Turbine Bypass System

Turbine Bypass Control Valve

Applications:

  • HP to cold reheat
  • HRH (Hot Reheat) to condenser,
  • also known as:

    • IP/ LP bypass to condenser
    • LP bypass to condenser
  • HP to condenser

Turbine bypass systems

ทำหน้าที่ควบคุมและช่วยเพิ่มความยื่ดหยุ่นในการการทำงานของ กังหันไอน้ำของโรงไฟฟ้า steam power plants. ระบบนี้จะช่วยให้การ เริ่มเดินเครื่องเทอร์ไบด์ start-up และหยุดเครื่อง shut-down กังหันไอน้ำ(Steam Turbine) ได้เร็วขึ้นและยังช่วยลดโอกาสที่อาจจะเกิดความเสียหาย กับอุปกรณ์ราคาแพงของระบบควบคุมไอน้ำแรงดันสูง เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและความดันอย่างรวดเร็ว. บางกรณีผู้ออกแบบ Boiler จะติดตั้งระบบ turbine bypass systems เพื่อควบคุมระบบไอน้ำและเพิ่มความปลอดภัย

อุปกรณ์หลักๆของระบบ Turbine bypass systems ประกอบด้วย :

  • Steam pressure-reducing valve
  • Desuperheater
  • Spraywater control valve
  • Spraywater isolation valve
  • Dump tube/sparger (only for bypass to condenser)
  • Actuator

ประสิทธิภาพของระบบ Turbine bypass system จะขึ้นอยู่กับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและกำลังการผลิตไอน้ำ นอกจากประสิทธิภาพ Effective Forced Outage Rate (EFOR) ยังต้องคำนึงถึงอายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่มีความสำคัญ เช่น Boiler, Tubes, headers and steam turbines. ดังนั้นการเลือกขนาด ของระบบ Turbine bypass systems ที่ถูกต้อง จึงมีความสำคัญอย่างมาก ที่จะทำให้การทำงานของกังหันไอน้ำ(Steam Turbine)ทำงานได้อย่างราบรื่นและ โรงไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงสุด

Turbine
Turbine
Turbine
Turbine

Steam pressure reducing valve (PRV)

Steam pressure-reducing valve ในระบบ Turbine bypass systems เป็นกลไกส่วนที่สองที่จะควบคุมแรงดัน ของไอน้ำ upstream pressure. ซึ่งมีข้อกำหนดให้เลือกได้หลายแบบ สำหรับระบบของ Koso (a) in-line globe body (530D) หรือ angle body (540D), and (b) flow-to-open หรือ flow-to-close. นี้คือสี่แบบที่มีให้เลือกได้. ทั้งนี้จะขึ้นอยู่กับการออกแบบของโรงงานหรือ ความต้องการของผู้ใช้งาน. ท้ายที่สุด ต้องเลือกขนาดของวาล์วให้ถูกต้อง กับสภาวะไอน้ำที่มีความร้อนสูง อุณหภูมิสูง และมีแรงดันสูง ระบบ Turbine bypass ทั้งระบบจึงจะมีประสิทธิภาพเหมาะสม.

แบบ Angle-body, with flow-to-open, โดยรวมจะมีขนาดกระทัดรัดและน้ำหนักน้อย แบบนี้จะเหมาะกับงานเช่น :

  • พื้นที่การติดตั้งจำกัด การติดตั้งทำได้ง่าย
  • การเริ่นต้นใช้งาน Pre-warming น้อย
  • Valve and upstream pipe condensate drainage requirements are simpler
  • ไม่ต้องติดตั้งอุปกรณ์เพื่อลดเสียงดังเพิ่มเติม

คุณสมบัตรและอัตราการไหลของไอน้ำในระบบ Turbine bypass systems:

  • HP bypass inlet – แรงดัน 180 bar ในส่วนของแรงดันปรกติ และ 260 bar ในภาวะแรงดันสูงสุด และอุณหภูมิสูงสุดที่ 550 องศา C
  • IP/HRH bypass inlet – แรงดัน 40 bar และอุณหภูมิ 560 องศา C

สำหรับ bypass to condenser, แรงดันขาออกจะขึ้นอยู่กับขนาดของ dump tube หรือ อุปกรณ์ที่จะต่อไปยัง Condenser โดยหลักการ ความแรงดันขนาด 4 – 15 bar ที่อัตราการไหลเต็มที่ ชิ้นส่วนที่เรียกว่า Trim ที่อยู่ภายในตัววาล์วของ Koso steam PRV’s ถูกออกแบบพิเศษ ให้ลดแรงสั่นสะเทือนและลดเสียงดังที่ตัววาล์วให้อยู่ในค่าที่กำหนด ถ้าเป็นวาล์วทั่วไปที่เป็นแบบ Cage การไหลของไอน้ำที่มีแรงดันสูงจะมีความเร็วสูงมาก จะทำให้ชิ้นส่วนในตัววาล์วเช่น Seat ring, Trim เกิดการเสียหาย จะเห็นได้ชัดเวลาซ่อมบำรุง หรือมีอายุการใช้งานสั้น ต้องทำการ maintenance บ่อยๆ

