مادسیج ، شبکه آموزشی پژوهشی دانشجویان ایران

1. مادسیج یعنی دهکده علم و دانش ایران!! مادسیج، شبکه آموزشی پژوهشی دانشجویان ایران Madsg.com

3. توربین گاز

5. هدف از ساخت نیروگاه چیست؟ هدف اصلي توليد برق مي باشد. لازمه توليد برق ژنراتور مي باشد. و ‌براي به حرکت در آرودن ژنراتور نیاز به محرک داريم. -

6. انواع محرک هاي ژنراتور : الف) موتورهاي احتراق داخلي: - بنزيني • گازوئيلي

7. ب) توربين ها: -توربينهاي خاص - توربينهاي آبي - توربينهاي بادي - توربينهاي بخار (که شامل نيروگاه هاي اتمي نيز مي شود ) - توربينهاي گاز نامگذاري آنها بر اساس سيال عامل عبوري مي باشد و به صورت زير طبقه بندي مي شوند

8. توربينهاي خاص • جزرومدي : • در محلهائي که جزر و مد دريا زياد است با ساخت ديواره اي که آب پشت آن جمع مي شود به عنوان سد استفاده شده و از انرژي پتانسيل آب مي توان توربين هاي آبي را به حرکت در آرود . • بيوگاز : • با استفاده از سوخت فضولات حيواني ، از فضولات حيوانات به عنوان سوخت اصلي استفاده مي شود که بيشتر در هندوستان و از سوزاندن فضولات حيوانات برق منازل خود را تامين مي کنند . • ژئوترمال : • استفاده از گرماي دروني زمين و آتشفشانها • امواجي : • استفاده از امواج دريا و نيروي آنها • انرژي حرارتي اقيانوسي : • غرقابی

9. توربين گاز : در توربينهاي گازي نيز همانند موتورهاي احتراق داخلي چهارمرحله شامل مکش ، تراکم ، انفجار و تخليه داريم ولي با اين تفاوت که انجام اين مراحل در توربين گاز پيوسته اما در موتورهاي احتراق داخلي ناپيوسته مي باشد .

10. مزاياي توربين گاز : 1- نصب سريع 2- هزينه اوليه پائين 3- قابل استفاده در مناطق خشک و حاره اي 4- قابليت راه اندازي سريع ظرف 20الي30 دقيقه ودر v94.2حدود پنج دقیقه 5- قابليت استارت وراه اندازي درحالت اضطراري(Black Start)

11. معايب توربين گاز : • آلودگي محيط زيست • راندمان پائين • کوتاهي عمر قطعات به لحاظ کارکرد در درجه حرارت بالا • هزينه جاري بالا شامل : • تعميرات دوره اي • تعميرات غير مترقبه • پرسنل و لوازم يدکي

12. TURBO-FAN

13. اجزای توربین گاز • الف) اجزاي اصلي ب) اجزاي فرعي ج) سيستمهاي کمکی

16. اجزاي اصلي 1. Generator 4. Compressor 5. Combustion chamber 6. Turbine

17. اجزا اصلي توربين گاز : الف) کمپرسور ب) محفظه احتراق ج)توربین

18. انواع کمپرسور : • کمپرسورهاي دوراني(rotation ) - رینگ و پیستونی - دیافراگمی • - چرخ دنده اي • - پيچي (screw) • - روتس (Roots) • پره اي لغزان • - شعاعي • - سانتريفوژ • - محوري (کمپرسور توربين گاز ) • کمپرسورهاي رفت و برگشتي (سيکلي )

19. کمپرسور جریان محوری

20. کمپرسور گریز از مرکز

21. Compression in a centrifugal machine is done by a rotating impeller having several blades (vanes). These blades convert the energy of the driver into velocity, which is then converted into pressure. The action on the gas is similar to that of liquid inside a centrifugal pump.

23. کمپرسور پره ای لغزان

25. کمپرسور چرخدنده ای

27. ROOTS COOMPERSOR

28. کمرسور رفت و برگشتی

29. کمپرسور رفت وبرگشتی دوار

30. COMPRESSOR OUTLET DIFFUSER 1.Compressor stationary blade carrier III 2.Compressor stationary blade ring 3.Outer shell 4.Flow baffle 5.Inner shell 6.Mounting recess 7.Protective shell

31. کمپرسور در توربين گاز تشکيل شده از: • پره گايد ون I.G.V • پره هاي ثابت ديافراگم • پره هاي متحرک • روتور • دیسکها • بيليد والو (Bleed Valve) يا (BLOW OFF)

33. انواع روتورها • روتور هاي يک تکه • روتورهاي ديسکي • جوشي • پیچ و مهره ای

34. روتور کمپرسور : تشکيل شده از يک شفت اصلي که روي اين شفت ديسکها مي نشينند و روي ديسکها توسط ماشينکاري جاي پره ها تعبيه شده و پره روي ديسک نصب مي شود . روتور 16 ديسک دارد که 16 رديف پره متحرک روي آن نصب مي شود . روتور به صورت مخروطي مي باشد و پره هاي کمپرسور از رديف اول به آخر ارتفاعشان کاهش مي يابد . ديسکهاي روتور توسط حرارت منبسط مي شوند و روي شفت اصلي نصب مي شوند سپس توسط پیچهای بلند به نام Tie roud يا Tie Bolt ّ به یکدیگر پیچ می شوند.

