در این نوشتار کوتاه، تاریخچه توسعه و عرضه اولین توربین گاز کلاس اف شرکت آمریکایی جنرال الکتریک مرور شدهاست. توربین گاز کلاس اف، در دهه نخست قرن بیستویکم، پیشتاز بازار صنعت نیروگاهی جهان بود. از دهه دوم این قرن با معرفی توربین گاز کلاس جی و اچ اقبال بازار به سوی این ماشینهای دوار پرقدرتتر و پربازدهتر بیشتر شد. در عین حال، توربین گاز کلاس اف کماکان بهعنوان بخش مهمی از صنعت توربین گاز جهان شناخته میشود.
پیشینه و روند تاریخی توسعه توربین گاز کلاس اف
تا پیش از سال 1987، پرقدرتترین توربین گاز موجود با دمای ورودی به توربین 1100 درجه سانتیگراد کار میکرد. بهرهوری نیروگاههای سیکل ترکیبی حداکثر به 45 درصد میرسد. قابلیت دردسترسبودن ناوگان توربین گاز نیروگاهی، بین 85 درصد تا 95 درصد برحسب مدل و سازنده بود.
بکارگیری توربین گاز برای تولید برق از دهه 1950 آغاز شد و اغلب در شرایط اوج مصرف مورداستفاده قرار میگرفت. بر این اساس، هزینه عملیاتی پایین و قابلیت راهاندازی سریع و مطمئن الزامات اصلی توربینهای گاز اولیه را شامل میشد. در دهههای 1960 و 1970 با افزایش بهرهوری، قابلیتاطمینان و قابلیت دسترسی کاربردهای متنوعتری برای توربین گاز ایجاد شد. با افزایش ساعات کارکردی این ماشینها، هزینه سوخت مصرفی آنها به پارامتری مهم تبدیل شد. این اهمیت در دهه 1970 همزمان با افزایش بیسابقه قیمت جهانی نفت دوچندان شدهاست. تمرکز توسعه فناوری بر افزایش بهرهوری توربین گاز عمدتا ناشی از این محرک قرار داشت. از منظر فنی افزایش بهرهوری بهمعنای افزایش دمای ورودی به توربین است.
آغاز برنامه توسعه توربین گاز کلاس اف جنرال الکتریک
شرکت آمریکایی جنرال الکتریک، در سال 1981، برنامه توسعه توربین گاز جدیدی را آغاز کرد که هدف از آن افزایش دمای ورودی توربین و در نتیجه افزایش بهرهوری سیکل ترکیبی و در عین حال، کاهش هزینههای عملیاتی بود. برای دستیابی به دمای ورودی توربین بالاتر باید تغییراتی در طراحی توربین گاز انجام میشد تا از عدم تاثیر منفی بر روی بازههای تعمیر و نگهداری اطمینان حاصل شود.
جنرال الکتریک فناوریهای جدیدی را برای نیل به این هدف توسعه دادهاست. این فناوریها شامل طراحی ایرفویل جدید کمپرسور برای افزایش حجم هوای ورودی و همچنین قابلیت ریختهگری قطعات بزرگتری از جنس سوپرآلیاژ برای خنککاری موثرتر پرههای ثابت و متحرک بخش داغ بودند. یکی از چالشهای بزرگ جنرال الکتریک در زمان آغاز این پروژه، روند کاهشی تقاضا برای بازار نیروگاهی جهان بود. علیایحال مدیران ارشد جنرال الکتریک با بینشی آیندهنگر توسعه اولین توربین گاز کلاس اف را با جدیت دنبال میکردند.
تولد نخستین توربین گاز کلاس اف جنرال الکتریک
در ژوئن 1987، جنرال الکتریک نخستین نمونه پیشتولیدی توربین گاز MS7001F را بهعنوان اولین توربین گاز کلاس اف جهان عرضه کرد. معرفی اولین توربین گاز کلاس اف جنرال الکتریک بهعنوان پاسخ به تقاضا برای افزایش بهرهوری نیروگاههای حرارتی و کاهش هزینه برق تولیدی بهازای هر کیلووات برساعت قلمداد میشود. جنرال الکتریک در زمان عرضه نخستین توربین گاز کلاس اف خود مدعی بود این ماشین دوار با توان خروجی 200 مگاوات و بهرهوری 50 درصد در پیکربندی سیکل ترکیبی کار میکند.
تعداد ناوگان عملیاتی توربین گاز کلاس اف جنرال الکتریک تا پایان سال 1999 به 148 واحد رسید و این آمار تا سال 2020 معادل 1400 واحد گزارش شدهاست. از منظر فناوری کانون تمرکز در توربین گاز کلاس اف بر روی بهینهسازی طراحی آیرودینامیکی مرحله اول کمپرسور، بکارگیری مواد با مقاومت حرارتی بالاتر و استفاده از شبکه خنککاری پیچیدهتر برای بخش داغ استوار شدهاست.
منبع:
