ملخص
توربين الغاز LM6000
التوربين الغازي LM6000 هو توربين حديث مشتق من محركات الطائرات، من إنتاج شركة جنرال إلكتريك، ويُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الدفع البحري وتوليد الطاقة. وهو عبارة عن مولد توربيني غازي ثنائي المحور، يتكون من محور ضغط عالٍ ومحور ضغط منخفض.
اعتمادًا على التكوين، يتم توصيل الحمل مباشرة إما بالطرف البارد أو الطرف الساخن لبكرة الضغط المنخفض، مما يلغي الحاجة إلى توربين طاقة تقليدي.
تبلغ قدرة المحرك حوالي 50 ميجاوات، وتم طرح نسخة LM6000-DLE لتلبية متطلبات خفض انبعاثات أكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون.
نظام المراقبة LM6000
تم تحديد متطلبات المراقبة الأساسية لجهاز LM6000 بواسطة شركة GE في دليل تصميم التركيب (IDM).
يُجهز جهاز LM6000 عادةً بمستشعرات تسارع ومجموعة أساسية من أجهزة مراقبة الاهتزاز التناظرية. مع ذلك، ومع تقادم المنتجات الكهربائية، يصبح تقادم أنظمة المراقبة وموثوقيتها مشكلة، ويصبح تطويرها إلى التقنيات الرقمية الحديثة ضرورة تقنية واقتصادية.
نظام مراقبة الجيل الجديد LM6000
توفر أجهزة الاستشعار وأنظمة المراقبة من الجيل الجديد من SKF DYMAC و Vibro-Meter حلاً كاملاً لجهاز LM6000، لزيادة موثوقية وقدرات المراقبة:
• مقياسا تسارع عالي الحرارة – اثنان (2) لكل محرك
تُعد أجهزة استشعار الاهتزاز المثبتة والمفضلة لتوربينات الغاز، أحدث سلسلة CA من مقاييس التسارع الكهروإجهادية، توفر موثوقية متزايدة ومناعة محسنة ضد انتقال الاهتزاز من تيار الغاز والهيكل.
• مستشعرات الضغط الديناميكي – اثنان (2) لكل محرك DLE
تُستخدم تقنية الكهرضغطية في مستشعر سلسلة CP لتوفير قياس مباشر لنبضات الضغط الضارة داخل غرفة الاحتراق.
• مقياسا تسارع صناعيان – اثنان (2) لكل علبة تروس
عندما تكون هناك حاجة إلى علبة تروس تخفيض، لتطبيق توليد الطاقة بتردد 50 هرتز على سبيل المثال، يوصى باستخدام مقاييس التسارع لالتقاط الاهتزازات عالية التردد الناتجة عن عجلات التروس.
• مجسات الإزاحة – أربعة (4) مجسات لكل مولد كهربائي
بالنسبة لمراقبة محامل الانزلاق، توفر مجسات "التقارب" من سلسلة CMSS ذات التصميم الأحدث إمكانية صيانة وموثوقية محسّنة مقارنة بالأجيال السابقة.
• نظام المراقبة الرقمية
يوفر نظام المراقبة VM600 حلاً مدمجًا وقابلاً للبرمجة. وهو عبارة عن بطاقة مراقبة واحدة من نوع واحد.
MPC-4
، ويستخدم لحماية سلسلة الآلات بأكملها، انظر الشكل 1. تم تصميم MPC-4 للاستخدام في التوربينات الغازية، وهو يسمح بدمج الحماية من الاهتزاز والاحتراق في نظام مراقبة واحد.
على وجه الخصوص، تسمح قابلية برمجة VM600 بتتبع مشاكل محددة مثل "الزيت في الدوار"، بالإضافة إلى تحسين تحليل الاهتزاز والتتبع المتبادل للمكونات غير المتوازنة.
• مراقبة الحالة المتكاملة
فرد واحد
CMC-16
توفر واجهة جمع البيانات، الموضحة في الشكل 1، أدوات مراقبة وتحليل واتجاهات عالية الأداء مدمجة في نفس نظام الرف لزيادة الموثوقية.
ستناقش مذكرة التطبيق هذه الآن بالتفصيل عملية التثبيت الموصى بها لحماية ومراقبة حالة LM6000، مع الحفاظ على الامتثال الكامل لاحتياجات IDM الخاصة بشركة جنرال إلكتريك.
