مرجع توربین

[EVF 5465]

سلام دوستان من.

خب من پست اولمه تو این سایت

من تو انجمن مهندسان بودم که بهتره در اوونجا رو گل بگیرین.

خب من اول خودمو معرفی کنم.

یوسفم

مکانیک سیالات

سیالات غیر نیتونی کار کردم.

به تئوری لایه مرزی و مدل سازی جریان های آشفته ام علاقه زیادی دارم

اما بگذریم....

من چند وقته دنبال مقاله یا بهتر بگم توضیح شرود هستم که در پره های توربین های گاز و بخار کاربرد داره

اما متاسفانه چیزه خوبی پیدا نکردم و چند وقتم تو اوون انجمن خراب شده مهندسان ایران پست زدم اما کسی نمیگه خرت به چند من!

از دوستان خووبم میخوام اگه کسی مطلبی در این مورد داره که میتونه منو راهنمایی کنه ، بگه!

خیلی واسم واجبه!

خیلی ممنون.

[spow 44197]

سلام اقا یوسف

اولا که خوش اومدی

ثانیا لطفا کاری به کار بقیه فرومها وسایتها نداشته باشید

شاید خیلی از دوستان اعضای مشترک این دوفروم باشن ولی هیچ سنخیتی دربرنامه کاری وروال عمل اینها وجود نداره

درمورد شرود پره های توربین گازی یه سری فایل (البته درمورد پره هاست ولی توضیحاتی هم درمورد شرود داده شده)دارم من ولی اولا که حجمشون بالاست چون از اسناد زیمنس وانسالدو اسکن شده ثانیا الان هیچ فرصتی ندارم

ولی بزودی فایلهای مرتبط رو براتون اپ میکنم

بازم اگرسوال خاصی دارید بپرسید تا جایی که ازدستم بربیاد درخدمتم

یه مقاله ای هم ماهنامه صنعت برق چاپ کرده بود قبلا که بصورت کلی به اب بندی پره های توربین پرداخته درپست بعدی براتون کپی میکنم

موفق باشیم

[spow 44197]

آب‌بندی در توربو ماشینها در فصل مشترک قطعات ثابت و متحرک به منظور کنترل جریانات نشتی و خنک‌کننده لازم و ضروری است. کنترل لقی موجود در بین قطعات متحرک و ثابت باعث بهبود عملکرد توربو ماشین و عمر قطعات می‌شود. یکی از مواد مورد استفاده در سیستم‌های جدید آببندی، مواد سایش‌پذیر است.

در این مقاله به بررسی مواد سایش‌پذیر، از لحاظ ترکیب شیمیایی، موقعیتهای بکارگیری، ملاحظات طراحی، ساختار و روش اعمال آنها در اجزاء کمپرسور و توربین پرداخته شده و در نهایت نتایج حاصل از بکارگیری این مواد در توربین‌های کلاس E ارایه شده است.

تقاضا برای بهبود راندمان و توان خروجی توربینهای گازی جدید و موجود در حال افزایش است. این تقاضا منجر به کوشش‌های زیادی در جهت بهبود عملکرد در قطعات مختلف توربین شده است. آببندی در توربو ماشینها از مسائل مهم در کنترل لقی و موثر‌ترین راه در بهبود عملکرد سیستم است. راندمان سیکلی، عمر عملکردی و پایداری سیستم بستگی به طراحی و بکارگیری آببند (سیل) موثر است. بهبود آببندی بین قطعات ثابت و متحرک در توربین‌های گازی و بخاری می‌تواند نشتی گاز و یا بخار را کاهش داده و در نتیجه منجر به بهبود عملکرد راندمان و توان خروجی توربین شود. فاصله هوای موجود بین نوک پره‌های متحرک و شرود و یا بدنه از مکانهایی است که نشتی در آن حائز اهمیت بوده و در طراحی با توجه به شرایط کاری، مقداری لقی مجاز برای جلوگیری از تماس نوک پره و شروع لحاظ می‌شود. لقی‌های ناکافی جریانات خنک‌کننده را محدود کرده، باعث سایش در نقاط تماس شده، باعث ناپایداری توربو ماشین و همچنین آسیب به سیستم می‌شود. لقی‌های اضافی نیز منجر به کاهش راندمان سیکلی، ناپایداری جریان و نفوذ گاز داغ در فضاهای خالی دیسک و کاهش عمر دیسک می‌شود. استفاده از حداقل فاصله هوایی باعث کاهش نشتی و در نتیجه باعث افزایش توان و راندمان خروجی توربین و همچنین کاهش مصرف سوخت خواهد شد.

سیل‌های سایش‌پذیر یکی از انواع سیل‌های پیشرفته است که در توربین‌های صنعتی گسترش یافته است. همانطوری‌که از نام آن مشخص است، مواد سایش‌پذیر بوسیله پره‌های متحرک در حین سرویس سائیده می‌شوند. این مواد بر روی کیسینگ یا شرود توربین‌های بخار و یا گاز، اعمال شده و باعث کاهش لقی، در حدی که رسیدن به آن بوسیله ابزارهای مکانیکی مشکل است، می‌شوند. سیل‌های سایش‌پذیر در توربین‌های گازی به عنوان یک وسیله نسبتاً‌کم‌هزینه و نیاز به کار مهندس کم هستند. سیل‌های سایش‌پذیر از ۱۹۶۰ در توربین‌های گازی هوایی مورد استفاده قرار گرفته است. گرچه در توربین‌های گازی زمینی تولید نیرو کمتر مورد توجه بوده اما با افزایش قیمت سوخت و پیشرفت در مواد و افزایش قابلیت برای کاربردهای طولانی مدت، استفاده از این مواد در صنایع تولید نیرو نیز در حال گسترش هستند.

همانطوری‌که گفته شد مواد سیل‌های سایش‌پذیر برای کاهش لقی نوک پره در حین کارکرد مورد استفاده قرار می‌گیرد. بدون سیل‌های سایش‌پذیر لقی سرد بین نوک پره و شرود باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا از تماس در حین کارکرد جلوگیری شود. استفاده از سیل‌های سایش‌پذیر اجازه می‌دهد که لقی سرد، با اطمینان از اینکه چنانچه تماسی در حین کارکرد بین پره متحرک و شرود برقرار شود ماده فدا شونده مواد سایش‌پذیر باشد و نه نوک پره، کاهش یابد. همچنین مواد سایش‌پذیر باعث بسته‌تر شدن لقی ناشی از خروج از دایروی بودن معمول بدنه و یا شرود و یا حرکات جانبی روتور نسبت به شرود کیسینگ می‌شود. در چنین حالتی مواد شرود بصورت موضعی، نسبت به نوک پره‌های روتور در فصل مشترک تماس در حین کارکرد بیشتر سائیده می‌شوند.

● موقعیت‌های بکارگیری

می‌توان بصورت نمونه مناطق بکارگیری سیل‌های سایش‌پذیر را در جهت کاهش لقی نوک پره‌های متحرک را در یک نمونه توربین گازی صنعتی نشان داد. این مکانها شامل نوک پره کمپرسور و پوسته بیرونی و شرودهای ثابت بیرونی پره‌های ردیف اول فاقد شرود و پره‌های ردیف دوم و سوم شرود‌دار توربین گازی کلاس E هستند.

● ملاحظات طراحی در مواد سایش‌پذیر

سیل‌های سایش‌پذیر با توجه به قابلیت دمایی آنها بصورت زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

▪ دما پایین، معمولاً برای کمپرسورهای LP- دمای محیط تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد

▪ دما متوسط، برای کمپرسورهای LP و HP- دمای محیط تا ۷۶۰ درجه سانتی‌گراد

▪ دما بالا برای توربین‌های HP – دمای ۷۶۰ درجه سانتی‌گراد تا ۱۱۵۰ درجه سانتی‌گراد

و یا مواد سایش‌پذیر را می‌توان با توجه به روش بکارگیری آنها بصورت زیر تقسیم‌بندی کرد.

▪ ریخته‌گری برای مواد سایش‌پذیر پایه پلیمری

▪ بریزینگ یا اتصال نفوذی برای مواد فیبری و یا لانه زنبوری (ساختار فلزی متخلخل)

▪ پوشش‌دهی پاشش حرارتی برای رنج وسیعی از مواد کامپوزیتی پودری

سیل‌های سایش پذیر ساختارهای با استحکام پایینی هستند تا سایش بدون تخریب نوک پره اتفاق بیافتد. نتیجتاً این مواد آسیب‌پذیر و مستعد به سایش ذرات جامد و گاز هستند. ضمناً ساختار مواد سایش‌پذیر به خاطر متخلخل بودن مواد اصلی می‌تواند در برابر شوک‌های حرارتی که در توربین‌های گاز اتفاق می‌افتد مستعد به اکسیداسیون باشد. این تضاد خواص باید در طراحی سیل‌های سایش‌پذیر در نظر گرفته شود. بنابراین سیل‌های سایش‌پذیر، بعنوان یک سیستم تریبیولوژیکی کامل است که در آن باید حرکات نسبی و عمق برش نوک پره، سرعت نوک پره و نرخ هجوم، درجه حرارت محیط، آلودگیهای سیال حامل، هندسه و جنس عنصر یا عامل برنده در نظر گرفته شود.

طراحی مناسب یک سیستم سایش‌پذیر برای یک کاربرد ماشین، آن را برای آن کاربرد منحصر به فرد می‌کند. علی‌رغم در دسترس بودن برخی مواد سیل‌های سایش‌پذیر، باید اصلاح و طراحی مجدد بر روی آن برای کاربرد مورد نظر انجام گیرد. در برخی کاربردها برای رسیدن به الزامات طراحی در فرآیند تکنولوژی سیل‌های سایش‌پذیر تست‌های متعددی انجام می‌شود. تست‌های مانند سایش، اکسیداسیون، شوک حرارتی، استحکام کششی و تخلخل.

● مواد سایش‌پذیر متداول

درجه حرارت کاربرد این مواد از کمپرسور (تا ۵۵۰ درجه سانتی‌گراد) تا درجه حرارت توربین (۱۳۵۰ درجه سانتی‌گراد) متغیر است.

بطور کلی برای قسمت فعال سیل، مواد و ساختار منتخب باید نیازهای زیر را برآورده کنند.

۱) مناسب برای حرکات محوری و شعاعی روتور

۲) حداقل کردن نشتی در فضای بین نوک پره توربین

۳) ساختار متراکم محوری برای حداقل کردن نشتی در جهت جریان گاز خروجی

۴) پایداری مکانیکی برای مقاومت در برابر حالتهای گذرا و شیب‌های حرارتی و فشار

۵) نوک پره (روتور بدون شرود) یا فین (روتور شروددار) در تماس با سیل ساینده نباید تخریب شوند

۶) عمر اکسیداسیون و سایش آنها باید حداقل چندصد ساعت بیشتر از ساعت سرویس در اتمسفر گاز داغ باشد.

● مواد سایش‌پذیر پیشرفته

مواد آلیاژی پیشرفته مقاوم به اکسیداسیون در ساختار لانه زنبوری

سوپر آلیاژهای پایه نیکل از قبیل HastelloyX و Hanynes۲۱۴ در حال حاضر بعنوان مواد پیشرفته در سیل‌های لانه زنبوری استفاده می‌شوند. سیل لانه زنبوری از فویل‌های نازک فلزی ساخته می‌شوند. (ضخامت ۷۰-۱۳۰mm)‌و سپس به صفحه پشت بند سیل بریز می‌شوند. قابلیت حرارتی HastelloyX تشکیل‌دهنده اکسید کروم، تا ۹۵۰ درجه سانتی‌گراد است. در مقابل آلیاژ Haynes۲۱۴ تشکیل دهند اکسید آلومینیوم می‌تواند تا ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد بکار روند اما عمر سیل به خاطر اکسیداسیون داخلی و تشکیل اکسیدهای آلومینیوم سریع رشد کننده در دماهای پایین، کاهش می‌یابد. بهبود در مقاومت به اکسیداسیون را می‌توان با افزایش مقدار Al بوسیله آلیاژ‌سازی یا پوشش ایجاد کرد. یک روش موثر برای افزایش مقاومت به اکسیداسیون مواد لانه‌زنبوری توجه به مواد فویل جایگزین از قبیل آلیاژهای FeAlCr است. این آلیاژها تشکیل‌دهنده اکسید آلومینیوم با مقاومت به اکسیداسیون بالاتر از سوپرآلیاژهای پایه نیکل به خصوص در درجه حرارت‌های سیکلی بین ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد و ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد هستند.

ارزیابی نرخ اکسیداسیون ثابت و توانی در اتمسفر گاز داغ خروجی مانند تخمین با استفاده از مدل عمر اکسیداسیون نشان می‌دهد. آلیاژهای FeCrAl نسبت به آلیاژهای پایه نیکل در درجه حرارتهای سیکلی حدود ۱۲۰۰-۷۰۰ درجه سانتی‌گراد، ارجح ‌تر هستند.

● ساختارهای کروی توخالی فلزی بعنوان جزء سیل فعال

ساختارهای کروی توخالی کلاس جدیدی از مواد سبک وزن در گروه خانواده مواد سلولی هستند. خواص بهینه مربوط به سیستم سیل را می‌توان با تغییرات ترکیب شیمیایی آلیاژ فلزی، اندازه کره وضخامت دیواره کره و بعلاوه تخلخل پوسته بدست آورد. برای ساخت ساختارهای کروی توخالی پودر الیاژ FeCrAl مربوطه متمایز می‌شود. سپس دو غاب پودر آلیاژ FeCrAl – چسب- ماده آلی بر روی کره‌های استروفوم اسپری می‌شود. کره‌های استروفوم پوشش داده شده بعنوان قسمت فعال سیل با شکل هندسی مورد نیاز مونتاژ می‌شوند. برای زینترینگ و چسب‌زدایی و تولید سیل کروی توخالی عملیات حرارتی بر روی آنها انجام می‌شود. آزمایشهای اکسیداسیون سیکلی نشان داده است که ساختارهای کروی توخالی دارای مقاومت به اکسیداسیون خوب و شبیه به سیل‌های لانه‌زنبوری FeCrAl هستند.

● ساختارهای فیبری آلیاژ فلزی بعنوان جزء سیل فعال

ساختارهای فیبری دارای قابلیت بهینه کردن سایش‌پذیری و مقاومت به اکسیداسیون بوسیله تغییرات ترکیب آلیاژ فیبر، ضخامت و دانسیته ساختار فیبر،‌ بعلاوه بافت فیبر هستند. برای ساخت ساختارهای فیبری زینتر شده یک فرآیند خاص بنام استخراج ذوب بوته‌ای برای تولید فیبرهای لازم در موسسه IFAM گسترش یافته است. به جای کشش و ماشینکاری، فیبرهای فلزی مستقیماً از مذاب با استفاده از یک وسیله استخراجی چرخشی خنک‌شونده با آب بدست می‌آید. در این روش می‌توان فیبرهایی با طول بین ۳ تا ۲۵ میلیمتر تولید کرد. سپس فیبرها بوسیله روش‌های رسوب‌گذاری به منظور تولید قطعه سیل فعال زینتر می‌شوند. آزمایش‌های اکسیداسیون سیکلی با ساختارهای فیبری از آلیاژ FeCrAl مقاومت به اکسیداسیون ضعیف‌تری را نشان داده است. برای رسیدن به مقاومت به اکسیداسیون مورد نظر، ضخامت فیبر،‌ ترکیب‌ آلیاژ و دانسیته ساختار باید بهبود یابد. با توجه به نتایج آزمایش سایش، سیل‌های ساختار فیبری نسبت به ساختارهای دیگر در روتورهای شروددار، خواص سایش‌پذیری عالی را نشان داده‌اند.

● سرامیک‌های سایش‌پذیر بعنوان قطعات سیل فعال

مواد سایش‌پذیر سرامیکی دارای مقاومت به اکسیداسیون بهتری نسبت به الیاژهای فلزی هستند. بعلاوه لایه سرامیکی می‌تواند به عنوان پوشش سد حرارتی عمل کرده و درجه حرارت سیل را زیر دمای بحرانی فلز نگهدارد. سیل‌های هوایی توربین با مواد سایش‌پذیر سرامیکی بعنوان قطعه سیل فعال، بصورت یکسری ریل‌های موازی، که روی صفحه پشت‌بند سیل ماشینکاری شده‌اند، هستند. ریل‌ها با پوشش مواد سرامیکی متخلخل که بروش پاشش حرارتی رسوب‌ داده می‌شوند، پر می‌شوند. شرکت Sulzer Metco یک روش ترکیبی ریخته‌گری دقیق و پاشش حرارتی را برای تولید این قطعات ابداع کرده است.

دو ماده منتخب اصلی برای پوشش سرامیکی اکسیدهای آلومینیوم و زیرکونیم هستند که هر دو، تا دمای ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد مناسب هستند. با توجه به نتایج آزمایش سایش، پوشش‌های سرامیکی متخلخل خواص سایش‌پذیری ضعیفی را از خود نشان داده‌اند. به منظور جلوگیری از تخریب نوک پره توربین به خصوص برای روتورهای شرود دار در پیک درجه حرارت تقریباً‌۱۴۰۰ درجه سانتی‌گراد یک لایه سرامیکی ثانویه با قابلیت سایش‌پذیری مناسب روی لایه اول اسپری می‌شود. استفاده از پوشش‌های سایش‌پذیر زیرکونیا نتایج خوبی در زمینه سایش‌پذیری، مقاومت به سایش، مقاومت به شوک حرارتی در موتورهای جت جدید از خود نشان داده است.

● تست‌های مواد سایش‌پذیر

تست‌های آزمایشگاهی عملکرد سایش‌پذیری عبارتند از:

۱) آزمایش سایش پذیری با استفاده از ریگ سایش

۲) بررسی عمر اکسیداسیون با استفاده از آزمایش تشدید شده اکسیداسیون کوره‌ای استاتیک

آزمایش‌های بررسی خواص پوشش سایش‌پذیر عبارتند از:

۱) بررسی تخلخل با استفاده از تحلیل‌گر تصویر

۲) سختی‌سنجی با آزمایش سختی R۱۵Y

۳) تست کشش بر اساس استاندارد ASTM C۶۳۳-۷۹

۴) آزمایش سایش بر اساس استاندارد ASTM G۷۶

بررسیهایی توسط chapel و همکارانش در جهت استاندارسازی برخی مواد سایش‌پذیر انجام شده که مواد مورد استفاده و نتایج بررسیها در جداول ۱ و ۲ ارایه شده است.

● سیل‌های سایش‌پذیر مورد استفاده در توربین کلاس E و نتایج حاصله

درجه حرارت سطح شرودهای ثابت ردیف اول در این توربین که روی آن مواد سایش‌پذیر قرار می‌گیرد، در محدوده بالایی مواد سایش‌پذیر دما متوسط قرار می‌گیرد. برای کاربردهای دما متوسط معمولاً پودرهای آلیاژی پایه Ni یا Co بعنوان زمینه سیل سایش پذیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. فازهای دیگری برای ساخت ماده سایش‌پذیر به پودرهای فلزی اضافه می‌شود. این فازها اضافه‌ شده معمولاً مواد پلیمری هستند که بعنوان مواد فرار برای ایجاد تخلخل پوشش بکار می‌روند. بعلاوه فازهای دیگری ممکن است بعنوان عناصر فرار بکار گرفته شوند. این ماده با نام تجاری CT۵۰ توسط شرکت GE معرفی شده است. نتایج حاصل از اعمال پوشش‌های مذکور در ردیف اول برخی از توربین‌ها در جدول ۳ ارایه شده است. تا سال ۲۰۰۲ پوشش‌های سایش‌پذیر GT۵۰ بر روی ۱۹۸ واحد از توربین‌های فریم ۳ تا فریم ۹ اعمال شده است. با توجه به اینکه پوشش‌‌های سایش‌پذیر به مرور زمان اکسید می‌شوند،‌مزایای مذکور نیز کاهش می‌یابد لذا تلاش‌های زیادی برای بهبود مقاومت به اکسیداسیون و عمر پوشش در حال انجام است.

وقتی عمر توربین گاز زیاد می‌شود به خاطر سایش نوک پره، انحراف محور روتور، انحراف کیسینگ استاتور، لقی سرتاسری بین پره و شرود ردیف اول افزایش می‌یابد. نشان داده شده است استفاه از پوشش‌های سایش‌پذیر مزایای بیشتری روی توربین‌های گازی قدیمی دارند. به همین دلیل پوشش‌های سایش‌پذیر را می‌توان عمدتاً‌بر روی شرودهای با حداقل ساعت کارکرد کمتر از ۲۴۰۰۰ ساعت استفاده کرد.

پره‌های ردیف‌های دوم و سوم توربین‌های کلاس E شروددار هستند. مواد سایش‌پذیر مورد استفاده بر روی این ردیف‌ها مواد با ساختار لانه زنبوری است. لبه‌های نوک پره (ریل‌ها) دارای دندانه‌های برنده ماشینکاری شده به منظور افزایش قابلیت برندگی هستند. مکانیزم سایش برای ساختار لانه‌زنبوری تغییر فرم دیواره‌های نازک و سایش است. در شکل تصویر نوارهای لانه زنبوری نصب شده بر روی شرود توربین را نشان می‌دهد. نتایج حاصل از بکارگیری مواد سایش‌پذیر لانه زنبوری در پره‌های ردیف دوم و سوم برخی از توربین‌ها در جدول ۴ ارایه شده است.

تعداد توربین‌های فریم ۵ تا فریم ۹، که تا سال ۲۰۰۲ از شرودهای لانه زنبوری در ردیف‌های دوم و سوم استفاده کرده‌اند به ترتیب ۸۶۷ و ۷۹۲ واحد است.

● نگاهی به وضعیت تولید واحدهای قدیمی در داخل کشور

وضعیت تولید یکی از انواع مولدهای گازی قدیمی پرتعداد در داخل کشور (فریم ۵) به صورت نمونه در سال ۱۳۸۴ در جدول ۵ ارایه شده است. همانطوریکه ملاحظه می‌شود فاصله تولید واقعی این واحدها نسبت به توان اسمی قابل توجه است (۶۳۶ مگاوات). یکی از دلایل پایین بودن توان تولید این واحدها می‌تواند ناشی از افزایش لقی ‌های مجاز در اثر تغییرات بوجود آمده در اثر کارکرد طولانی مدت در برخی از اجزاء توربین و کمپرسور باشد که با استفاده از مواد سایش‌پذیر مناسب می‌توان تا حدی (حدود ۱۵۰ مگاوات) از عدم تولید این واحدها را جبران کرد.

● جمع‌بندی

۱) استفاده از مواد سایش‌پذیر بعنوان یک روش آببندی موثر اجزای کمپرسور و توربین در صنایع تولید نیرو در حال گسترش است.

۲) تحقیقات به منظور استفاده از مواد با قابلیت کاربرد در دماهای بالا و دارای مقاومت به اکسیداسیون و در نتیجه عمر بالا در حال انجام است.

۳) استفاده از سیل‌های سایش پذیر روی بخش‌هایی از توربین‌های گازی کلاس E درطول چند سال اخیر گسترش یافته و نتایج منتشر شده از اجرای آن بر روی واحدهای مختلف، تاثیر مثبت آن را نشان داده است.

۴) استفاده از مواد سایش‌پذیر بر روی توربین‌های قدیمی تاثیر مثبت بیشتری از خود نشان داده است لذا با توجه به وجود توربین‌های با عمر طولانی بالا و راندمان پایین در داخل کشور از تکنولوژی مذکور می‌توان در جهت افزایش راندمان و بهره‌وری آنها استفاده کرد.

[spow 44197]

ویژگیهای این نوع توربین را كه بیانگر طراحی ساده و قابل اطمینان آن می باشد را می توان به شرح زیر خلاصه كرد:

• برخورداری از پوسته یكپارچه

 

• كمپرسور 16 مرحله ای با پره های ورودی قابل تنظیم به منظور تثبیت فركانس

 

• دو محفظه احتراق سیلویی شكل با تعداد 8 برنر بر روی هر یك

 

• توربین 4 مرحله ای با پره های ریخته گری شده از مواد با پایه نیكل و خنك كاری مناسب پره های روتور و استاتور

 

• چند پارچه بودن روتور متشكل از چندین دیسك و محور توخالی و یك محور مركزی

 

• اتصال دیسكهای روتور و محورهای توخالی از طریق اتصالات Hirth Serration

 

• سادگی جدا كردن پره های روتور و پوشش دهی مجدد آنها

 

• كاركرد بسیار نرم و یكنواخت توربین در شرایط گذرا به دلیل ساختار ویژه روتور

 

• استفاده از تنها دو یاتاقان در ابتدا و انتهای توربین (بدون نیاز به وجود یاتاقان میانی در سمتهای داغ آن)

 

• اتصال با ژنراتور در قسمت جلوی توربین و سهولت استفاده از این نوع توربین گاز در سیكل تركیبی.

 

• برخورداری از اگزوز محوری در راستای سهولت استفاده از آن در سیكلهای تركیبی

 

• قابلیت استارت و اتصال سریع به شبكه و توانایی در رسیدن به بارهای حداكثر در حداقل زمان ممكن

 

• وجود فاصله كافی برای آمیخته شدن محصولات احتراق قبل از ورود به قسمت توربین و همچنین عدم انتقال شار حرارتی تشعشعی شعله به پره های توربین

 

• استفاده از مواد پایه نیكل برای قسمتهای در تماس با گاز داغ و ...

 

• پوشیده شدن قسمتهای داخلی محفظه احتراق با سرامیك و آسانی تعویض آنها

 

• امكان ورود به محفظه احتراق برای انجام بازرسی و عدم نیاز به جدا كردن اجزای محفظه احتراق

 

• استفاده از برنرهای هیبرید با قابلیت كاركرد با سوخت مایع و سوخت گاز و اندك بودن بدون نیاز به اضافه كردن اب و یا بخار در میزان آلاینده های خروجی Nox و CO

[spow 44197]

توربین گازی v94.2 توربینی است از نوع تك محور و دارای یك پوسته خارجی كه برای به حركت درآوردن ژنراتورها در محدوده بار پایه و بار بیشینه مناسب بوده ، قادر به كاركردن در نیروگاههای سیكل ساده و تركیبی است.

طراحی اصلی این سیستم توسط شرکت زیمنس در حدود یک ربع قرن پیش صورت گرفته است .

سوخت مورد استفاده آن سوختهای مایع (گازوئیل یا سوخت سنگین) و سوختهای گازی با ارزش های حرارتی متنوع و به ویژه گاز طبیعی می باشد. مشخصات:

1. مشخصات توربین

- طراحی شده در چهار مرحله، بهینه از لحاظ راندمان ایرودینامیکی و نیز کاهش میزان هوای مصرفی ورودی

- پره های مراحل اول و دوم توسط فشار هوا، خنک نگاه داشته می شوند.

