
در دسامبر گذشته، یک پیمانکار اِیپیسی در خلیج فارس مشخصات فنی شش دستگاه ترانسفورماتور ۱۳/۸ کیلوولت را برای تأمین انرژی محرکهای کمپرسورهای سرمایشی در یک خط تولید مایعسازی به ما ارسال کرد. ظرفیت کیلوولتآمپر و امپدانس در مشخصات آمده بود و سیستم رنگآمیزی در سه کلمه توصیف شده بود: «مارین گرید». این عبارت تقریباً هیچ اطلاعاتی به کارخانه ترانسفورماتور نمیدهد. پیش از ارائه پیشفاکتور، دو سؤال از مشتری پرسیدیم: اولاً محل نصب هر دستگاه نسبت به منطقه فرآیندی کجاست؟ و ثانیاً طیف هارمونیک در ورودی محرک چیست؟ پاسخها طراحی چهار دستگاه از مجموع شش دستگاه را تغییر داد.
ا ترانسفورماتور برای نیروگاههای الانجی عدد کیلوولتآمپر (kVA) معمولی نیست که صرفاً نامبرده شده باشد. این ترانسفورماتور در نقطهای قرار دارد که سه مجموعه الزامات بر هم منطبق میشوند: کارکرد پیوسته سنگین توسط درایوهای متغیر فرکانس بزرگ، محیط دریایی که رنگآمیزی را بهطور طبیعی از بین میبرد و نظام ایمنیای که بر پایه آتش و گاز — نه راحتی الکتریکی — تنظیم شده است. این ناحیه مشترک هر روز شلوغتر میشود. صادرات گاز طبیعی مایع (LNG) ایالات متحده در نیمه اول سال ۲۰۲۶ میانگین ۱۷/۴ میلیارد فوت مکعب در روز (Bcf/d) بود که ۲۳ درصد بیشتر از همین دوره در سال ۲۰۲۵ است ، در حالی که نیروگاه پلاکمینز با ظرفیت کامل فعالیت میکند، مرحله سوم کورپوس کریستی از شش تا هفت ترن (train) صادرات انجام میدهد و گلدن پس از آوریل ۲۰۲۶ شروع به ارسال کرده است، طبق تحلیل صادرات LNG اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده (EIA) تحلیل صادرات LNG اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده (EIA) . پیشبینی میشود ظرفیت صادرات آمریکای شمالی تا سال ۲۰۲۹ تقریباً دو برابر شود و تقریباً تمامی این ترنها در امتداد سواحل قرار دارند.
چرا ترانسفورماتور مورد استفاده در نیروگاههای LNG بیشتر از ظرفیت نامبردهشدهاش کار میکند
با وظیفه شروع کنید. یک خط مایعسازی فرآیندی پیوسته است، نه یک کارخانهٔ مبتنی بر شیفت. کمپرسورهای عامل سرمایش ماهها پشت سر هم با بار بالا کار میکنند و ضریب بار در یک هفتهٔ معمولی بین ۸۰ تا ۹۵ درصد قرار دارد. شبهای آرام شنبهای وجود ندارد تا بتوانید یک سیمپیچ را خنک کنید، بنابراین طرحهایی که از روی استانداردهای ساختمانهای تجاری به ارث رسیدهاند، برای این وظیفه کوچکتر از اندازهٔ لازم هستند.
سپس محیط را در نظر بگیرید. یک سایت LNG در ساحل خلیج، شمال آفریقا یا جنوب شرق آسیا ترکیبی از دمای محیطی طراحیشدهٔ ۴۵ درجهٔ سانتیگراد، هواي حاوی نمک و در برخی مکانها قرارگیری در معرض طوفانهای گردبادی است. واحد بیرونی با هر سه عامل مواجه میشود؛ در حالی که واحد درونی تنها با رطوبت و تقطیر مواجه است. مشخصات مکانیکی — سیستم رنگ، واشرها، تنفسکنندهها و المانهای گرمایشی — اهمیتی برابر با مشخصات الکتریکی دارند.
عامل سوم خریدارانی را تحت تأثیر قرار میدهد که از کارخانههای صنعتی معمولی وارد این حوزه میشوند: این بارها حاوی هارمونیکهای فراوانی هستند و این مسئلهای برای تعیین اندازهٔ واحد است، نه صرفاً یک نکتهٔ جانبی در مورد کیفیت توان.
باری که اندازهٔ واحد را تعیین میکند: درایوهای کمپرسور و هارمونیکها
کمپرسورهای پروپان و مبرد ترکیبی در قطارهای مدرن معمولاً دستگاههایی با توان ۴ مگاوات تا ۳۰ مگاوات هستند که از موتورهای ۶٫۶ کیلوولت یا ۱۳٫۸ کیلوولت تغذیه میشوند و تقریباً همیشه از طریق درایوهای فرکانس متغیر تغذیه میشوند. یک درایو ششپالسی جریانی را میکشد که حاوی هارمونیکهای پنجم و هفتم غلیظ است. انتقال به آرایش هجدهپالسی یا بیستوچهارپالسی، یا استفاده از سرآغاز فعال (active front end)، اعوجاج را بهطور قابلتوجهی کاهش میدهد، اما کاملاً از بین نمیبرد.
جریانهای هارمونیکی صرفاً روی جریان اصلی سوار نمیشوند؛ بلکه تلفات گردابی و تلفات پراکنده را در پیچشها و قطعات سازهای افزایش میدهند و این تلفات حرارت را در نقطهٔ داغ پیچشها متمرکز میکنند — دقیقاً همان نقطهای که عمر عایق را تعیین میکند. کاهش ظرفیت بهدلیل هارمونیکها همان اصلاحکننده است و IEEE C57.110 معیاری است که بیشتر مشخصکنندگان آمریکای شمالی از آن استفاده میکنند: این معیار روشهایی را برای تعیین ظرفیت واقعی ترانسفورماتورهای غوطهور در مایع یا نوع خشک، در شرایطی که بخشی از بار آنها غیرسینوسی است، ارائه میدهد. محدودیتهای اعوجاج در نقطهٔ اتصال جداگانه تحت استاندارد IEEE 519 مدیریت میشوند. برای یک ترانسفورماتور برای نیروگاههای الانجی آن طیف باید از تأمینکنندهٔ درایو، نه از یک الگو تأمین شود.
این بخش است که طراحی را تغییر میدهد. در موتورهای مستقیمروشن (DOL)، ظرفیت kVA در زمان راهاندازی معمولاً اندازهٔ ترانسفورماتور را تعیین میکند. اما در درایوهای فرکانس متغیر (VFD) برای کمپرسورها، جریان راهاندازی توسط درایو کنترل میشود و دیگر عامل تعیینکنندهٔ اندازهٔ واحد نیست. عامل اصلی تعیینکنندهٔ اندازهٔ واحد، معمولاً بار پیوسته به علاوهٔ گرمایش ناشی از هارمونیکهاست — و گاهی اوقات تحمل درایو در برابر افت ولتاژ، که بستگی به امپدانس دارد نه kVA. ما شاهد قطع شدن یک درایو در زمان راهاندازی بودهایم، زیرا امپدانس صرفاً بر اساس هماهنگی با جریان اتصال کوتاه انتخاب شده بود.
افزایش دما سپس حاشیهٔ ایمنی را تعیین میکند. استاندارد آیاتریئی C57.12.00 دو ستون رایج برای ترانسفورماتورهای غوطهور در روغن ارائه میدهد: افزایش دمای متوسط پیچشها ۵۵ درجهٔ سانتیگراد با نقطهٔ داغ ۶۵ درجهٔ سانتیگراد، یا افزایش دمای متوسط ۶۵ درجهٔ سانتیگراد با نقطهٔ داغ ۸۰ درجهٔ سانتیگراد. مشخصات LNG معمولاً در ستون دوم قرار میگیرند، زیرا این امر ظرفیت بار اضافی را در محیطهای گرم بدون نیاز به افزایش سطح رادیاتور فراهم میکند. همچنین این رویکرد حاشیهٔ عایقی را کاهش میدهد؛ بنابراین نیازمند مطالعهٔ بار دقیق است نه صرفاً فرضیهای ساده.
یک عادت از میز نقلقولدهی ما این است: هنگامی که صفحهٔ اطلاعات فنی درایو فشردهکننده بدون طیف هارمونیکی دریافت میشود، از خریدار درخواست میکنیم آن را ارائه دهد. در یک پروژهٔ اخیر، تفاوت بین طیف ششپالسی عمومی موجود در قالب خریدار و طرح واقعی درایو، رتبهٔ توصیهشده را دو سطح استاندارد پایینتر کرد. اگر این تفاوت را برعکس حدس بزنید، همان شکاف به جای صرفهجویی، منجر به خرابی میشود.

ترانسفورماتور غوطهور در روغن یا ترانسفورماتور رزینی ریختهگریشده؟ محل نصب تصمیم میگیرد.
این اولین تصمیم در هر پروژهای مربوط به گاز طبیعی مایع (LNG) است و در واقع تصمیمی الکتریکی نیست. نقشهی طبقهبندی مناطق و استراتژی حفاظت در برابر آتش، مشخص میکنند که چه تجهیزاتی را میتوان در کدام مکان نصب کرد؛ تنها پس از آن مقایسهی فناوریها اهمیت پیدا میکند.
| نقطهٔ تصمیمگیری | ترانسفورماتور غوطهور در روغن | ترانسفورماتر جوش شده با رزین |
| نصب معمولی | فضای باز در کنار خط فرآیند، روی سکویی با سیستم جمعآوری نفت | ساختمان الکتریکی در داخل ساختمان یا اتاقی مجاور سیستم کنترل |
| رفتار آتش | روغن معدنی قابل اشتعال است؛ بنابراین فاصلهی ایمنی، دیوارهای مقاوم در برابر آتش و سیستم جمعآوری لازم است. | پیچشهای رزینی اپوکسی، خودخاموششونده و با بار حریق پایین |
| محدودهی ظرفیت معمولی | ۵ مگاولتآمپر تا ۶۰ مگاولتآمپر و بیشتر | ۰٫۵ مگاولتآمپر تا ۱۵ مگاولتآمپر |
| وزن و سطح اشغالشده | سنگینتر؛ پیبندی و دسترسی جرثقیل در ابتدا برنامهریزی شده است | سبکتر؛ نصب درون خانههای الکتریکی ماژولار آسانتر است |
| خنکسازی | سیستم خنککنندگی ONAN یا ONAF با بانکهای رادیاتور | سیستم خنککنندگی AN یا AF با فنها و تهویه فضای داخلی |
| خوردگی خارجی | قرارگیری در معرض بالا؛ نیازمند سیستم رنگ ISO 12944 C5-M است | قرارگیری در معرض پایین، توسط پوسته ساختمان محافظت میشود |
| regimen نگهداری | آزمایش روغن، بازرسی تنفسکننده و واشرها، پاکسازی رادیاتور | پاکسازی، بررسی گشتاور و اسکنهای مادون قرمز |
| بهترین تناسب در محل نصب | توزیع اصلی ولتاژ متوسط و تغذیه کمپرسورهای بزرگ در فضای باز | توزیع ولتاژ پایین/متوسط، سیستمهای تأمین برق اضطراری (UPS) و بارهای کمکی پر هارمونیک در داخل ساختمان |
توجه داشته باشید که این جدول برندهای را اعلام نمیکند. در بیشتر پروژههای LNG ساحلی که ما قیمتگذاری میکنیم، هر دو فناوری را در یک واحد (train) به کار میبرند: یکی ترانسفورماتور غوطهور در روغن در حیاط که بار اصلی سرمایشدهنده یا بار خدماتی را تحمل میکند، و ترانسفورماتر جوش شده با رزین دیگری درون ساختمان الکتریکی که تابلوهای توزیع، سیستمهای UPS و بارهای کمکی پر هارمونیک را تغذیه میکند؛ جایی که ریزش روغن غیرقابل قبول است.
قیمتگذاری یک ترانسفورماتور غوطهور در روغن برای یک سایت ساحلی به چهار مورد بستگی دارد: حفاظت از روغن (تانک دربسته با پوشش نیتروژن در مقابل تانک با سیستم تنفسی)، سیستم رنگآمیزی، تغییر دنده تحت بار در شرایط نوسان ولتاژ شبکه، و لوازم جانبی حفاظتی مانند شیر اطمینان فشار، رله بوخهلتس و نشانگر دمای پیچشها.
برای ترانسفورماتر جوش شده با رزین فهرست معادل، شامل رده عایقی در برابر دمای محیط طراحیشده، ردهبندی AN در مقابل AF، رده حفاظتی پوسته (IP) و کاهش ظرفیت ناشی از هارمونیکها از طریق طراحی ضریب K یا محاسبهای مستند است. در محیطهای داخلی، تهویه اتاق بخشی از مشخصات ترانسفورماتور محسوب میشود، زیرا واحد خنکشونده با فن، تلفات خود را در فضایی تخلیه میکند که اصلاً برای این منظور اندازهگیری نشده است.
مناطق خطرناک، جداسازی حریق و قوانینی که چیدمان را تعیین میکنند
نیروگاههای LNG، تصفیهخانههایی نیستند که صرفاً برچسب محصول متفاوتی دارند. NFPA 59A الزامات مربوط به محلیابی، طراحی، ساخت و حفاظت در برابر حریق را برای امکاناتی که LNG را تولید، ذخیره و پردازش میکنند، تعیین میکند و در ایالات متحده، این استاندارد بهصورت ارجاع ضمنی در قوانین فدرال مربوط به امکانات LNG تحت بخش ۱۹۳ CFR ۴۹ گنجانده شده است. بخش ۱۹۳ CFR ۴۹ هر دو بههمان روش عمل میکنند: منابع اشتعال را از محلهای نشت دور نگه داشته و این امر را در نقشهٔ سایت اثبات کنید. در عمل، این بدان معناست که ترانسفورماتورها معمولاً در داخل منطقهٔ طبقهبندیشده قرار نمیگیرند؛ بلکه در ساختمانهای الکتریکی واقع در مناطق غیرطببقهبندیشده یا در حیاط بازی با فاصلهٔ مشخص، سیستم زهکشی، سیستم جمعآوری نشت و تجهیزات حفاظت در برابر آتش قرار میگیرند.
اولین پیامد، افزایش فاصله است. وقتی ساختمان الکتریکی بهدلیل ملاحظات ایمنی دورتر قرار میگیرد، طول کابلها افزایش مییابد که این امر باعث افت ولتاژ، افزایش جریان شارژ کابل و طولانیتر شدن مسیر خطایی میشود؛ بنابراین انتخاب امپدانس باید با درایوها و تنظیمات سیستم حفاظتی هماهنگ شود و نه اینکه صرفاً از یک الگو کپی گردد — همان تعادلی که در راهنمای ما توضیح دادهایم. ایمپدانس ترانسفورمر .
دومین مورد، واژهگزینی است. بهطور معمول خطی را مشاهده میکنیم که درخواست ترانسفورماتوری «مناسب برای نصب در مناطق خطرناک» را دارد. واحد نوع خشک میتواند در برخی از مکانهای طبقهبندیشده با پوشش و سیستم فشاردهی مناسب نصب شود، اما راهحل ارزانتر معمولاً جابهجایی اتاق برق بهجای خرید ترانسفورماتوری غیرمعمول است.
خوردگی ساحلی، محیط گرم و بار طوفانی
خوردگی حالت آهستهای از خرابی در پروژههای LNG ساحلی است و معمولاً در جایی حمله نمیکند که افراد انتظار دارند. بدنه مخزن معمولاً پس از انجام یک رنگآمیزی مناسب سالم باقی میماند؛ اما پرههای رادیاتور، لوازم جانبی سیستم خنککننده، اتصالات پیچی و پلاکهای شناسایی ابتدا خراب میشوند. برای سایتی در محدوده پاشش نمک، سیستم پوششی ISO 12944 C5-M را برای مخزن، رادیاتورها و صفحه پایه، پیچومهرههای ضدزنگ یا گالوانیزه شده گرم، و جعبههای کابلی درزبندیشده مشخص میکنیم. هنگامی که گاز اسیدی نیز وجود داشته باشد، محتوای گفتوگو دوباره تغییر میکند — این موضوع را در مقالهی ما دربارهٔ ترانسفورماتورهای نیروگاههای زمینگرمایی پوشش دادهایم .
