برق هسته اي

انرژي هسته اي

انرژی هسته ای از عمده ترین مباحث علوم و تکنولوژی هسته ای است و هم اکنون نقش عمده ای را در تأمین انرژی کشورهای مختلف خصوصا کشورهای پیشرفته دارد

. اهمیت انرژی و منابع مختلف تهیه آن، در حال حاضر جزء رویکردهای اصلی دولتها قرار دارد. به عبارت بهتر، از مسائل مهم هر کشور در جهت توسعه اقتصادی و اجتماعی  بررسی ، اصلاح و استفاده بهینه از منابع موجود انرژی در آن کشور است. امروزه بحرانهای سیاسی و اقتصادی و مسائلی نظیر محدودیت ذخایر فسیلی، نگرانیهای زیست محیطی، ازدیاد جمعیت، رشد اقتصادی ، همگی مباحث جهان شمولی هستند که با گستردگی تمام فکر اندیشمندان را در یافتن راهکارهای مناسب در حل معظلات انرژی در جهان به خود مشغول داشته اند.

در حال حاضر اغلب ممالک جهان به نقش و اهمیت منابع مختلف انرژی در تأمین نیازهای حال و آینده پی برده و سرمایه گذاریها و تحقیقات وسیعی را در جهت سیاستگذاری، استراتژی و برنامه های زیربنایی و اصولی انجام می دهند

. هم اکنون تدوین استراتژی که مرکب از بررسی تمامی پارامترهای تأثیر گذار در انرژی و تعیین راهکارهای مناسب جهت تمیزتر و کاراترنمودن انرژی و الگوی بهینه مصرف آن می باشد، در رأس برنامه های زیربنایی اکثر کشورهای جهان قرار دارد. در میان حاملهای مختلف انرژی،انرژی هسته ای جایگاه ویژه ای دارد. هم اکنون بیش از 430 نیروگاه هسته ای در جهان فعال می باشند و انرژی برخی کشورها مانند فرانسه عمدتا از برق هسته ای تأمین می شود.

جمهوری اسلامی ایران بیش از سه دهه است که تحقیقات متنوعی را در زمینه های مختلف علوم و تکنولوژی هسته ای انجام داده و براساس استراتژی خود، مصمم به ایجاد نیروگاههای هسته ای به ظرفیت کل

6000 مگاوات تا سال 1400 هجری شمسی می باشد. در این زمینه، جمهوری اسلامی ایران در نشست گذشته آژانس بین المللی انرژی اتمی، تمایل خود را نسبت به همکاری تمامی کشورهای جهان جهت ایجاد این نیروگاهها و تهیه سوخت مربوطه رسما اعلام نموده است.

کاربردهای علوم و تکنولوژی هسته ای

. وقتی صحبت از انرژی اتمی به میان می آید، اغلب مردم ابر قارچ مانند حاصل از انفجارات اتمی و یا راکتورهای اتمی برای تولید برق را در ذهن خود مجسم می کنند و کمتر کسی را می توان یافت که بداند چگونه جنبه های دیگری از علوم هسته ای در طول نیم قرن گذشته زندگی روزمره او را دچار تحول نموده است. اما حقیقت در این است که در طول این مدت در نتیجه تلاش پیگیر پژوهشگران و مهندسین هسته ای، این تکنولوژی نقش مهمی را در ارتقاء سطح زندگی مردم، رشد صنعت و کشاورزی و ارائه خدمات پزشکی ایفاء نموده است. موارد زیر از مهمترین استفاده های صلح آمیز از علوم و تکنولوژی هسته ای می باشند:استفاده از انرژی حاصل از فرآیند شکافت هسته اورانیوم یا پلوتونیوم در راکتورهای اتمی جهت تولید برق و یا شیرین کردن آب دریاها.استفاده از رادیوایزوتوپها در پزشکی، صنعت و کشاورزی

3-

استفاده از پرتوهای ناشی از فرآیندهای هسته ای در پزشکی، صنعت و کشاورزی

برق هسته ای

از مهمترین منابع استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی، ساخت راکتورهای هسته ای جهت تولید برق می باشد

. راکتور هسته ای وسیله ای است که در آن فرایند شکافت هسته ای بصورت کنترل شده انجام می گیرد. در طی این فرایند انرژی زیاد آزاد می گردد به نحوی که مثلا در اثر شکافت نیم کیلوگرم اورانیوم انرژی معادل بیش از 1500 تن زغال سنگ بدست می آید. هم اکنون در سراسر جهان، راکتورهای متعددی در حال کار وجود دارند که بسیاری از آنها برای تولید قدرت و به منظور تبدیل آن به انرژی الکتریکی، پاره ای برای راندن کشتیها و زیردریائیها، برخی برای تولید رادیو ایزوتوپوپها و تحقیقات علمی و گونه هایی نیز برای مقاصد آزمایشی و آموزشی مورد استفاده قرار می گیرند. در راکتورهای هسته ای که برای نیروگاههای اتمی طراحی شده اند (راکتورهای قدرت)، اتمهای اورانیوم و پلوتونیم توسط نوترونها شکافته می شوند و انرژی آزاد شده گرمای لازم را برای تولید بخار ایجاد کرده و بخار حاصله برای چرخاندن توربینهای مولد برق بکار گرفته می شوند.

راکتورهای اتمی را معمولا برحسب خنک کننده، کند کننده، نوع و درجه غنای سوخت در آن طبقه بندی می کنند.معروفترین راکتورهای اتمی، راکتورهایی هستند که از آب سبک به عنوان خنک کننده و کند کننده و اورانیوم غنی شده(2تا 4 درصد اورانیوم 235 ) به عنوان سوخت استفاده می کنند. این راکتورها عموما تحت عنوان راکتورهای آب سبک(LWR ) شناخته می شوند. راکتورهای WWER,BWR,PWR از این دسته اند. نوع دیگر، راکتورهایی هستند که از گاز به عنوان خنک کننده، گرافیت به عنوان کند کننده و اورانیوم طبیعی یا کم غنی شده به عنوان سوخت استفاده می کنند. این راکتورها به گاز- گرافیت معروفند. راکتورهای HTGR,AGR,GCR از این نوع می باشند. راکتور PHWR راکتوری است که از آب سنگین به عنوان کندکننده و خنک کننده و از اورانیوم طبیعی به عنوان سوخت استفاده می کند. نوع کانادایی این راکتور به CANDU موسوم بوده و از کارایی خوبی برخوردار می باشد. مابقی راکتورها مثل FBR (راکتوری که از مخلوط اورانیوم و پلوتونیوم به عنوان سوخت و سدیم مایع به عنوان خنک کننده استفاده کرده و فاقد کند کننده می باشد) LWGR(راکتوری که از آب سبک به عنوان خنک کننده و از گرافیت به عنوان کند کننده استفاده می کند) از فراوانی کمتری برخوردار می باشند. در حال حاضر، راکتورهای PWR و پس از آن به ترتیب PHWR,WWER, BWR فراوان ترین راکتورهای قدرت در حال کار جهان می باشند.به لحاظ تاریخی اولین راکتور اتمی در آمریکا بوسیله شرکت "وستینگهاوس" و به منظور استفاده در زیر دریائیها ساخته شد. ساخت این راکتور پایه اصلی و استخوان بندی تکنولوژی فعلی نیروگاههای اتمیPWR را تشکیل داد. سپس شرکت جنرال الکتریک موفق به ساخت راکتورهایی از نوع BWR گردید. اما اولین راکتوری که اختصاصا جهت تولید برق طراحی شده، توسط شوروی و در ژوئن 1954در "آبنینسک" نزدیک مسکو احداث گردید که بیشتر جنبه نمایشی داشت، تولید الکتریسیته از راکتورهای اتمی در مقیاس صنعتی در سال 1956 در انگلستان آغاز گردید. تا سال 1965 روند ساخت نیروگاههای اتمی از رشد محدودی برخوردار بود اما طی دو دهه 1966تا 1985 جهش زیادی در ساخت نیروگاههای اتمی بوجود آمده است. این جهش طی سالهای 1972 تا 1976 که بطور متوسط هر سال 30 نیروگاه شروع به ساخت می کردند بسیار زیاد و قابل توجه است. یک دلیل آن شوک نفتی اوایل دهه 1970 می باشد که کشورهای مختلف را برآن داشت تا جهت تأمین انرژی مورد نیاز خود بطور زاید الوصفی به انرژی هسته ای روی آورند. پس از دوره جهش فوق یعنی از سال 1986 تاکنون روند ساخت نیروگاهها به شدت کاهش یافته بطوریکه بطور متوسط سالیانه 4 راکتور اتمی شروع به ساخت می شوند.

کشورهای مختلف در تولید برق هسته ای روند گوناگونی داشته اند. به عنوان مثال کشور انگلستان که تا سال 1965پیشرو در ساخت نیروگاه اتمی بود، پس از آن تاریخ، ساخت نیروگاه اتمی در این کشور کاهش یافت، اما برعکس در آمریکا به اوج خود رسید. کشور آمریکا که تا اواخر دهه 1960 تنها 17 نیروگاه اتمی داشت در طول دهه های1970 و1980 بیش از 90 نیروگاه اتمی دیگر ساخت. این مسئله نشان دهنده افزایش شدید تقاضای انرژی در آمریکاست. هزینه تولید برق هسته ای در مقایسه با تولید برق از منابع دیگر انرژی در امریکا کاملا قابل رقابت می باشد. هم اکنون فرانسه با داشتن سهم 75 درصدی برق هسته ای از کل تولید برق خود درصدر کشورهای جهان قرار دارد. پس از آن به ترتیب لیتوانی(73درصد)، بلژیک(57درصد)، بلغارستان و اسلواکی(47درصد) و سوئد (8/46درصد) می باشند. آمریکا نیز حدود20 درصد از تولید برق خود را به برق هسته ای اختصاص داده است.

گرچه ساخت نیروگاههای هسته ای و تولید برق هسته ای در جهان از رشد انفجاری اواخر دهه

1960 تا اواسط 1980 برخوردار نیست اما کشورهای مختلف همچنان درصدد تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژی هسته ای می باشند. طبق پیش بینی های به عمل آمده روند استفاده از برق هسته ای تا دهه های آینده همچنان روند صعودی خواهد داشت. در این زمینه، منطقه آسیا و اروپای شرقی به ترتیب مناطق اصلی جهان در ساخت نیروگاه هسته ای خواهند بود. در این راستا، ژاپن با ساخت نیروگاههای اتمی با ظرفیت بیش از 25000 مگا وات درصدر کشورها قرار دارد. پس از آن چین، کره جنوبی، قزاقستان، رومانی، هند و روسیه جای دارند. استفاده از انرژی هسته ای در کشورهای کانادا، آرژانتین، فرانسه، آلمان، آفریقای جنوبی، سوئیس و آمریکا تقریبا روند ثابتی را طی دو دهه آینده طی خواهد کرد.

