موقعيت و مشخصات رودخانه رودخانه كارون پر آب ترين وپس از كرخه طويل ترين رود ايران است. طول رودخانه كارون950 كيلومتر ووسعت حوزه آبريز آن60000 كيلومتر مربع مي باشد(وسعت حوزه آبريزدر محل سد كارون 3،24000 كيلومتر مربع مي باشد). اين رودخانه از رشته كوههاي زاگرس سرچشمه مي گيرد ودر منطقه اي بنام گتوند وارد دشت خوزستان مي شود. شاخه مهم كارون رود دز مي باشد كه در شمال اهواز به رود كارون ملحق مي شود. رود كارون در مرز ايران وعراق به اروند رود پيوسته وروانه خليج فارس مي گردد.
.
میدان مغناطیسی در روتور ایجاد شده و در شین های استاتور القا می شود و از طریق باسداکت ها به ترانسفورماتور منتقل می شود.
در نیروگاه کارون 3 ژنراتور دارای مشخصه های زیر است
260 MVA قدرت خروجی کل ژنراتورها :
75/15 KV : ولتاژ خروجی نامی آن ها
50 Hz فرکانس نامی :
187/5 RPMسرعت نامی :
وزن کل ژنراتور : 980 تن
وزن روتور : 570 تن
وزن استاتور : 270 تن
محور رابط ارتباط بین رانر توربین و روتور را بر عهده دارد عمل تثبیت موقعیت توسط یاتاقان اصلی صورت می گیرد که روغن ریزی اصطحکاک بین سطوح و سطح را کاهش می دهد این روغن ها بوسیله رادیاتور های خنک کننده توسط آب خنک میشود به دلیل اندازه بزرگ و وزن زیاد عمل مونتاژ در خود نیروگاه انجام می گیرد.
اسکلت اصلی روتور یک قطعه بزرگ است که به ان روتور اسپایدر گفته می شود که محور فولادی روتور را احاطه کرده است که پس از مونتاژ در کارخانه به کارگاه منتقل می شود در مرحله بعد هسته چینی روتور آغاز می شود این مرحله یکی از حساس ترین مرحله هاست بعد از هسته چینی نصب رینگ بولت ها آغاز می شود و آچارکشی می شود سپس آزمایشات روتور روی آن انجام می شود عمل آزمایش های حرارتی برای اطمینان از میزان انبساط در روتور است
روتور به عنوان یک قطعه چرخنده در ژنراتور دو وظیفه اصلی را به عهده دارد
یکی نگهداری قطب های تحریک
و دیگری ایجاد مسیری با مقاومت پایین برای عبور شار مغناطیسی
بعد از مراحل فوق قطب های روتور بر روی شیار ها تعبیه شده قرار می گیرد.
در نیروگاه های حرارتی قطب های نیروگاه معمولا یک جفت می باشد اما در نیروگاه های آبی به دلیل کم بودن سرعت تعداد قطب ها به مراتب بیشتر می باشد که این قطب ها در نیروگاه کارون 3 , 32 عدد می باشد به همیین دلیل قطر ژنراتور در نیروگاه برق آبی بیشتر از نیروگاه های حرارتی است بعد از نصب مراحل عایق کاری روتور انجام می شود تست های ولتاژ بالای سیم پیچ تحریک انجام می شود در این آزمایش ها 2500 ولت به سیم پیچ ها داده می شود .
پس از این مرحله فن برای خنک سازی مونتاژ می شود پس از مونتاژ روتور در کارگاه این قطعه برای انتقال به پیت ژنراتور آماده است بعد از مراحل مونتاژ روتور نوبت به مراحل مونتاژ استاتور فرا میرسد
مراحل مونتاژ استاتور بسیار شبیه به روتور می باشد با این تفاوت که استاتور مستقیما در پیت ژنراتور مونتاژ می شود.
استاوتور دارای دو نقش اصلی است :
یکی جمع آوری ولتاژ القا شده در شین های خود
و دیگری ایجاد مسیری با مقاومت پایین برای عبور شار مغناطیسی می باشد.
در ضمن باید دارای قدرت مکانیکی و الکتریکی لازم برای تحمل جریان های گذرای لازم باشد .
