کاربرد ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی

به درخواست آقا مجتبی

کارکرد صحیح و بیوقفه ترانسفورماتورها، به عنوان یکی از تجهیزات مهم در شبکه های برق رسانی و انتقال انرژی، از اهداف اصلی سازندگان و بهرهبرداران آنها میباشد. اکسیژن و رطوبت هوا به عنوان یکی از عوامل مضر و مخرب در عملکرد ترانسفورماتورها شناخته شده و تا حد امکان میبایست از تماس روغن ترانسفورماتور با هوای آزاد جلوگیری کرد. در این راستا استفاده از ترانسفورماتورهای هرمتیک با داشتن قابلیت جداسازی کامل روغن و هوای محیط مورد توجه قرار گرفته است. ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی از اولین نوع ترانسفورماتورهای هرمتیک بوده و به خاطر سادگی طراحی و ساخت و داشتن مزایای نسبی هنوز هم مورد توجه اکثر صنایع، به خصوص صنایع نفت و پتروشیمی میباشد.

مقدمه

 
یکی از عوامل مهم تضمین عملکرد ترانسفورماتور در طی عمر مفید آن، حفظ کیفیت خواص الکتریکی و مکانیکی مواد عایق بکار رفته در ترانسفورماتور، به خصوص روغن ترانسفورماتور و مواد عایق سلولوزی در سطحی مطلوب می‌باشد.

 
مخزن ترانسفورماتورهای هرمتیک به منظور جلوگیری از نفوذ عوامل مخرب به داخل ترانسفورماتور، کاملا" بسته بوده و هیچگونه تبادلی با محیط اطراف، حتی از طریق واسطه رطوبت‌گیر ندارد. ترانسفورماتور هرمتیک در چند نوع اصلی طراحی و ساخته می‌شود.

 
از ویژگی‌های مهم ترانسفورماتورهای هرمتیک عدم نیاز به تصفیه روغن و کاهش هزینه‌های سرویس و نگهداری آنها می‌باشد. استفاده از این ترانسفورماتورها برای مناطق ساحلی و مکان‌های دور افتاده که رطوبت هوا زیاد بوده و امکان سرویس‌های دوره‌ای به سهولت میسر نمی‌باشد، توصیه می‌گردد. عدم نیاز به منبع انبساط، رطوبت‌گیر و تجهیزات حفاظتی مثل رله بوخهلتس از ویژگی‌های دیگر ترانسفورماتورهای هرمتیک بوده و در نتیجه برای مکان‌هایی که محدودیت ارتفاعی جهت نصب ترانسفورماتور وجود دارد، استفاده از ترانسفورماتور هرمتیک مناسب خواهد بود.

 

 
تقسیم بندی ترانسفورماتورهای هرمتیک

 
با توجه به طراحی و ساخت انواع مختلف ترانسفورماتورهای هرمتیک، این نوع ترانسفورماتورها به طرح‌های مختلفی با توجه به نحوه عملکرد آنها طبقه‌بندی می‌شوند.

 
ترانسفورماتورهای هرمتیک با محفظه گاز و یا دیافراگم لاستیکی در منبع انبساط

 
شمای کلی این نوع ترانسفورماتورها در شکل‌های 1 و 2 نشان داده شده است. در این نوع از ترانسفورماتورهای هرمتیک افزایش و کاهش حجم روغن توسط خاصیت ارتجاعی لاستیک جبران می‌شود، که ممکن است از دیافراگم لاستیکی ( Rubber Diagram) که مستقیما" با روغن در تماس است (شکل 1) و یا محفظه لاستیکی ( Rubber Bag ) با گاز بی اثر ازت نیتروژن N2 که بعنوان واسطه عمل می‌کند استفاده شده باشد. ( شکل 2).

 

 
ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی

 
این ترانسفورماتورها بطور کلی بر دو نوع بوده و در هر رنج قدرتی قابل ساخت می‌باشند. محفظه گاز در این ترانسفورماتورها علاوه بر جلوگیری از ارتباط روغن با هوای محیط، نقش حجم الاستیک را نیز ایفا می‌کند. از گازی باید در این محفظه استفاده نمود که تاثیر تخریبی بر روی روغن و سایر مواد عایقی و قسمت‌های داخلی ترانسفورماتور نداشته و یا حداقل ممکن باشد. گازی که معمولا" برای این منظور بکار می‌رود، معمولا" گاز ازت ( نیتروژن N2 ) و در برخی موارد هوای خشک می‌باشد. این ترانسفورماتورها عمدتا" دارای مخزنی کاملا" صلب بوده و به دو نوع زیر تقسیم می‌شوند:

 
نوع اول (جرم گاز ثابت است)

 
در این نوع میزان گاز نیتروژن داخل ترانسفورماتور ثابت و برابر مقدار اولیه‌ای است که وارد آن نموده‌ایم. در این ترانسفورماتورها برای کاهش دامنه تغییرات فشار، حجم محفظه گاز به قدر کافی بزرگ در نظر گرفته می‌شود.

 
میزان گاز حل شده در روغن تابع خطی از فشار بوده و دما تاثیر ناچیزی در حلالیت گاز دارد. مقدار گاز نیتروژن دارای حجمی معادل 20درصد الی 50درصد حجم روغن ترانسفورماتور می‌باشد.

 

 
نوع دوم (فشار گاز ثابت است)

 
در این نوع با استفاده از مخازن تحت فشار کمکی گاز ازت، فشار محفظه گاز تقریبا" ثابت نگه داشته می‌شود برای اجتناب از ورود به داخل مخزن، فشار گاز همیشه اندکی بیشتر از فشار جو اختیار می‌شود (حدود 0.05 اتمسفر).

 

 
ترانسفورماتورهای هرمتیک با مخزن الاستیک

 
در این نوع از ترانسفورماتورهای هرمتیک از خاصیت ارتجاعی پره‌های خنک‌کنندگی برای جبران تغییرات حجم روغن استفاده شده است. به طوریکه در اثر افزایش حجم روغن پره‌ها باز و در اثر کاهش حجم روغن پره‌ها فشرده می‌شوند. نوسانات بار و فشار در طی عمر ترانسفورماتورهای مذکور، پره‌ها را در معرض پدیده خستگی قرار می‌دهد، لذا طراحی این ترانسفورماتورها باید به گونه‌ای باشدکه تنش‌های حاصله از حد تنش خستگی پره‌ها تجاوز ننماید. اثرات مهمی از جمله شات بلاست نمودن مخازن تاثیر مهمی در افزایش عمر مخازن ترانسفورماتورهای مذکور دارد. این نوع از ترانسفورماتورها کاملا" از روغن پر شده و در محدوده قدرت ترانسفورماتورهای توزیع ساخته می‌شوند. (شکل 5).

 

 
تجهیزات حفاظتی و اندازه‌گیری

 
با توجه به هدف هرمتیک بودن، برخی از تجهیزات حفاظتی از قبیل رله بوخهلتس و رطوبت‌گیر در این نوع از ترانسفورماتورها مورد نیاز نمی‌باشد. از طرف دیگر به علت وجود محفظه گاز و ساختار این نوع ترانسفورماتورها استفاده از تجهیزات دیگری توصیه می‌شود. تجهیزات اصلی این ترانسفورماتورها عبارتست از:

 
ترمومتر روغن (Oil Thermometer)

 
نشان‌دهنـــــده سطـــــح روغن  (Oil Level Indicator)

 
فشار سنج (Pressure gauge)

 
 شیر تزریق گاز (Oil Filling Valve)

 
ترمومتر روغن باید در محل مناسبی که در کلیه شرایط دمایی با سطح بالای روغن در تماس باشد، قرار بگیرد. بنابراین بطور مورب در بالای یکی از دیواره‌های جانبی قرار داده می‌شود. نشان‌دهنده سطح روغن نیز در صورت نیاز می‌تواند، در موقعیت مناسبی بر روی دیواره‌های جانبی نصب گردد. در ترانسفورماتورهای کوچک شاید نصب این وسیله ضروری نباشد، ولی در ترانسفورماتورهای بزرگ آگاهی از میزان سطح روغن و احیاناً نشتی روغن، با اهمیت بوده و نصب آن الزامی می‌باشد. از طرف دیگر در هنگام روغن زنی می‌توان از آن برای تنظیم سطح روغن استفاده نمود.