دمای طراحی محیط، عامل هزینهبر دوم است. رتبهبندیهای استاندارد فرض میکنند میانگین دمای محیط ۴۰ درجه سانتیگراد باشد و مکانهای خلیج فارس، دریای سرخ و غرب آفریقا معمولاً دمای ۴۵ یا ۵۰ درجه سانتیگراد را مشخص میکنند. این تفاوت در جایی پرداخت میشود: یا واحد را بزرگتر انتخاب کنید، یا مراحل خنککنندگی اضافی اعمال کنید، یا ظرفیت نامی پیوسته را کاهش دهید و مطالعه بارگیری را مستند کنید تا نشان دهد این کاهش کافی است. خریدارانی که دمای محیط طراحی را از یک پروژهٔ قبلی کپی میکنند، معمولاً هزینه را در زمان تأیید نقشهها کشف میکنند، زمانی که برنامهٔ زمانی دیگر فضایی برای اصلاح ندارد.
الزامات طوفان و رطوبت، مشخصات مکانیکی را تکمیل میکنند: ثابتسازی صفحهٔ پایه در برابر باد محل یا پایهٔ لرزهای، گرمکنندههای ضداشکزدن برای شبهای مرطوب، و انتخاب تنفسکننده و واشر مناسب برای هوای دریایی. ما راهنمای انتخاب برای اقلیم گرمسیری جزئیات بیشتری دربارهٔ سوی اشکزدن را پوشش میدهد.
جایگاه رایان الکتریک
رایان الکتریک در یک کارخانهٔ ۱۲۰۰۰۰ مترمربعی در جیانگسو تولید میکند و دارای بیش از ۱۸۰ دستگاه تجهیزات تولیدی و آزمایشی و ۳۷ اختراع ثبتشده است؛ این شرکت از سال ۲۰۰۷ ترانسفورماتور تولید میکند. از سال ۲۰۲۳، این شرکت بهعنوان شریک رسمی مشترک اتون (Eaton) فعالیت میکند و مجوزهای تأیید آن شامل استانداردهای UL، CSA، IEEE، DEKRA، CNAS و CE است.
برای کارهای مربوط به گاز طبیعی مایع و پردازش گاز، بخشهای اصلی کارخانه که اهمیت بیشتری دارند، حوزهٔ آزمون و بستهٔ اسناد هستند. هر واحدی از آزمونهای نسبت ترانسفورماتور، مقاومت پیچش، تلفات بدون بار، تلفات باردار، اندازهگیری امپدانس، آزمونهای عایقی و — در مواردی که مشخص شده باشد — آزمون افزایش دما، و همچنین اندازهگیری تخلیهٔ جزئی در ترانسفورماتورهای خشک عبور میکند. وقتی خریدار نیاز دارد توانایی هارمونیکی یک تجهیز بهصورت مستند شده ارائه شود، ما کاهش ظرفیت هارمونیکی را با استفاده از روش IEEE C57.110 بر اساس طیف درایو محاسبه میکنیم و محاسبات ریاضی مربوطه را نیز ارائه میدهیم، زیرا یک عدد کاهش ظرفیت بدون توضیح روش محاسبهاش در بررسی اسناد ارسالی کاربرد چندانی ندارد.
پرسش ششواحدی خلیج فارس که این مقاله را آغاز میکند، با نتیجهای ترکیبی به پایان رسید: سه واحد پر از روغن برای حیاط بیرونی و سه واحد ریختهگری رزینی برای اتاق الکتریکی، با کاهش ظرفیت کمپرسور در برابر طیف هارمونیک واقعی تأمینکنندهٔ درایو — شکل معمولی یک بستهٔ ترانسفورماتور LNG با عملکرد مناسب.
