و هوا برد مزایای موجبرهای فلز برد موجبرهای فلز برد مزایای متعددی نسبت به موجبرهای هوابرد دارند.
1- حساسیت موجبرهای فلز برد به نویزهای بخار بین یک تا سه برابر بیشتر از موجبرهای هوا برد است.
2- موجبرهای فلز برد نصب شده روی دیواره های آب می توانند نشتهای لوله در داخل و خارج کوره را آشکار کنند.
3- موجبرهای فلز برد را تقریباً در هر جایی از بویلر می توان نصب کرد و محدود به مکانهای باز بویلر نیستند .
این موجبرها می توانند نشتهای لوله در دیواره های کوره پایین را آشکار کنند.
4- موجبرهای فلز برد می توانند هم نویزهای نشت منتقل شده از طریق گازهای موجود در بویلر و هم نویزهای منتقل شده از طریق مسیرهای فلزی را آشکار کنند.
5- هزینه های خرید اری و نصب موجبرهای فلز برد کمتر است.
موجبرهای فلز برد هزینه های تعمیر و نگهداری سیستم را کاهش می دهند.
شده بوسیله سیستم و جستجوی مقادیری که افزایش تدریجی داشتند و در نتیجه مبین وجود نشت جزئی رو به گسترش بودند کردند.
هم اکنون، در نیروگاه Conemough هشت موجبر روی هر یک از واحدها نصب شده است.
برنامه آینده شامل توسعه سیستم تا تعداد حدود 24 سنسور روی هر واحد می باشد .
افزایش تعداد سنسورها به آشکار سازی نشتهای کوچک کمک می کند و جایابی نشتها را با دقت بیشتری امکان پذیر می نماید.
نتیجه گیری نشت لوله مهمترین دلیل خروجهای اجباری بویلر های قدرت می باشد .
در نیروگاه Conemough، آشکار سازی سریع نشتهای جزئی لوله ها، زمان لازم برای برنامه ریزی خروج واحد را در طول دوره های زمانی که تقاضا پایین است فراهم می نماید.
قابلیت ثبت اطلاعات سیستم آشکار سازی نشت، امکان مشاهده و نظارت وقوع و گسترش نشتها را فراهم می کند.
همچنین فن آوری موجبر فلز برد بسیار موثر، قابل اطمینان ، حساس و تقریباً بدون نیاز به تعمیر و نگهداری می باشد.
در طول پنج سال کا ر، با استفاده از سیستم AMS حدود 24 نشت بسرعت آشکار شد و در نتیجه زمان خروج و خسارتهای ثانویه کاهش یافت و منجر به هزاران دلار صرفه جویی در هزینه ها شد.