بعد از نهایی کردن قاب استاتور عمل استیکینگ هسته روی آن صورت می گیرد برای فراهم کردن عمل خنک سازی فواصل لازم بر روی برخی حلقه ها صورت می گیرد ورقه های استیکینگ از جنس فولاد با عایق مناسب بوده که دارای شیار برای عبور شین از استاتور می باشد بعد از چیدن ورقه ها بر روی هم به وسیله چندیدن بلت آن ها را محکم می سازند در تست های ولتاژ بالا به هر فاز 5/32 ولت الکتریسیته متصل می شود شین های استاتور عایق سازی و بانداژ پیچی می شود سپس با ترتیب خاصی درون هسته جای میگیرد بعد از مراحل فوق نصب اتصالات و عایق کاری صورت می گیرد برای اطمینان از تجاوز دما در داخل ژنراتور ترموکوپل هایی برای مدیریت دما درون ژنراتور قرار می گیرد اتصال شین های استاتور از نوع ستاره با نقطه صفر زمین می باشد.
قطعه لابر براکت دو وظیفه عمده و اصلی را بر عهده دارد :
یکی نگه داشتن روتور و قسمت گردان توربین
و دیگری تحمل نیروی هیدرولیکی آب
لابر براکت دارای هشت بازوی فولادی است که بر روی فونداسیون بتونی قرار می گیرند
فونداسیون بتونی وظیفه تحمل نیروی آب را بر عهده دارد به دلیل ویژگی خاص این فونداسیون یک شبکه خاص آرماتور درون فونداسیون تعبیه شده است.
دوازده رادیتور هوا , آب باعث خنک سازی هسته های روتور و استاتور می شود بعد از قرار گرفتن روتور در جای خود محور بالایی یا آفر براکت قرار می گیرد آفر براکت وظیفه تکمیل محور میانی یا لابر براکت وتثبیت موقعیت روتور را بر عهده دارد در نهایت قطعات تکمیلی مانند کولر ها ,کابل ها , ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ, ترموکوپل ها مونتاژ می شود. تجهیزات ژنراتور به دو دسته جمعی الکتریکی و مکانیکی تقسیم بندی می شود که از جمله تجهیزات الکتریکی باید از سیستم حفاظت ژنراتور سیستم اندازه گیری دمای قسمت های مختلف ژنراتور و ترمومتر ها و سیستم اندازه گیری گپ بین روتور و ژنراتور نام برد.
مهمترین تجهیزات مکانیکی مانند : سیستم تزریق روغن به یاتاقان های تکیه گاهی برای لحاظ استارت یا توقف روتور ,سیستم خنک سازی آبی ژنراتور سیستم روغن کاری یاتاقان های بالایی و پایینی و کولر های آن سیستم تحریک ژنراتور از طریق یک ترانسفورماتور رزینی که به ترمینال خروجی ژنراتور متصل است تغذیه می شود جریان تولید شده برای تولید میدان مغناطیسی که به جریان تحریک معروف است از طریق کلکتور و جاروبک های آن به قطب های روتور منتقل می شود هنگام توقف واحد از طریق دو ترمز الکتریکی و مکانیکی صورت می گیرد پس از قطع ژنراتور از شبکه سراسری سیستم الکترومغناطیسی ترمز با ایجاد گشتاور معکوس باعث توقف ژنراتور می گردد پس از آن که سرعت به 25 درصد سرعت نامی رسید ترمز های مکانیکی که در لابر براکت نصب شده باعث توقف کامل ژنراتور می گردد.
عمکرد دیگر ترمز های مکانیکی ایجاد فاصله هوایی مناسب است که به عنوان جک عمل می کند با نصب کاور ژنراتور کار مونتاژ پایان می یابد.