دیدگاههای اقتصادی و زیست محیطی برق هسته ای

.

امروزه کشورهای بسیاری بویژه کشورهای اروپایی سهم قابل توجهی از برق مورد نیاز خود را از انرژی هسته ای تأمین می نمایند

دیدگاه اقتصادی استفاده از برق هسته ای

. بطوریکه آمار نشان می دهد از مجموع نیروگاههای هسته ای نصب شده جهت تأمین برق در جهان به ترتیب 35 درصد به اروپای غربی، 33 درصد به آمریکای شمالی، 5/16 درصد به خاور دور، 13 درصد به اروپای شرقی و نهایتا فقط 74/0درصد به آسیای میانه اختصاص دارد. بدون شک در توجیه ضرورت ایجاد تنوع در سیستم عرضه انرژی کشورهای مذکور، انرژی هسته ای به عنوان یک گزینه مطمئن اقتصادی مطرح است. بنابراین ابعاد اقتصادی جایگزینی نیروگاههای هسته ای با توجه به تحلیل هزینه تولید(قیمت تمام شده) برق در سیستمهای مختلف نیرو قابل تأمل و بررسی است. از اینرو در اغلب کشورها، نیروگاههای هسته ای با عملکرد مناسب اقتصادی خود از هر لحاظ با نیروگاههای سوخت فسیلی قابل رقابت می باشند.

بهرحال طی چند دهه گذشته کاهش قیمت سوختهای فسیلی در بازارهای جهانی، سبب افزایش هزینه های ساخت نیروگاههای هسته ای به دلیل تشدید مقررات و ضوابط ایمنی، طولانی تر شدن مدت ساخت و بالاخره باعث ایجاد مشکلات تأمین مالی لازم و بالا رفتن قیمت تمام شده هر واحد الکتریسیته در این نیروگاهها شده است

. از یک طرف مشاهده میشود که طی این مدت حدود 40 درصد از هزینه های چرخه سوخت هسته ای کاهش یافته است و از سویی دیگر با توجه به پیشرفتهای فنی و تکنولوژی حاصل از طرحهای استاندارد و برنامه ریزیهای دقیق بمنظور تأمین سرمایه اولیه مورد نیاز مطمئن و به هنگام احداث چند واحد در یک سایت برای صرفه جوئیهای ناشی از مقیاس مربوط به تأسیسات و تسهیلات مشترک مورد نیاز در هر نیروگاه، همچنان مزیت نیروگاههای اتمی از دیدگاه اقتصادی نسبت به نیروگاههای با سوخت فسیلی در اغلب کشورها حفظ شده است.

سایر دیدگاههای اقتصادی در مورد آینده انرژی هسته ای حاکی از آن است که براساس تحلیل سطح تقاضا و منابع عرضه انرژی در جهان، توجه به توسعه تکنولوژیهای موجود و حقایقی نظیر روند تهی شدن منابع فسیلی در دهه های آینده، مزیتهای زیست محیطی انرژی اتمی و همچنین استناد به آمار و عملکرد اقتصادی و ضریب بالای ایمنی نیروگاههای هسته ای، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته ای نسبت به سایر گزینه های سوخت و پیشرفتهای حاصله در زمینه نیروگاههای زاینده و مهار انرژی گداخت هسته ای در طول نیم قرن آینده، بدون تردید انرژی هسته ای یکی از حاملهای قابل دسترس و مطمئن انرژی جهان در هزاره سوم میلادی به شمار می رود

. در این راستا شورای جهانی انرژی تا سال 2020 میلادی میزان افزایش عرضه انرژی هسته ای را نسبت به سطح فعلی حدود 2 برابر پیش بینی می نماید. با توجه به شرایط موجود چنانچه از لحاظ اقتصادی هزینه های فرصتی فروش نفت و گاز را با قیمتهای متعارف بین المللی در محاسبات هزینه تولید(قیمت تمام شده) برای هر کیلووات برق تولیدی منظور نمائیم و همچنین تورم و افزایش احتمالی قیمتهای این حاملها(بویژه طی مدت اخیر) را براساس روند تدریجی به اتمام رسیدن منابع ذخایر نفت و گاز جهانی مدنظر قرار دهیم، یقینا در بین گزینه های انرژی موجود در جمهوری اسلامی ایران، استفاده از حامل انرژی هسته ای نزدیکترین فاصله ممکن را با قیمت تمام شده برق در نیروگاههای فسیلی خواهد داشت.

دیدگاه زیست محیطی استفاده از برق هسته ای. بدیهی است که این روند به دلیل اثرات مخرب و مرگبار آن در آینده تداوم چندانی نخواهد داشت. از اینرو به جهت افزایش خطرات و نگرانیها تدریجی در مورد اثرات مخرب انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از کاربرد فرایند انرژیهای فسیلی، واضح است که از کاربرد انرژی هسته ای بعنوان یکی از رهیافتهای زیست  محیطی برای مقابله با افزایش دمای کره زمین و کاهش آلودگی محیط زیست یاد می شود. همچنانکه آمار نشان می دهد، در حال حاضر نیروگاههای هسته ای جهان با ظرفیت نصب شده فعلی توانسته اند سالانه از انتشار 8درصد از گازهای دی اکسید کربن در فضا جلوگیری کنند که در این راستا تقریبا مشابه نقش نیروگاههای آبی عمل کرده اند.

چنانچه ظرفیتهای در دست بهره برداری فعلی تولید برق نیروگاههای هسته ای، از طریق نیروگاههای با خوراک ذغال سنگ تأمین می شد، سالانه بالغ بر

1800 میلیون تن دی اکسید کربن، چندین میلیون تن گازهای خطرناک دی اکسید گوگرد و نیتروژن، حدود 70 میلیون تن خاکستر و معادل 90 هزار تن فلزات سنگین در فضا و محیط زیست انسان منتشر می شد که مضرات آن غیرقابل انکار است. لذا در صورت رفع موانع و مسایل سیاسی مربوط به گسترش انرژی هسته ای در جهان بویژه در کشورهای در حال توسعه و جهان سوم، این انرژی در دهه های آینده نقش مهمی در کاهش آلودگی و انتشار گازهای گلخانه ای ایفا خواهد نمود.

درحالیکه آلودگیهای ناشی از نیروگاههای فسیلی سبب وقوع حوادث و مشکلات بسیار زیاد بر محیط زیست و انسانها می شود، سوخت هسته ای گازهای سمی و مضر تولید نمی کند و مشکل زباله های اتمی نیز تا حد قابل قبولی رفع شده است، چرا که در مورد مسایل پسمانداری با توجه به کم بودن حجم زباله های هسته ای و پیشرفتهای علوم هسته ای بدست آمده در این زمینه در دفن نهایی این زباله ها در صخره های عمیق زیرزمینی با توجه به حفاظت و استتار ایمنی کامل، مشکلات موجود تا حدود زیادی از نظر فنی حل شده است و طبیعتا در مورد کشور ما نیز تا زمان لازم برای دفع نهایی پسمانهای هسته ای، مسائل اجتماعی باقیمانده از نظر تکنولوژیکی کاملا مرتفع خواهد شد

.

از سوی دیگر بنظر می رسد که بیشترین اعتراضات و مخالفتها در زمینه استفاده از انرژی اتمی بخاطر وقوع حوادث و انفجارات در برخی از نیروگاههای هسته ای نظیر حادثه اخیر در نیروگاه چرنوبیل می باشد، این در حالی است که براساس مطالعات بعمل آمده احتمال وقوع حوادثی که منجر به مرگ عده ای زیاد بشود نظیر تصادف هوایی، شکسته شدن سدها، انفجارات زلزله، طوفان، سقوط سنگهای آسمانی و غیره، بسیار بیشتر از وقایعی است که نیروگاههای اتمی می توانند باعث گردند.

به هر حال در مورد مزایای نیروگاههای هسته ای در مقایسه با نیروگاههای فسیلی صرفنظر از مسایل اقتصادی علاوه بر اندک بودن زباله های آن می توان به تمیزتر بودن نیروگاههای هسته ای و عدم آلایندگی محیط زیست به آلاینده های خطرناکی نظیر

SO2,NO2,CO,CO2 ، پیشرفت تکنولوژی و استفاده هرچه بیشتر از این علم جدید، افزایش کارایی و کاربرد تکنولوژی هسته ای در سایر زمینه های صلح آمیز در کنار نیروگاههای هسته ای اشاره نمود.

در مجموع ارزیابیهای اقتصادی و مطالعات بعمل آمده در مورد مقایسه هزینه تولید

(قیمت تمام شده) برق در نیروگاههای رایج فسیلی کشور و نیروگاه اتمی نشان می دهد که قیمت این دو نوع منبع انرژی صرفنظر از هزینه های اجتماعی، تقریبا نزدیک به هم و قابل رقابت با یکدیگر هستند. چنانچه قیمت مصرف انرژیهای فسیلی برای نیروگاههای کشور برمبنای قیمتهای متعارف بین المللی منظور شوند و همچنین در شرایطی که نرخ تسعیر هر دلار در کشور 8000 ریال تعیین گردد، هزینه تولید(قیمت تمام شده) هر کیلووات ساعت برق در نیروگاههای فسیلی و اتمی بشرح زیر می باشد.