آنچه پیش از سفارش در پرسشنامهٔ درخواست نقل و انتقال (RFQ) قرار دهید
اگر برای یک بستهٔ ترانسفورماتور نیروگاه LNG یا گازی در حال آمادهسازی پرسش میکنید، این هفت مورد تفاوت میان یک پیشنهاد قابل مقایسه و یک پیشنهاد که مجبورید آن را از نو طراحی کنید را ایجاد میکند:
طیف هارمونیک، نه یک عدد کلی. از تأمینکنندهٔ درایو طیف جریان هارمونیک، تعداد پالس و آرایش فیلتر را بخواهید. یک مقدار تنها THD نمیتواند ظرفیت سیمپیچ را کاهش دهد.
طبقهبندی منطقهای و محل مورد نظر هر واحد، بر اساس نقشهٔ فعلی پلان.
دمای محیط طراحیشده، ارتفاع و دستهٔ خوردگی با ذکر دقیق ردهٔ ISO 12944 به جای توصیف آن.
ضریب بار پیوسته و طرح افزونگی ، به علاوه مدت زمان هر بار اضافهبار مورد انتظار.
هدف گواهینامهدهی، که پیش از قطعیشدن طراحی ثابت میشود. لیستشدن توسط UL یا CSA، گزارشهای آزمون IEEE C57.12.00 و C57.12.90، یا مستندات IEC 60076 برای پروژههای مبتنی بر IEC.
تحویلپذیرهای آزمون حضوری و مستندات مربوطه ، که پیش از صدور سفارش خرید بهصورت کتبی توافق شده است.
قطعات یدکی و اقلام با زمان تأمین طولانی. با توجه به اینکه زمان تحویل ترانسفورماتورهای بزرگ همچنان به سالها اندازهگیری میشود، برنامه تأمین قطعات یدکی و لوازم جانبی باید در اولین سفارش گنجانده شود.
اگر در حال مشخصکردن یک ترانسفورماتور برای نیروگاههای الانجی ، نمودار تکخطی، شرایط محل نصب و طیف فرمان را از طریق www.ryantransformers.com ارسال کنید، یا به آدرس [email protected] ایمیل بنویسید. شما پیشنهاد ردهبندی، محاسبات کاهش ظرفیت مربوطه و زمانبندی تولیدی را دریافت خواهید کرد که بازتابدهندهٔ وضعیت واقعی موجود در صف تولید (نه زمانبندی خوشبینانه) است.
درباره نویسنده
این مقاله توسط تیم مهندسی ترانسفورماتورهای رایان الکتریک تهیه شده است. رایان الکتریک (شرکت الکتریک جیانگسو رایان محدود) در پایگاه تولیدی ۱۲۰۰۰۰ مترمربعی خود، ترانسفورماتورهای خشک نوع رزین ریختهگریشده و VPI، ترانسفورماتورهای غوطهور در روغن و واحدهای نصبشده روی پد طراحی و تولید میکند و از سال ۲۰۲۳ بهعنوان شریک رسمی مشترک اتون فعالیت میکند. این شرکت پروژههای LNG، پردازش گاز، مراکز داده، صنعتی و برقرسانی را در آمریکای شمالی، خاورمیانه، جنوب شرق آسیا و آفریقا تأمین میکند.
فهرست مطالب
- چرا ترانسفورماتور مورد استفاده در نیروگاههای LNG بیشتر از ظرفیت نامبردهشدهاش کار میکند
- باری که اندازهٔ واحد را تعیین میکند: درایوهای کمپرسور و هارمونیکها
- ترانسفورماتور غوطهور در روغن یا ترانسفورماتور رزینی ریختهگریشده؟ محل نصب تصمیم میگیرد.
- مناطق خطرناک، جداسازی حریق و قوانینی که چیدمان را تعیین میکنند
- خوردگی ساحلی، محیط گرم و بار طوفانی
- جایگاه رایان الکتریک
- آنچه پیش از سفارش در پرسشنامهٔ درخواست نقل و انتقال (RFQ) قرار دهید
