احیا قطعات توربین های گازی

قطعات توربین های گازی به سبب اینکه دائما در حال کار هستند، با فرسودگی های گوناگونی مواجه می شوند؛ با توجه مدل های متفاوت توربین ها، برخی از قطعه ها بیشتر از سایر قطعه ها آسیب می بینند و در نتیجه، نیازمند احیا، بازسازی یا جوانسازی خواهند بود. متخصصان داخل کشور با روش های تخصصی گوناگونی این فرایندها را دنبال می کنند. ما در این مقاله، قصد داریم درآمدی بر احیا قطعات توربین های گازی به دست دهیم. نکته اینجاست که برای حصول درک صحیح از احیا قطعات توربین های گازی، ابتدا توربین های گازی و قطعات مهم آنها را تعریف کنیم. با ما همراه باشید تا درک مختصر اما صحیحی از این فرایند ایجاد کنید .

توربین گازی چیست و چگونه کار می کند؟

توربین گازی از جهت فنی، یک نوع موتور احتراق داخلی می باشد که به شکلی طراحی شده که یک کمپرسور دوار بالادستی و یک توربین پایین دستی دارد؛ گفتنی است که یک منطقه احتراق نیز در میان این دو جزء قرار دارد. متخصصان درباره توربین گازی می گویند که این نوع از توربین شباهت زیادی با توربین های بخار دارد اما نکته اینجاست که آب در توربین بخار نقش انرژی را دارد ولی در توربین گازی، گازها این نقش را بازی می کنند. کارکرد توربین گازی به این شکل است : اگر یک توربین ایده آل را در نظر بگیریم که دارای هیچ نقصی نیست، گاز برای تبدیل شدن به انرژی باید سه فرایند ترمودینامیکی را پشت سر بگذارد:

• تراکم آیزنتروپیک؛
• احتراق فشار ثابت؛
• انبساط آیزنتروپیک.

این فرایند در یک توربین به صورت عملی اینگونه خواهد بود که گازها ابتدا در یک کمپرسور شتاب می گیرند؛ پس از آن، یک دیفیوزر سرعت آنها را کم می کند تا آماده ورود به منطقه احتراق شوند. پس از آن احتراق به گازها اضافه می شود و در پایان، گازها که حجم بالاتری پیدا کرده اند، به شکل منبسط شده وارد پره می شوند.

توربین گازی از چه اجزایی تشکیل شده است ؟

در بخش قبلی کوشیدیم تا توربین گازی را تعریف کنیم و اطلاعاتی درباره نحوه کارکرد آن به دست دهیم. در این بخش، قصد داریم برخی از مهم ترین بخش های توربین گازی را معرفی کنیم و درباره هرکدام، چند کلمه ای صحبت کنیم. گفتنی است که قطعات توربین های گازی با توجه به اینکه چه وظیفه ای دارند یا چگونه عمل می کنند، در معرض انواع فرسودگی ها یا آسیب های احتمالی خواهند بود. شما با ایجاد یک شناخت دقیق تر از این اجزا، فرسودگی آنها را به شکل بهتری درک خواهید کرد؛ این مسئله در نهایت به ما اجازه می دهد که احیا قطعات توربین گازی را بهتر درک کنیم .

کمپرسور هوا

کمپرسورها بسته با اینکه در چه قسمتی از صنعت به کار می روند، انواع مختلفی دارند. گفتنی است که پارامترهایی مانند راندمان، عمر و ابعاد کمپرسور در انتخاب انواع آن تأثیر به سزایی دارد. در مجموع، دو نوع کمپرسور برای استفاده در توربین گاز موجود است:

• کمپرسور گریز از مرکز ؛
• کمپرسور جریان محور .

جالب است بدانید که کمپرسورهای جریان محور در مقایسه با سایر کمپرسورها، طول بیشتر و قطر کمتری دارند؛ همین مسئله سبب می شود که از این نوع کمپرسور در ساخت انواع هواپیماهای غول پیکر استفاده شود.

محفظه احتراق

محفظه احتراق با نام منطقه احتراق نیز شناخته می شود؛ همانطور که در مقدمه نیز بیان کردیم، منطقه احتراق در میان کمپرسور و توربین پایینی قرار دارد و فرایند احتراق گاز و تولید انرژی در آن اتفاق می افتد.

توربین

توربین در دو نوع کلی زیر مورداستفاده قرار می گیرد :

• توربین جریان شعاعی؛
• توربین جریان محوری.

مسئله اینجاست که توربین دقیقا در چه قسمتی از صنعت باید به کار رود؛ با توجه به این مسئله، نوع توربین هم مشخص می شود. نکات فنی گوناگونی در انتخاب نوع توربین تأثیرگذار است؛ به عنوان نمونه، در توربین های گازی حرارت بالا، از توربین جریان شعاعی استفاده نمی شود.

سایر اجزای توربین گازی

علاوه بر اینها، توربین های گازی دارای اجزای دیگری هم هستند. اجزا دیگر توربین های گازی به شرح زیر است:

روتور

انواع یاتاقان؛

پرههای ثابت؛

پره های متحرک.

چگونگی احیا قطعات توربینهای گازی اکنون که اجزا یک توربین گازی را معرفی کردیم، فرایند احیا قطعات آن را به شکل بهتری م یتوانیم بیان کنیم. متخصصان در قدم اول احیای توربین گازی، باید تشخیص دهند که دقیقا کدام قسمت توربین دچار آسیب شده است. به بیان دیگر، اولین قدم مرحله عیب سنجی است. البته نباید فراموش کنیم که در برخی موارد، عیب های توربین با بازرسی های ماهانه یا سالانه مشخص می شود؛ به بیان دیگر، توربین گازی در حال کار کردن است و پره های آن تا حدودی دچار خوردگی شده اند. این مسئله در هنگام بازرسی مشخص می شود و کارشناسان نیز آن را سریعا احیا می کنند تا دچار آسیب های بیشتری نشود.
پس از آنکه عیب توربین به درستی تشخصی داده شد، وقت آن رسیده است که درباره نحوه احیا آن تصمیم گیری شود. گفتنی است که برخی از قطعات توربین گازی قابل احیا نیستند یا احیای آنها به سختی انجام می شود؛ چرا که در حین اعمال فرایند احیا، دچار شکستگی یا آسیب های دیگر خواهند شد. قطعاتی مانند پره های توربین گازی معمولا به وسیله انواع جوشکاری احیا می شود؛ البته همانطور که بیان کردیم، ممکن است در فرایند جوشکاری شکستگی یا سایر آسیب ها به توربین وارد شود. علاوه بر جوشکاری، از روش زیر نیز در احیای قطعات توربین های گازی استفاده می شود:

پوشش دهی:

پوشش دهی معمولا برای مقاوم سازی قطعات در برابر خوردگی انجام می شود؛ کارشناسان ابتدا با زدودن خوردگی های سطح قطعات، به وسیله روش هایی مانند Flame Spray ،HVOF ،APS یا TBC  پوشش دهی را عملی می کنند. جالب است بدانید که از برخی روش های دوغابی نیز برای پوشش دهی استفاده می شود.

سخن پایانی

در این مقاله، ابتدا توربین گازی را تعریف کردیم؛ پس از آن تلاش کردیم تا فرایند کار آن را به صورت مختصر بیان کنیم. همچنین گفتیم که کمپرسور، منطقه احتراق، توربین، روتور و پره ها از جمله اجزای مهم توربین به حساب می آیند. در ادامه مقاله، نکاتی درباره فرایند احیا قطعات توربین های گازی بیان کردیم و دو روش اساسی برای احیا قطعات توربین های گازی یعنی روش جوشکاری و پوشش دهی نفوذی را تا حدودی تعریف کردیم.