چکیده
بی شک نیروگاه‌ها نقش اساسی در حفظ جریان عادی زندگی روزمره ما دارند و برقی را تأمین می‌کنند که خانه‌ها، کسب‌وکارها و صنایع را بهره‌مند می‌کند. این تاسیسات معمولاً ساختارهای بزرگ و پیچیده‌ای با اجزای فراوانی دارند که هر کدام نقش مهمی در فرآیند تولید برق ایفا می‌کنند. از میان این اجزا مختلف می توان به رادیاتورها اشاره کرد که با دفع حرارت اضافی این شرایطی را فراهم می کنند که نیروگاه بی وقفه کار کند. در این مقاله، به بررسی رادیاتورهای نیروگاهی می‌پردازیم و اهمیت، انواع، اصول عملکرد، نگهداری و تکنولوژی های آینده آن را بررسی می‌کنیم.
آنچه درباره رادیاتورهای نیروگاهی خواهید خواند
رادیاتور نیروگاهی چیست؟
رادیاتورهای نیروگاهی مبدلهای حرارتی هواخنک هستند که برای خنک کاری دمای تجهیزات مختلف نظیر موتورها و ژنراتورهای دیزل و گازسوز طراحی شده‌اند. آن‌ها در حفظ شرایط عملکردی بهینه در داخل نیروگاه نقش اساسی ایفا می‌کنند و با حذف حرارت اضافی دمای مناسب کارکرد موتورهای نیروگاه را برقرار می‌کنند.
اهمیت رادیاتورهای نیروگاهی در نیروگاه‌ها
1- کنترل دما
رادیاتورها نقش کلیدی در کنترل دمای ماشین‌آلات خط تولید دارند. آن‌ها بستری فراهم می کنند که تجهیزات در دامنه حرارتی ایمن عمل کنند و از خرابی و توقف‌های پرهزینه جلوگیری می‌کنند.
2- بهره‌وری انرژی
رادیاتورهای کارآمد به نیروگاه‌ها کمک می‌کنند تا مصرف انرژی را بهینه کنند. با حذف حرارت اضافی، نیاز به سیستم‌های خنک‌کننده اضافی یا دارای مصرف زیاد تبخیر آب کاهش می‌یابد و در نهایت در انرژی و هزینه‌های تعمیر و نگهداری و تامین آب صرفه‌جویی می‌شود.
3- عمر مفید تجهیزات
رادیاتورهایی که به‌صورت صحیح نگهداری شود باعث افزایش عمر مفید تجهیزات نیروگاه می‌شوند و نیاز به تعویض‌های مکرر و هزینه‌های مرتبط با آن کاهش می‌یابد.
انواع رادیاتورهای نیروگاهی از جنبه سیال خنک کننده
برخی از انواع رادیاتورهای استفاده شده در نیروگاه‌ها عبارتند از:
1- رادیاتورهای خنک‌شونده با هوا (رادیاتورهای نیروگاهی هوا خنک)
این رادیاتورها از هوای محیط برای دفع حرارت استفاده می‌کنند و برای نیروگاه‌های واقع در مناطق خشک و کم‌آب مناسب هستند.
2- رادیاتورهای خنک‌شونده با آب (رادیاتورهای نیروگاهی آب خنک)
رادیاتورهای خنک‌شونده با آب که از آب به عنوان ماده خنک‌کننده استفاده می‌کنند و در مناطق با منابع آب فراوان کارآمد هستند.
3- رادیاتورهای هیبریدی
رادیاتورهای هیبریدی مکانیسم‌های هوا و آب را ترکیب می‌کنند و تعادلی بین کارآیی و صرفه‌جویی در مصرف آب ارائه می‌دهند.
اصول عملکرد رادیاتورهای نیروگاهی
رادیاتورها بر اساس اصل تبادل حرارت عمل می‌کنند. آن‌ها حرارت را از تجهیزات به ماده خنک‌کننده (هوا یا آب) منتقل می‌کنند. ماده خنک کننده با سازوکاری مشخص اطراف تجهیزات جاری می شود و این فرآیند مداوم باعث حفظ دمای بهینه تجهیزات خواهد شد.
مفاهیم مدار LT و HT در رادیاتورهای نیروگاهی
ژنراتورهای نیروگاهی بر اساس نوع طراحی دارای دو مدار مجزا LT و HT در مدل‌های دومداره (2 Stage) و تک مداره (1 Stage) هستند. در هر کدام از این ساختارها ، دمای آب ژنراتور، متفاوت با دیگری است. در مدار LT، سیال آب، گرمای اضافی روغن یا افترکولر را دفع می‌کند. این مدار در بازه دمایی حدود40تا50 درجه سانتیگراد فعالیت می‌کند. در مدار HT، حرارت پوسته موتور ژنراتور، باید تنظیم شود. دمای کاری این سیستم حدود بازه دمایی حدود70تا90 درجه سانتی گراد است. هر کدام از این مدار‌ها برای کارایی بهینه ژنراتور باید ۱۰ الی ۲۰ درجه سانتی گراد کاهش دما داشته باشند. در نهایت با توجه به این موضوع و بررسی پارامترهای دیگر مثل هوای خشک محیط، ارتفاع منطقه از سطح دریا ، محل نصب در واحد تولیدی می‌توان اندازه طول و عرض رادیاتور نیروگاهی مناسب را بدست آورد.
انواع رادیاتورهای هوا خنک
انواع رادیاتورهای نیروگاهی در دسته بندی هواخنک عبارتند از:
- رادیاتورهای نیروگاهی وی تایپ (v-type)
- رادیاتور نیروگاهی عمودی
- رادیاتور نیروگاهی افقی
مفاهیم اینترکولر و افترکولر در رادیاتورهای نیروگاهی هوا خنک
در رادیاتور نوع اینترکولر، فن خنک کننده در جلوی رادیاتور قرار می‌گیرد و هوای خارج شده از توربوشارژ، طی یک مسیر نسبتاً طولانی با هوا خنک می‌شود اما در رادیاتورهای افترکولر فن خنک کننده در دهانه ورودی سیلندر قرار گرفته و عمل خنک کاری هوای بیرون آمده از توربوشارژ را توسط آب انجام می‌دهد. عبور جریان آب در لوله‌های جداره افتر کولر، در رایاتور خنک شده و باعث کاهش دمای موتور می‌شوند. بنابراین با عبور جریان آب از درون لوله‌های جداره محفظه افتر کولر، هوای خارج شده از توربو شارژ خنک می‌گردد.
اجزای کلیدی یک رادیاتور نیروگاهی
1- فین ها
فین‌ها سطح حرارتی اطراف لوله ها را افزایش داده و کارآیی تبادل حرارت را بهبود می‌بخشند.
2- لوله ها
لوله‌ها سیال خنک‌کننده را حمل می‌کنند و انتقال حرارت از تجهیزات به ماده خنک‌کننده را دفع می‌کنند.
3- فن ها و پمپ ها
فنها در رادیاتورهای خنک‌شونده با هوا برای افزایش جریان هوا مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که پمپ‌ها در رادیاتورهای خنک‌شونده با آب برای چرخش ماده خنک‌کننده به کار می‌روند.
4- ماده خنک کننده
ماده خنک‌کننده، هوا یا آب، حرارت تولید شده توسط تجهیزات را جذب کرده و با خود به صورت غیر مستقیم به سیال دیگر انتقال داده و فرآیند دفع حرارت انجام می پذیرد.
کاربرد رادیاتورهای نیروگاهی
عمده ترین کاربرد رادیاتورهای نیروگاهی در نیروگاه های تولید برق است. معمولا در نیروگاه های تولید برق با توجه به ظرفیت تولید از یک یا چند رادیاتور نیروگاهی استفاده خواهد گردید.
نگهداری و مراقبت از رادیاتورهای نیروگاهی
1- بازرسی منظم
بازرسی‌های روتینی برای شناسایی ایرادات احتمالی فنها (شامل صدا و لرزش اضافه ، جام کردن ، حرارت بیش از حد الکتروموتور فن ) و جلوگیری از خرابی‌های ناگهانی بسیار حیاتی است.
2- تمیز کردن
تمیز کردن رادیاتورها از گرد و غبار، ذرات و رسوبات اهمیت دارد و کارآیی تبادل حرارت را بهینه می‌کند.
3- بررسی سطح عبور هوای خنک‌کننده
مناسب بودن سطح عبور هوای خنک‌کننده در عملکرد درست رادیاتور بسیار مهم است.
تفاوت رادیاتور نیروگاهی (Dry Cooler) با چیلر چیست؟
هم رادیاتور نیروگاهی (کولر هواخنک) و هم چیلر را می‌توان در کاربرد‌های فرآیندی مشابه برای دستیابی به دمای مطلوب استفاده کرد. با این حال، تفاوت‌های قابل توجهی در نحوه عملکرد این دو دستگاه صنعتی وجود دارد. هر یک از این دستگاه‌ها در صورت استفاده در شرایط مناسب مزایایی را دارند. در یک رادیاتور نیروگاهی، تبادل حرارتی با هدایت هوای خارجی و گردش آن روی لوله‌های مسی حاوی سیال خنک‌کننده (معمولاً آب یا مخلوط آب-ضدیخ) انجام می‌شود. سپس سیال خنک شده از طریق یک مبدل حرارتی متصل به ژنراتور به گردش در می‌آید و چرخه مجدداً تکرار می‌شود. رادیاتورهای نیروگاهی، از فنها برای مکش هوای محیط برای خنک کردن محیط سیال گرم شده خود، استفاده می‌کنند. از سوی دیگر، چیلر‌های صنعتی از واحد‌های تبرید (اغلب همراه با مبدلهای حرارتی) در تنظیمات خنک‌کننده خود استفاده می‌کنند. چیلر‌ها از مایع خنک‌کننده، استفاده می‌کنند. که ممکن است توسط هوا یا آب در کندانسور آن‌ها خنک شود.