مقایسه هزینه های اجتماعی تولید برق در نیروگاههای فسیلی و اتمی

بر اساس مطالعات به عمل آمده توسط وزارت نیرو در سال

1378 در خصوص تعیین هزینه های اجتماعی آلاینده های زیست محیطی مصرف سوختهای فسیلی در چند نیروگاه فسیلی مورد نظر در کشور، نتایج به دست آمده به شرح ذیل می باشد:

همچنین در تازه ترین مطالعه ای که برای تعیین هزینه های اجتماعی نیروگاههای هسته ای در

5 کشور اروپایی بلژیک، آلمان، فرانسه، هلند و انگلستان صورت گرفته است، میزان هزینه های اجتماعی ناشی از نیروگاههای هسته ای در مقایسه با نیروگاههای فسیلی بسیار پائین است. در این مطالعه هزینه های خارجی هر کیلووات ساعت برق تولیدی در نیروگاههای هسته ای در حدود
39 سنت( معادل 2/31 ریال) برآورده شده است. بنابراین در صورتیکه هزینه های اجتماعی تولید برق را در ارزیابیهای اقتصادی نیروگاههای فسیلی و هسته ای منظور نمائیم قطعا قیمت تمام شده هر کیلووات ساعت برق در نیروگاه هسته ای نسبت به فسیلی بطور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد یافت.

به هر حال نیروگاههای فسیلی و هسته ای هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود می باشند و ایجاد هر یک متناسب با مقتضیات زمانی و مکانی هر کشور خواهد بود و انتخاب نهایی و تصمیم گیری در این زمینه می بایست با توجه به فاکتورهایی از قبیل عوامل تکنولوژیکی، ارزشی، سیاسی، اقتصادی و زیست محیطی توأما اتخاذ گردد

. قدر مسلم ایجاد تنوع در سیستم عرضه و تأمین انرژی از استراتژیهای بسیار مهم در زمینه توسعه سیستم پایدار انرژی در هر کشور محسوب می شود. در این راستا با توجه به بررسیهای صورت گرفته، شورای انرژی اتمی کشور مصمم به ایجاد نیروگاههای اتمی به ظرفیت کل 6000 مگاوات در سیستم عرضه انرژی کشور تا سال 1400 هجری شمسی می باشد.

افزایش روند روزافزون مصرف سوختهای فسیلی طی دو دهه اخیر و ایجاد انواع آلاینده های خطرناک و سمی و انتشار آن در محیط زیست انسان، نگرانیهای جدی و مهمی برای بشر در حال و آینده به دنبال دارد

جمهوری اسلامی ایران در فرایند توسعه پایدار خود به تکنولوژی هسته ای چه از لحاظ تأمین نیرو و ایجاد جایگزینی مناسب در عرصه انرژی و چه از نظر دیگر بهره برداری های صلح آمیز آن در زمینه های صنعت، کشاورزی، پزشکی و خدمات نیاز مبرم دارد که تحقق این رسالت مهم به عهده سازمان انرژی اتمی ایران می باشد، بدیهی است در زمینه کاربرد انرژی هسته ای به منظور تأمین قسمتی از برق مورد نیاز کشور قیود و فاکتورهای بسیار مهمی از جمله مسایل اقتصادی و زیست محیطی مطرح می گردند

علیرغم پیشرفت همه جانبه علوم و فنون هسته ای در طول نیم قرن گذشته، هنوز این تکنولوژی در اذهان عمومی ناشناخته مانده است

1-

2-

مانيتورينگ صوتي

چكيده

در دسامبر

1992، گروه تحقيقاتي شركتPENELEC – GPU ، سيستم مانيتورينگ صوتيAMS-1 را براي نصب در واحد 1نيروگاهConemough خريداري كرد. واحد 1، داراي يك بويلر CE، 850 MW، 3675 psig است كه بهره برداري از آن از سال1970 آغاز شده است..

در سيستم AMS از موجبرها و سنسورهاي نصب شده روي ديواره بويلر و لوله هاي نوع peg finned براي شنيدن صداهاي ناشي از نشت استفاده مي شود . در نزديكي محل هر موجبر يك تقويت كننده اوليه قرار دارد كه از طريق يك كابل كواكسيال بطول 1500 ft به كابين سيستم متصل مي شود. سيستم AMS در اتاق پخش كابل قرار داده مي شود.اين سيستم داراي يك مدار الكترونيكي براي تقويت و فيلتر كردن سيگنالهاي ورودي مي باشد و نرم افزاري براي محدود كردن سيگنال صوتي تقويت شده در باندهاي فركانسي 1.7 kHz تا 90 kHz و 20 Hz تا 1 kHz دارد. اگر انرژي صوتي ايجاد شده بوسيله نشت، از يك مقدار آستانه اي معين در يك مدت زمان معين فراتر رود، سيستم سيگنال هشدار توليد مي كند.

هدف پروژه، ارزيابي قابليت اطمينان ، ميزان موثر بودن و هزينه سيستم آشكار سازي نشت مبتني بر فن آوري جديد موجبر فلز برد بود. در ماه مه 1994 بعنوان بخشي از پروژه، دو موجبر فلز برد در كنار دو موج بر هوا برد در بخش اكونومايزر قرار داده شد و مورد آزمايش قرار گرفت تا مقايسه اي ميان حساسيت اين دو فن آوري متفاوت انجام شود.

در طول اين پروژه پنج ساله، نشتهاي متعددي در واحد

1 رخ داد كه سيستم AMS آنها را فقط بعنوان وجود مشكل در بويلر براي اپراتورها مشخص مي كرد. همچنين در طول مدت آزمايش موجبرهاي هوا برد و فلز برد در كنار هم ، يك نشت در بخش اكونومايزر روي داد.

نتايج نشان داد كه موجبرهاي فلز برد بسيار حساستر از موج برهاي هوا برد هستند . همچنين اثبات شد كه موجبرهاي فلز برد قابليت اطمينان بيشتري نسبت به موجبرهاي هوا برد دارند و هزينه نصب آنها كمتر از موجبرهاي هوا برد مي باشد . با توجه به اين كه براي نصب موجبرهاي فلز برد نياز به وجود روزنه در كوره نيست، كاربرد اين موجبرها در كوره پايين بسيار ارزشمند است.

بين سالهاي

1995 و 1997 اين سيستم به سيستم مانيتورينگ صوتي AMS-2 ارتقاء داده شد و ارتباط سريال DCS با اپراتور تكميل شد. هم اكنون، نيروگاه Conemough يك سيستم مانيتورينگ صوتي دارد كه بويلرهاي 1و 2 را نظارت مي كند. هر بويلر داراي هشت موجبر فلز برد همراه با شتاب سنج است.

برنامه هاي نيروگاه براي آينده، نصب سنسورهاي بيشتر به هر دو واحد با تعداد بهينه

28 است. با افزايش تعداد سنسور ها مي توان تمام بخشهاي هر دو واحد را تحت پوشش قرار داد . سيستم AMS-2 مي تواند حداكثر 192 ورودي را روي حداكثر 8 بويلر متفاوت نظارت كند.

تئوري آشكار سازي نشت اين سيستم براي آشكار سازي نشتهاي جزئي بخار در سيستمهاي تحت فشار نظير بويلر هاي قدرت، بويلر هاي بازيابي و هيتر ها طراحي شده است. اين سيستم، كار آشكارسازي را با اندازه گيري مداوم صداهاي داخلي بويلر با استفاده از سنسورهاي پيزو الكتريك انجام مي دهد. سنسور ها در تمام بخشهاي بويلر قرار داده مي شوند و تعداد آنها بسته به اندازه بويلر بين 12 تا 40 سنسور در هر بويلر مي باشد. ارتعاشات ايجاد شده بوسيله نشت لوله توسط سنسور به يك سيگنال ولتاژ تبديل مي شود و سيستم آن را ثبت مي نمايد.  

شكل 1 اجزاي تشكيل دهنده سيستم AMS -2

سيگنال توليد شده بوسيله سنسور توسط يك مدار الكترونيكي در باند فر كانسي بين

1.7 kHz تا 11 kHz فيلتر و تقويت مي گردد. در باند فوق، بين سيگنالهاي ناشي از نشت و نويز عادي محيط بيشترين اختلاف وجود دارد. در نيروگاه Conemough علاوه بر باند فوق، باند فركانسي بين 20 Hz تا 1 kHz نيز براي تعيين حساسيت اين باند به نويزهاي نشت، نظارت مي شود. علاوه بر سيگنال صوتي هر سنسور ، سيستم از پارامترهاي كمكي ديگري نيز همچون بار (MW)، فلوي گاز و فشار گرمكن مجدد استفاده مي نمايد. اين پارامترها براي تعيين تاثير شرايط كار عادي نيروگاه روي نويز محيطي عادي بويلر سودمند هستند. در نيروگاهConemough ، بهره بردار هم بصورت مستقيم و هم از طريق واسط سريال DCS ميتواند با سيستم AMS در ارتباط با شد.

در نيروگاه

Conemough ، سيستم AMS از موجبرهاي فلز برد براي انتقال نويزهاي ناشي از نشت به سنسورها استفاده مي كند.موجبر فلز برد يا Sounding Rod، يك ميله فولادي ضد زنگ به قطر 3/8 in و طول 12 in است كه به ديواره لوله هاي بويلر و بدنه بويلر جوش داده مي شود. يك سر اين موجبر، سوراخ است وسر ديگر آن به بويلر جوش داده مي شود كه براي سهولت جوشكاري همانند نوك اسكنه ساخته شده است . در سر سوراخ دار موجبر، سنسور مخصوص محيطهاي با دماي زياد نصب مي گردد. سنسور طوري طراحي شده است كه نويزهاي محيط خارجي بويلر كمترين تاثير را روي آن دارند. در بخشهايي از بويلر مانند اكونومايزر كه لوله هاي peg-finnedوجود دراند، يك صفحه به ابعاد 12 in ´ 12 in ´ ¼ in نصب مي شود كه همانند يك صفحه جمع كننده صدا عمل مي نمايد. موجبر فلز برد به مركز صفحه متصل مي شود.نيروگاه Conemough اولين جايي بود كه اين روش تجربي را براي اتصال موجبر فلز برد استفاده نموده است.

شكل 2: نمايش موج بر - نشت

نويزهاي ناشي از نشت بخار از طريق گازهاي داخل بويلر و از طريق مسيرهاي فلزي منتقل مي شوند

. سيستم AMS از موجبرهاي فلز برد با سنسورهاي صوتي براي آشكارسازي ارتعاشات نشتهاي هوابرد و فلز برد استفاده ميكند. شكل2 نحوه آشكارسازي نشتهاي هوابرد وفلز بردرا بوسيله موجبرهاي فلز برد نشان مي دهد.