ترانسفورماتور --- باسداکت :
ولتاژ القا شده در شین های استاتور از طریق باسداکت های ژنراتور به ترانسفورماتورهای افزاینده انتقال می یابد باسداکت در واقع دو لوله ی هم محور است که لوله داخلی وظیفه انتقال ولتاژ را بر عهده دارد
قطر داخلی 40 سانتی متر و قطر خارجی 1 متر می باشد بین دو لوله با هوای خشک با فشار 1/1 تا 2/1 بار پر می شود.هوای خشک دو لوله به منزله عایق عمل می کند این هوای خشک به وسیله کمپرسور های هوای فشرده باسداکت تامیین می شود کلید ژنراتور که وظیفه قطع ژنراتور از شبکه را بر عهده دارد در ابتدای مسیر باسداکت در شبکه قرار می گیرد. جریان نامی این کلید دوازده هزار آمپر و ولتاژ نامی آن 24000 ولت است کلید قادر است در زمانی به مدت 50 میلی ثانیه هنگام عبور جریان باز و یا بسته شود کلید ژنراتور به وسیله انرژی ذخیره شده در فنر باز و یا یسته میشود در مسیر باسداکت دو ترمینال خروجی که یکی برای ترانس تحریک و دیگری برای اتصال برقگیر های ژنراتور پیش بینی شده است برقگیر های ژنراتور وظیفه تحمل ولتاژهای بالا هنگام قطع کلید ژنراتور را بر عهده دارد.
مقایسه بین زمان، اوزان و هزینه هاي ساخت قسمتهای مکانیکال و الکتریکال ژنراتور آبی
با وجود اینکه ژنراتور سنکرون، منبع اصلی تولید الکتریسیته در یک نیروگاه می‌باشد و مباحث مربوط به کارکرد آن در شاخه مهندسی برق مورد بررسی قرار میگیرد؛ ولی بعنوان یک ماشین الکتریکی، قسمتهای بسیاری از آن توسط مهندسان مکانیک، طراحی شده و مورد بررسی قرار میگیرد. برای اینکه ذهنیتی نسبت به حجم عملیات مکانیکی و الکتریکی یک هیدر موقعيت جغرافيايي سد
ساختگاه سدونيروگاه كارون 3 در فاصله 610 كيلومتري مصب رودخانه كارون و28كيلومتري شرق شهرستان ايذه در شمال شرقي استان خوزستان واقع شده است.
اين طرح در بالا دست سد شهيد عباسپور(كارون 1) و حدود 120 كيلومتري بالا دست آن از طريق رودخانه قرار دارد. فاصله طرح كارون 3 از طريق هواي تا اهواز 140 كيلومتر است.
تاريخچه
مطالعات شناخت حوزه كارون 1350-1340 مطالعات توجيهي طرح 1368-1357
مطالعات تكميلي و فاز دو طراحي 1374-1368
احداث جاده هاي دسترسي 1372-1370
احداث تونل انحراف اول وانحراف آب 1376-1372
آغاز فعاليتهاي ساختماني اصلي 1374
آغاز نسب تجهيزات نيروگاه اسفند 1377
آغاز بهره برداري از سد ونيروگاه كارون 3 بهمن 1384
عمليات جانبي پروژه از تيرماه سال 1370 آغاز و در سال 1373 خاتمه يافت. اين عمليات شامل ساخت 9 كيلومتر جاده دسترسي با بيش از 2 ميليون متر مكعب حفاري در سنگ ، چهار دستگاه پل، كمپ موقت، تهيه برق وامكانات مخابراتي بود.
اهداف
- توليد ساليانه 4137 ميليون كيلووات ساعت انرژي پيك با ارزشي معادل 200 ميليون دلار
-كنترل سيلابها وتنظيم ساليانه حدود يك مليارد مترمكعب آب جهت مصارف كشاورزي
هدف از سد ونيروگاه كارون 3 تأمين بخشي از برق مورد نياز كشور ونيز كنترول طغيانها و جلوگيري از خسارات ناشي از سيل به دشت خوزستان و شهرهاي پايين دست مي باشد.
نيروگاه كارون3 به عنوان نيروگاه تأمين اوج مصرف (Peak Power Generation)
كه برق مورد نياز كشور را در زمان حداكثر مصرف تأمين مي نمايد مورد بهره برداري قرار مي گيرد.
اين نيروگاه با ظرفيت معادل 2000 مگا وات توليد متوسط انرژي سالانه معادل 4137 ميليون كيلو وات ساعت (گيگا وات ساعت) و توليد مطمئن سالانه معدل 2965 گيگا وات ساعت قادر است بخش مهمي از كمبود انرژي و قدرت الكتريكي مورد نياز را تأمين كند. همچنين اين نيروگاه قابل گسترش به ظرفيت 3000 مگا وات مي باشد.