35. روشهاي ساخت روتور : • در روش دیسکی باید ديسکها را حرارت داده و روي شفت نصب گردد اگر ديسکها را به يکديگر جوش دهند . به انها روتورهای دیسکی جوشی گویند واگر با پیچ به یکدیگر متصل شوند به انها روتورهای دیسکی پیچ ومهره ای گویند

36. نکته : تغيير شکل ظاهري يا به عبارتي بيضي شدن ديسکهاي روتوررا Run out گويند. در روتور هاي ديسکي پيچ و مهره اي احتمال دفورمگي بيشتر است که به ازاي هر 000/100 ساعت کارکرد بايد. روتور او رهال شود و در زمان او رهال بايد تست هاي زير انجام گيرد . • بازديد چشمي • اندازه گيري ابعادي • تستهاي NDT- تست PT • تست بالانس

37. پره هاي ثابت : پره هاي ثابت بصورت دو نيم رينگ که به آن ديافراگم گويند تشکيل شده و کمپرسور 18رديف دیافراگم را شامل مي شود ديافراگمها به صورت کشويي درون شيار روي پوسته نصب مي شوند وکار اصلي پره هاي ثابت کمپرسور اين است که سرعت هوا را به فشار تبديل کند .

38. پره هاي متحرک : پره های متحرک به صورت انفرادي و به صورت کشويي روي ديسک نصب میشود و با يک پين و فنرروی دیسک ثابت مي شود و کارپره هاي متحرک افزايش انرژي جنبش سيال (افزايش سرعت سيال ) مي باشد . طول پره هاي ثابت و متحرک از رديف ابتدايي کمپرسور تا ردیف انتهايي کوچک مي شود یعنی سطح مقطع کاهش میابد وبه خاطر کاهش سطح مقطح فشار زياد مي شود .

39. بيليد والو(Bleed Valve)ياBLOW OFF: BLOW OFF VALVES شيرهائي هستند که از سه مرحله مختلف کمپرسور در زمان راه اندازي يا توقف هواي اضافي را از کمپرسور خارج مي نمايند . در زمان راه اندازي چون به تمام دبي خروجي کمپرسورنياز نيست مقداري از هوا را به اتمسفر تخليه مي کنند تا نيروي کمتري براي به حرکت در اوردن روتور نياز باشد و همچنین جلو گیری شود از پدیده سرژ و پديده خفگي و زمانيکه به 98 درصد دور نا مي رسيديم والوها بسته مي شوند و تمام هوای متراکم وارد اتاق احتراق مي شود در غير اين صورت لرزش واحد بالا مي رود .

41. عيوبي که در کمپرسورها روي مي دهد : پديده جدائي :(Stall)چنانچه زاويه حمله هوا به هر دليلي تغيير کند ، جت هاي هوا از روي پره جدا شده و پديده جدائي رخ مي دهد . در اثر پديده جدائي سطح مقطع عبوري هوا کوچک مي شود که به ان استال گويند از انجائيکه دبي کل ثابت است ما زاد هوا مسير خود را از پره بعدي مي بندد و اين عمل باعث مي شود که زاویه حمله هوا درپره بعدي نيز دچار تغییرشود استال بوجود آید و اين عمل به همين صورت تکرار مي گردد تا پره هاي يک رديف را سر تا سراستال فرا گيرد ( استال چرخشي به وجودمي ايد) . در روي يک رديف وقتي استال کامل شد در پشت ان رديف افت فشار روي مي دهد و هوا از رديفهاي بعدي که فشار زيادي دارند يا حتي از اتاق احتراق به سمت منطقه کم فشار مي رود که با سر و صداي زيادي همراه است و مي تواند باعث شکست پره ها گردد .که به ان سرژ گویند.

43. سرعت حد نقطه اي که سرعت در آن نقطه ثابت مي ماند اغتشاش : در اثراصطکاک بين پره ها و هوا و پوسته جريان در کمپرسور متلاطم شده که باعث لرزش مي شود (Vibration)

44. نکته: چرا پره هاي متحرک کمپرسور بايد در جايشان اندکي لقي داشته باشند ؟ توجه: جهت از بين بردن ارتعاشات ناخواسته که در اثر برخورد هوا به پره ايجاد مي شود و همچنين نيروئيکه از طرف هوا به پره وارد مي شود و عکس العملي که پره ها در خلاف جهت اعمال مي کنند اگراين پره ها در جاي خود ثابت باشند در اثر ارتعاش و انتقال آن به نقاط حساس پره نظير ريشه آن و اتصالات ريشه نظير ريشه پره هائيکه جوش داده شده اند پره يا ريشه آن مي شکند .

45. نکته : نيروئي عکس العملی که در اثر خروج هوا از روي پره به پره اعمال مي شود باعث حرکت پره به جلو مي شود که در اثر انتقال اين نيرو به روتور روتور نيز به سمت جلو حرکت مي کند اين نيرو که باعث حرکت روتور به جلو مي شود همان نيروي تر است (Thrust force) مي باشد و توسط ياتاقانهاي تراست خنثي مي شود .

47. Thrust Bearings Where axial thrust forces exist, some type of device limiting axial (end-to-end) shaft movement is necessary. With low thrust forces, a tapered roller bearing can be used. In large machines a heavy-duty, titling-pad type bearing is used. A solid metal thrust collar or thrust disc is fitted to and rotates with the shaft. Four to eight machined metal pads, set in sockets so they can tilt in any direction, are arranged in a circular bearing case. Depending upon thrust conditions, one or possibly two of these titling-pad bearing holders can be used. If two are needed, one is placed on each side of the thrust collar. They do not rotate, but remain stationary in the compressor case. These pads position positively the thrust collar and the shaft, limiting the axial movement of the shaft in either direction. Slide9a.

48. نکته : در کمپرسور پره متحرک به هوا سرعت مي دهد و پره ثابت سرعت را به فشار تبديل مي کند . در پره متحرک بعدي سرعت افزايش مي يابد و مجددا در پره ثابت بعدي به فشار تبديل مي شود اين کار درمراحل بعدي نيز تکرار مي گردد در کمپرسور به هنگام ورود هوا ازيک مرحله به مرحله بعدي کمي حالت چرخشي نيز به هوا داده مي شود به همين خاطر دو رديف پره ثابت در انتهاي کمپرسور تعبيه شده اند که هوا را از حالت چرخشي به صورت مستقيم وارد محفظه احتراق مي کنند به اين پره ها پره گايد انتهائي گويند (Guide Vane)

49. تطابق کمپرسور با توربين : فشار لازم براي عبور يک دبي معين از توربين به درجه حرارت ورودي توربين بستگي دارد . در درجه حرارت بالا حجم گاز بيشتر مي شود و انبساط مي يابد و در نتيجه فشار لازم براي عبور جريان از توربين افزايش مي يابد در نتيجه فشار خروجي کمپرسور تابعي از درجه حرارت ورودي توربين است . همچنين نسبت فشار کمپرسور به دماي ورودي بستگي دارد . بايد توجه داشت که با تغيير درجه حرارت ورودي به توربين نقطه کار کمپرسور تغيير مي کند و نسبت فشار کم و زياد مي گردد که به اين عمل تطابق بين کمپرسور و توربين گويند . حال چنانچه در حالت FULL LOAD از توربين کار بکشيم نقطه کاري کمپرسور نزديک به نقطه surg است .

50. اثر محيط روي عملکرد کمپرسور : در توربينهاي گازي اوليه از الياژهاي آلومينيوم و مواد (FERRITIC) فريتيک با پوشش نيکل کادميوم استفاده مي شد اين پوشش براي جلوگيري از خوردگي (CORROSION) بود اما عمر اين پره ها زياد نبود و زمانيکه هوا مرطوب و گرد و غبار ان زياد بود خوردگي شيميائي در انها اتفاق مي افتاد امروزه از فولاد ضد زنگ (STAINLESS STEEL) با چند درصد کروم استفاده مي شود . آلياژ هاي کروم در برابر خوردگي شيميائي کاملا مقاوم هستند در کمپرسورهاي جريان محوري که در هواپيما ها کاربرد دارند از الپاژ تيتانيوم استفاده مي گردد که بسيار گران هستند ولي مقاومتشان در برابر خستگي بسيار بالاست همچنين وزن کم ومقاومت به خوردگي بالائي دارند( خستگي (FATIGUE) باعث ايجاد ترک و ترک باعث شکستگی یا گسيختگي مي گردد ). نوع مواد بکار رفته در کمپرسور : با افزايش دماي ورودي ميزان دبي کمپرسور کاهش مي يابد که نتيجتاً راندمان کاهش مي يابد .