بررسی عملکرد توربین گاز در بارهای مختلف و شرایط محیطی متفاوت با استفاده از قوانین اول و دوم ترمودینامیک

پیش بینی نحوه عملکرد توربین به خصوص در نقاط خارج از طرح از اهمیت فراوانی برخوردار است. بررسی ها نشان می دهند که تغییرات شرایط محیطی و همچنین تغییر در میزان بار توربین باعث ایجاد تغییرات چشمگیری در نحوه عملکرد توربین می گردد که دانستن میزان و کیفیت این تغییرات می تواند بسیار موثر واقع گردد. اهمیت این موضوع دو چندان می شود زمانی که بخواهیم تغییراتی در شرایط هوای ورودی و یا حتی در برخی قسمت های توربین ایجاد نموده و به واسطه آن عملکرد توربین گازی را بهبود بخشیم زیرا عامل اصلی در ارزیابی های فنی و اقتصادی چنین پروژه هایی، پیش بینی میزان بهبود عملکرد توربین در اثر ایجاد تغییرات خواهد بود. تحلیل عملکرد سیستم های تولید توان از منظر قانون دوم ترمودینامیک و اگزرژی از جدیدترین کارها در زمینه تحلیل سیستم های تولید توان می باشد. همراه نمودن این ابزار با ابزارهای تحلیلی فعلی که عمدتا بر پایه قوانین اول ترمودینامیک استوار است می تواند باعث تحلیل دقیق و درست یک سیستم تولید توان باشد. بنابراین به نظر می رسد تدوین یک مدل و برنامه شبیه ساز که در عین سادگی، هزینه پایین، دقت مناسب و بهره گیری از ابزارهای به روز در تحلیل سیستم از دیدگاه کمیت و کیفیت تبدیل انرژی، رفتار یک توربین گازی را در شرایط محیطی متفاوت و همچنین سطوح بار مختلف پیش بینی نماید، می تواند بسیار کارآمد بوده و مفید واقع گردد. در پایان نامه حاضر ابتدا سعی شده است پس از مطالعه کارهای صورت گرفته و تحقیقات اخیر در زمینه شبیه سازی عملکرد توربین گازی به خصوص در شرایط خارج طرح و نیمه بار، به کمک روابط ترمودینامیکی و دخالت دادن عنصر مربوط به کنترل دور و بار توربین در روابط، عملکرد توربین گازی در سطوح بار مختلف شبیه سازی گردد. بررسی نتایج حاصل از برنامه شبیه ساز و داده های ثبت شده در نیروگاه گازی فولاد مبارکه، مربوط به توربین گازی مدل pg9171e به عنوان یک نمونه عملی، نشان می دهد که تطبیق مناسبی میان نتایج و داده های ثبت شده وجود دارد و برنامه از دقت مناسبی به منظور پیش بینی رفتار این نوع توربین گازی که از پرکاربردترین توربین ها در صنایع نیروگاهی می باشد برخوردار است. در ادامه با استفاده از برنامه شبیه ساز تدوین شده و همچنین تدوین یک مدل به منظور تحلیل اگزرژی توربین، عملکرد مجموعه توربین گازی مذکور در دو حالت تمام بار و نیمه بار به ازای یک توان ثابت و در شرایط محیطی متفاوت و همچنین در حالت نیمه بار به ازای شرایط محیطی ثابت و در سطوح بار مختلف از دیدگاه قوانین اول و دوم ترمودینامیک به طور کامل تحلیل گردید که نتایج آن درغالب نمودار و در ادامه آمده است. در نهایت تاثیر کاهش دمای هوای ورودی به کمپرسور به کمک دو روش شناخته شده فاگ و تبریدی-جذبی از دیدگاه انرژی و اگزرژی مورد ارزیابی قرار گرفتند و بهبود در عملکرد توربین گازی فولاد مبارکه توسط هر دو سیستم از دیدگاه اقتصادی نیز با یکدیگر مقایسه گردید که با توجه به شرایط اقتصادی، شرایط محیطی منطقه اصفهان و محدودیت های فنی و تکنولوژیکی موجود، سیستم خنک کاری فاگ به عنوان سیستم مناسب جهت بهبود عملکرد در این نیروگاه انتخاب و معرفی گردید.