(3 رأی، میانگین: 3,67 از 5)
در حال بررسی...پیکربندی توربین گاز
توربین‌های گاز در اوایل دهه ۱۹۴۰ مورد استفاده قرار گرفتند. پس از آن، در دهه ۱۹۵۰، حوزه کاربری این توربین‌ها گسترش یافت. از آنجایی که توربین‌های گاز تجهیزاتی از نوع تولیدی سریالی هستند و به صورت سفارشی طراحی نمی‌شوند، معمولا به نسل‌هایی از توربین‌های گاز اشاره می‌شود. اولین نسل از توربین‌های گاز در دهه ۱۹۵۰ آغاز شد و از دهه ۱۹۷۰ (نسل دوم) و ۱۹۸۰ (نسل سوم) تا بهبود بهره‌وری امروزی پیشرفت کردند.
توربین گاز ترکیبی از توربوکمپرسورها و توربین‌های انبساط است و دارای یک محفظه احتراق بوده که گاز داغ را برای انبساط تولید می‌کند. پیکربندی توربین گاز شامل یک بازیاب حرارتی است. عملکرد این بازیاب به گونه‌ای است که از حرارت خروجی ژنراتور گاز برای از پیش گرم‌کردن هوای خروجی از کمپرسور استفاده می‌کند و در نتیجه میزان سوخت موردنیاز توربین گاز را کاهش می‌دهد. دمای گاز، فشار، انرژی و توان تولیدشده در بخش‌های مختلف توربین گاز یکسان نیست.
انواع توربین‌های گاز
توان تولیدشده در یک توربین گاز معمولا سه برابر توان خروجی است. این امر به این دلیل است که کمپرسور هوا معمولا به دو سوم توان تولیدی نیاز دارد. توربین‌های گاز از نظر طراحی، تعداد محور، محل محرک و سیکل به انواع مختلفی طبقه‌بندی می‌شوند. دو نوع توربین گاز صنعتی وجود دارد.
نمونه قدیمی‌تر، صرفا صنعتی بود، یعنی هرگز به‌عنوان موتور هواپیما ساخته نشد. رویکرد روزآمدتر از اواخر دهه ۱۹۶۰، شامل توربین گاز صنعتی مشتق از موتور هوایی است. این طراحی بر اساس صنعت هواپیماسازی تکامل یافته و از نظر وزن سبک‌تر است. تعمیر و نگهداری آن نیز آسان‌تر از نوع صنعتی اولیه است، به این دلیل که اجزای آن ماژولار شده و بر خلاف قطعات جداگانه در نمونه صرفا صنعتی اولیه تغییر می‌کنند.
هر دو نمونه صنعتی با این واقعیت که یاتاقان‌های شعاعی همیشه هیدرودینامیکی هستند، از انواع آیرودینامیکی متمایز می‌شوند. در سال‌های اخیر، با تاکید بر سهولت تعمیر و نگهداری، توربین‌های گاز مشتق از موتور هوایی نسبت به هر یک از انواع توربین‌های گاز صنعتی ترجیح داده شده‌اند.
این امر به این دلیل است که زمان تعمیر و نگهداری توربین‌های گاز مشتق از موتور هوایی به طور قابل‌توجهی کمتر از توربین‌های گاز نوع صنعتی است، به این دلیل که واحد مشتق از موتور هوایی به راحتی می‌تواند با واحد مشابه در میدان مبادله شود. بنابراین، زمان تعمیر و نگهداری در سایت برای توربین گاز مشتق از موتور هوایی به مراتب کمتر است (معمولاً ۷۲ ساعت در مقابل ۳۶۰ ساعت یا بیشتر).
توربین گاز مشتق از موتور هوایی دارای مزایایی شامل زمان تعمیر و نگهداری کوتاه‌تر، کم‌جایی، وزن مخصوص کم، بهره‌وری بالاتر و زمان راه‌اندازی سریعتر است. معایب این نوع توربین‌ها دربرگیرنده زمان سیکل کوتاه‌تر بین تعمیر و نگهداری، تلرانس کمتر در برابر خرابی‌ها و عمر یاتاقان کمتر (یاتاقان‌های ضد اصطکاک) است.
توربین گاز نوع هیبریدی، ترکیبی از یک ژنراتور گاز مشتق‌شده و یک توربین قدرت صنعتی است. این طراحی مزیت قابلیت نگهداری در بخش داغ توربین گاز و قابلیت اطمینان بالا در توربین قدرت را ارائه می‌دهد.
تعداد محورهای پیکربندی توربین گاز
توربین‌های گاز به صورت طرح‌های تک، دو یا سه محوره پیکربندی می‌شوند. اکثر توربین‌های گاز روزآمد از نوع سه محوره هستند. در یک توربین گاز تک‌محوره، ژنراتور گاز و توربین قدرت روی یک محور یکسان نصب می‌شوند. در یک توربین گاز دو محوره، ژنراتور گاز و توربین قدرت بر روی محورهای مختلف نصب می‌شوند.
توربین‌های گاز تک‌محور معمولا به کاربردهای محرک مکانیکی محدود می‌شوند، به این دلیل که بار راه‌اندازی توربین برای کاربرد ژنراتور به طور قابل‌توجهی کمتر است. یک ژنراتور تحت بار صفر راه‌اندازی می‌شود. توربین‌های دو محوره برای کاربرد به‌عنوان محرک مکانیکی، پمپ و کمپرسور مورداستفاده قرار می‌گیرند.
سیکل‌های توربین گاز
اساسا سه نوع سیکل توربین گاز وجود دارد. ابتدا سیکل ساده است که در آن گاز بطور مستقیم به اتمسفر خارج می‌شود. سیکل دوم، سیکل بازیاب حرارتی است که در آنجا گاز خروجی در یک مبدل برای پیش گرم‌کردن تخلیه کمپرسور قبل از محفظه احتراق استفاده می‌شود. در نهایت، سیکل ترکیبی وجود دارد که در آن گاز خروجی در یک مولد بخار بازیافت بخار حرارتی برای تولید بخار به منظور استفاده در نیروگاه یا به‌عنوان سیال انبساط یک توربین بخار استفاده می‌شود. بهروری معمول برای سیکل ساده ۲۰ تا ۴۳ درصد، برای سیکل بازیاب حرارتی ۳۰ تا ۴۵ درصد و سیکل ترکیبی ۵۵ تا ۶۰ درصد است.
منبع:
