توربین گازی (Gas Turbine) : یک موتور درون سوز از نوع ماشینهای دوار است که بر اساس انرژی گازهای ناشی از احتراق کار میکند. هر توربین گاز شامل یک کمپرسور برای فشرده کردن هوا، یک محفظه احتراق برای مخلوط کردن هوا با سوخت و محترقکردن آن و یک توربین برای تبدیل انرژی درونی گازهای داغ و فشرده به انرژی مکانیکی است. بخشی از انرژی مکانیکی تولیدشده در توربین، صرف چرخاندن کمپرسور خود توربین شده و باقی انرژی، بسته به کاربرد توربین گاز، ممکن است مولد الکتریکی را بچرخاند (توربوژنراتور)، به هوا سرعت دهد (توربوجت و توربوفن) یا مستقیماً (یا بعد از تغییر سرعت چرخش توسط جعبه دنده) به همان صورت مصرف شود (توربوشفت، توربو پراپ و توربوفن).
تاریخچه :
در سال ۱۷۹۱، یک مخترع انگلیسی به نام جان باربر، یک ماشین طراحی کرد که از نظر ماهیت کارکرد شبیه به توربینهای گاز امروزی بود و ثبت اختراع این طرح را به نام خود کرد.او این توربین را برای به حرکت درآوردن یک کالسکه بدون اسب طراحی کرده بود. در سال ۱۹۰۴، یک پروژه ساخت توربین گاز توسط فرانتس استولز در برلین انجام شد که اولین کمپرسور محوری جهان در ساخت آن مورد استفاده قرار گرفته بود، ولی این پروژه ناموفق بود. در طی سالهای بعد، افراد مختلف بر روی ایده توربین گاز فعالیت کردند، بهطوریکه شرکت جنرال الکتریک آمریکا که امروزه بزرگترین تولیدکنندهٔ توربین گاز در جهان است، در سال ۱۹۱۸ بخش توربین گاز خود را راهاندازی کرد. با این وجود، نخستین توربین گازی برای تولید انرژی برق، در سال ۱۹۳۹ و در شرکت براون، باوری و سی در سوئیس ساخته شد که ظرفیت آن ۴ مگاوات بود.
مبنای کارکرد :
مبنای کار توربینهای گاز از نظر ترمودینامیکی، بر اساس چرخه برایتون است که در آن، هوا به صورت بیدرو فشرده شده، احتراق در فشار ثابت رخ داده و انبساط هوای فشرده و داغ در توربین، به صورت بیدررو رخ میدهد و هوا به فشار اولیه میرسد. در عمل، اصطکاک و توربولانس باعث میشوند که:
-
فشردهسازی هوا در کمپرسور به صورت بیدررو نباشد. این موجب میشود که برای دستیافتن به یک نسبت فشار معین، دمای خروجی کمپرسور بیشتر از حالت ایدهآل باشد.
-
انبساط هوا در توربین به صورت بیدررو نباشد. این موجب میشود که با ثابت بودن مقدار کاهش دما در توربین، کاهش فشار ناشی از آن افزایش یافته و انبساط کمتری برای تولید کار در توربین فراهم باشد.
-
افت فشار در ورودی هوا، محفظهٔ احتراق و اگزوز وجود داشته باشد. این موضوع باعث میشود که نسبت فشار موجود برای تولید کار کاهش یابد. افت فشار در ورودی هوا باعث کاهش فشار در ورودی کمپرسور و در نتیجه کاهش فشار ورودی محفظهٔ احتراق و توربین میشود. افت فشار در محفظه و اگزوز، به ترتیب به کاهش فشار ورودی به توربین و افزایش فشار خروجی توربین میانجامند که همهٔ این عوامل، باعث کاهش نسبت فشار موجود در توربین برای تولید کار میشوند.
با افزایش دمای هوای ورودی به توربین، بازده توربینهای گاز افزایش مییابد؛ بنابراین، بهتر است که این دما هر چه بیشتر انتخاب شود. اما در این مورد از نظر تحمل مواد تشکیلدهندهٔ محفظهٔ احتراق و پرههای توربین، محدودیت وجود دارد؛ بنابراین، در این قسمتها که به آنها بخشهای داغ (Hot Sections)، گفته میشود، از مواد مقاوم به دماهای زیاد مانند ابرآلیاژ استفاده میشود. همچنین این قسمتها با استفاده از تکنولوژیهای پیچیدهای، خنککاری میشوند.
انواع توربین گاز :
-
توربینهای گاز صنعتی برای تولید توان الکتریکی
-
توربینهای گاز برای تولید انرژی مکانیکی
-
موتورهای جت
-
توربوشفتها
-
توربوپراپها
مزایای توربینهای گاز
-
نسبت توان به وزن بسیار زیاد: توربینهای گاز نسبت به موتورهای رفت و برگشتی با توان یکسان، کوچکترند.
-
ارتعاش کمتر: به دلیل حرکت در یک جهت ارتعاش توربینهای گاز از موتورهای رفت و برگشتی کمتر است.
-
بخشهای متحرک کمتر از موتورهای رفت و برگشتی.
-
هزینهٔ روغنکاری کمتر
شرکت جنرال الکتریک (General Electric Company) :
شرکت جنرال الکتریک (General Electric Company) و یا به اختصار GEC در سال ۱۸۶۶ میلادی در کشور بریتانیا ، توسط نخستین بنیان گذازان آن Hugo Hirst و Gustav Byng تاسیس گردید (که نباید با شرکت امریکایی معروف جنرال الکتریک اشتباه گرفته شود). تا سال ۱۹۰۲ و ایجاد اولین کارخانه GEC در نزدیکی بیرمنگام (Birmingham )فعالیت آن بیشتر شامل عمده فروشی تجهیزات برقی بود .
در سال ۱۹۶۸ GEC و English Electric ادغام شدند و با گسترش کار به تولید سوییچگیرهای فشار قوی High Voltage Switch Gears و الکتروموتورهای کوچک روی آوردند در سالهای بعد GEC با ادغام با شرکتهای بزرگتر آمریکایی و چند ملیتی تبدیل به یکی از امپراتوریهای صنعت برق و صنایع وابسته گرید.
در سال ۱۹۸۹ با ادغام با شرکت فرانسوی Compagnie Générale d’Electricité آلکاتل امروزی شرکت GEC-ALSTHOM پدید آمد و در نهایت با خرید سهام آن به GE power control تغییر نام داد.
در سال های اخیر، Alstom بخش توربین گاز خود را به زیمنس (آلمان) در سال ۲۰۰۳ فروخت.
نمونهای از قطعات داخلی توربین گاز EGC، تولید شده در شرکت آریاسازان :