 
به دلیل صلب بودن مخازن، این ترانسفورماتورها نمی‌توانند تغییرات ناگهانی فشار را توسط خاصیت الاستیسیته مخزن جبران نمایند، لذا نصب فشارشکن و یا فشارسنج و در برخی موارد هر دو آنها ضروری است. از فشارسنج همچنین برای تنظیم فشار تزریق گاز نیز می‌توان استفاده نمود.

 
در ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی، استفاده از رله فشار ناگهانی یا Sudden Pressure Relay نیز برای توان‌های بالا و ترانسفورماتورهای بزرگ توصیه می‌گردد. این رله در یکی از دیواره‌های جانبی طوری نصب می‌گردد که با روغن داخل ترانسفورماتور نیز در تماس باشد. در حقیقت رله مذکور نقش رله بوخهلتس را در این نوع از ترانسفورماتورها ایفا می‌نماید.

 

 
 برای سایر تجهیرات قابل نصب و طراحی بر روی این نوع از ترانسفورماتورها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

 
ترمومتر سیم پیچ (Winding thermometer)

 
 جعبه کابل محفظ بوشینگهای فشار قوی و ضعیف

 
(HV and LV Cable Boxes)

 
باسداکت سمت فشار ضعیف (LV Bus duct)

 
طراحی حالت خنک کنندگی بصورت (ONAF)

 
نصب تابلو فرمان (Terminal Box)

 

 
نتیجه‌گیری

 
اهمیت برقراری سیستم انتقال انرژی پایدار و لزوم کاهش هزینه سرویس و نگهداری، استفاده از ترانسفورماتورهای هرمتیک را مقرون به صرفه نموده است. در این راستا ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی برای اکثر صنایع مهم، انتخاب مناسبی می‌باشد. از کاربردهای این نوع ترانسفورماتورها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

 
مناطق ساحلی و جاهایی که رطوبت هوا و آلودگی محیط زیاد باشد.

 
صنایع نفت و پتروشیمی، صنایع سیمان و ......... که در محیط‌های مرطوب و آلوده قرار دارند.

 
در مکان‌هایی که امکان سرویس و نگهداری ترانسفورماتور به راحتی میسر نمی‌باشد.

 
برای مواردی که محدودیت ابعادی و ارتفاعی جهت نصب ترانسفورماتور وجود دارد.

 
علیرغم حذف منبع انبساط و برخی تجهیزات (مثل رله بوخهلتس)، شرایط فیزیکی خاص این ترانسفورماتورها و استفاده از روش‌های مناسب طراحی و ساخت، هزینه تمام شده آنها بیشتر از نمونه مشابه منبع انبساط‌دار می‌باشد. ولی در نگاه کلی با در نظر گرفتن کاهش هزینه‌های ناشی از حذف سرویس‌های دوره‌ای و نگهداری آنها، همچنین کاهش هزینه‌های ناشی از خرابی ترانسفورماتورها و قطع انرژی برق، استفاده از این ترانسفورماتورها مقرون به صرفه می‌باشد.

 

 
مراجع

 
1- G.Altman, “Hermitically Sealed distribution transformers” Trafo-Union, Germany.

 
2- Simens Power engineering guide – Transmission and Distribution, “Transformers”, 4th Edition.

 
3- Transformer maintenance” FIST 3-30, COLORADO, U.S.A.

 
4- Dr.Knorr, “ Auslegung von Tranformatoren in “ sealed tank”, Trafo-Union, Grermany

شناسایی و ارزیابی خطرات بخش شیمیایی نیروگاه سیكل تركیبی یزد با استفاده از تكنیك مطالعه عملیات و خطر (HAZOP)

واژه های كلیدی: عملیات و خطرHAZOP، ارزیابی ریسك، واحد شیمیائی
زمینه وهدف:امروزه تكنیك "مطالعه عملیات و خطر " به
عنوان یك شیوه تیمی وچند تخصصی، یكی از دقیق ترین
روشهای شناسایی خطر محسوب و به طور گسترده ای در
صنایع مختلف به ویژه صنایع شیمیایی، پالایشگاه، پتروشیمی،
متالوژی، داروسازی استفاده می شود.
روش بررسی:با استفاده از این تكنیك بخش شیمی نیروگاه
تولید برق مورد واكاوی ایمنی قرار و خطرات مهم فرآیند و
مشكلات عملیاتی مورد شناسایی و ریسك آنها نیز محاسبه
گردید

دانلود