نشتهاي هوابرد

: اگر نشتي در داخل بويلر مثلاً در سوپر هيتر، ري هيتر يا اكونومايزر وجود داشته باشد ، ارتعاشات ناشي از آن نشت، امواج صوتي توليد مي كند كه از گازهاي داخل بويلر عبور نموده و به ديواره بويلر يا صفحه موجبر برخورد مي كند. ديواره بويلر و يا صفحه متصل به موجبر همانند يك ديافراگم عمل مي نمايد و به ارتعاش در مي آيد و باعث ارتعاش سنسور و در نتيجه تغيير ولتاژ مي شود. اين ولتاژ توسط سيستم تقويت، فيلتر و تحليل مي شود و در صورتي كه سيگنال از يك مقدار آستانه اي معين براي مدتي بيش از يك تاخير زماني معين تجاوز نمايد، سيستم يك سيگنال هشدار توليد مي كند.

نشتهاي فلز برد

: اگر نشتي در ديواره آب، چه در داخل و چه در خارج بويلر وجود داشته باشد ، اين نشت ارتعاشاتي توليد مي كند كه از لوله ها و ديواره ها مي گذرند و به سنسور مي رسند. سنسور اين ارتعاشات را به يك سيگنال ولتاژ تبديل مي كند كه سيستم آن را تقويت ، فيلتر و تحليل مي نمايد .اگر سيگنال از يك مقدار آستانه اي معين براي مدت زماني بيش از يك مقدار معين تجاوز كند سيستم يك سيگنال هشدار توليد مي نمايد.

نحوه مقابله با تاثير صداي دمنده دودهنويز توليد شده توسط دمنده هاي دوده بسيار شبيه نويز ايجاد شده بوسيله نشت بخار است. سيستم AMS از تاخير زماني براي تفكيك نويزهاي ناشي از نشت بخار از نويزهاي توليد شده بوسيله دمنده هاي دوده استفاده مي كند. در نيروگاه Conemough ، تاخير زماني براي هر سنسور روي 30 دقيقه تنظيم شده است.

هنگامي كه يك دمنده دوده در حال كار است و يك سنسور به نويز آن پاسخ مي دهد، كلاك تاخير زماني براي آن سنسور شروع به شمارش مي نمايد. وقتي كه دمنده دوده خاموش مي شود، نويز محيطي در بويلر به حالت عادي باز مي گردد( با فرض اين كه هيچ نشتي در بويلر وجود ندارد ) و كلاك تاخير زماني صفر يا بازنشاني مي شود. هنگامي كه دمنده دودة بعدي شروع به كار مي كند ، كلاك تاخير زماني 30 دقيقه اي سنسوري كه صداي دمنده دوده را دريافت مي كند، شمارش را مجددا آغاز مي نمايد. در صورتي كه تاخير زماني از 30 دقيقه بگذرد، سيستم يك سيگنال هشدار توليد مي كند. اين وضعيت تنها در صورتي رخ مي دهد كه يك نويز غير عادي مداوم در بويلر وجود داشته باشد مانند نشت بخار يا نقص فني دمنده دوده .

فن آوريهاي موج بر

مقايسه موجبرهاي هوا برد و فلز برد

: در نخستين سيستمهاي AMS كه صنايع Triple 5 براي بويلرهاي قدرت ساخت از فن آوري موجبر هوابرد استفاده شده بود. موجبر هوابرد معمولاً يك لوله ضد زنگ به قطر 1 يا 2 اينچ و تقريباً بطول 18 in مي باشد كه داراي يك خميدگي 90درجه است. يك سر لوله روي ديواره بويلر در جاهاي بازي مثل در بازرسي بويلر يا در ورود و خروج پرسنل نصب مي شود و سر ديگر موجبر به سنسور متصل مي گردد.

موج صوتي ايجاد شده بوسيله نشت از طريق موج بر به سنسور منتقل مي شود. مشكل ذاتي اين تكنيك، تجمع خاكستر در درون لوله و مسدود شدن مسير صوتي از موجبر به سنسور است كه باعث كاهش حساسيت سيستم مي گردد. بنابراين پرسنل تعميرات و نگهداري بويلر بايد بصورت دوره اي لوله ها را پاك كنند.

با توجه به اين مشكلات، صنايع

Triple 5 به دنبال راهي براي آشكار سازي بدون استفاده از موجبرهاي هوابرد بود.در سال 1989، اين شركت يك موجبر فلز برد را به ديواره آب يك بويلر بازيابي متصل كرد و مورد آزمايش قرار داد. آزمايش موفقيت آميز اين موج بر باعث شد كه در اوائل سال 1993، موجبرهاي فلز برد روي واحد 1 نيروگاه Conemough نصب شوند.

كارهاي تحقيقاتي در

Conemough 

صنايع

Triple 5 آزمايشهاي متعددي را روي بويلرهاي بازيابي و قدرت در حال كار، براي ارزيابي حساسيت و قابليت اطمينان موجبرهاي فلزبرد انجام داده است. با استفاده از دمنده هاي دوده بعنوان شبيه ساز نشت، پاسخ موجبرهاي فلز برد و هوا برد كه در كنار يكديگر نصب شده بودند با يكديگر مقايسه شد. شكل 3 پاسخ ولتاژ به نويز ايجاد شده توسط 17 زوج دمنده دوده را براي موجبر فلز برد شماره 8 در مقايسه با موجبر هوا برد شماره 17 نشان مي دهد.

شكل 3: پاسخ موج بر فلزبرد شماره 8 و موجبر هوابرد شماره 17 به دمنده هاي دوده

موجبرهاي شماره

8 و 17 در كنار يكديگر روي ديواره جلويي يك بويلر بازيابي B&W، 700 tons/day، 1400 psigنصب شده بودند.. پاسخ موجبر فلز برد در بعضي موارد، 10 برابر پاسخ موجبر هوابرد بود. محور افقي، شماره دمنده دوده (IK) و همچنين فاصله بين دمنده دوده و موجبرهاي 8 و 17 را بر حسب فوت نشان مي دهد. آزمايش موفقيت آميز موجبرهاي فلزبرد روي بويلرهاي بازيابي باعث شد اين روش روي بويلرهاي قدرت نيز آزمايش شود. در نيروگاه Conemough نيز همان مقايسه هاي قبلي انجام شد و خوشبختانه يك نشت اكونومايزر در واحد 1 در 28 مه 1994 آشكارسازي شد. شكل 4، دامنه سيگنال ولتاژ در طول 5/2 ساعت را براي موجبرهاي هوابرد و فلزبرد كه اين نشت را آشكار كردند نشان مي دهد.

شكل( 4 ): ثبت 5/2 ساعته نشت اكونومايزر : پاسخ موجبرهاي فلز برد و هوا برد

مزاياي موجبرهاي فلز برد موجبرهاي فلز برد مزاياي متعددي نسبت به موجبرهاي هوابرد دارند.

    1-

   حساسيت موجبرهاي فلز برد به نويزهاي بخار بين يك تا سه برابر بيشتر از موجبرهاي هوا برد است.

    2-

  موجبرهاي فلز برد نصب شده روي ديواره هاي آب مي توانند نشتهاي لوله در داخل و خارج كوره را آشكار كنند.

    3-

   موجبرهاي فلز برد را تقريباً در هر جايي از بويلر مي توان نصب كرد و محدود به مكانهاي باز بويلر نيستند . اين موجبرها مي توانند نشتهاي لوله در ديواره هاي كوره پايين را آشكار كنند.

    4-

  موجبرهاي فلز برد مي توانند هم نويزهاي نشت منتقل شده از طريق گازهاي موجود در بويلر و هم نويزهاي منتقل شده از طريق مسيرهاي فلزي را آشكار كنند.

    5-

  هزينه هاي خريد اري و نصب موجبرهاي فلز برد كمتر است.

    6-

  موجبرهاي فلز برد هزينه هاي تعمير و نگهداري سيستم را كاهش مي دهند.

تكامل سيستم

AMS در نيروگاه Conemough 

در اكتبر

1992 تعدادي موجبر فلز برد براي نيروگاه خريداري و در زماني كه واحد شماره 1 خارج بود بر روي آن نصب گرديدند (18موجبر فلز برد در واحد 1) . در ماه دسامبر، صنايع Triple 5 سيستم مانيتورينگ صوتي AMS -1رابهمراه سخت افزار مورد نياز براي نظارت بر چها ر قسمت نصب كرد. پهناي باند فيلتر فركانس پايين بين 1.7 kHz تا kHz 13و براي فيلتر فركانس بالا روي 35 kHz تا 180 kHz تنظيم شد. در دسامبر سال بعد، Triple 5 سخت افزار مورد نياز براي كنترل چهار نقطه ديگر را نيز اضافه كرد و نيروگاه دو موجبر هوابرد و دو موجبر فلز برد را بمنظور مقايسه، كنار يكديگر نصب كرد. در دسامبر1994، نيروگاه سيستم را گسترش داد و هشت سنسور به واحد 2 افزود.

صنايع

Triple 5 به توسعه سيستم AMS-1ادامه داد و در ژوئيه 1995 سيستم را به سيستم مانيتورينگ2AMS- ارتقا داد. درAMS-2 بهره و تاخير زماني بصورت نرم افزاري كنترل مي شوند و نرم افزار مورد نياز براي ارتباط سريال با DCSاضافه شده است. همچنين فيلتر هاي بالا گذر به يك فيلتر تجربي سري در باند20 Hz تا 1 kHz تغيير داده شده است.

اين باند گذر بسيار باريكتر از باندهاي گذر پيشين به كار رفته براي آشكار سازي نشت است اما آزمايش اوليه

Triple 5 نشان داد كه حساسيت در اين محدوده بسيار بالا ست و لذا نيروگاه براي اجازه آزمايش اين باند فركانسي را در نيروگاه داد. در ژوئيه 1996، صنايع Triple 5 كلاسهاي آموزشي براي اپراتورها بر گزار كرد. دراين كلاسها ، تئوري آشكار سازي نشت و خصوصيات سيستم AMS تشريح شد و اپراتور ها را تشويق به بازرسي روزانه اطلاعات ثبت شده بوسيله سيستم و جستجوي مقاديري كه افزايش تدريجي داشتند و در نتيجه مبين وجود نشت جزئي رو به گسترش بودند كردند.

هم اكنون، در نيروگاه

Conemough هشت موجبر روي هر يك از واحدها نصب شده است. برنامه آينده شامل توسعه سيستم تا تعداد حدود24 سنسور روي هر واحد مي باشد . افزايش تعداد سنسورها به آشكار سازي نشتهاي كوچك كمك مي كند و جايابي نشتها را با دقت بيشتري امكان پذير مي نمايد.