يستخدم جهاز LM6000 مستشعرين للضغط الديناميكي الكهروإجهادي عالي الحرارة لقياس "نبضات الضغط" في غرفة الاحتراق الحلقية.
قد تكون عواقب النبضات المفرطة كارثية، إذ يؤدي انبعاج غرفة الاحتراق والتسريبات إلى انخفاض الكفاءة، وقد يتسبب تعطل المكونات اللاحقة في إتلاف مكونات مسار الغاز الساخن في اتجاه التدفق. لذا، فإن القدرة على قياس هذه الضغوط والتحذير منها والحماية منها أمر بالغ الأهمية.
تستخدم سلسلة CP تقنية كهرضغطية لتوفير قياس مباشر للضغط داخل بيئة غرفة الاحتراق ذات درجة الحرارة العالية. وهذا يوفر حلاً متفوقاً على القياسات غير المباشرة التي تستخدم مستشعرات الضغط الصناعية، والتي تتطلب استخدام غاز التنفيس أو أنظمة التبريد المائي.
الطراز المعتمد من GE للتركيب على جهاز LM6000 هو الآن طراز CP106 من شركة Vibro-Meter، ويتحمل درجات حرارة تصل إلى 650 درجة مئوية (1202 درجة فهرنهايت). مع إشارة ضغط ديناميكية، يُفضل استخدام خرج مُعدَّل التيار نظرًا لانخفاض سعة الإشارات المُولَّدة. يتم تحويل هذه الإشارة إلى إشارة mV/bar بواسطة دالة النقل الخاصة بالجهاز الاختياري.
GSI-127
فاصل جلفاني.
اهتزاز علبة التروس
في وحدة LM6000، تكون درجة الحرارة في علبة التروس المخفضة (إن وجدت) أقل بكثير من تلك الموجودة في مولد الغاز (المحرك). ومع ذلك، قد ترتفع درجات حرارة السطح إلى ما يزيد عن 120 درجة مئوية (248 درجة فهرنهايت)، وهي الدرجة المحددة لمقاييس التسارع الصناعية العامة.
يوفر طراز Vibro-Meter CE136 حلاً وسطاً جيداً بين القدرة على تحمل درجات الحرارة العالية والتكلفة واستجابة التردد (من 3 هرتز إلى 7 كيلو هرتز) اللازمة لالتقاط ترددات الاهتزاز العالية الناتجة عن تعشيق الأسنان داخل علبة التروس.
تم دمج إلكترونيات تضخيم الشحنة، المصممة للعمل حتى درجة حرارة 100 درجة مئوية (212 فهرنهايت)، في مجموعة كابلات المستشعر المحلي لجهاز CE136، وبالتالي فهي مثبتة على بعد أمتار قليلة فقط من المستشعر نفسه. هذا يقلل من تدهور خرج الشحنة ويغني عن الحاجة إلى مُكيّف إشارة منفصل (مطلوب مع الطرازات ذات درجات الحرارة الأعلى في مولد الغاز). وكما في السابق، تُستخدم إشارة خرج مُعدّلة التيار، مع تحويلها إلى ملي فولت/غرام عند الفاصل.
اهتزاز العمود النسبي
عادةً ما يتم قياس اهتزاز المكون المُدار بواسطة أجهزة استشعار لا تلامسية، تُعرف باسم "مجسات التيار الدوامي" أو "مجسات التقارب". توفر هذه المجسات قياسًا مباشرًا للإزاحة القطرية للعمود.
تُركّب هذه الأجهزة عادةً من خلال غطاء المحمل وتُوجّه مباشرةً إلى العمود. يتكون نظام الاستشعار من مسبار وكابل ومذبذب/مزيل تشكيل (يُعرف باسم "المُشغّل" أو "المُقرّب").
يُعد طراز CMSS 68 من SKF DYMAC نموذجًا مناسبًا.
تتمتع المجسات بنطاق تردد خطي من التيار المستمر إلى 10 كيلوهرتز. تسمح مادة طرف RYTON™ للمجس بتحمل درجات حرارة تصل إلى 177 درجة مئوية (350 درجة فهرنهايت)، وضغوط تفاضلية تصل إلى 414 كيلوباسكال (60 رطل لكل بوصة مربعة).