توربين :
توربين يك سيستم مكانيكي است كه انرژي پتانسيل آب را به انرژي مكانيكي تبديل مي كند ، مقدار انرژي توليد شده به پارامترهايي از قبيل هد ، دبي و مقدار تلفات نشتي بستگي دارد .
توربين هاي كارون 3 از نوع فرانسيس ، عكس العملي و با محور عمودي مي باشند كه كاملا در آب غوطه ور هستند ، آب باعث ايجاد كوپل چرخشي در توربين مي شود .
توربين شامل اجزاء زير است : محفظه حلزوني ، حلقه ثابت ، پره هاي تنظيم كننده ، رانر و درافت تيوب .
آب وارد محفظه حلزوني شده و پس از عبور از پره هاي ثابت و پره هاي تنظيم كننده و رانر بر خورده و سپس از طريق درافت تيوب و تونل پاياب خارج مي شود .
بمنظور جدا كردن در افت تيوب ازآب پاياب در مواقع لزوم (تخليه مراقب تيوب ) از دريچه لولايي FLAPGATE استفاده شده است دبي توربين توسط باز و بسته شدن پره هاي تنظيم كننده كنترل مي شود . گاورنر از اين طريق قدرت و سرعت توربين را كنترل مي كند در بالا دست محفظه حلزوني ، شير پروانه اي قرار دارد كه در مواقع عادي و اضطراري براي توقف جريان آب از آن استفاده مي گردد . نيروگاه كارون 3 داراي چهار واحد با محور با محور عمودي است هر دو توربين داراي يك ورودي و پنستاك هستند كه به دو قسمت تقسيم شده و هر قسمت آن به يك محفظه حلزوني متصل شده است با هد خالص 138.7m و دبي 189.27m3/sec قدرت حدود 242Mw و بازدهي حدود 93.2 % خواهد بود .
اجزاء اصلي توربين
توربين داراي اجزاء اصلي زير است :
1-رانر
جزئي است كه انرژي هيدرومكانيكي را به مكانيكي تبديل مي كند و شامل سه قسمت است :
تاج ، 14 پره و نوار رانر ، رانر از ورق فولاد ريخته گري جوش داده شده تهيه مي شود و توسط پيچ به شافت متصل مي شود يك جريان هواي فشرده در درافت تيوب (زير رانر ) و هد كاور (بالاي رانر ) پيش بيني شده است تا اثر كاويتاسيون را كاهش دهد .
2- محفظه حلزوني
حلزوني محفظه اي است اطراف توربين كه از ورق فولادي جوش داده شده ساخته مي شود محفظه حلزوني به رينگ ثابت جوش داده مي شود .
3- هد كاور ( در پوش توربين )
هد كاور يك قطعه فلزي است كه اجزايي مثل پره هاي تنظيم كننده ياتاقان هادي ، اتصالات سروموتور و بعضي از لوله ها و تجهيزات به آن متصل شده اند آبهاي ناشي از نشتي توسط سيستم تخليه كه شامل يك پمپ و يك اژكتور است تخليه مي شود .
4-پره هاي تنظيم كننده
ازاين پره هاكه 24 عدد هستند براي كنترل دبي توربين استفاده مي شود . جنس آنها از فولاد زنگ نزن است هر كدام از اين پره ها سه عدد بوش خود روانكار دارند .
5- سروموتور
دو عدد سرو موتور براي باز و بسته كردن پره هاي هادي به طور همزمان پيش بيني شده است آنها اين توانايي را دارند كه تحت هر شرايطي گشتاور پيچشي لازم براي چرخش پره هاي هادي را فراهم نمايند .
6-مكانيزم عمل كننده
مكانيزم عمل كننده يك حلقه فولادي است كه در بالاي هد كاور قرار دارد و به دو سرو موتورو پره هاي تنظيم كننده متصل شده است حركت سروموتورها از طريق اين مكانيزم به پره هاي تنظيم كننده منتقل مي شود .