تکنیک‌های بهبود کارآیی رادیاتورهای نیروگاهی در شرکت دما تجهیز رسانا (مزیت های شرکت دما تجهیز رسانا)
یکی از محصولات شرکت دما تجهیز رسانا تولید رادیاتورهای نیروگاهی است. برخی از ویژگی های رادیاتورهای نیروگاهی ساخته شده توسط شرکت دما تجهیز رسانا عبارتست:
- طراحی متناسب با شرایط محیطی محل نصب نیروگاه
- استفاده از متریال مرغوب در ساخت رادیاتور نیروگاهی
- کاهش زمان تولید رادیاتور نیروگاهی
- امکان ساخت رادیاتور نیروگاهی با ابعاد بزرگ تا طول 9 متر و عرض 2.5 متر
استانداردهای طراحی رادیاتورهای نیروگاهی در شرکت دما تجهیز رسانا
- استفاده از لوله های مسی ، فولادی ، استنلس استیل ، آلیاژی دارای استاندارد و مرغوبیت متریال
- استفاده از صفحات نگهدارنده لوله ها با دوام بالاتر و امکان آسیب کمتر به لوله ها
تکنولوژی های آینده در تولید رادیاتورهای نیروگاهی
تکنولوژی آینده ساخت رادیاتورهای نیروگاهی در سه حوزه زیر قابل تبیین است:
1- مواد پیشرفته: رادیاتورهای ساخته شده از مواد نوآورانه که تبادل حرارت را بهبود می‌بخشند.
2- کنترل مبتنی بر هوش مصنوعی: رادیاتورهای هوش مصنوعی که با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی به صورت کاملا پویا بسته به شرایط تغییر می کنند.
3- بازیافت انرژی: رادیاتورهایی که با بهره‌گیری از حرارت مازاد در تولید انرژی اضافی توانمند هستند.
سوالات متداول درباره رادیاتورهای نیروگاهی
1. روشهای نصب رادیاتور نیروگاهی به چه صورتهایی می باشد ؟
رادیاتورهای نیروگاهی باتوجه به ابعاد ساخته شده به دو صورت افقی و عمودی در فضای باز قابل نصب می باشد ، بهتر است که موقعیت نصب از دیوارهای اطراف حداقل 2 متر فاصله جانبی داشته باشد ، همچنین از زمین نیز حداقل 1.5 متر فاصله رعایت گردد.
2. آیا همه ژنراتورهای تولید برق نیاز به رادیاتور خنک‌کننده دارد ؟
بله ، تمامی ژنراتورهای گازسوز و دیزلی برای کارکرد مداوم و عملکرد بهتر و راندمان مناسب نیاز به دفع حرارات تولید شده توسط رادیاتورهای نیروگاهی کوچک یا بزرگ با توجه به پارامترهای سازنده خواهند داشت.
3. آیا موتورهای دیزلی نیروگاهی و برق اضطراری نیاز به رادیاتور دارند؟
بله ، تمامی ژنراتورهای گازسوز و دیزلی برای تولید کوتاه و مقطعی نیاز به دفع حرارات تولید شده توسط رادیاتورهای نیروگاهی کوچک یا بزرگ با توجه به پارامترهای سازنده خواهند داشت.
4. شرایط نگهداری رادیاتور در فصل سرد چیست؟
شرایط نگهداری رادیاتورهای نیروگاهی در فصل سرد بسیار حائز اهمیت می باشد ، بخصوص در مواقع یخ زدن آب نیاز به گردش آب مداوم در رادیاتور خواهد بود ، یا اینکه از ترکیب آب و ضدیخ در رادیاتور استفاده کرد
5. تفاوت عملکرد رادیاتور نیروگاهی با کولینگ تاور چیست ؟
در رادیاتورهای نیروگاهی گرمای آب مدار بسته به هوا انتقال می باید و مبنای طراحی و تعیین ظرفیت دمای خشک محیط می باشد ، در صورتیکه در کولینگ تاور گرمای آب در سیکل باز با توجه به مقدار آب تبخیر شده دفع می شود و تعیین ظرفیت خنک کاری بر مبنای دمای مرطوب محیط خواهد بود.
6. مزایای رادیاتور نیروگاهی نسبت به کولینگ تاور چیست ؟
حذف مصرف آب تبخیری ، بسته بودن سیکل آب ، کاهش رسوب و خوردگی لوله ها ، نیاز کمتر به تعمیر ونگهداری ، نیاز کمتر به تعویض آب در مدار
7. آیا رادیاتورهای نیروگاهی قابلیت بازسازی و تعمیر دارد ؟
بله رادیاتورهای نیروگاهی آسیب دیده به روشهای مختلفی قابلیت تعمیر ، بازسازی و نوسازی دارد که در این مجموعه قابل انجام می باشد.