يُستخدم جهد خرج 8 ملي فولت/مم نظرًا لقصر طول الكابل الواصل بين المحرك ووحدة التحكم. ويتم تمرير هذا الجهد عبر فاصل جلفاني اختياري من نوع MTL5031 بوظيفة نقل 1 فولت/فولت.
مستشعرات السرعة
ستوفر الشركة المصنعة الأصلية مستشعرات سرعة مغناطيسية لكل من عمود الضغط العالي وعمود الضغط المنخفض. وتستهدف مجسات الضغط العالي عجلات ذات 45 سنًا، بينما تستهدف مجسات الضغط المنخفض عجلات ذات 48 سنًا.
حماية الآلات – LM6000
نظام مراقبة حماية الآلات المتوافق مع معيار GE IDM الخاص بجهاز LM6000 هو VM600.
يستخدم النظام وحدة حماية رقمية عالمية واحدة من طراز MPC-4. صُممت هذه الوحدة خصيصًا للاستخدام في التوربينات الغازية، بدءًا من مدخل المحول، مرورًا بتكييف الإشارة ومعالجتها، وصولًا إلى إغلاق دائرة التلامس في مرحل الإيقاف.
يوضح الشكل 1 نظامًا. يمكن حماية سلسلة القيادة LM6000 بأكملها بواسطة ثلاث أو أربع بطاقات MPC-4 متطابقة.
يتم استخدام مصادر طاقة احتياطية اختيارية لتحقيق أعلى مستوى من السلامة، كما توفر وحدة عرض CPU-M اتصالات تسلسلية مزدوجة و/أو اتصالات إيثرنت إلى TCS/DCS/PLC.
مراقبة حالة الآلات – أسطول LM6000
يُتيح جهاز VM600 إضافة نظام جمع بيانات متوازٍ لمراقبة حالة الجهاز في نفس هيكل جهاز المراقبة المُخصص للحماية، مما يضمن سلامة النظام العالية دون المساس بوظيفة حماية الآلة. يمكن وضع أي عدد من بطاقات CMC-16 ذات 16 قناة في أي من الفتحات الـ 12 المتاحة، كما هو موضح في الشكل 1.
يمكن لكل قناة معالجة ومراقبة ما يصل إلى 10 نطاقات طيفية. وتعتمد فلسفة مراقبة حالة هذه الآلات الحيوية على مراقبة متعددة المعايير. أي أن إشارة الإدخال نفسها تُعالج بطرق مختلفة بالتوازي، لتحديد معايير اهتزاز مميزة مختلفة. وقد يكشف كل معيار عن معلومات مختلفة حول تدهور حالة المحرك بمرور الوقت.
يُعد برنامج CMS-1، الموضح في الشكل 28، مناسبًا بشكل خاص لمراقبة عدة رفوف قد تفصل بينها بضعة أمتار فقط، أو تقع في مواقع نائية على بعد مئات الكيلومترات. عادةً ما يكون عرض النطاق الترددي المتاح على جهاز موجود
الشبكة المحلية أو الشبكة الواسعة كافية لتشغيل جهاز كمبيوتر خادم مركزي، الشكل 27.
خلال الظروف العابرة، ستتم مراقبة تحويل فورييه السريع والنطاقات عن كثب من أجل تحديد الظواهر بما في ذلك:
• سعات اهتزاز عالية
• رنين غرفة الاحتراق
• إجهاد/احتكاك المعدات الخارجية
• توافقيات البكرة nX
• معدلات عيوب المحامل
أثناء ظروف التشغيل العادية، تتم مراقبة FFT والنطاقات بشكل دوري لمراقبة التقلبات في مستويات الاهتزاز، والتي يمكن أن تحدث أثناء ظروف الحمل المنخفض أو الجزئي أو المتغير.