Spraywater control valve:

หน้าที่ของ spray water control valve คือวาล์วที่ทำหน้าควบคุมปริมาณของน้ำ ให้ถูกต้อง ต่อความต้องการของระบบ Desuperheat ที่จะสเปรย์น้ำ เข้าไปในท่อไอน้ำที่จะส่งไปยัง Desuperheater. ปกติจะเป็นวาล์วขนาดเล็ก ขนาด 2 ถึง 4 นิ้ว และมีให้เลือกทั้งแบบ angle-body หรือ in-line globe body การทำงานของวาล์วจะเป็นแบบ flow-to-close เพราะเป็นการสเปรย์น้ำ เข้าไปผสมกับไอน้ำที่มีความร้อนสูงและความดันสูง

คุณสมบัติของ Spraywater control valve:

  • High range ability มีช่วงการทำงานที่กว้าง
  • Quick response มีการตอบสนองต่อการทำงานที่รวดเร็ว
  • Good controllability มีการตอบสนองกับระบบคอนโทรลที่ดี
  • Tight shutoff การปิดต้องแน่นสนิด

การเลือกขนาดของวาล์วสเปรย์น้ำ Spraywater valves ระบบ Desuperheater เป็นระบบที่มีความสำคัญ ที่ต้องการ การควบคุมที่ถูกต้องแม่นยำ การสเปรย์น้ำในปริมาณที่มากเกินไป จะแสดงให้เห็นถึงการควบคุมที่ไม่มีประสิทธิภาพของระบบ Turbine bypass ในส่วนของไอน้ำที่ถูกระบายกลับไปยัง Boiler วาล์วของ Koso จะให้ความมั่นใจได้ว่า วาล์วจะปิดสนิด มีความแม่นยำและมีประสิทธิภาพสูงสุด

VECTOR™ velocity control trim:

ในส่วนของ High Pressure bypass spray จะใช้ Velocity control trim ตามรูปภาพที่ 4 ไอน้ำที่มีแรงดันสูงจะวิ่งผ่านภายในตัววาล์วด้วยความเร็วสูงมาก ด้วยเทคโนโลยี่ Vector ของ Koso Valves หรือ ที่บริษัท CCI(Control Components Inc.) เรียกว่า Drag Valve จะถูกออกแบบ ให้สามารถควบคุมปริมาณและความเร็วของไอน้ำ ให้อยู่ในปริมาณที่กำหนดไว้ จึงช่วยลดปัญหาการเกิด การสั่นสะเทือน, เกิดเสียงดังหรือ เกิดการกัดกร่อน(Cavitation) ภายในตัววาล์วได้เป็นอย่างดี

Spraywater isolation valves:

Isolation Valve มีความสำคัญ ทำหน้าที่ช่วยป้องกัน Desuperheater. โดยทำหน้าที่ป้องกันการกลั่นตัวของการสเปรย์น้ำเย็นหยดลงบนผิวโลหะ ใน Desuperheater ในกรณีที่การสเปรย์น้ำเกิดการรั่ว

Turbine
Turbine
Turbine

Actuator:

Pneumatic actuators เป็นระบบหัวขับวาล์วที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ในระบบ Turbine bypass systems ขนาดของ Actuators จะต้อง มีความเหมะสมในการขับวาล์วและปิดวาล์วได้สนิดแน่น ระบบควบคุม Pneumatic control circuit ที่อยู่ด้านข้างของตัววาล์วจะทำหน้าที่ ควบคุมการทำงานของวาล์วโดยรับสัญญาณมาจากระบบ DCS จากห้อง control room

บริษัท KOSO มี Actuators แบบพิเศษที่เรียกว่า Electro-Hydraulic (EH) คือ Actuators ที่ทำงานด้วย 2 ระบบ คือไฟฟ้าผสมกับระบบไฮดรอลิกส์ ที่มีข้อดีคือ สามารถสั่งงานให้วาล์วเปิด-ปิดด้วยระบบไฟฟ้าที่ให้ความแม่นยำสูง ในขณะเดียวกันก็ให้แรงขับวาล์วที่สูงมากด้วยระบบไฮดรอลิกส์ จึงรวมข้อดี ของทั้ง 2 ระบบเข้าไว้ด้วยกัน จึงเหมาะอย่างยิ่งที่จะใช้เป็น Actuators ของ คอนโทรลวาล์วในระบบ Turbine bypass systems ที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ.

การเลือกใช้ Actuator ส่วนใหญ่ ผู้ใช้งานจะเป็นผู้เลือก จนกระทั่งในปี 1980 Turbine bypass valves จะเป็นแบบ “unbalanced trim” ซึ่งต้องการแรงขับ ที่สูงมากจาก Actuator ดังนั้น EH Actuators จึงเป็นทางเลือกที่เหมาะสมที่สุด นอกจากจะให้แรงขับวาล์วที่สูงมากแล้ว Electro-Hydraulic Actuator ยังให้ความแม่นยำสูง, ไม่ต้องการการดูแลรักษา Maintenance free อีกด้วย