توربین گاز نوعی ماشین است که از گاز و هوا به عنوان نیرو استفاده می کند و در صنایع بزرگ بسیار بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. بسیاری از مردم هرگز نام این اصطلاح را نشنیده اند، چه رسد به اینکه توربین گاز چیست. سری کوچک زیر به معرفی فرآیند کار، طبقه بندی، اصل کار، ویژگی ها و فناوری های کلیدی توربین های گازی می پردازد.
معرفی مختصر توربین گازی:
توربین گاز یک ماشین قدرت دوار است که از جریان مداوم گاز به عنوان سیال کار استفاده می کند و انرژی گرمایی را به کار مکانیکی تبدیل می کند. در فرآیند اصلی هوا و گاز، تنها کمپرسور، محفظه احتراق و توربین (Turbine) سه جزء از چرخه توربین گاز، معمولا به عنوان چرخه ساده شناخته می شود. اکثر توربین های گازی از یک طرح چرخه ساده استفاده می کنند. زیرا ساختار آن ساده ترین است و می تواند به بهترین وجه یک سری از مزیت ها مانند اندازه کوچک، وزن سبک، راه اندازی سریع و آب خنک کننده کم یا بدون آب خنک کننده منحصر به فرد توربین های گازی را منعکس کند.
معمولاً در یک توربین گاز، کمپرسور توسط کار انبساط توربین گاز که بار توربین است به حرکت در می آید. در یک چرخه ساده، حدود 1/2 تا 2/3 کار مکانیکی ساطع شده از توربین برای به حرکت درآوردن کمپرسور و 1/3 یا بیشتر برای به حرکت در آوردن ژنراتور استفاده می شود. هنگامی که توربین گاز راه اندازی می شود، ابتدا به نیروی خارجی نیاز است، معمولاً استارت کمپرسور را به حرکت در می آورد، تا زمانی که قدرت مکانیکی ساطع شده توسط توربین گاز بیشتر از توان مکانیکی مصرف شده توسط کمپرسور باشد، استارت خارجی خاموش شود و توربین گاز بتواند کار کند. به طور مستقل
فرآیند کار یک توربین گازی:
فرآیند کار یک توربین گاز به این صورت است که کمپرسور (یعنی کمپرسور) به طور مداوم هوا را از جو می کشد و آن را فشرده می کند. هوای فشرده وارد محفظه احتراق می شود، با سوخت تزریق شده مخلوط می شود و می سوزد و تبدیل به گاز با دمای بالا می شود و سپس برای انبساط و انجام کار به داخل توربین گاز جریان می یابد و پروانه توربین را فشار می دهد تا با پروانه کمپرسور بچرخد. قدرت عملکردی گاز گرم شده با دمای بالا به طور قابل توجهی بهبود یافته است، بنابراین توربین گاز در حین رانندگی کمپرسور، کار باقی مانده به عنوان کار مکانیکی خروجی توربین گاز را دارد.
دمای اولیه گاز و نسبت تراکم کمپرسور دو عامل اصلی موثر بر راندمان توربین گاز هستند. افزایش دمای اولیه گاز و افزایش نسبت تراکم متناسب با آن می تواند به طور قابل توجهی کارایی توربین گاز را بهبود بخشد. در پایان دهه 70، نسبت تراکم به حداکثر 31 رسید. دمای اولیه گاز توربین های گاز صنعتی و دریایی تا حدود 1200 درجه و توربین گازی هوانوردی بیش از 1350 درجه است.
انواع توربین گاز:
1. ویژگی های طراحی توربین های گازی سنگین: قطعات نسبتاً ضخیم هستند و هدف اصلی از طراحی کاهش وزن نیست، بلکه دستیابی به هدف کار ایمن طولانی مدت در مورد استفاده از موادی است که خیلی خوب نیستند جرم در واحد توان 2-5 کیلوگرم بر کیلووات است.
2. مشخصات طراحی توربین گاز سبک: ساخته شده از مواد بهتر، ساختار فشرده، وزن سبک و جرم در واحد قدرت کمتر از 2 کیلوگرم بر کیلووات است.
ویژگی های ساختاری: (1) روش مونتاژ محوری اتخاذ شده است، یعنی کل استاتور به صورت افقی تقسیم نمی شود و فقط استاتور محلی مانند سیلندر کمپرسور برای جداسازی و مونتاژ به دو نیمه تقسیم می شود. (2) روتور توسط بلبرینگ های غلتشی پشتیبانی می شود.
3. ویژگی های طراحی میکرو توربین گاز: توربین گاز و ژنراتور به طور کلی، با حجم کم و وزن سبک طراحی شده اند.
ویژگی های ساختاری: (1) استفاده از توربوماشین آلات روان. (2) برخی از واحدها نیز از بلبرینگ های هوا استفاده می کنند که نیازی به روغن روان کننده ندارند.
4. توربین های گازی بزرگ و متوسط: توربین های گازی با توان بیشتر از 20 مگاوات.
5. توربین گاز کوچک: محدوده توان 0.3MW-20MW است.
6. میکرو توربین گاز: توربین گازی با محدوده توان 30-300KW یا کمتر.