2. مشخصات کمپرسور

- شامل 16 ردیف پره ،پره های ردیف اول قابل تنظیمigv (توضیح این مورد در زمان تست سیستم گاورنر) می باشد.

- نسبت فشار هوای ورودی به خروجی 11/1 می باشد.

3. مشخصات محفظه احتراق

- دو دستگاه محفظه احتراق سیلویی شکل با حجم احتراق بزرگ

- محفظه اشتعال دو جداره با سطح پوشیده از عایق سرامیک

- محفظه اختلاط و بدنه داخلی هدایت کننده گاز داغ، تک جداره از جنس آلیاژ پایه نیکل

- 2*8 برنر (مشعل) برای هر توربین

4. مشخصات مواد پره های توربین

- آلیاژ پایه نیکل تک کریستال ای است که به کمک فرآیند ریخته گری تولید می شود.

- پره های مراحل اول و دوم توربین به کمک فرآیند vps و مرحله سوم به کمک فرآیند کرومه کردن پوشش داده می شوند.

تجهیزات جانبی مربوط به توربین گازv94.2 :

• سامانه هوای ورودی

• سامانه خروجی دود

• سامانه خشك كن هوای ورودی

• محفظه های صوتی توربین و اسكیدگاز

• سامانه شستشوی كمپرسور توربین

• سامانه كولرهوایی

• سامانه سامانه تانك روغن روانكاری

• سامانه خنك كن روغن توربین

• كلیه پایپینگ ها و اتصالات مربوطه

• سامانه سوخت گاز

• سامانه سوخت گازوئیل

• سامانه ***** سوخت گاز

• سامانه جرقه زن

[spow 44197]

مقدمه

تبدیل انرژی باد به برق بسیار آسان و ارزان میباشد، لذا در افغانستان خصوصا در مناطق باد خیزی مانند هرات یکی از بهترین راههای کسب انرژی برق میباشد.

 

این صفحه بر آنست تا با اطلاع رسانی خصوصا تصویری به هموطنان عزیز چگونگی کار و ساخت ژنراتور کوچک خانگی بادی را آموزش دهد.

 

در تصویر زیر نقشه یک نیروگاه کوچک بادی خانگی ترسیم شده است.

 

 

تعریف انرژی:

در تعریف انرژی می توانیم بگوییم که: انرژی توانایی انجام کار .

یعنی تمامی موجودات برای انجام کار باید غذا مصرف کنند تا این غذا بصورت انرژی در ماهیچه های آنها ذخیره شود که در موقع لازم بتوانند از آن استفاده کنند.

 

با پیشرفت انقلاب تکنولوژیک تمامی دستگاه ها و ماشینها به نوعی از انرژی های مختلف استفاده کنند. مثلا ماشین بنزین مصرف نکند برای ما نمی تواند کار انجام دهد یا یخچال انرژی الکتریکی مصرف نکند نمی تواند عمل سرمایشی انجام دهد.

 

 

 

دید کلی:

انرژی باد یک انرژی قابل استفاده است، زیرا که به طور مستقیم با بازده زیاد به الکتریسیته تبدیل می شود. در سوئد ، آلمان ، انگلستان ، دانمارک و استرالیا ماشین های بادی بزرگ و کوچک ساخته شده و برنامه هایی را در جهت ادامه پژوهش ها و استفاده عملی از امکانات صنعتی انرژی باد مخصوصا واحد هایی با توان بزرگ مورد مطالعه است.

 

 

 

تاریخچه:

انرژی باد با ساخت ماشین های اولیه بادی در روزگار قدیم مورد استفاده قرار گرفت.احتمالا نخستین ماشین های بادی به توسط یونانیان ساخته شده است. مصری ها ، رومی ها و چینی ها برای قایقرانی و آبیاری از انرژی باد استفاده کرده اند.

 

بعد ها استفاده از توربین های بادی با محور قائم در سراسر کشور های اسلامی معمول شد. سپس دستگاه های بادی با محور قائم با میله های چوبی توسعه یافت به طوریکه در اواسط قرن نوزدهم در حدود 9 هزار ماشین بادی به منظور های گوناگون مورد استفاده قرار می گرفت.

 

 

 

سیر تحولی و رشد استفاده از انرژی بادی:

باد یکی از مظاهر انرژی خورشیدی و همانند هوای متحرک است. و پیوسته قسمت کوچکی از تابش خورشید که از خارج به آتمسفر می رسد، به انرژی باد تبدیل می شود. گرم شدن زمین و جو آن به طور نامساوی و غیر یکنواخت سبب تولید جریان های همرفت می شود. و نیز حرکت نسبی جو زمین عامل تولید باد می گردد.

 

دو درصد از انرژی خورشید که به زمین می رسد به باد تبدیل می گردد. 35 % انرژی باد در ضخامت یک کیلو متری از سطح زمین موجود است.محاسبات نشان می دهد، که برای تمام سیاره زمین ، انرژی موجود 1.3x1014 وات بر مترمربع است که بیست برابر انرژی مصرفی فعلی دنیا می باشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

انواع ماشین های بادی:

ماشین های بادی را معمولاً بر حسب وضعیت محور دوران روتور آنها نسبت به جهت وزش باد و یا ظرفیت آنها طبقه بندی می کنند.

 

 

روتورهای با محور افقی:

روتورهای با محور افقی به منظور استفاده از نیروهای بالابر و مقاوم ساخته می شوند. عموماً روتورهای با نیروهای بالا برنده که برای سطح معینه از روتور ، نیروی بالابرنده بیشتری نسبت به نیرویمقاوم در همان سطح در روتورهای مقاوم تولید می کنند. ترجیح داده می شود به علاوه ، روتورهای ضربه ای عموماً نمی توانند سریعتر از سرعت باد بچرخند. بادرنظر گرفتن وزن ، دستگاه روتورهای بالابرنده توان بیشتری را تولید کرده و ارزانتر تمام خواهد شد. تعداد پره ها می توانند متغییر باشند و تاکنون از یک تا 50 پره ساخته شده اند.ماشین های بزرگی از نوع روتور با محور افقی ساخته اند.

 

 

 

انواع ماشین های بادی از نوع روتور با محور افقی:

ماشین Mod_ o: قطر روتور 38 متر و توان تولیدی آن 100 کیلو وات بر ساعت برای باد 16 متر برثانیه است. که روی برجی به ارتفاع 33 متر سوار است. بازده این ماشین 40درصد است.

ماشینMod oA: این ماشین ها اشکال تکمیل شده Mod_ o بوده و دو نمونه از آن ها در آمریکا به قطر 38 متر و با توان خروجی 125 و 200 کیلو وات ساخته شده است.

 

روتورهای با محور قائم:

روتورهای با محور دوران قائم نسبت به روتورهای با محور افقی ارجحیت دارند، زیرا لازم نیست آن ها را با تعبیر جهت وزش باد ، دوران داد. این عمل باعث می شود که دستگاه خیلی پیچیده نشود و در ضمن نیروهایچرخشی ناشی از دوران که بر بلبرینگ ها و سایر مولفات داده می شود، کمتر شود.

 

درگذشته دستگاه هایی از این نوع ساخته شده اند که با نیرویمقاوم ناشی از باد حرکت می کند. توربینهای با پره های صفحه ای، کاسه ای و نیز روتورساوینوس به ابتکار مهندس فنلاندی ساوینوس در سال 1931 اختراع شده است.

 

در سال 1925 روتوری با محور قائم توسط مهندس فرانسوی داریوس اختراع شد. وتا سال 1970 توسط گروه تحقیقات کانادایی توسعه یافت و در حال حاضر توربینی است که از نظر توان خروجی با توربین های با محور افقی قابل مقایسه می باشد .

 

روتوردارویس بر اثر نیروی بالابرنده حرکت می کند. که بال ها به شکل منحنیتروپوسکین و مقطع بال نظیر مقطع بالهواپیما است. گشتاور شروع حرکت آن کم است، ولی با سرعتزاویه ای بیشتری می چرخد. و از این رو توان خروجی قابل ملاحظه ای دارد.

 

 

 

 

مسائل اقتصادی ماشین های بادی:

امروزه انقلاب تکنولوژیک استفاده از انرژی باد در بسیاری از کشورها در دسترس بوده و ارزانترین راه برای تهیه الکتریسته از مشتقات انرژی خورشیدی تشخیص داده شده است. بهای انرژی تولید شده به عوامل محیطی و عملی و نیز نوع ماشین بکار گرفته شده بستگی دارد.

 

با بررسی های مختلفی که در زمینه قیمت استفاده انرژی باد انجام گرفته است نشان می دهد که اگر چه هزینه ماشین های بادی با بزرگی و نیز ازدیاد توان تخمینی آن ها افزایش می یابد. ولی بهای هر کیلو وات انرژی ها ، کاهش پیدا می کند. هزینه پیش بینی شده برای ماشین های با ظرفیت 100 تا 600 کیلو وات ، در حدود 25 الی 50 ریال بر هر کیلو وات ساعت تخمین زده می شود.

