بررسی توربینهای گازی

اختصاصی از فی فوو بررسی توربینهای گازی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت: Word

تعداد صفحات : 164

توربین گاز:

توربین گاز از لحاظ مراحل کار و نحوة  عملکرد؛ شباهت زیادی با موتورهای احتراق داخلی دارد:

اولا: چهار مرحلة مکش؛ تراکم؛ احتراق و انبساط (قدرت) و تخلیه در توربینهای  گاز صورت می‌گیرد منتهی در موتورهای احتراق داخلی؛ این مراحل؛ در هر یک از سیلندرها ولی به ترتیب انجام می‌شود؛ در حالیکه در توربین‌های گاز؛ در  یک از مراحل فوق الذکر در قسمت خاصی از واحد گازی در توربین‌های برای همان منظور در نظر گرفته شده است؛ صورت می‌گیرد. مثلا: تراکم همواره در یک قسمت و احتراق همواره در یک قسمت دیگر در حال انجام است.

ثانیأ: در توربین‌های گاز نیز؛ این انرژی شیمیائی نهفته در سوخت های فسیلی است که نهایتأ بصورت انرژی مکانیکی (گشتاور) ظاهر می گردد.

و ثالثأ: در توربین‌های گاز نیز سیال عاملی که باعث چرخش محور می گردد ؛ گاز داغ (هوای فشرده محترق ) می باشد؛ و همین وجه تسمیة توربین‌های گازی می‌باشد.

مطالب فوق؛ با توضیح اجزاء توربین گاز؛ و ترتیب انجام کار در این نوع واحد تولید انرژی مکانیکی روشنتر خواهد شد.

 اجزاء توربین گاز عبارتند از:

1-1-1ـ کمپرسور

1-1-2ـ اتاق احتراق

1-1-3ـ توربین

از اجزاء فوق کمپرسور؛ همواره وظیفة مکش و متراکم کردن هوا را بعهده دارد. هوای متراکم به اتاق (اتاقهای) احتراق ؛ هدایت شده و در اتاق احتراق با پاشیده شدن سو خت و ایجاد جرقه (البته ایجاد جرقه تنها در ابتدای احتراق لازم است و پس از برقراری شعله ؛ به علت بالا بودن در اتاق احتراق ؛ شعله حفظ می گردد)؛ محترق می گردد. گاز داغ حاصل از احتراق هوای متراکم در اتاق احتراق؛ روی پرده های توربین هدایت می شود و با به گردش در آوردن توربین؛ انرژی مکانیکی لازم برای چرخاندن بار متصل به توربین را تامین می کند. ما حصل احتراق ؛ پس دادن انرژی خود به خود به توربین؛ از طریق اگزوز به آتمسفر تخلیه می‌گردد. با مقایسه ترتیب کار در توربین گاز با ترتیب کار در موتوری احتراق داخلی ؛ مشاهده می شود که توربیت های گاز از نظر اساس کار ؛ چیز جدیدی نیستند و تنها از نظر ساختمان و نحوة عمل ؛ تفاوتهایی با موتورهای احتراق داخلی پیدا می کنند. در شکل )1-2) ؛ نمای کلی جانبی یک نوع توربین گاز؛ (AEG   ؛ ساخت آلمان؛ با قدرت 25 مگاوات ( برای آشنایی با ترتیب قرار گرفتن اجزاء مختلف ؛ در توربیثن های گاز ؛ نشان داده شده است .

 1-1-1- کمپرسور:

کمپرسور استفاده شده در توربینهای گاز صنعتی (توربین های گاز که برای تولید برق بکار برده می شوند)؛ معمولأ از نوع جریان محوری می باشند؛ به این معنی که هوا در امتداد محور کمپرسور با رانده شدن بطرف جلو و کم شدن سطح مقطع فشرده می‌شود. این نوع کمپرسورها می‌توانند حجم هوای بسیار زیادی متراکم کنند. نیروی محرکة کمپرسور در واحدهای گازی؛ در ابتدای راه اندازی؛ توسط موتور راه نداز (دیزلی یا الکتریکی) و پس از خود کفا شدن توربین؛ توسط نیروی گشتاوری خود توربین تامین می شود. (زیرا توربین و کمپرسور هم محور هستند) و حدودا دو سوم از نیروی گشتاوری توربین صرف گرداندن کمپرسور و تنها آن صرف گردش بار وصل به محور توربین میشود.

علت اصلی استفاده از کمپرسور؛ در توربین های گاز ؛ تامین هوای فشرده برای سیستم احتراق می‌باشد؛ لکن یکسری انشعابهای فرعی نیز از بعضی مراحل کمپرسور گرفته می شود که معمولا فشار کمتری از خروجی کمپرسور دارند. موارد استفاده این انشعابها عبارتند از:

- کنترل شیرهای بخصوص بنام بلید والو که وظیفة تنظیم هوای کمپرسور در دور متغیر را بعهده دارند.

- آب‌بندی یا تاقانها (یاتاقانهای اصلی توربین گاز) و کنترل شیرهای هوایی (شیرهایی که توسط هوای فشرده کنترل می شوند).

- خنک کردن قسمت های مختلف توربین که در مسیر عبور گاز داغ هستند .

- اتمیزه کردن (پودر کردن ) سوخت مایع -  جهت بهتر مخلوط شدن آن با هوا در اتاق احتراق و در نتیجه احتراق بهتر.

کمپرسورهای جریان محوری از تعدادی پره های ثابت و متحرک تشکیل شده اند که به صورت مراحل پشت سر هم در طول محور قرار گرفته‌اند. (هر مرحله شامل یک چرخ پرة ثابت و یک چرخ پرة متحرک می باشد) تعداد مراحل کمپرسور به فشار خروجی تقاضا شده و حجم آن به دبی (حجم هوای عبوری در واحد زمان) تقاضا شده بستگی دارد. هوا در مسیر عبور خود از ورودی به خروجی کمپرسور؛ بین پره‌های ثابت و متحرک تبادل می‌شود تا به شرایط مطلوب به خروجی برسد. کار پره‌های ثابت؛ دادن زاویة صحیح به هوا و تبدیل سرعت به فشار می باشد؛ در حالیکه و وظیفة پره‌های متحرک دادن سرعت به هوا و راندن آن بطرف جلوی کمپرسور می باشد. کمپرسور؛ با یک مرحله پره‌های ثابت شروع می شود که در بعضی از توربین‌های گاز؛ زاویة این پره ها قابل تنظیم می‌باشد و در ابتدای راه اندازی که کمپرسور توان عبور دادن حجم هوای زیاد را ندارد؛ هوا توسط این پره ها ی قابل تنظیم ؛ تحت زاویه بسته به کمپرسور وارد می‌شود و پس از رسیدن به حدود دور نهایی گ زاویة پره های مزبئر باز می‌شود. در این صورت به پره های مزبور پره های هادی ورودی کمپرسور می‌گویند.

در دور ثابت؛ به علت راندن هوا به جلو توسط کمپرسور؛ طبق قانون سوم نیوتن (که هر عملی؛ عکس العملی دارد؛ مساوی و مختلف الجهت با آن)؛ یک نیرو به طرف عقب به محور کمپرسور وارد می‌گردد؛ برعکس در دور متغییر مثلا هنگام از کار اندازی واحد؛ بعلت کاهش ناگهانی حجم سیال و سرعت آن؛ نیرویی به طرف جلو به کمپرسور وارد می‌شود. این نیروها که در جهت محور هستند بنام نیروی تراست معروف می‌باشند و توسط یاتاقانهای تراست (که مخصوص تحمل نیروهای محوری هستند) خنثی می‌شوند .

در شکل (1-3)؛ مقطع طولی محور یک کمپرسور جریان محوری با پره‌های متحرک که روی آن سوار شده‌اند؛ نشان داده شده است. ( کمپرسور مزبور متعلق به واحد 85 مگاواتی میتسوبیشی بوده دارای 17 مرحله می‌باشد).