|
غرض
|
الكمية
|
نموذج
|
منتج
رقم
|
وصف
|
|
|
|
|
أجهزة الاستشعار
|
دفع أمامي
و
بعد
مقياس التسارع
سلسلة
|
|
1
|
1
|
كاليفورنيا
303
|
144-303-000-
311
|
دفع أمامي
مقياس التسارع،
-54 درجة مئوية
ل
+455 درجة مئوية
(+850 درجة فهرنهايت)،
50
بيكو كولوم/غرام،
كابل MI متكامل بطول 1.22 متر (48 بوصة) مع غلاف خارجي من الفولاذ المقاوم للصدأ
وموصل M83723/89Y1020-7
|
|
2
|
1
|
كاليفورنيا
303
|
144-303-000-
221
|
مقياس تسارع AFT، من -54 درجة مئوية إلى +455 درجة مئوية (+850 درجة فهرنهايت)، 50 بيكوكولوم/غرام،
كابل MI متكامل بطول 2.06 متر (81 بوصة) مع غلاف خارجي من الفولاذ المقاوم للصدأ
وموصل M83723/89Y1020-6
|
|
3
|
2
|
IPC
704
|
244-704-000-
042
|
مضخم شحنة متناظر مع مرشح تمرير منخفض قابل للتكوين و
مرشح تمرير عالي
الفلاتر،
خياري
مُكامل.
الجهد االكهربى
أو
حاضِر
الناتج.
|
|
4
|
2
|
جي إس آي
1
27
|
244-127-000-021
|
وحدة فصل جلفاني ووحدة تزويد طاقة للكهرباء الانضغاطية
سلسلة قياس، نقل تيار ثنائي الأسلاك. 4 كيلو فولت
عزل المدخلات/المخرجات، نقل ديناميكي 1 فولت/مللي أمبير.
|
|
|
|
|
متحرك
ضغط
مستشعر
سلسلة
(DLE
(متغير)
|
|
5
|
2
|
سي بي
106
|
143-106-000-
011
|
-96 درجة مئوية
ل
+650 درجة مئوية
(-140 درجة فهرنهايت)
ل
+1202 درجة فهرنهايت)،
232
بيكو سي/بار،
1.2
م
كابل MI مع غلاف مضفر، موصل M83723/89Y10207،
شفة خاصة من جنرال إلكتريك.
|
|
6
|
2
|
IPC
704
|
244-704-000-
042
|
مضخم شحنة متناظر مع مرشح تمرير منخفض قابل للتكوين و
مرشح تمرير عالي
الفلاتر،
خياري
مُكامل.
الجهد االكهربى
أو
حاضِر
الناتج.
|
|
7
|
2
|
جي إس آي
127
|
244-127-000-021
|
وحدة فصل جلفاني ووحدة تزويد طاقة للكهرباء الانضغاطية
سلسلة قياس، نقل تيار ثنائي الأسلاك. 4 كيلو فولت
عزل المدخلات/المخرجات، نقل ديناميكي 1 فولت/مللي أمبير.
|
|
|
|
|
علبة التروس
مقياس التسارع
سلسلة
|
|
8
|
2
|
علامة CE
136
|
444-136-000-
201
|
نطاق درجة الحرارة من -54 درجة مئوية إلى +260 درجة مئوية، 10 ميكرو أمبير/غرام، كابل بطول 3 أمتار محمي بواسطة
أفعى،
موصل ألومنيوم MS 3112 ذو قفل حربة.
|
|
9
|
2
|
جي إس آي
127
|
244-127-000-021
|
وحدة فصل جلفاني ووحدة تزويد طاقة للكهرباء الانضغاطية
سلسلة قياس، نقل تيار ثنائي الأسلاك. 4 كيلو فولت
عزل المدخلات/المخرجات، نقل ديناميكي 1 فولت/مللي أمبير.
|
|
|
|
|
مولد
محمل
شعاعي
اهتزاز
(XY)
سلسلة
|
|
10
|
4
|
CMSS68
|
CMSS
68-000-00-12-
10
|
مسبار، 8 مم، سن لولبي 3/8-24، طول العلبة من 1.2 بوصة إلى 6.0 بوصة، 1 متر
كابل.
|
|
11
|
4
|
CMSS958
|
CMSS
958-00-
040
|
امتداد
كابل،
4.0 متر
طول.
|
|
12
|
4
|
CMSS665
|
CMSS
668
|
محرك، 200 مللي فولت/ميل (8 مللي فولت/ميكرومتر)، ± 5%، فولاذ 4140، 90 ميل
(2.3 مم) المدى، نظام 5 أمتار.