 

البته با توجه به این که کشورهای بزرگ انقلاب تکنولوژیک پیشرفته دارند. و ساخت انواع ماشین آلات رامی توانند به آسانی انجام دهند. نفت وارداتی و نیز انرژی ناشی از سوخت های دیگر ارزان تر از انرژی باد است. ولی با توجه به کاهش منابع انرژی فسیلی و دلایل دیگر ، استفاده از انرژی باد در کشور های پیشرفته پیش از پیش مورد نظر است.

 

بطور خلاصه می توان گفت که در کشورهای صنعتی بودجه های پژوهشی زیادی به استفاده از انرژی باد اختصاص داده شده و ساخت مدل های مختلف ماشین های بادی در حال توسعه و تکمیل است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نمونه ای از نیروگاه های بادی: نيروگاه های بادی برای بلژيکی ها

يکی از شرکتهای توليد انرژی در بلژيک برای بدست آوردن برق از نيروی باد طرحی را در دست بررسی دارد و بر اساس آن در منطقه ی فلاندرن غربی اين کشور نيروگاه های بادی خواهد ساخت.

وزير بازرگانی همگانی آقای Johan Vande Lanotte در حال محک زدن اين طرح است که در آن نيروگاه های بادی با پروانه های بزرگ همانند آنچه هم اکنون کمی دورتر از ساحل شهر Thornton ساخته شده در نزديکی ساحل دريای شمال و در شهر تفريحی و دلپذير Knokke-Heist بصورت انبوه کارگزاری ميشوند.

اين نيروگاه ها شامل ۳۰ توربين بادی بزرگ خواهد بود که هر کدام توانايی توليد ۵ مگاوات برق دارند و به گفته ی مهندسان اين مقدار انرژی الکتريکی برای ۳۰۰ هزار خانواده کافی خواهد بود.

نکته ی جالب اينکه سوپرمارکت بزرگ Colruyt در واقع دست به ابداع اين طرح زده و تصميم دارد در صورت جلب نظر مقامات ، تا سال ۲۰۰۹ و ۲۰۱۰ آنرا عملی کند.

به گفته ی مهندسان بلژيکی اين طرح در نزديکی سواحل کشور هلند که تنها ۲۷ کيلومتر با نقطه ی مورد نظر آنها فاصله دارد با کمک ۶۰ توربين بادی و بخوبی در حال اجراست و ثابت نموده که انرژی باد حتی کمی دورتر از ساحل ارزش سرمايه گزاری را دارد.

[soheiiil 24251]

انرژي باد نظير ساير منابع انرژي تجديد پذير، بطور گسترده ولي پراكنده در دسترس مي‌باشد. تابش نامساوي خورشيد در عرض‌هاي مختلف جغرافيايي به سطح ناهموار زمين باعث تغيير دما و فشار شده و در نتيجه باد ايجاد مي‌شود. به علاوه اتمسفر كره زمين به دليل چرخش، گرما را از مناطق گرمسيري به مناطق قطبي انتقال مي‌دهد كه باعث ايجاد باد مي‌شود. انرژي باد طبيعتي نوساني و متناوب داشته و وزش دائمي ندارد.

 

از انرژي هاي بادي جهت توليد الكتريسيته و نيز پمپاژ آب از چاهها و رودخانه ها، آرد كردن غلات، كوبيدن گندم، گرمايش خانه و مواردي نظير اينها مي توان استفاده نمود. استفاده از انرژي بادي در توربين هاي بادي كه به منظور توليد الكتريسته بكار گرفته مي شوند از نوع توربين هاي سريع محور افقي مي باشند. هزينه ساخت يك توربين بادي با قطر مشخص، در صورت افزايش تعداد پره ها زياد مي شود.

 

 

 

 

 

توربينهاي بادي چگونه كار مي كنند ؟

 

توربين هاي بادي انرژي جنبشي باد را به توان مكانيكي تبديل مي نمايند و اين توان مكانيكي از طريق شفت به ژنراتور انتقال پيدا كرده و در نهايت انرژي الكتريكي توليد مي شود. توربين هاي بادي بر اساس يك اصل ساده كار مي كنند. انرژي باد دو يا سه پره اي را كه بدور روتور توربين بادي قرار گرفته اند را بچرخش در مي آورد. روتور به يك شفت مركزي متصل مي باشد كه با چرخش آن ژنراتور نيز به چرخش در آمده و الكتريسيته توليد مي شود.

 

توربين هاي بادي بر روي برج هاي بلندي نصب شده اند تا بيشترين انرژي ممكن را دريافت كنند بلندي اين برج ها به 30 تا 40 متر بالاتر از سطح زمين مي رسند. توربين هاي بادي در باد هايي با سرعت كم يا زياد و در طوفان ها كاملا مفيد مي باشند

همچنين مي توانيد براي درك بهتر چگونكي عملكرد يك توربين بادي به انيميشني كه به همين منظور تهيه شده توجه كنيد تا با چگونگي چرخش پره ها٬ شفت و انتقال نيروي مكانيكي به ژنراتور و در كل نحوه عملكرد يك توربين بادي آشنا شويد.

 

 

توربينهاي بادي مدرن به دو شاخه اصلي مي‌شوند :

 

1- توربينهاي با محور افقي (كه در شكل زير نمونه اي از اين نوع توربين ها را مشاهده مي كنيد)

2- توربينهاي با محور عمودي .

 

 

 

مي‌توان از توربينهاي بادي با كاركردهاي مستقل استفاده نمود، و يا مي‌توان آنها را به يك ” شبكه قدرت تسهيلاتي “ وصل كرد يا حتي مي‌توان با يك سيستم سلول خورشيدي يا فتوولتائيك تركيب كرد. عموماً از توربينهاي مستقل براي پمپاژ آب يا ارتباطات استفاده مي‌كنند ، هرچند كه در مناطق بادخيز مالكين خانه‌ها و كشاورزان نيز مي‌توانند از توربينها براي توليد برق استفاده نمايند مقياس كاربردي انرژي باد، معمولا ً‌تعداد زيادي توربين را نزديك به يكديگر مي‌سازند كه بدين ترتيب يك مزرعه بادگير را تشكيل مي‌دهند.

 

 

 

 

داخل توربين بادي به چه صورت مي باشد:

 

1- باد سنج (Anemometer): اين وسيله سرعت باد را اندازه گرفته و اطلاعات حاصل از آنرا به كنترل كننده ها انتقال مي دهد.

 

2- پره ها (Blades) : بيشتر توربين ها داراي دو يا سه پره مي باشند. وزش باد بر روي پره ها باعث بلند كردن و چرخش پره ها مي شود.

 

3- ترمز (Brake) : از اين وسيله براي توقف روتور در مواقع اضطراري استفاده مي شود. عمل ترمز كردن مي تواند بصورت مكانيكي ٬ الكتريكي يا هيدروليكي انجام گيرد.

 

4- كنترولر (Controller) : كنترولر ها وقتي كه سرعت باد به 8 تا 16 mph ميرسد ما شين را٬ راه اندازي مي كنند و وقتي سرعت از 65 mph بيشتر مي شود دستور خاموش شدن ماشين را مي دهند. اين عمل از آن جهت صورت ميگيرد كه توربين ها قادر نيستند زماني كه سرعت باد به 65 mph مي رسد حركت كنند زيرا ژنراتور به سرعت به حرارت بسيار بالايي خواهد رسيد.

 

5- گيربكس (Gear box) : چرخ دنده ها به شفت سرعت پايين متصل هستند و آنها از طرف ديگر همانطور كه در شكل مشخص شده به شفت با سرعت بالا متصل مي باشند و افزايش سرعت چرخش از 30 تا 60 rpm به سرعتي حدود 1200 تا 1500 rpm را ايجاد مي كنند. اين افزايش سرعت براي توليد برق توسط ژنراتور الزاميست. هزينه ساخت گيربكس ها بالاست درضمن گير بكس ها بسيار سنگين هستند. مهندسان در حال انجام تحقيقات گسترده اي مي باشند تا درايو هاي مستقيمي كشف نمايد و ژنراتورها را با سرعت كمتري به چرخش درآورند تا نيازي به گيربكس نداشته باشند.

 

6- ژنراتور (Generator) : كه وظيفه آن توليد برق متناوب مي باشد.

 

7- شفت با سرعت بالا (High-speed shaft) : كه وظيفه آن به حركت در اوردن ژنراتور مي باشد.

 

8- شفت با سرعت پايين (Low-speed shaft) : رتور حول اين محور چرخيده و سرعت چرخش آن 30 تا 60 دور در دقيقه مي باشد.

 

9- روتور (Rotor) : بال ها و هاب به روتور متصل هستند.

 

10- برج (Tower) : برج ها از فولاد هايي كه به شكل لوله درآمده اند ساخته مي شوند. توربين هايي كه بر روي برج هايي با ارتفاع بيشتر نصب شده اند انرژي بيشتري دريافت مي كنند.

 

11- جهت باد (Wind direction) : توربين هايي كه از اين فن آوري استفاده مي كنند در خلاف جهت باد نيز كار مي كنند در حالي كه توربين هاي معمولي فقط جهت وزش باد به پره هاي آن بايد از روبرو باشد.

