بویلر فید پمپ

فرزین رضاقلی
بویلر, پمپ, مقالات

محتوا نمایش

بویلر فید پمپ (Boiler feed water pumps)

در یک نیروگاه حرارتی، بویلر فید پمپ (BFP) یکی از ماشین‌های کمکی حیاتی است که معادل قلب نیروگاه محسوب می‌شود. همگام با افزایش ظرفیت تجهیزات برای تولید برق حرارتی، بهبودها برای تطابق با دماها و فشارهای بالاتر، و تغییرات در روش‌های عملیاتی، پمپ‌های تغذیه بویلر نیز پیشرفت و توسعه یافته‌اند.

مشخصات اصلی پمپ‌های تغذیه بویلر؛ ساختارها و مواد مورد استفاده در پمپ‌های تغذیه بویلر معمول برای نیروگاه‌های حرارتی فوق بحرانی و نیروگاه‌های حرارتی با چرخه ترکیبی؛ ویژگی‌های آب‌بندی شفت و یاتاقان؛ توسعه فناوری برای ظرفیت‌ها و عملکردهای بالاتر؛ توسعه و تحویل واقعی پمپ‌های تغذیه بویلر با ظرفیت ۱۰۰٪؛ بهبودهای طراحی ساختار برای افزایش مقاومت در برابر تنش در پمپ‌های تغذیه بویلر به‌گونه‌ای که بتوانند با شرایط سخت‌تر در عملیات نیروگاه‌های حرارتی مرتبط با گسترش انرژی‌های تجدیدپذیر سازگار شوند؛

Boiler Feed Pump پمپ حیاتی در نیروگاه‌های بخار هست که وظیفه دارد آب تغذیه (Feedwater) را با فشار بالا به بویلر (دیگ بخار) ارسال کند تا در فرآیند تولید بخار استفاده بشود.

این پمپ، آب کندانس شده از کندانسور یا تانک ذخیره را می‌گیرد و با فشاری بسیار بالا (اغلب بالاتر از فشار کاری بویلر) به درام یا اکونومایزر می‌فرستد.

فشار خروجی BFP معمولاً بین 100 تا 300 بار در نیروگاه‌های بزرگ است.

پمپ تغذیه آب بویلر گونه ای خاص از پمپهایی میباشند که برای تغذیه آب بویلرهای بخار استفاده می شود. آب ممکن است آب برگشتی کندانس بویلر باشد و یا جداگانه تأمین شود. این پمپ ها معمولاً فشار بالا میباشند و میتوانند از نوع سانتریفوژ و یا جابجایی مثبت باشند.

چرا فشار بالا نیاز است؟

چون فشار داخل بویلر در نیروگاه‌های حرارتی بسیار بالاست (مثلاً در نیروگاه‌های فوق بحرانی تا 250 بار)، باید پمپی وجود داشته باشد که بتواند بر این فشار غلبه کند و آب را به داخل سیستم تغذیه بویلر تزریق کند.

اگر فشار BFP کافی نباشه، آب وارد بویلر نمی‌شه و سیستم بخار دچار اختلال می‌شه.

ساختار و عملکرد

پمپ های فیدواتر در سایزها و توانهای مختلف می و معمولاً پمپ به محرکه الکتریکی آن توسط یک کوپلینگ باشند.
مکانیکی متصل می.شود پمپهای بزرگ صنعتی کندانس ممکن است گاهی اوقات به عنوان پمپ فید واتر مورد استفاده قرار گیرند پمپ باید فشار کافی جهت غلبه بر فشار بخار تولید شده در بویلر را داشته باشد.

پمپ های فيد واتر بیشتر مواقع دائم کارکرد نیستند و توسط یک فلوسویچ و یا سایر تجهیزات کنترل کننده سطح کنترل میشوند وقتی سطح آب در بویلر پایین بیاید فلوسوئیچ فرمان روشن شدن پمپ را میدهد و پمپ تا زمانی که سطح آب در بویلر به حد کافی بالا بیاید پمپاژ را ادامه می دهد. بعضی پمپ ها دارای دو مرحله کنترل میباشند اگر سطح مایع از یک نقطه پایین تر بیاید، مرحله اول کنترل آغاز می ، شود و پمپ روشن میشود و اگر پس از روشن شدن پمپ باز هم سطح آب به هر دلیلی پایین تر بیاید (مثلاً به دلیل خرابی پمپ و یا مسدود شدن خروجی پمپ) مرحله دوم کنترل شروع خواهد شد. در این مرحله ممکن است عملگری جهت جلوگیری از کارکرد خشک بویلر و داغ شدن بیش از حد آن بولر را خاموش کند و یا آلارم دهد و یا هر دو آن اتفاق بیفتد.

حالت متداول دیگر پمپهای فيد واتر کارکرد دائم آن و استفاده از تجهیزات کنترل کننده دبی مینیمم جهت جلوگیری از فشار سازی بیش از حد پمپ در بویلر در دبیهای کم می باشد.

دبی بازگشتی از سیستم دبی مینیمم به مخزن و یا هواگیر (Deaerator) باز می گردد.
پمپ های تغذیه آب بویلر یک جز حیاتی هر سیستم بویلر می باشد.

مسیر عملکردی BFP در نیروگاه

Condensate Pump → Deaerator → BFP → HP Heaters → Economizer → Boiler Drum

آب از کندانسور آمده، در deaerator هواگیری می‌شود، سپس توسط BFP پرفشار شده و وارد بویلر می‌شود.

وظیفه بویلر فید پمپ (BFP)

انتقال آب به بویلر: این پمپ آب را از مخزن ذخیره (مانند دی‌ایرator) گرفته و با فشار بالا به بویلر منتقل می‌کند.
ایجاد فشار بالا: آب باید با فشار بسیار بالا (معمولاً چند صد بار) به بویلر پمپ شود تا بتواند در دمای بالا به بخار تبدیل شود.
حفظ تعادل سیستم: BFP باید به گونه‌ای عمل کند که جریان آب ورودی به بویلر با میزان بخار تولیدی متناسب باشد تا تعادل سیستم حفظ شود.

ساختار و اجزای اصلی بویلر فید پمپ

پوسته پمپ (Casing): معمولاً از فولاد مقاوم در برابر فشار و دمای بالا ساخته می‌شود.
پره‌ها (Impellers): بخش دوار پمپ که انرژی مکانیکی را به انرژی جنبشی آب تبدیل می‌کند.
شفت (Shaft): بخشی که پره‌ها را به موتور متصل می‌کند و انتقال نیرو را ممکن می‌سازد.
سیستم آب‌بندی (Sealing System): برای جلوگیری از نشت آب یا بخار در اطراف شفت استفاده می‌شود.
یاتاقان‌ها (Bearings): برای کاهش اصطکاک و حمایت از شفت در حین چرخش به کار می‌روند.
موتور محرک: معمولاً از موتورهای الکتریکی یا توربین‌های بخار برای به حرکت درآوردن پمپ استفاده می‌شود.

انواع BFP از نظر محرک (Driver)

1. محرک الکتریکی (Motor Driven BFP):

رایج در اکثر نیروگاه‌ها.

نیاز به VFD برای کنترل سرعت دارد.

2. محرک توربینی (Turbine Driven BFP):

توربین بخار کوچک که خودش با بخار بویلر کار می‌کند.

مزیت: استقلال از برق و امکان استفاده در Black Start یا بار اولیه.

قابلیت کنترل بهتر دبی و فشار در شرایط بارهای متغیر.

انواع BFP از نظر طراحی پمپ

1. پمپ چندمرحله‌ای افقی (Horizontal Multistage Centrifugal Pump):

رایج‌ترین نوع در نیروگاه‌ها.

مقاوم در برابر فشار بالا.

2. پمپ عمودی (Vertical Barrel Type):

در واحدهای بزرگ‌تر و نیروگاه‌های سیکل ترکیبی یا Ultra Supercritical.

سیستم‌های جانبی BFP

1. Booster Pump: قبل از BFP، فشار اولیه رو بالا می‌بره تا از کاویتاسیون جلوگیری شه.

2. Minimum Flow Line: برای حفاظت از پمپ در دبی پایین (بازگشت به deaerator).

3. Gland Steam Condenser (در نوع بخار محرک): بخار نشت کرده از توربین BFP را میعان می‌کند.

ملاحظات بهره‌برداری و نگهداری

دمای ورودی باید کنترل بشه (معمولاً حدود 100 تا 160 درجه سانتی‌گراد)

نباید در حالت دبی صفر کار کنه؛ باعث کاویتاسیون و آسیب شدید می‌شه.

حداقل دبی حتماً باید از طریق بای‌پس فعال باشه.

لرزش، دما، و فشار باید مانیتور بشه.

فواصل سرویس منظم بازرسی یاتاقان‌ها، سیل‌ها، و پره‌ها.

علل خرابی رایج

کاویتاسیون به دلیل فشار پایین ورودی.

نشت در سیل مکانیکی.

آسیب به پره‌ها به علت ورود اجسام خارجی.

خرابی توربین در مدل‌های محرک بخار.

جهت انتخاب مناسب هر پمپ تغذیه آب بویلر پنج سوال اساسی میبایست پاسخ داده شود:

آیا پمپ دائم کارکرد است یا خیر؟

این سوال عملکردی میباشد و اغلب پاسخ آن را نوع کنترل کننده سطح آب بویلر مشخص می : به عنوان یک قاعده کلی بویلرهای با ظرفیت ده هزار پوند بر ساعت یا ،کمتر از فلوسویچ استفاده کنند همانطور که در بالا توضیح داده شد فلوسویچ با تغییر سطح آب دیگ، وظیفه روشن و خاموش کردن پمپ را بر عهده میگیرد این یک حالت کلاسیک کار کرد غیر دائم می باشد.

بویلرهای با ظرفیت ده هزار پوند بر ساعت به بالا، عموماً یک واحد تنظیم کننده آب دارند و کارکرد پمپ دائم می باشد این واحد نرخ آب تغذیه را با توجه به سطح آب بویلر تنظیم می کند.

با دانستن نوع عملکرد شما قادر خواهید بود تعیین کنید که کدام طرح پمپ برای کاربرد شما مناسبتر میباشد به عنوان یک قاعده کلی پمپ توربینی در کارکردهای غیر دائم و پمپ سانتریفوژ برای کارکرد دائم مورد استفاده قرار می گیرد. اما باید توجه داشت که این صرفاً یک قاعده کلی می باشد و در بعضی حالات ممکن است یک پمپ سانتریفوژ جهت کارکردهای غیر دائم و یک پمپ توربینی برای کارکرد دائم مورد استفاده قرار گیرد.

دمای سیال پمپ شونده چقدر است؟

دانستن دمای سیال پمپ شونده بسیار مهم می.باشد بیشتر پمپهای تغذیه بویلر می توانند در دماهای ۲۱۵ تا ۲۳۰ درجه فارنهایت عملکرد مناسبی داشته باشند در صورتی که دما بالاتر باشد استفاده از محفظه های خنک کننده (Cooling jacket) توصیه می شود.

دبی آب تغذیه چقدر است؟

مقدار آب مورد نیاز بستگی به میزان بخار تولیدی توسط بویلر دارد. در کاربردهای غیر دائم، دبی پمپاژ را معمولاً دو برابر نرخ تبخیر بویلر در نظر میگیرند در کاربردهای دائم با سیستم تنظیم دہی میتوان دبی پمپاژ را تا حدود ۱,۳ نرخ تبخیر بویلر بعلاوه آب سیرکوله کاهش داد.

فشار خروجی مورد نیاز چقدر است؟

پمپ باید بر فشار بویلر و اتلافات لوله غلبه کند با در اختیار داشتن منحنی عملکرد پمپ و بررسـ فشار خروجی در دبی خواسته شده میتوان اطمینان حاصل نمود که پمپ قادر است آب را با ظرفیت خواسته شده به بویلر پمپ نماید باید توجه داشته باشید که پمپ باید در دبی خواسته شده ۱٫۵ تا ۲ بار فشار بیشتری نسبت به فشار بویلر داشته باشد تا قادر باشد سیال را به داخل بویلر پمپ کند.

NPSH مورد نیاز پمپ چقدر است؟

NPSH مورد نیاز حداقل فشار مطلق در نازل مکش جهت عملکرد مطمئن پمپ و بدون ایجاد کاویتاسیون پمپ میباشد NPSH در دسترس سیستم باید بزرگتر از NPSH مورد نیاز پمپ باشد یعنی NPSHr<NPSHa .

در اغلب موارد، پمپ بویلرفید توسط یک پمپ فشار پایین شارژ شده و سپس پمپ روشن می شود و در مدار قرار میگیرد این امر مشکل NPSH را بر طرف کرده و عدم ایجاد کاوتاسیون را باعث می گردد.

از پمپ های بویلرفید جهت سیستمهای اسمز معکوس نیز استفاده گردد و روش کار آن مشابه کارکرد پمپ سیستم بویلر فید با پمپ اولیه ایجاد فشار و شارژ سیستم است. در مواقعی که در سیستمهای آب شیرین کن و اسمز معکوس آب شور پمپاژ گردد باید متریال پمپ را مناسب با آب شور انتخاب نمود.