|
|
13
|
4
|
حاجز
|
مونتريال
5031
|
كلفاني
الانفصال
ل
3 أسلاك
إيدي
حاضِر
مسبار
نظام
|
|
|
|
|
شاشة
الأجهزة
و
برمجة
-
حماية
|
|
14
|
1
|
ABE-
040
|
204-040-100-
012
|
معيار
19 بوصة
رف
6U
عالي
مع
VME
اللوحة الخلفية.
|
|
15
|
1
|
PLP-
960
|
200-582-960-
011
|
اللوحة الخلفية
مع
حالة
مرحل،
2x
يُحوّل
و
2x
اللجنة الكهروتقنية الدولية
الموصلات
+
الكابلات،
مزدوج
مكيف هواء
المين
مدخل
|
|
16
|
2
|
RPS-
6U
|
200-582-500-
013
|
وحدة تزويد الطاقة (بحد أقصى وحدتين لكل رف). مدخل التيار الكهربائي من 90 إلى 264
بطالة
|
|
17
|
1
|
وحدة المعالجة المركزية
م
|
200-595-033-
111
|
معالج CPU-M مع
شاشة عرض أمامية، منفذ RS232/485 واحد و
إيثرنت
إعدادات
|
|
18
|
1
|
اللجنة الأولمبية الدولية-
شمال
|
200-566-000-
ههه
|
بطاقة إدخال/إخراج لوحدة المعالجة المركزية M مزودة بموصلين RJ45 وخمسة موصلات RJ11
لشبكة إيثرنت أحادية/احتياطية
|
|
19
|
4
|
MPC-
4
|
200-510-SSS-
ههه
|
بطاقة حماية الآلات، لأربعة أنظمة ديناميكية ونظامين طوريين
مرجع
القنوات
|
|
20
|
4
|
اللجنة الأولمبية الدولية-
4T
|
200-560-000-
ههه
|
بطاقة إدخال وإخراج بست قنوات لجهاز MPC مزودة بوصلات لولبية.
4 مرحلات
|
|
21
|
1
|
RLC-
16
|
200-570-000-
ههه
|
التتابع
بطاقة
مع
16
المرحلات
مع
يتغير
زيادة
جهات الاتصال
|
|
22
|
1
|
MPS-
1
|
209-500-100-
013
|
حزمة برامج لتكوين MPC-4.
نقطة RS232
لتوصيل نقطة اتصال أو شبكة إيثرنت.
يوفر خدمات محلية و
الوصول عن بُعد. مايكروسوفت ويندوز (98، NT، 2000، XP)،
الإنجليزية أو الفرنسية أو الألمانية
|
|
23
|
5
|
التكوين
|
DMFS-
كون
|
التكوين والاختبار الخاص بالعميل.
لكل بطاقة
(MPC 4, AMC 8, RLC 16, CMC 16)
|
|
|
|
|
شاشة
الأجهزة
و
برمجة
-
حالة
يراقب
|
|
24
|
1
|
CMC-
16
|
200-530-SSS-
ههه
|
بطاقة مراقبة الحالة، لما يصل إلى 16 عملية ديناميكية / عملية
قنوات، تصل إلى 4 قنوات يمكن أن تكون مرجعية للسرعة/الطور
قنوات. توفر تحليل FFT متقدم، واستخراج النطاقات،
المعالجة وفحص المستوى (بحد أقصى 12 لكل رف)
|
|
25
|
1
|
اللجنة الأولمبية الدولية-
16T
|
200-565-000-
ههه
|
بطاقة إدخال وإخراج ذات 16 قناة لـ CMC مع برغي
محطات طرفية، ومنافذ RS485 متعددة النقاط للشبكات التسلسلية.
(مطلوب واحد لكل CMC 16، بحد أقصى 12 لكل رف).
|
|
26
|
1
|
نظام إدارة المحتوى
1
|
209-500-600-SSs
+
شفرة
|
حزمة برامج مراقبة الحالة للحالات العابرة
تحليل الاهتزازات باستخدام جهاز CMC 16. مايكروسوفت
أنظمة التشغيل ويندوز 98، وNT، و2000، وXP. سايبيس
رخصة خادم قاعدة بيانات SQL و5 مستخدمين متزامنين
عرض
|
|
27
|
1
|
التكوين
|
DMFS-
كون
|
التكوين والاختبار الخاص بالعميل.
لكل بطاقة
(MPC 4, AMC 8, RLC 16, CMC 16)
|
|
|