 

12- باد نما (Wind vane) : وسيله اي است كه جهت وزش باد را اندازه گيري مي كند و كمك مي كند تا جهت توربين نسبت به باد در وضعيت مناسبي قرار داشته باشد.

 

13- درايو انحراف (Yaw drive) : وسيله ايست كه وضعيت توربين را هنگاميكه باد در خلاف جهت مي وزد كنترول مي كند و زماني استفاده مي شود كه قرار است روتور در مقابل وزش باد از روبرو قرار گيرد اما زماني كه باد در جهت توربين مي وزد نيازي به استفاده از اين وسيله نمي باشد.

 

14- موتور انحراف (Yaw motor) : براي به حركت در آوردن درايو انحراف مورد استفاده قرار مي گيرد.

 

 

 

اميدوارم با مطالعه اين مقاله چگونگي عملكرد توربين هاي بادي بيش از پيش براي شما دوستان و كاربران محترم روشن شده باشد.

 

موفق باشيد

[soheiiil 24251]

[EVF 5465]

سلام مهندس

خیلی خووب بود.

اووون مقالات دیگر حاضرند.

مرسی.

[spow 44197]

اینم یه مقاله درمورد شرود turbine shroud

Gas Turbine Efficiency Improvements Through Shroud Modifications

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

[EVF 5465]

مهندس جووووووووووووون

این یکیو داشتم

:دی

[spow 44197]

مقدمه ای برساخت توربین

کاری از شرکت زیمنس

دستورالعمل ساخت توربین

به همراه محاسبات توربین

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

پسورد اسم کاربری منه

[spow 44197]

پره هاي متحرك توربين

عملكرد

پره هاي متحرك توربين انرژي حرارتي آزاد در اطاقهاي احتراق را به انرژي دوراني تبديل كرده و باعث دوران روتور مي شوند. قسمتي از اين انرژي مكانيكي باعث دوران كمپرسور نيز مي شود .

 

ساختمان و شرايط كاركرد

پره هاي متحرك توربين شامل سطح مقطع عبور هوا و ريشه پره و صفحه جدا كننده هستند.

تيغه پره تا نوك پره حالت دارد و تابيده شده است تا هواي داغ بتواند باسرعتي يكنواخت از مركز تا نوك پره از سطح مقطع عبور كند . ريشه پره ها نيز در معرض هواي داغ قرار ندارند و توسط صفحه جدا كننده از دريافت درجه حرارت بالا محفوظ مي باشند .

ريشه پره هاي توربين مانند يك درخت صنوبر حالت داده شده است تا در شيار هايي كه به همين منظور در روي ديسك توربين تعبيه شده است قرار بگيرند اين پره ها توسط پين هاي شعاعي در روي ديسك محكم شده اند .

به دليل وجود تنش هاي بالاي مكانيكي و حرارتي ؛ پرههاي متحرك توربين از آليژ هاي مقاوم در مقابل درجه حرارت ساخته شده اند .

دو رديف پره اول توربين از طريق هواي خنك از داخل خنك ميشوند. پره هاي مرحله اول بصورت ريخته گري ساخته شده و داراي سوراخهاي داخلي از ريشه پره تا انتهاي آن هستند كه براي خنك كاري پره مورد استفاده قرار مي گيرد .

پره هاي رديف دوم نيز بصورت ريخته گري ساخته شده و به روش سوراخكاري الكتريكي در آنها سوراخهايي ايجاد شده كه از ريشه تا نوك خنك مي شوند .

پره هاي رديف 3و 4 سخت هستند و فقط ريشه آنها از طريق هواي خنك كاري از طريق ديسكهاي روتور خنك مي شود .

 

 

پره هاي متحرك توربين

 

 

 

قسمتهاي مختلف پره متحرك

 

ديسك مرحله اول توربين

[spow 44197]

 

ديسك مرحله دوم توربين

 

ديسك مرحله سوم توربين

 

 

 

 

ديسك مرحله چهارم توربين

 

Compressor Diffuser

ديفيوزر كمپرسور

ديفيوزر كمپرسورباعث كاهش سرعت سيال خروجي از كمپرسور مي گردد

 

Compressor Diffuser

 

Function

The compressor diffuser decreases the flow velocity downstream of the compressor blading. By this means the kinetic energy of the flow of compressed air is converted into static pressure at high efficiency. A guide baffle at the outlet of the diffuser ensures irrotational flow.

 

Construction and Functional Principle

The diffuser consists of an outer and inner wall which are horizontally split and which are connected by both, the guide vanes at the diffuser exit and the last stage compressor stator blade row. The diffuser is flanged to the face of stator blade carrier No.3 with its outer wall. The inner wall mounts the support ring for the shaft cover .

 

 

[samyar 3407]

اساس کار و طراحی مهندسی توربینهای بادی

 

ا

 

 

انرژي باد نظير ساير منابع انرژي تجديد پذير، بطور گسترده ولي پراكنده در دسترس مي‌باشد.

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

تابش نامساوي خورشيد در عرض‌هاي مختلف جغرافيايي به سطح ناهموار زمين باعث تغيير دما و فشار شده و در نتيجه باد ايجاد مي‌شود. به علاوه اتمسفر كره زمين به دليل چرخش، گرما را از مناطق گرمسيري به مناطق قطبي انتقال مي‌دهد كه باعث ايجاد باد مي‌شود. انرژي باد طبيعتي نوساني و متناوب داشته و وزش دائمي ندارد.

 

از انرژي هاي بادي جهت توليد الكتريسيته و نيز پمپاژ آب از چاهها و رودخانه ها، آرد كردن غلات، كوبيدن گندم، گرمايش خانه و مواردي نظير اينها مي توان استفاده نمود. استفاده از انرژي بادي در توربين هاي بادي كه به منظور توليد الكتريسته بكار گرفته مي شوند از نوع توربين هاي سريع محور افقي مي باشند. هزينه ساخت يك توربين بادي با قطر مشخص، در صورت افزايش تعداد پره ها زياد مي شود.

 

توربينهاي بادي چگونه كار مي كنند ؟

 

توربين هاي بادي انرژي جنبشي باد را به توان مكانيكي تبديل مي نمايند و اين توان مكانيكي از طريق شفت به ژنراتور انتقال پيدا كرده و در نهايت انرژي الكتريكي توليد مي شود. توربين هاي بادي بر اساس يك اصل ساده كار مي كنند. انرژي باد دو يا سه پره اي را كه بدور روتور توربين بادي قرار گرفته اند را بچرخش در مي آورد. روتور به يك شفت مركزي متصل مي باشد كه با چرخش آن ژنراتور نيز به چرخش در آمده و الكتريسيته توليد مي شود.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

توربين هاي بادي بر روي برج هاي بلندي نصب شده اند تا بيشترين انرژي ممكن را دريافت كنند بلندي اين برج ها به 30 تا 40 متر بالاتر از سطح زمين مي رسند. توربين هاي بادي در باد هايي با سرعت كم يا زياد و در طوفان ها كاملا مفيد مي باشند

همچنين مي توانيد براي درك بهتر چگونكي عملكرد يك توربين بادي به انيميشني كه به همين منظور تهيه شده توجه كنيد تا با چگونگي چرخش پره ها٬ شفت و انتقال نيروي مكانيكي به ژنراتور و در كل نحوه عملكرد يك توربين بادي آشنا شويد.

 

توربينهاي بادي مدرن به دو شاخه اصلي مي‌شوند :

 

1- توربينهاي با محور افقي

 

2- توربينهاي با محور عمودي .

 

مي‌توان از توربينهاي بادي با كاركردهاي مستقل استفاده نمود، و يا مي‌توان آنها را به يك ” شبكه قدرت تسهيلاتي “ وصل كرد يا حتي مي‌توان با يك سيستم سلول خورشيدي يا فتوولتائيك تركيب كرد. عموماً از توربينهاي مستقل براي پمپاژ آب يا ارتباطات استفاده مي‌كنند ، هرچند كه در مناطق بادخيز مالكين خانه‌ها و كشاورزان نيز مي‌توانند از توربينها براي توليد برق استفاده نمايند مقياس كاربردي انرژي باد، معمولا ً‌تعداد زيادي توربين را نزديك به يكديگر مي‌سازند كه بدين ترتيب يك مزرعه بادگير را تشكيل مي‌دهند.

 

 

 

داخل توربين بادي به چه صورت مي باشد:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

1- باد سنج (Anemometer): اين وسيله سرعت باد را اندازه گرفته و اطلاعات حاصل از آنرا به كنترل كننده ها انتقال مي دهد.

 

2- پره ها (Blades) : بيشتر توربين ها داراي دو يا سه پره مي باشند. وزش باد بر روي پره ها باعث بلند كردن و چرخش پره ها مي شود.

 

3- ترمز (Brake) : از اين وسيله براي توقف روتور در مواقع اضطراري استفاده مي شود. عمل ترمز كردن مي تواند بصورت مكانيكي ٬ الكتريكي يا هيدروليكي انجام گيرد.

