فهرست مطالب
توربین ها:
در این مقاله با انواع توربین ها آشنا می شویم. توربین‌ها اساساً چهار نوع هستند که عبارتند از:
- توربین آبی
- توربین بخار
- توربین گاز
- توربین بادی.
همچنین در اینجا درباره توربین، قسمت های اصلی و قطعات اصلی توربین بحث خواهیم کرد.
توربین چیست؟
توربین وسیله ای مکانیکی است که انرژی را از سیال متحرک استخراج کرده و به کار مفید تبدیل می کند. توربین ها اساساً برای تولید برق استفاده می شوند.
قسمت‌های اصلی توربین
قسمت‌های اصلی توربین عبارتند از:
- نازل (Nozzle): بخار را در جهت و سرعت طراحی شده هدایت می کند.
- رانر(Runner): قسمت دوار توربین است و پره ها به رانر (Runner) متصل می شوند.
- پره ها(Blades): قسمتی از توربین است که سیال سریع بر روی آن ضربه می زند و رانر (Runner) را می‌چرخاند.
- کیسینگ(Casing): کیسینگ مانع ورود سیال خارجی در توربین است که رانر (Runner) و پره‌ها (Blades) را پوشش می‌دهد و از قسمت های داخلی توربین محافظت می کند.
طرز کار توربین
- یک سیال با حرکت سریع (ممکن است آب، گاز، بخار یا باد باشد) برای برخورد به پره های توربین ساخته می شود.
- همانطور که مایع به پره‌ها برخورد می کند، رانر (Runner) را می چرخاند. در اینجا انرژی حرکتی سیال به انرژی دورانی تبدیل می شود.
- یک ژنراتور با شفت توربین کوپل شده و با چرخش رانر (Runner) توربین، شفت ژنراتور نیز می چرخد. ژنراتور انرژی مکانیکی رانر (Runner) را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.
انواع توربین
اساساً توربین ها به چهار نوع طبقه بندی می شوند:
انواع توربین ها
- توربین آبی (Water Turbine)
- توربین بخار( Steam Turbine)
- توربین گازی (Gas Turbine)
- توربین بادی(Wind Turbine)
۱. توربین آبی
به توربین هایی که از آب متحرک انرژی می گیرد و به انرژی الکتریکی تبدیل می کند، توربین آبی یا توربین هیدرولیک می گویند.
دسته بندی توربین های آبی
با توجه به نوع انرژی موجود در ورودی:
- توربین ضربه ای (Impulse Turbine) : اگر انرژی موجود در ورودی توربین فقط انرژی جنبشی باشد، توربین به عنوان توربین ضربه ای شناخته می شود.
- توربین واکنشی (Reaction Turbine): اگر انرژی موجود در ورودی توربین انرژی جنبشی به همراه انرژی فشار باشد، توربین به عنوان توربین واکنشی شناخته می شود.
با توجه به جهت جریان:
- توربین جریان مماس (Tangential Flow Turbine) : اگر آب در امتداد مماس بر رانر (Runner) جریان داشته باشد، این توربین به عنوان توربین جریان مماسی شناخته می شود. به عنوان مثال: توربین پلتون(Pelton Turbine).
توربین جریان مماس (Tangential Flow Turbine)
- توربین جریان شعاعی (Radial Flow Turbine) : اگر آب در جهت شعاعی از طریق رانر(Runner) جریان یابد، توربین جریان شعاعی می نامند.
توربین جریان شعاعی (Radial Flow Turbine)
- توربین جریان محوری (Axial Flow Turbine): اگر آب از طریق رانر (Runner) در جهت موازی با محور چرخش رانر(Runner) جریان یابد، توربین جریان محوری می نامند.
بین جریان محوری (Axial Flow Turbine)
- توربین جریان مخلوط (Mixed Flow Turbine): اگر آب در جهت شعاعی از رانر (Runner) عبور کند اما در جهت موازی با محور چرخش رانر (Runner) از آن خارج شود، توربین جریان مخلوط می نامند. به عنوان مثال: توربین کاپلان (Kaplan Turbine)
توربین جریان مخلوط (Mixed Flow Turbine)
با توجه به ابعاد ورودی توربین:
- High Head Turbine توربین با ابعاد ورودی بالا: ابعاد ورودی خالص در این توربین از ۱۵۰ متر تا ۲۰۰۰ متر یا حتی بیشتر متغیر است و به مقدار کمی آب نیاز دارد. به عنوان مثال: توربین پلتون(Pelton Turbine).
- Medium Head Turbine توربین با ابعاد ورودی متوسط: در این توربین ابعاد ورودی از ۳۰ متر تا ۱۵۰ متر متغیر است و به مقدار متوسطی آب نیاز دارد. به عنوان مثال: توربین فرانسیس(Francis Turbine)
- Low Head Turbine توربین با ابعاد ورودی پایین: در توربین های با ابعاد ورودی پایین، ابهاد ورودی خالص کمتر از ۳۰ متر است. به مقدار زیادی آب نیاز دارد. به عنوان مثال: توربین کاپلان (Kaplan Turbine)
با توجه به پارامتر سرعت توربین:
- توربین با سرعت ویژه کم: دارای سرعت ویژه کمتر از ۵۰ است. به عنوان مثال: توربین پلتون(Pelton Turbine).
- توربین با سرعت ویژه متوسط: سرعت ویژه از ۵۰ تا ۲۵۰ متغیر است. مثلاً توربین فرانسیس (Francis Turbine)
- توربین با سرعت ویژه بالا: سرعت ویژه بیش از ۲۵۰ است. به عنوان مثال: توربین کاپلان(Kaplan Turbine).
توربینی که انرژی را از بخار متحرک استخراج کرده و به انرژی الکتریکی تبدیل می کند، توربین بخار نامیده می‌شود.
دسته بندی توربین های بخار
با توجه به نوع حرکت بخار:
- توربین ضربه ای (Impulse Turbine): اگر بخار موجود در ورودی فقط دارای انرژی جنبشی باشد، توربین را توربین ضربه ای می نامند.
- توربین واکنشی (Reaction Turbine): اگر بخار موجود در ورودی دارای انرژی جنبشی و همچنین انرژی فشار باشد، توربین را توربین واکنش می نامند.
با توجه به جهت جریان بخار:
- توربین جریان محوری Axial Flow Turbine: اگر بخار از طریق رانر (Runner) در جهت موازی با محور چرخش رانر (Runner) جریان یابد، توربین جریان محوری می نامند.
- توربین جریان شعاعی Radial Flow Turbine: اگر بخار در جهت شعاعی از طریق رانر (Runner) جریان یابد، توربین جریان شعاعی می نامند.
با توجه به شرایط خروج بخار:
- توربین چگالشی Condensing Turbine: به توربین هایی که بخار هنگام خروج متراکم می‌شوند، توربین متراکم می‌گویند. خروجی بزرگی را توسط تک‌واحد تولید می کند.
- توربین بدون چگالش Non-Condensing Turbine: در توربین های غیر متراکم، بخار خروجی از توربین در فشار اتمسفر یا فشار کم خارج می شود. در این توربین تراکم بخار وجود ندارد.
با توجه به فشار بخار:
- توربین فشار قوی
- توربین فشار متوسط
- توربین کم فشار
با توجه به تعداد ردیف‌های (Stages) توربین:
- توربین بخار تک ردیف Single Stage Steam Turbine: در توربین بخار تک ردیف، بخار پس از خروج از نازل، به یک سر پره برخورد می کند، روی سطح داخلی می لغزد، پره ها را ترک می کند و از خروجی وارد کندانسور می کند.
- توربین بخار چند ردیف Multi Stage Steam Turbine: در توربین های چند ردیف، گاهی اوقات بخار پس از خروج از پره متحرک دوباره از طریق یک حلقه پره ثابت جریان یافته و دوباره به پره متحرک دوم برخورد می کند. در اینجا از حلقه پره ثابت برای جریان دادن به بخار در زاویه دلخواه استفاده می شود. در توربین بخار چند ردیف بیش از یک مجموعه پره های روتور استفاده می شود.
توربین‌هایی که انرژی را از گاز متحرک داغ استخراج کرده و به الکتریسیته تبدیل می‌کنند، توربین گاز نامیده می‌شوند.
دسته بندی توربین های گازی
با توجه به ذات کارکرد توربین:
- توربین گاز سیکل بسته Closed Cycle Gas Turbine: در توربین گاز سیکل بسته، هوا (گاز) به طور مداوم در داخل توربین در گردش است.
- توربین گاز سیکل باز Open Cycle Gas Turbine: در این نوع توربین، هوا به طور مداوم در داخل توربین گردش نمی کند. هوا پس از جریان بر روی پره های توربین در اتمسفر تخلیه می شود.
- توربین گازی نیمه بسته Semi-Closed Gas Turbine : همانطور که از نام آن مشخص است، توربین گازی نیمه بسته ترکیبی از هر دو توربین است که یکی در چرخه باز و دیگری در چرخه بسته کار می کند.
با توجه به فرآیند جذب گرما:
- توربین گاز با فشار ثابت Constant Pressure Gas Turbine: توربین هایی که در آن هوا با فشار ثابت در محفظه احتراق گرم می شود، توربین گازی با فشار ثابت نامیده می‌شود.
- توربین گاز با حجم ثابت Constant Volume Gas Turbine: توربین‌هایی که در آن هوا با حجم ثابت در محفظه احتراق گرم می‌شود، توربین گازی با حجم ثابت نامیده می‌شود.
توربین بادی Wind Turbine
توربین‌هایی که انرژی را از باد با حرکت سریع استخراج می‌کنند و به الکتریسیته تبدیل می‌کنند، توربین بادی نامیده می‌شود.
توربین های بادی به دو دسته تقسیم می‌شوند
- توربین بادی محور افقی Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT)
توربین بادی که در آن شفت توربین به صورت افقی نسبت به زمین باشد، توربین بادی محور افقی نامیده می شود. به عبارت دیگر، اگر محور چرخش پره های توربین به صورت افقی نسبت به زمین باشد، به عنوان توربین بادی محور افقی شناخته می شود.
- توربین بادی محور عمودی Vertical Axis Wind Turbine (VAWT)
توربین بادی که در آن شفت توربین عمودی به زمین باشد، توربین بادی محور عمودی نامیده می شود. به عبارت دیگر، اگر محور چرخش پره های توربین به سمت زمین عمودی باشد، توربین به عنوان توربین بادی محور عمودی شناخته می شود.
این مقاله انواع مختلف توربین را توسط شرکت فیدار مکانیک رایکا معرفی و توضیح مختصری می‌دهد. این شرکت در بخش ساخت، تعمیر و بازسازی ملحقات و تجهیزات توربین‌ها از قبیل : نازل (Nozzle) ، پره (Blade)، انواع سیل‌ها (Seal) ، انواع شفت (Shaft) و … فعالیت دارد که در مقالات بعدی به جزئیات به آن پرداخته می‌شود .