نشتهاي رخ داده در نيروگاه

Conemough

نشتهاي ذيل در واحد هاي

1و 2 در نيروگاه Conemough رخ داده است:

نشت

1: در اواسط آوريل 1994 نشتي در لوله هاي كوره پايين واحد 1 رخ داد. در آن موقع ، نيروگاه يك كوره پايين جديد نصب كرده بود و كاركنان مشغول جستجو و رفع نقايص احتمالي مربوط به مراحل جوشكاري بودند. هنگام بررسي داده ها ي دريافت شده از طريق مودم متصل به سيستم ، مهندسين Triple 5 متوجه افزايش مداوم در مقادير ثبت شده مربوط به باند فركانس پايين و مقادير ثبت شده فركانس بالاي سنسور شماره 9 شدند. سنسور در كوره پايين قرار داشت و مقادير ثبت شده براي حدود دو هفته در حال افزايش بود. پرسنل نيروگاه تمام دمنده هاي دوده را خاموش كردند و درهاي بازرسي را براي پيدا كردن منبع صدا باز كردند. نشت در زير slope رخ داده بود و با فلوي حدود 2 يا 3 گالن بر دقيقه به سمت پايين پخش مي شد . در زمان خاموشي كامل، سرعت نشت حدود 60 تا 70 گالن بر دقيقه بود.

ثبت 30 روزه اطلاعات براي سنسور 9 : اطلاعات ثبت شده فركانس بالا و فركانس پايين

نشت 2: نشت لوله در اكونومايزر بالايي واحد 1 در طول مدتي كه موجبرهاي فلز برد و هوابرد در كنار هم آزمايش مي شدند رخ داد. شكل بالا نشان مي دهد كه آغاز نشت در ساعت 19:10 روز 28 ماه مه 1994 بوده است. موجبر فلزبرد و سنسور مربوطه بصورت افزايش مقدار ولتاژ موثر ( RMS) از 0.05 V به 0.175 V به نشت پاسخ دادند. پاسخ موجبر هوابرد و سنسور مربوطه بسيار ضعيف و بصورت افزايش ولتاژ موثر از 0.05 V به 0.09 V بود. سيگنال هشدار موجبر هوابرد حدود 3 ساعت بعد از هشدار موجبر فلز برد بود.

در ساعت

40: 19 روز سي ام ماه مه 1994، واحد براي تعمير از مدار خارج شد زيرا دو نشت هر يك به قطر 3/8 in و به فاصله 27 ft از سنسور رخ داده بود. يكي از نشتها روي اكوونومايزر و ديگري روي ديواره خنك شونده با بخار قرار داشت.

آشكار سازي اين نشتها به دو دليل منحصر به فرد بود . يكي اين كه، اين نشتها در بخشي از بويلر روي داده بود كه براي مقايسه موجبرهاي فلز برد و هوابرد انتخاب شده بود. در نتيجه اطلاعات به دست آمده، حساسيت بالاي موجبرهاي فلز برد را تاييد مي كرد. دوم اين كه ، اين اولين نشتي بود كه تا آن زمان بوسيله يك موجبر فلز برد آشكار مي شد.

ثبت اطلاعات 5 ساعته براي موجبرهاي فلزبرد 4 و 5 و ثبت اطلاعات 5 ساعته براي موجبرهوابرد 3  نشت 3 : نشت لوله در كوره پايين واحد2 كه فقط داراي چهار سنسور و موجبر فلز برد بود رخ داد. نشت ناشي از يك ترك خوردگي شعاعي بطول 1 inدر سر پاييني ديواره جداسازي بود. ترك خوردگي حدود 46 ft از سنسور فلز برد شماره 9 فاصله داشت.ارتعاشات ناشي از نشت، عرض لوله ها و بدنه لوله ها تا سنسور نصب شده روي موجبر فلز برد را طي مي كرد.اپراتورها در آن موقع هنوز براي استفاده از سيستم AMSآموزش نديده بودند زيرا بعنوان بخشي از پروژه تحقيقاتي، مهندسين Triple 5 سيستم را از طريق مودم نظارت مي كردند. صبح روز دوازدهم نوامبر سال 1994، يكي از مهندسينTriple 5 پرسنل نيروگاه را از احتمال وجود يك نشت باخبر كرد. با بررسي بيشتر،وجود نشت در بويلر تاييد شد.خاموشي براي عصر همان روز برنامه ريزي گرديد. با آشكارسازي زودهنگام نشت، مهندسين Conemough تخمين زدند كه حدود 125000دلار بخاطركاهش زمان خارج ازمدار بودن واحد و جلوگيري ازصدمات ثانويه، صرفه جويي شده است.

ثبت اطلاعات

10 روزه براي سنسور شماره 9 : افزايش در نويز صوتي در اين شكل مشهود است. سنسور شماره 8 كه حدود 55 ft از نشت فاصله دارد نيز سيگنال هشدار توليد مي كند.

نشت

4 : نشت لوله در كوره پايين واحد1 در نوامبر 1996 يك روز قبل از روز تعطيل Thanksgiving اتفاق افتاد كه زماني نامناسب براي نشت لوله محسوب مي شد. رئيس گروه (Dennis shavlis) جهشي را در پاسخ ولتاژ سنسورهاي 3 و 4مشاهده كرد. با باز كردن يكي از درهاي بازرسي، صداي نشت شنيده مي شد.او اپراتورها را كه فكر مي كردند توليد واحد، عادي و حدود 20 گالن بر دقيقه است با خبر كرد. هيچ آلارم ديگري بجز سيگنال هشدار سيستم AMS دال بر وجود نشت لوله وجود نداشت. گروه تصميم گرفت كه واحد در روز تعطيل به كار ادامه دهد.

روز جمعه، توليد واحد حدود

50 گالن بر دقيقه بود. واحد از خط خارج شد و پرسنل، روي توربين قطرات آب پيدا كردند. نشت اوليه به فاصله 30 فوت از سنسور 4 روي Slope درست در نقطه برخورد با ديواره قرار داشت. سنسور 3 حدود 40 فوت دورتر قرار داشت.

از نقطه نظر ابزاري، مهمترين بخش اين واقعه پاسخ فيلترهاي سري تجربي بود

. پاسخ سيگنال فيلتر شده سري هر دو سنسور به وضعيت نشت بزرگتر از پاسخ فيلتر فركانس پايين استاندارد بود.بخصوص پاسخ فيلتر سري سنسور 3 حدود 6 dB بيشتر از پاسخ فيلتر فركانس پايين استاندارد بود.

ثبت اطلاعات 30 روزه براي سنسور شماره 3 : فيلترهاي فركانس پايين و فيلتر سري تجربي

نشت لوله مهمترين دليل خروجهاي اجباري بويلر هاي قدرت مي باشد

. در نيروگاه Conemough، آشكار سازي سريع نشتهاي جزئي لوله ها، زمان لازم براي برنامه ريزي خروج واحد را در طول دوره هاي زماني كه تقاضا پايين است فراهم مي نمايد. قابليت ثبت اطلاعات سيستم آشكار سازي نشت، امكان مشاهده و نظارت وقوع و گسترش نشتها را فراهم مي كند. همچنين فن آوري موجبر فلز برد بسيار موثر، قابل اطمينان ، حساس و تقريباً بدون نياز به تعمير و نگهداري مي باشد. در طول پنج سال كا ر، با استفاده از سيستم AMS حدود 24نشت بسرعت آشكار شد و در نتيجه زمان خروج و خسارتهاي ثانويه كاهش يافت و منجر به هزاران دلار صرفه جويي در هزينه ها شد.

منبع : موسسه Power Online آدرس: http://www.poweronline.com/content/news/articl/sp 

نتيجه گيري

مانيتورينگ صوتي

چكيده

در دسامبر

1992، گروه تحقيقاتي شركتPENELEC – GPU ، سيستم مانيتورينگ صوتيAMS-1 را براي نصب در واحد 1نيروگاهConemough خريداري كرد. واحد 1، داراي يك بويلر CE، 850 MW، 3675 psig است كه بهره برداري از آن از سال1970 آغاز شده است..

در سيستم AMS از موجبرها و سنسورهاي نصب شده روي ديواره بويلر و لوله هاي نوع peg finned براي شنيدن صداهاي ناشي از نشت استفاده مي شود . در نزديكي محل هر موجبر يك تقويت كننده اوليه قرار دارد كه از طريق يك كابل كواكسيال بطول 1500 ft به كابين سيستم متصل مي شود. سيستم AMS در اتاق پخش كابل قرار داده مي شود.اين سيستم داراي يك مدار الكترونيكي براي تقويت و فيلتر كردن سيگنالهاي ورودي مي باشد و نرم افزاري براي محدود كردن سيگنال صوتي تقويت شده در باندهاي فركانسي 1.7 kHz تا 90 kHz و 20 Hz تا 1 kHz دارد. اگر انرژي صوتي ايجاد شده بوسيله نشت، از يك مقدار آستانه اي معين در يك مدت زمان معين فراتر رود، سيستم سيگنال هشدار توليد مي كند.

هدف پروژه، ارزيابي قابليت اطمينان ، ميزان موثر بودن و هزينه سيستم آشكار سازي نشت مبتني بر فن آوري جديد موجبر فلز برد بود. در ماه مه 1994 بعنوان بخشي از پروژه، دو موجبر فلز برد در كنار دو موج بر هوا برد در بخش اكونومايزر قرار داده شد و مورد آزمايش قرار گرفت تا مقايسه اي ميان حساسيت اين دو فن آوري متفاوت انجام شود.

در طول اين پروژه پنج ساله، نشتهاي متعددي در واحد

1 رخ داد كه سيستم AMS آنها را فقط بعنوان وجود مشكل در بويلر براي اپراتورها مشخص مي كرد. همچنين در طول مدت آزمايش موجبرهاي هوا برد و فلز برد در كنار هم ، يك نشت در بخش اكونومايزر روي داد.

نتايج نشان داد كه موجبرهاي فلز برد بسيار حساستر از موج برهاي هوا برد هستند . همچنين اثبات شد كه موجبرهاي فلز برد قابليت اطمينان بيشتري نسبت به موجبرهاي هوا برد دارند و هزينه نصب آنها كمتر از موجبرهاي هوا برد مي باشد . با توجه به اين كه براي نصب موجبرهاي فلز برد نياز به وجود روزنه در كوره نيست، كاربرد اين موجبرها در كوره پايين بسيار ارزشمند است.