 

4- كنترولر (Controller) : كنترولر ها وقتي كه سرعت باد به 8 تا 16 mph ميرسد ما شين را٬ راه اندازي مي كنند و وقتي سرعت از 65 mph بيشتر مي شود دستور خاموش شدن ماشين را مي دهند. اين عمل از آن جهت صورت ميگيرد كه توربين ها قادر نيستند زماني كه سرعت باد به 65 mph مي رسد حركت كنند زيرا ژنراتور به سرعت به حرارت بسيار بالايي خواهد رسيد.

 

5- گيربكس (Gear box) : چرخ دنده ها به شفت سرعت پايين متصل هستند و آنها از طرف ديگر همانطور كه در شكل مشخص شده به شفت با سرعت بالا متصل مي باشند و افزايش سرعت چرخش از 30 تا 60 rpm به سرعتي حدود 1200 تا 1500 rpm را ايجاد مي كنند. اين افزايش سرعت براي توليد برق توسط ژنراتور الزاميست.

 

هزينه ساخت گيربكس ها بالاست درضمن گير بكس ها بسيار سنگين هستند. مهندسان در حال انجام تحقيقات گسترده اي مي باشند تا درايو هاي مستقيمي كشف نمايد و ژنراتورها را با سرعت كمتري به چرخش درآورند تا نيازي به گيربكس نداشته باشند.

 

6- ژنراتور (Generator) : كه وظيفه آن توليد برق متناوب مي باشد.

 

7- شفت با سرعت بالا (High-speed shaft) : كه وظيفه آن به حركت در اوردن ژنراتور مي باشد.

 

8- شفت با سرعت پايين (Low-speed shaft) : رتور حول اين محور چرخيده و سرعت چرخش آن 30 تا 60 دور در دقيقه مي باشد.

 

9- روتور (Rotor) : بال ها و هاب به روتور متصل هستند.

 

10- برج (Tower) : برج ها از فولاد هايي كه به شكل لوله درآمده اند ساخته مي شوند. توربين هايي كه بر روي برج هايي با ارتفاع بيشتر نصب شده اند انرژي بيشتري دريافت مي كنند.

 

11- جهت باد (Wind direction) : توربين هايي كه از اين فن آوري استفاده مي كنند در خلاف جهت باد نيز كار مي كنند در حالي كه توربين هاي معمولي فقط جهت وزش باد به پره هاي آن بايد از روبرو باشد.

 

12- باد نما (Wind vane) : وسيله اي است كه جهت وزش باد را اندازه گيري مي كند و كمك مي كند تا جهت توربين نسبت به باد در وضعيت مناسبي قرار داشته باشد.

 

13- درايو انحراف (Yaw drive) : وسيله ايست كه وضعيت توربين را هنگاميكه باد در خلاف جهت مي وزد كنترول مي كند و زماني استفاده مي شود كه قرار است روتور در مقابل وزش باد از روبرو قرار گيرد اما زماني كه باد در جهت توربين مي وزد نيازي به استفاده از اين وسيله نمي باشد.

 

14- موتور انحراف (Yaw motor) : براي به حركت در آوردن درايو انحراف مورد استفاده قرار مي گيرد.

[spow 44197]

انگار عکسا از رو سروری که اپ کرده بودم پاک شدن

متن کامل وتکمیل شده مطالب رو از لینک زیر دانلود نمایید

 

توربین بخار Steam turbineیک جزوه بسیار عالی وکاربردی برای اشنایی بهینه با توربین بخار واجزای توربین بخار

توربین های بخار درنیروگاههای حرارتی ونیروگاههای سیکل ترکیبی کاربرد دارند واین جزوه بخوبی شمارا با جزئیات این تجهیز اشنا خواهد نمود

 

فصل اول

توربین بخار:

1-1 انواع توربین:

2-1 پوسته یا سیلندر توربین:

4-1 "والوهای توربین "

5-1 "سیستم آب بندی توربین" "Gland Sealing System"

7-1 «سیستم های خلاء گیری»

8-1 تخلیه بخار از قسمتهای مختلف توربین (دریناژ)

9-1 یاتاقان های توربین و سیستم روغنکاری:

10-1 "تست های توربین"

 

فصل دوم

1-2 تبدیل انرژی در پره های توربین:

2-2 تلفات چرخ:

3-2 "تلفات کار یک طبقه"

4-2 نحوه کنترل جریان بخار در طبقات، طبقه عکس العملی و طبقه ضربه ای:

5-2 طبقات توربین:

6-2 انرژی تلف شده در انتهای توربین:

7-2 راندمان و خروجی

 

فصل سوم

«سیستم های نظارتی در توربین»

 

فصل چهارم

1-4 خلاصه ای از اورهال توربین

2-4 آلارم های توربین

 

فصل پنجم

1-5 ترنینگ گیر(Turning gear)

2-5 سیستم های جکینگ اویل پمپ «Jacking oil pump»

 

فصل ششم

1-6 دورهای بحرانی

2-6 لرزش و توربین

3-6 انبساط در توربین

 

فصل هفتم

نحوه کنترل توربین

 

فصل هشتم

اثرات متقابل توربین و ژنراتور

 

 

 

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

پسورد : spow

[spow 44197]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

دانلود دستورالعمل ها Manuals واسناد فنی Documents برای طراحی ، بهره برداری ونگهداری ونصب توربین های ساخته شده توسط شرکت معظم زیمنس Siemens

این دستورالعمل ها واسناد فنی برای نیروگاه نکا میباشد لیکن مثل اصلی هست که درهمه سازه های زیمنس درایران رعایت شده واکثر تیپ های نیروگاهی اعم ازنیروگاه بخار یا نیروگاه گازی طبق همین اسناد فنی ساخته وبه بهره برداری رسیده اند

این اسناد شامل 13 بخش متفاوت به شرح زیر میباشد

- تاریخچه توربین ژنراتورها که دراین بخش به ارائه تاریخچه ای مبسوط از تحولات مربوط به ساخت توربوژنراتورها وبهره برداری ازمجموعه توربین وژنراتور پرداخته شده است

- بخش مربوط به طراحی توربین بخار ازنوع Steam turbine type E30 - 16 نحوه طراحی توربین،تئوری طراحی وساخت توربین،اجزا ومتعلقات توربین های بخار،کلاسه بندی انواع توربین های بخار،پره های توربین،یاتاقانها وبیرینگ های به کاررفته درمجموعه توربوژنراتور،شیرهای مورد استفاده ،نحوه اندازه گیری پارامترها وشاخصه های ضروری درتوربوژنراتورواصول کنترل ومهندسی نت مجموعه توربو ژنراتور سخن گفته شده

- دراین کتابچه به اصول کنترل فلوی سیالات ، مباحث مرتبط با گاورنر وکنترل ونیز بررسی شیرهای کنترلی وبررسی لاجیک ها ودیاگرامهای کنترلی درنیروگاه پرداخته شده

- دراین مجموعه هم به اصول روانکاری وروغنکاری مورد استفاده درنیروگاهها وتوربین های بخارپرداخته شده است...نحوه *****اسیون وکنترل روغن وانواع روغنهای صنعتی مورد استفاده طبق استانداردهای فنی برای توربین ها وبررسی مسایل ومشکلات روانکاری درمجموعه های نیروگاهی ازمسایل مطرح شده دراین قسمت هست

- درمجموعه پنجم به گلندهای اب بندی درتوربین بخار وموارد استفاده از ارینگ ها واب بندها اشاره شده...نقشه های کنترلی وP&ID ها ،تجهیزات به کاررفته به همراه نقشه ها وعکسهای تجهیزات فنی دراین مجموعه دراختیار شما دوستان عزیز هست

- دراین قسمت هم به درین مجموعه نیروگاهی وچرایی نیاز به درین درسیستم بسیار پرهزینه اب دمین پرداخته شده وکاربردهای درین ها ومسایل مرتبط با ان تشریح شده است

- اما یکی ازمهمترین قسمت های نیروگاه بخار

کندانسور وتجهیزات وابسته

بررسی سیکل ترمودینامیکی ، ارائه جداول ترمودینامیک وتشریح کاربرد کندانسور،نحوه ایجاد خلا به کمک پمپ وکیوم یا اژکتور(اجکتور) وبررسی مسایل مرتبط با خوردگی درکندانسورها ،زیرکشهای توربین واببندی محفظه توربین واب بندهای مرحله اخرتوربین ازموضوعاتیست که دراین قسمت توضیح داده شده است

- سیستم های بای پس یا به عبارتی کنارگذر واینکه چرا از بای پس استفاده میکنیم ودرچه جاهایی از نیروگاه به بای پس نیاز داریم از مباحث این کتابچه میباشد

- کنترل توربین بخار،اصول کنترلی درنیروگاههای بخاری وچیدمان تجهیزات کنترلی به همراه نقشه های فنی ودیگرامهای کنترلی ازمباحث مرتبط با کنترل هست که دراین بحث از انها یاد شده است... ارائه ،بررسی وتشریح نقشه های کنترلی وکاربرد تجهیزات کنترل نیروگاه را دراین مجموعه میتوانید مطالعه فرمایید

- بحث خستگی یکی ازمباحث اساسی درکنترل وبهره برداری ازانواع نیروگاهها ودراینجا نیروگاههای بخار میباشد

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

اثرات سوخت وبررسی نا خالصی های موجود درسوخت بر مجموعه فرایند احتراق ونیروگاه ، کنترل اب دمین نیروگاهی واسترس وخستگی که درپره های توربین ایجاد میشود وارائه انالیزها ونتیجه گیری ها درمورد اصول کنترل خستگی درتوربین های بخاررا میتوانید دراین قسمت مطالعه بفرمایید

- یکی دیگر ازمباحث مهم درنیروگاهها مسئله حفاظت Protection میباشد به عبارتی کاربرد مسئله I&C in ST یا Steam turbine protection که دراین فصل مفصلا به حفاظت های نیروگاه بخار وتوربین بخار پرداخته شده وضمن معرفی دقیق تابلوها وتجهیزات کنترلی به بررسی لاجیک کنترل وحفاظت توربین وانالیز فرایند کنترل نیروگاه اشاره شده است

- توضیحی دقیق درمورد پروسه استارت نیروگاه بخاری به همراه مراحل ابگیری ، بخار سازی ،فشارسازی وتولید نیرو درنیروگاه بخار

- دراین قسمت هم به بهره برداری وکنترل توربین بخار اشاره شده ودرمجموع تمامی موضوعات مرتبط با ساخت وبهره برداری وکنترل توربین بخار به تفضیل دراین مجموعه مطرح گشته است

امیدوارم برای همه دوستان مفید باشد

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

امروزه آگـاهی در رابـطه با بهبـود سیستـم پـاكسـازی و تصفیه هـوای ورودی بـه توربین گـاز ) (Turbine air Filteration رشد فزایندهای یافته است.به طورساده میتوان گفت كه ***** و تمیز كردن هوای ورودی به كمپرسور، نقش بسیار مـهمی در عمـلكرد توربینهای گازی ایفا میكند.

هنگامی كه هوای ورودی به كمپرسور كاملاً تصفیه و پاك باشد، كمك زیادی به تولید برق باراندمان بالا، كرده و برای شرایط ارایه شده هر قدر هوا تمیزتر باشد، قدرت تولیدی گاز بیشتر خواهد بود.

سه مشكل اساسی و مهم كه هوای كثیف میتواند برای توربینهای گاز به وجود آورد عبارتند از:ساییدگیErosion)) پرهها، كثیف شدن (Fouling) كمپرسور و گرفتگی راهگاههای خنككنندگی در پرهها. شرایط فوق باعث میشود كه راندمان توربین گاز، كاهش یابد كه نتیجه آن كاهش تولید برق و در انتها كاهش در سود نیروگاه، است. علاوه بر آن، صدمات و خسارات مالی نیز به قسمتهای دوار مخصوصاً پرههای توربین، كمپرسور و ... وارد میشود.

●اصول *****اسیون توربین گاز

طراحی *****های هوای ورودی به توربینهای گاز باید به صورتی انجام شود كه دو اصل مهم راندمان *****اسیون و كمترین مقدار افت فشار را در حال تعادل نگاه دارد.توربینهای گاز باید طوری طراحی شوند كه كمترین انرژی برای مكیدن هوا از بیرون، توسط توربین گاز مصرف شود. بنابراین در حالی كه *****های توربین گاز بیشترین ناخالصیهای موجود در هوا را باید تصفیه كنند (راندمان بالای *****اسیون) كمترین افت فشار در مرحله مكش هوا باید وجود داشته باشد.كاهش در افت فشار سیستم ***** هوای ورودی باعث میشود كه توربین گاز، انرژی كمتری برای مكیدن هوا مصرف كند كه نتیجه آن، انرژی زیادتر تولیدی، خواهد بود.نیاز به متعادل كردن دو عامل فوق، زمانی قابل درك است كه در دو حد نهایی عمل *****اسیون حركت كنیم.

به عنوان مثال، یك ورق فولادی، بیشترین راندمان *****اسیون را دارد زیرا هیچگونه ناخالصی از میان آن عبور نمیكند. ولی متاسفانه حركت هوا در مقابل صفحه فولادی، متوقف میشود.در مقابل، یك تور ماهیگیری هیچگونه مقاومتی در مقابل عبور هوا نشان نمیدهد ولی راندمان *****اسیون تور ماهیگیری تقریباً صفر است.بنابراین برای یك سیستم *****اسیون ایدهآل باید یك تعادل كامل بین دو هدف متقابل در یكدیگر یعنی راندمان *****اسیون و افت فشار كم را به وجود آورد.

[spow 44197]

●ذرات كوچك ولی با صدمات زیاد

هرچند كه گردوغبار و سایر ذرات موجود در هوا، ابعاد كوچكی دارند ولی میتوانند صدمات زیادی به توربین گازوارد كنند.پرههای كمپرسور و توربین گاز طوری طراحی و ساخته شدهاند كه یك گذرگاه جریان هوای آیرودینامیكی بسیار دقیق و حساس بوجود بیاورند. هر عاملی كه در جریان یافتن هوا به صورت آیرودینامیكی دخالت كند، میتواند باعث كاركرد بیشتر توربین گاز برای حركت گاز شود كه موجب افت راندمان میشود.

محورهای توربین گاز قطور است (بطور معمول ۱ تا ۵/۱ متر قطر دارند) ضمن آنكه این محورها در دورهای بالا (چند هزار دور در دقیقه) كار میكنند.با در نظر گرفتن عوامل فوق، میتوان دید كه اصابت مداوم ذرات موجود در هوا به پرههای كمپرسور و توربین در حالی كه با سرعت زیاد در حال حركت است باعث وارد آمدن صدمات زیادی به پرهها میشود.

بنابراین میتوان نتیجهگیری كرد كه عمل *****اسیون از نظر نگهداری كمپرسور و توربین و از دیدگاه راندمان، بسیار مهم است.ساییدگی Erosion مشكلی است كه بر اثر برخورد ذرات بزرگ (ذراتی كه از اندازه ۱۰ میكرون و بزرگتر ساخته شدهاند) با پرههای كمپرسور و توربین به وجود آمده و باعث تخریب پرههای كمپرسور و توربین میشود.

به عنوان مورد حاد، میتوان از ساییدگیهای زیاد در پرهها، نام برد، به عنوان مثال در یك مورد در اواخر دهه ۱۹۷۰ میلادی در رابطه با سیستم *****اسیون استائیك با درب كنارگذر (by pass door) میتوان یاد كرد كه در این حادثه درب كنارگذر بر روی هوای

***** نشده كه از كویر در هنگام طوفان میآمد باز شده بود كه بر اثر آن تمام پرههای توربین گاز كاملاً از بین رفتند.

حادثه فوق گویای این مطلب است كه بر اثر ***** نكردن هوا میتوان پرههای توربین را كاملاً از بین برد. امروز با استفاده از سیستمهای پیشرفته *****اسیون میتوان خطر ساییدگی را از بین برد.

هماكنون سازندگان ***** در حال مطالعه و تحقیق بر روی اثرات مخرب ذرات بسیار ریز (۵ میكرون و كوچكتر) بر روی پرهها هستند.

ذرات كوچك، باعث خوردگی پرهها، كثیف شدن كمپرسور و گرفتگی راهگاههای خنككننده پرههای توربین میشود.خوردگی در محلهایی كه ذرات همراه با مواد یا بخارات شیمیایی معلق در هوا با فلز پره توربین گاز تركیب شود باعث خسارت به پرهها میشود.

كثیف شدن كمپرسور بر اثر جمع شدن اجسام ریز بر روی پره در قسمت پایین دست كمپرسور بهوجود میآید كه باعث كاهش شدید راندمان سیستم توربین و افزایش نرخ حرارتی (Heat Rate) توربین گاز و در نتیجه افزایش مصرف سوخت میشود.

گرفتگی در راهگاههای خنككننده پرههای توربین یكی دیگر از مشكلات *****اسیون است كه باید مورد بررسی قرار گرفته و برطرف شود.

پرههای توربین گاز در محیطی قرار دارند كه بسیار داغ است. هوای فشرده پس از ورود به اطاق احتراق و تركیب با سوخت و انجام عمل احتراق بصورت دود با درجه حرارت بسیار بالا از منطقه احتراق خارج شده و به پرههای توربین برخورد میكند. بنابراین محیطی كه پرههای توربین گاز در آن قرار دارد بسیار گرم است.

برای خنككردن پرههای توربین گاز از هوای فشرده برگرفته از كمپرسور توربین گاز استفاده میشود. پرههای قسمت توربین طوری طراحی شدهاند كه راهگاههای بسیار ریزی در داخل آنها تعبیه شده كه هوای خنك از داخل آنها عبور كرده و پره را خنك میكند.

بدون یك سیستم *****اسیون مناسب، ذرات ریز موجود در هوا میتواند راهگاههای خنككننده را بسته و باعث گرم شدن بیش از حد پرهها شود كه خسارتهای بسیار سنگینی به پرهها وارد خواهد شد. هرچند كه اكثر توربینهای گاز، دارای حسگرهایی است كه هنگام بالا رفتن درجه حرارت پرهها به حد خطرناك باعث تریپ (ایست ناگهانی) توربین گاز میشود ولی ادامه این عمل باعث كاهش عمر توربین گاز میشود.