بين سالهاي

1995 و 1997 اين سيستم به سيستم مانيتورينگ صوتي AMS-2 ارتقاء داده شد و ارتباط سريال DCS با اپراتور تكميل شد. هم اكنون، نيروگاه Conemough يك سيستم مانيتورينگ صوتي دارد كه بويلرهاي 1و 2 را نظارت مي كند. هر بويلر داراي هشت موجبر فلز برد همراه با شتاب سنج است.

برنامه هاي نيروگاه براي آينده، نصب سنسورهاي بيشتر به هر دو واحد با تعداد بهينه

28 است. با افزايش تعداد سنسور ها مي توان تمام بخشهاي هر دو واحد را تحت پوشش قرار داد . سيستم AMS-2 مي تواند حداكثر 192 ورودي را روي حداكثر 8 بويلر متفاوت نظارت كند.

تئوري آشكار سازي نشت اين سيستم براي آشكار سازي نشتهاي جزئي بخار در سيستمهاي تحت فشار نظير بويلر هاي قدرت، بويلر هاي بازيابي و هيتر ها طراحي شده است. اين سيستم، كار آشكارسازي را با اندازه گيري مداوم صداهاي داخلي بويلر با استفاده از سنسورهاي پيزو الكتريك انجام مي دهد. سنسور ها در تمام بخشهاي بويلر قرار داده مي شوند و تعداد آنها بسته به اندازه بويلر بين 12 تا 40 سنسور در هر بويلر مي باشد. ارتعاشات ايجاد شده بوسيله نشت لوله توسط سنسور به يك سيگنال ولتاژ تبديل مي شود و سيستم آن را ثبت مي نمايد.  

شكل 1 اجزاي تشكيل دهنده سيستم AMS -2

سيگنال توليد شده بوسيله سنسور توسط يك مدار الكترونيكي در باند فر كانسي بين

1.7 kHz تا 11 kHz فيلتر و تقويت مي گردد. در باند فوق، بين سيگنالهاي ناشي از نشت و نويز عادي محيط بيشترين اختلاف وجود دارد. در نيروگاه Conemough علاوه بر باند فوق، باند فركانسي بين 20 Hz تا 1 kHz نيز براي تعيين حساسيت اين باند به نويزهاي نشت، نظارت مي شود. علاوه بر سيگنال صوتي هر سنسور ، سيستم از پارامترهاي كمكي ديگري نيز همچون بار (MW)، فلوي گاز و فشار گرمكن مجدد استفاده مي نمايد. اين پارامترها براي تعيين تاثير شرايط كار عادي نيروگاه روي نويز محيطي عادي بويلر سودمند هستند. در نيروگاهConemough ، بهره بردار هم بصورت مستقيم و هم از طريق واسط سريال DCS ميتواند با سيستم AMS در ارتباط با شد.

در نيروگاه

Conemough ، سيستم AMS از موجبرهاي فلز برد براي انتقال نويزهاي ناشي از نشت به سنسورها استفاده مي كند.موجبر فلز برد يا Sounding Rod، يك ميله فولادي ضد زنگ به قطر 3/8 in و طول 12 in است كه به ديواره لوله هاي بويلر و بدنه بويلر جوش داده مي شود. يك سر اين موجبر، سوراخ است وسر ديگر آن به بويلر جوش داده مي شود كه براي سهولت جوشكاري همانند نوك اسكنه ساخته شده است . در سر سوراخ دار موجبر، سنسور مخصوص محيطهاي با دماي زياد نصب مي گردد. سنسور طوري طراحي شده است كه نويزهاي محيط خارجي بويلر كمترين تاثير را روي آن دارند. در بخشهايي از بويلر مانند اكونومايزر كه لوله هاي peg-finnedوجود دراند، يك صفحه به ابعاد 12 in ´ 12 in ´ ¼ in نصب مي شود كه همانند يك صفحه جمع كننده صدا عمل مي نمايد. موجبر فلز برد به مركز صفحه متصل مي شود.نيروگاه Conemough اولين جايي بود كه اين روش تجربي را براي اتصال موجبر فلز برد استفاده نموده است.

شكل 2: نمايش موج بر - نشت

نويزهاي ناشي از نشت بخار از طريق گازهاي داخل بويلر و از طريق مسيرهاي فلزي منتقل مي شوند

. سيستم AMS از موجبرهاي فلز برد با سنسورهاي صوتي براي آشكارسازي ارتعاشات نشتهاي هوابرد و فلز برد استفاده ميكند. شكل2 نحوه آشكارسازي نشتهاي هوابرد وفلز بردرا بوسيله موجبرهاي فلز برد نشان مي دهد.

نشتهاي هوابرد

: اگر نشتي در داخل بويلر مثلاً در سوپر هيتر، ري هيتر يا اكونومايزر وجود داشته باشد ، ارتعاشات ناشي از آن نشت، امواج صوتي توليد مي كند كه از گازهاي داخل بويلر عبور نموده و به ديواره بويلر يا صفحه موجبر برخورد مي كند. ديواره بويلر و يا صفحه متصل به موجبر همانند يك ديافراگم عمل مي نمايد و به ارتعاش در مي آيد و باعث ارتعاش سنسور و در نتيجه تغيير ولتاژ مي شود. اين ولتاژ توسط سيستم تقويت، فيلتر و تحليل مي شود و در صورتي كه سيگنال از يك مقدار آستانه اي معين براي مدتي بيش از يك تاخير زماني معين تجاوز نمايد، سيستم يك سيگنال هشدار توليد مي كند.

نشتهاي فلز برد

: اگر نشتي در ديواره آب، چه در داخل و چه در خارج بويلر وجود داشته باشد ، اين نشت ارتعاشاتي توليد مي كند كه از لوله ها و ديواره ها مي گذرند و به سنسور مي رسند. سنسور اين ارتعاشات را به يك سيگنال ولتاژ تبديل مي كند كه سيستم آن را تقويت ، فيلتر و تحليل مي نمايد .اگر سيگنال از يك مقدار آستانه اي معين براي مدت زماني بيش از يك مقدار معين تجاوز كند سيستم يك سيگنال هشدار توليد مي نمايد.

نحوه مقابله با تاثير صداي دمنده دودهنويز توليد شده توسط دمنده هاي دوده بسيار شبيه نويز ايجاد شده بوسيله نشت بخار است. سيستم AMS از تاخير زماني براي تفكيك نويزهاي ناشي از نشت بخار از نويزهاي توليد شده بوسيله دمنده هاي دوده استفاده مي كند. در نيروگاه Conemough ، تاخير زماني براي هر سنسور روي 30 دقيقه تنظيم شده است.

هنگامي كه يك دمنده دوده در حال كار است و يك سنسور به نويز آن پاسخ مي دهد، كلاك تاخير زماني براي آن سنسور شروع به شمارش مي نمايد. وقتي كه دمنده دوده خاموش مي شود، نويز محيطي در بويلر به حالت عادي باز مي گردد( با فرض اين كه هيچ نشتي در بويلر وجود ندارد ) و كلاك تاخير زماني صفر يا بازنشاني مي شود. هنگامي كه دمنده دودة بعدي شروع به كار مي كند ، كلاك تاخير زماني 30 دقيقه اي سنسوري كه صداي دمنده دوده را دريافت مي كند، شمارش را مجددا آغاز مي نمايد. در صورتي كه تاخير زماني از 30 دقيقه بگذرد، سيستم يك سيگنال هشدار توليد مي كند. اين وضعيت تنها در صورتي رخ مي دهد كه يك نويز غير عادي مداوم در بويلر وجود داشته باشد مانند نشت بخار يا نقص فني دمنده دوده .

فن آوريهاي موج بر

مقايسه موجبرهاي هوا برد و فلز برد

: در نخستين سيستمهاي AMS كه صنايع Triple 5 براي بويلرهاي قدرت ساخت از فن آوري موجبر هوابرد استفاده شده بود. موجبر هوابرد معمولاً يك لوله ضد زنگ به قطر 1 يا 2 اينچ و تقريباً بطول 18 in مي باشد كه داراي يك خميدگي 90درجه است. يك سر لوله روي ديواره بويلر در جاهاي بازي مثل در بازرسي بويلر يا در ورود و خروج پرسنل نصب مي شود و سر ديگر موجبر به سنسور متصل مي گردد.

موج صوتي ايجاد شده بوسيله نشت از طريق موج بر به سنسور منتقل مي شود. مشكل ذاتي اين تكنيك، تجمع خاكستر در درون لوله و مسدود شدن مسير صوتي از موجبر به سنسور است كه باعث كاهش حساسيت سيستم مي گردد. بنابراين پرسنل تعميرات و نگهداري بويلر بايد بصورت دوره اي لوله ها را پاك كنند.

با توجه به اين مشكلات، صنايع

Triple 5 به دنبال راهي براي آشكار سازي بدون استفاده از موجبرهاي هوابرد بود.در سال 1989، اين شركت يك موجبر فلز برد را به ديواره آب يك بويلر بازيابي متصل كرد و مورد آزمايش قرار داد. آزمايش موفقيت آميز اين موج بر باعث شد كه در اوائل سال 1993، موجبرهاي فلز برد روي واحد 1 نيروگاه Conemough نصب شوند.

كارهاي تحقيقاتي در

Conemough 

صنايع

Triple 5 آزمايشهاي متعددي را روي بويلرهاي بازيابي و قدرت در حال كار، براي ارزيابي حساسيت و قابليت اطمينان موجبرهاي فلزبرد انجام داده است. با استفاده از دمنده هاي دوده بعنوان شبيه ساز نشت، پاسخ موجبرهاي فلز برد و هوا برد كه در كنار يكديگر نصب شده بودند با يكديگر مقايسه شد. شكل 3 پاسخ ولتاژ به نويز ايجاد شده توسط 17 زوج دمنده دوده را براي موجبر فلز برد شماره 8 در مقايسه با موجبر هوا برد شماره 17 نشان مي دهد.

شكل 3: پاسخ موج بر فلزبرد شماره 8 و موجبر هوابرد شماره 17 به دمنده هاي دوده

موجبرهاي شماره

8 و 17 در كنار يكديگر روي ديواره جلويي يك بويلر بازيابي B&W، 700 tons/day، 1400 psigنصب شده بودند.. پاسخ موجبر فلز برد در بعضي موارد، 10 برابر پاسخ موجبر هوابرد بود. محور افقي، شماره دمنده دوده (IK) و همچنين فاصله بين دمنده دوده و موجبرهاي 8 و 17 را بر حسب فوت نشان مي دهد. آزمايش موفقيت آميز موجبرهاي فلزبرد روي بويلرهاي بازيابي باعث شد اين روش روي بويلرهاي قدرت نيز آزمايش شود. در نيروگاه Conemough نيز همان مقايسه هاي قبلي انجام شد و خوشبختانه يك نشت اكونومايزر در واحد 1 در 28 مه 1994 آشكارسازي شد. شكل 4، دامنه سيگنال ولتاژ در طول 5/2 ساعت را براي موجبرهاي هوابرد و فلزبرد كه اين نشت را آشكار كردند نشان مي دهد.

شكل( 4 ): ثبت 5/2 ساعته نشت اكونومايزر : پاسخ موجبرهاي فلز برد و هوا برد

مزاياي موجبرهاي فلز برد موجبرهاي فلز برد مزاياي متعددي نسبت به موجبرهاي هوابرد دارند.

    1-

   حساسيت موجبرهاي فلز برد به نويزهاي بخار بين يك تا سه برابر بيشتر از موجبرهاي هوا برد است.

    2-

  موجبرهاي فلز برد نصب شده روي ديواره هاي آب مي توانند نشتهاي لوله در داخل و خارج كوره را آشكار كنند.

    3-

   موجبرهاي فلز برد را تقريباً در هر جايي از بويلر مي توان نصب كرد و محدود به مكانهاي باز بويلر نيستند . اين موجبرها مي توانند نشتهاي لوله در ديواره هاي كوره پايين را آشكار كنند.

    4-

  موجبرهاي فلز برد مي توانند هم نويزهاي نشت منتقل شده از طريق گازهاي موجود در بويلر و هم نويزهاي منتقل شده از طريق مسيرهاي فلزي را آشكار كنند.

    5-

  هزينه هاي خريد اري و نصب موجبرهاي فلز برد كمتر است.

    6-

  موجبرهاي فلز برد هزينه هاي تعمير و نگهداري سيستم را كاهش مي دهند.

تكامل سيستم

AMS در نيروگاه Conemough 

در اكتبر

1992 تعدادي موجبر فلز برد براي نيروگاه خريداري و در زماني كه واحد شماره 1 خارج بود بر روي آن نصب گرديدند (18موجبر فلز برد در واحد 1) . در ماه دسامبر، صنايع Triple 5 سيستم مانيتورينگ صوتي AMS -1رابهمراه سخت افزار مورد نياز براي نظارت بر چها ر قسمت نصب كرد. پهناي باند فيلتر فركانس پايين بين 1.7 kHz تا kHz 13و براي فيلتر فركانس بالا روي 35 kHz تا 180 kHz تنظيم شد. در دسامبر سال بعد، Triple 5 سخت افزار مورد نياز براي كنترل چهار نقطه ديگر را نيز اضافه كرد و نيروگاه دو موجبر هوابرد و دو موجبر فلز برد را بمنظور مقايسه، كنار يكديگر نصب كرد. در دسامبر1994، نيروگاه سيستم را گسترش داد و هشت سنسور به واحد 2 افزود.

صنايع

Triple 5 به توسعه سيستم AMS-1ادامه داد و در ژوئيه 1995 سيستم را به سيستم مانيتورينگ2AMS- ارتقا داد. درAMS-2 بهره و تاخير زماني بصورت نرم افزاري كنترل مي شوند و نرم افزار مورد نياز براي ارتباط سريال با DCSاضافه شده است. همچنين فيلتر هاي بالا گذر به يك فيلتر تجربي سري در باند20 Hz تا 1 kHz تغيير داده شده است.

اين باند گذر بسيار باريكتر از باندهاي گذر پيشين به كار رفته براي آشكار سازي نشت است اما آزمايش اوليه

Triple 5 نشان داد كه حساسيت در اين محدوده بسيار بالا ست و لذا نيروگاه براي اجازه آزمايش اين باند فركانسي را در نيروگاه داد. در ژوئيه 1996، صنايع Triple 5 كلاسهاي آموزشي براي اپراتورها بر گزار كرد. دراين كلاسها ، تئوري آشكار سازي نشت و خصوصيات سيستم AMS تشريح شد و اپراتور ها را تشويق به بازرسي روزانه اطلاعات ثبت شده بوسيله سيستم و جستجوي مقاديري كه افزايش تدريجي داشتند و در نتيجه مبين وجود نشت جزئي رو به گسترش بودند كردند.

هم اكنون، در نيروگاه

Conemough هشت موجبر روي هر يك از واحدها نصب شده است. برنامه آينده شامل توسعه سيستم تا تعداد حدود24 سنسور روي هر واحد مي باشد . افزايش تعداد سنسورها به آشكار سازي نشتهاي كوچك كمك مي كند و جايابي نشتها را با دقت بيشتري امكان پذير مي نمايد.

نشتهاي رخ داده در نيروگاه

Conemough

نشتهاي ذيل در واحد هاي

1و 2 در نيروگاه Conemough رخ داده است:

نشت

1: در اواسط آوريل 1994 نشتي در لوله هاي كوره پايين واحد 1 رخ داد. در آن موقع ، نيروگاه يك كوره پايين جديد نصب كرده بود و كاركنان مشغول جستجو و رفع نقايص احتمالي مربوط به مراحل جوشكاري بودند. هنگام بررسي داده ها ي دريافت شده از طريق مودم متصل به سيستم ، مهندسين Triple 5 متوجه افزايش مداوم در مقادير ثبت شده مربوط به باند فركانس پايين و مقادير ثبت شده فركانس بالاي سنسور شماره 9 شدند. سنسور در كوره پايين قرار داشت و مقادير ثبت شده براي حدود دو هفته در حال افزايش بود. پرسنل نيروگاه تمام دمنده هاي دوده را خاموش كردند و درهاي بازرسي را براي پيدا كردن منبع صدا باز كردند. نشت در زير slope رخ داده بود و با فلوي حدود 2 يا 3 گالن بر دقيقه به سمت پايين پخش مي شد . در زمان خاموشي كامل، سرعت نشت حدود 60 تا 70 گالن بر دقيقه بود.

ثبت 30 روزه اطلاعات براي سنسور 9 : اطلاعات ثبت شده فركانس بالا و فركانس پايين

نشت 2: نشت لوله در اكونومايزر بالايي واحد 1 در طول مدتي كه موجبرهاي فلز برد و هوابرد در كنار هم آزمايش مي شدند رخ داد. شكل بالا نشان مي دهد كه آغاز نشت در ساعت 19:10 روز 28 ماه مه 1994 بوده است. موجبر فلزبرد و سنسور مربوطه بصورت افزايش مقدار ولتاژ موثر ( RMS) از 0.05 V به 0.175 V به نشت پاسخ دادند. پاسخ موجبر هوابرد و سنسور مربوطه بسيار ضعيف و بصورت افزايش ولتاژ موثر از 0.05 V به 0.09 V بود. سيگنال هشدار موجبر هوابرد حدود 3 ساعت بعد از هشدار موجبر فلز برد بود.

در ساعت

40: 19 روز سي ام ماه مه 1994، واحد براي تعمير از مدار خارج شد زيرا دو نشت هر يك به قطر 3/8 in و به فاصله 27 ft از سنسور رخ داده بود. يكي از نشتها روي اكوونومايزر و ديگري روي ديواره خنك شونده با بخار قرار داشت.

آشكار سازي اين نشتها به دو دليل منحصر به فرد بود . يكي اين كه، اين نشتها در بخشي از بويلر روي داده بود كه براي مقايسه موجبرهاي فلز برد و هوابرد انتخاب شده بود. در نتيجه اطلاعات به دست آمده، حساسيت بالاي موجبرهاي فلز برد را تاييد مي كرد. دوم اين كه ، اين اولين نشتي بود كه تا آن زمان بوسيله يك موجبر فلز برد آشكار مي شد.

ثبت اطلاعات 5 ساعته براي موجبرهاي فلزبرد 4 و 5 و ثبت اطلاعات 5 ساعته براي موجبرهوابرد 3  نشت 3 : نشت لوله در كوره پايين واحد2 كه فقط داراي چهار سنسور و موجبر فلز برد بود رخ داد. نشت ناشي از يك ترك خوردگي شعاعي بطول 1 inدر سر پاييني ديواره جداسازي بود. ترك خوردگي حدود 46 ft از سنسور فلز برد شماره 9 فاصله داشت.ارتعاشات ناشي از نشت، عرض لوله ها و بدنه لوله ها تا سنسور نصب شده روي موجبر فلز برد را طي مي كرد.اپراتورها در آن موقع هنوز براي استفاده از سيستم AMSآموزش نديده بودند زيرا بعنوان بخشي از پروژه تحقيقاتي، مهندسين Triple 5 سيستم را از طريق مودم نظارت مي كردند. صبح روز دوازدهم نوامبر سال 1994، يكي از مهندسينTriple 5 پرسنل نيروگاه را از احتمال وجود يك نشت باخبر كرد. با بررسي بيشتر،وجود نشت در بويلر تاييد شد.خاموشي براي عصر همان روز برنامه ريزي گرديد. با آشكارسازي زودهنگام نشت، مهندسين Conemough تخمين زدند كه حدود 125000دلار بخاطركاهش زمان خارج ازمدار بودن واحد و جلوگيري ازصدمات ثانويه، صرفه جويي شده است.

ثبت اطلاعات

10 روزه براي سنسور شماره 9 : افزايش در نويز صوتي در اين شكل مشهود است. سنسور شماره 8 كه حدود 55 ft از نشت فاصله دارد نيز سيگنال هشدار توليد مي كند.

نشت

4 : نشت لوله در كوره پايين واحد1 در نوامبر 1996 يك روز قبل از روز تعطيل Thanksgiving اتفاق افتاد كه زماني نامناسب براي نشت لوله محسوب مي شد. رئيس گروه (Dennis shavlis) جهشي را در پاسخ ولتاژ سنسورهاي 3 و 4مشاهده كرد. با باز كردن يكي از درهاي بازرسي، صداي نشت شنيده مي شد.او اپراتورها را كه فكر مي كردند توليد واحد، عادي و حدود 20 گالن بر دقيقه است با خبر كرد. هيچ آلارم ديگري بجز سيگنال هشدار سيستم AMS دال بر وجود نشت لوله وجود نداشت. گروه تصميم گرفت كه واحد در روز تعطيل به كار ادامه دهد.

روز جمعه، توليد واحد حدود

50 گالن بر دقيقه بود. واحد از خط خارج شد و پرسنل، روي توربين قطرات آب پيدا كردند. نشت اوليه به فاصله 30 فوت از سنسور 4 روي Slope درست در نقطه برخورد با ديواره قرار داشت. سنسور 3 حدود 40 فوت دورتر قرار داشت.

از نقطه نظر ابزاري، مهمترين بخش اين واقعه پاسخ فيلترهاي سري تجربي بود

. پاسخ سيگنال فيلتر شده سري هر دو سنسور به وضعيت نشت بزرگتر از پاسخ فيلتر فركانس پايين استاندارد بود.بخصوص پاسخ فيلتر سري سنسور 3 حدود 6 dB بيشتر از پاسخ فيلتر فركانس پايين استاندارد بود.

ثبت اطلاعات 30 روزه براي سنسور شماره 3 : فيلترهاي فركانس پايين و فيلتر سري تجربي

نشت لوله مهمترين دليل خروجهاي اجباري بويلر هاي قدرت مي باشد

. در نيروگاه Conemough، آشكار سازي سريع نشتهاي جزئي لوله ها، زمان لازم براي برنامه ريزي خروج واحد را در طول دوره هاي زماني كه تقاضا پايين است فراهم مي نمايد. قابليت ثبت اطلاعات سيستم آشكار سازي نشت، امكان مشاهده و نظارت وقوع و گسترش نشتها را فراهم مي كند. همچنين فن آوري موجبر فلز برد بسيار موثر، قابل اطمينان ، حساس و تقريباً بدون نياز به تعمير و نگهداري مي باشد. در طول پنج سال كا ر، با استفاده از سيستم AMS حدود 24نشت بسرعت آشكار شد و در نتيجه زمان خروج و خسارتهاي ثانويه كاهش يافت و منجر به هزاران دلار صرفه جويي در هزينه ها شد.

منبع : موسسه Power Online آدرس: http://www.poweronline.com/content/news/articl/sp 

نتيجه گيري

مدار فرمان (قسمت اول)

بهره برداری مطمئن و بی وقفه از تاسیسات الکتریکی و مراکز تولید نیرو و تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز تجهیزات برقی کارخانه جات صنعتی و مراکز اقتصادی تا حدود زیادی به خصوصیات و ویژگی ها و طرز عمل کلیدها و وسایل کنترل مدارها بستگی دارد. 
در مدارهای الکتریکی وسایل مختلفی به کار میرود که از مهمترین انها کنتاکتور یا کلید مغناطیسی است .استفاده از این کنتاکتور در مدارهای کنترل تنوع طراحی های مختلف را به وجود می آورد. 
برای طراحی مدارهای کنترل و کار با آنها باید وسایل تشکیل دهنده آن را به طور کامل شناخت و به اصول ساختمان و مورد استفاده این وسایل آشنا شد. 
وسایلی که در مدارهای فرمان به کار میروند به این قرار است: 
1_کنتاکتور(کلید مغناطیسی)2_شستی استاپ استارت3_رله الکتریکی4_رله مغناطیسی5_لامپ های سیگنال 6-فیوزها 7_لیمیت سویچ8_کلیدهای تابع فشار 9_کلیدهای شناور10_چشم های الکتریکی(سنسورها)11_تایمر و انواع آن12_ترموستات13_کلیدهای تابع دور

[size=18]کنتاکتور

در مورد کنتاکتور میتوان گفت که یک کلید مغناطیس است که وقتی ولتاژ مورد نظر به آن اعمال میشود یک سری کنتاکت(یا کلید)باز را بسته و یک سری کنتاکت بسته را باز میکند.که با استفاده از این خاصیت مدارهای مختلفی میتوان مدارهای زیادی رو طراحی کرد. 
ساختمان کنتاکتور: 
این کلید از دو هسته به شکل E یا U که یکی ثابت و دیگری متحرک است و در میان هسته ثابت یک بوبین یا سیم پیچ قرار دارد،تشکیل شده است. وقتی بوبین به برق وصل میشود با استفاده از خاصیت مغناطیسی ،نیروی کششی فنر را خنثی میکند و هسته فوقانی را به هسته تحتانی متصل کرده باعث میشود که تعدادی کنتاکت عایق شده از یکدیگر به ترمینال های ورودی و خروجی کلید متصل میشود و یا باعث باز شدن کنتاکت های بسته کنتاکتور بسته کنتاکتور گردد. 
در صورتی که مدار تغذیه بوبین کنتاکتور قطع شود ،در اثر نیروی فنری که داخل کلید قرار دارد هسته متحرک دباره به حالت اول باز میگردد.

[size=18]مزایای استفاده از کنتاکتور[/size]

کنتاکتورها نسبت به کلیدهای دستی صنعتی مزایایی به شرح زیر دارند: 
1_مصرف کننده می تواند از راه دور کنترل می شود. 
2_مصرف کننده میتواند از چند محل کنترل شود. 
3_امکان طراحی مدار فرمان اتوماتیک برای مراحل مختلف کار مصرف کننده وجود دارد. 
4_سرعت قطع و وصل کلید زیاد و استهلاک آن کم است. 
5_از نظر حفاظتی مطمئن ترند و حفاظت مطمئن تر و کامل تری دارند. 
6_عمر موثرشان بیشتر است. 
7_هنگام قطع برق،مدار مصرف کننده نیز قطع می شود و به استارت مجدد پیدا میکند؛در نتیجه از خطرات وصل ناگهانی دستگاه جلو گیری می کند. 
کنتاکتور برای جریان های AC وDC ساخته میشود.تفاوت این دو کنتاکتور در این است که در کنتاکتور های AC از یک حلقه اتصال کوتاه برای جلوگیری از لرزش حاصل از فرکانس برق استفاده می شود. نیروی کششی یک مغناطیس الکتریکی جریان متناوب،متناسب با مجذور جریان عبوری از آن و در نتیجه متناسب با مجذور اندکسیون مغناطیسی است.چون مقدار جریان لحظه ای با توجه به رابطه i=ImaxSIN wt تعقیر میکند،نیروی کششی مغناطیسی نیز برابر با 
F=Fmax sin wt (سینوس توان 2 دارد که نمیشد تایپ کنی) 
خواهد شد و تعداد دفعاتی که این نیرو ماکزیمم و صفر می شود، به اندازه دو برابر فرکانس شبکه خواهد گردید.در نتیجه ،در لحظاتی که مقدار نیروی کششی بیشتر از نیروی مقاوم فنر های کنتاکتور باشد ،هسته کنتاکتور جذب می شود و در لحظاتی که مقدار نیروی کششی کمتر از مقدار نیروی فنر ها شود،هسته متحرک هسته نیز آزاد شده و به محل اول خود باز می گردد.بدین ترتیب در هسته متحرک لرزش و صدا ایجاد خواهد شد این نوسانات را می توان به وسیله یک حلقه بسته در سطح قطب ها جا سازی شده و حدود نصف تا 3/2 سطح هر قطب را پوشانده است از بین برد و لرزش آن را برطرف کرد. عمل این حلقه آن است که مانند سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتوری که در حالت اتصال کوتاه قرار گرفته است،از آن جریان القایی عبور میکند و باعث ایجاد فوران مغناطیسی فرعی در مدار هسته می شود. این فوران فرعی با فوران اطلی اختلاف فاز دارد و در زمانی که نیروی کششی حاطل از فوران اطلی صفر باشد ،نیروی کششی حاصل از فوران اطلی ماکزیمم خواهد بود و در حالتی که نیروی حاصل از فوران ماکزییم باشد ،این نیرو صفر خواهد بود و چون جمع این دو نیرو به هسته متحرک اثر میکند،نیروی کششی در هر لحظه از نیروی مقاومت فنر بیشتر خواهد بود. 
ولتاژ تغذیه بوبین متفاوت است و از 24 تا 380ولت ساخته می شود. در اکثر کشورهای صنعتی برای حفاظت بیشتر ،تغذیه بوبین کنتاکتور را زیر ولتاژ حفاظت شده (65ولت)انتخاب میکنند. و یا برای تغذیه مدار فرمان ،ترانسفورماتور مجزا کننده به کار می برند.

[size=18]شناخت مشخصات کنتاکتور[/size]

نوع کنتاکتور 
با توجه به نوع مصرف کننده و شرایط کار ،کنتاکتورها دارای قدرت و جریان عبوری مشخصی برای ولتاژهای مختلف هستنند. بنابراین باید به جدول و مشخصات کنتاکتور توجه کافی مبذول کرد و انخاب کنتاکتو.را منطبق بر مشخصات مورد نیاز قرار داد. 
برای اتصال مصرف کننده به شبکه باید از کلید یا کنتاکتوری با مشخصات مناسب استفاده کرد که کنتاکت های آن تحمل جریان راه اندازی و جریان دائمی را داشته باشد و همچنین در صورت اتصال کوتاه،جریان لحظه ای زیادی که از مدار عبور می کند. و یا جرقه ای که هنگام اتصال مدار ایجاد می شود ،صدمه ای به کلید نزند. 
بدین منظور و برای این که بتوانیم پس از طراحی مدار ،کنتاکتور مناسب را برای اتصال مصرف کننده به شبکه انتخاب کنیم،باید با مقادیر نامی مربوط به کنتاکتور آشنا شویم. 
برای انتخاب کنتاکتور در قدرت های مختلف می توان از جدول های استفاده کرد.(من این جدول ها رو دارم اگه روششو پیدا کنم حتما در مقاله قرار خواهم داد) 
منتظر مطالب بعدی(شستی استاپ استارت، کلید محافظ ،لامپ های سیگنال،فیوزها)در مقاله بعدی باشید. 
خواهش میکنم بعد از مطالعه مقاله نظرتون را راجه به این سلسله مقالات بنویسید.[/size][/size][/size] 
در پایا تصویر مدار اتصال کوتاه کنتاکتور و تصویر یک کنتاکتور کاتالوگ یک کنتاکتور و تصویر یک تابلو که با کنتاکتور مونتاژ شده قرار دادم.

مديريت عمر توربين هاي احتراقي كلاسF