بازسازی قطعات توربین های گازی
از آنجایی که توربین های گازی بسیار گران قیمت هستند، درصورت بروز عیب و اشکال بازسازی می شوند و تعویض کلی آنها امکان پذیر نیست. بازسازی قطعات توربین های گازی جزئی جدایی ناپذیر از صنعت استفاده از این قطعات تخصصی است و با روش ها و شیوه های گوناگونی عملی می شود. کارشناسان و متخصصان این عرصه، با توجه به تخمین و سنجش خود، انتخاب می کنند که بخش های گوناگون توربین های گازی تعمیر، جوانسازی یا در برخی موارد تعویض شوند. در این مقاله، قصد داریم ابتدا توربین گازی را به صورت دقیق معرفی کنیم، سپس چند خطی درباره تعمیر و جوانسازی این قطعات درون سوز، صحبت کنیم .
توربین گازی چیست؟
توربین گازی در اصل، یک نوع موتور درون سوز محسوب می شود که به وسیله گازهای احتراق پذیر انرژی خود را تأمین می کند. انرژی که از احتراق گازهای توربین به دست می آید، برای گرداندن کمپرسور توربین گازی به کار می رود و باقی آن، برای اهداف دیگری مانند حرکت دادن مولد الکتریکی، استفاده برای توربوجت یا توربوفن و توربوشفت و توربوپراپ به کار می رود؛ در یک کلام می توانیم بگوییم که به جز گرداندن کمپرسور که در همه توربین های گازی قرار دارد، باقی مانده انرژی به دست آمده بر اساس نوع توربین و مورد مصرف آن، به کار گرفته می شود.
توربین گازی از چه قسمت هایی تشکیل شده است؟
پیش از آنکه به سمت و سوی بررسی بازسازی و جوانسازی قطعات توربین های گازی برویم، باید اجزا تشکیل دهنده یک توربین گازی را به دقت بررسی کنیم؛ اهمیت معرفی اجزای توربین گازی، زمانی مشخص می شود که قصد داشته باشیم درباره بازسازی یا تعویض هرکدام از آنها بحث کنیم .
کمپرسور توربین
اهالی صنعت، به خوبی با کمپرسور آشنایی دارند؛ در یک کلام، باید بگوییم که کمپرسور یک دستگاه مکانیکی بسیار پرطرفدار است که فرایند کاهش حجم انواع گاز و افزایش آنها را دنبال می کند؛ به بیان علمی تر، هر کمپرسور، با استفاده از انرژی مکانیکی، حجم سیال را با شتاب به درون خود می کشد و عملیات فشرده سازی آن را انجام می دهد. کمپرسور با توجه به اینکه در یک دستگاه معمولی به کار می رود یا مورد مصرف آن در توربین های گازی است، به انواع گوناگونی تقسیم می شود:
- کمپرسور پیستونی؛
- کمپرسور دیافراگمی؛
- کمپرسور مارپیچی؛
- هایپرکمپرسور (کمپرسور فوق فشار بالا).
منطقه احتراق
این بخش با عنوان هایی مانند “دارنده مشعل” یا “محفظه احتراق” نیز شناخته می شود. در قسمت های قبلی بیان کردیم که توربین گازی با گازهای احتراق پذیر انرژی خود را تأمین می کنند؛ محفظه احتراق دقیقا همان قسمتی از توربین است که در آن، فرایند احتراق گاز و تأمین انرژی انجام می شود. به صورت تخصصی تر، می توانیم بگوییم که محفظه فشار به وسیله سامانه فشرده سازی هوا با فشار بسیار بالا تغذیه می شود؛ پس از آن، فرایند احتراق، هوای فشار بالا را با هوای فشار ثابت، گرم می کند. در مرحله بعدی، هوای گرم شده از طریق فن های تعبیه شده در مسیر و نازل مخصوص، به درون توربین هدایت می شوند. گفتنی است که در داخل موتورهای رمجت و اسکرمجت نیز محفظه های احتراق تعبیه شده است.
توربین توربین در کنار منطقه هوا و کمپرسور، سومین و اصلی ترین اجزا یک توربین گازی محسوب می شود. توربین مشهورتر از آن است که نیاز به معرفی و تعریف داشته باشد، ولی ما در این بخش، این مورد را (توربین) با یک بیان علمی ساده، معرفی می کنیم :
“چرخ پره” یا توربین، یک موتور چرخنده می باشد که امکان دریافت انرژی از یک سیال را دارد. توربین به انواع ساده و پیچیده ای تقسیم می شود و در هر صنعت نیز، بر اساس نیاز، از این انواع استفاده های گوناگونی می توان برد؛ همانطور که بدیهی به نظر می رسد، توربین های گازی سوپر آلیاژی، در زمره پیشرفته ترین انواع توربین ها قرار می گیرند. دو نمونه زیر، رایج ترین انواع توربین هستند:
- توربین ضربه ای؛
- توربین عکس العملی.
سایر اجزا یک توربین گازی
در بخش قبلی نیز بیان کردیم که کمپرسور، منطقه احتراق و توربین، سه جز اساسی در ساختمان یک توربین گازی محسوب می شوند. زمانی که از این سه قسمت صحبت می کنیم، نباید از یاد ببریم که در یک توربین گازی، اجزای دیگری نیز به کاررفته است که بسیار حائز اهمیت هستند؛ موارد زیر، سایر اجزای یک توربین گازی است:
- فیلتراسیون هوای ورودی توربین؛
- نازل توربین؛
- دستگاه از کار اندازنده توربین (در دورهای بیش از اندازه)؛
- نشت بندی و یاتاقان های بدنه.
بازسازی قطعات توربین های گازی
توربین های گازی با توجه به کاربرد و موارد استفاده شان، دچار آسیب ها و خرابی های گوناگونی خواهند شد؛ آسیب هایی که ادامه فعالیت و کارکرد توربین را غیرممکن می کند. در چنین موقعیت هایی، دو گزینه پیش روی متخصصان قرار دارد: توربین گازی را تعویض کنند یا توربین گازی را بازسازی و تعمیر کنند.
به سبب اینکه تعویض کلی توربین های گازی هزینه های بسیار زیادی را به همراه خواهد داشت، این توربین ها توسط شرکت های دانش بنیان داخلی، به صورت دقیق تعمیر و بازسازی می شوند.
هر توربین با توجه به اینکه چه آسیبی دیده و چگونه دچار مشکل شده، فرایند بازسازی، جوانسازی یا تعویض قطعات بر روی آن پیاده خواهد شد. مطمئنا در قدم اول، متخصصان توربین را باز می کنند و با دقت اجزا تشکیل دهنده آن را بررسی می کنند؛ در مراحل بعدی، جزء آسیب دیده شناسایی می شود و فرایند بازسازی آن، کلید می خورد. موارد زیر، جزو تعمیرات و فرایندهای تعمیر و بازسازی توربین قرار می گیرند:
- تعمیر روتور؛
- تعمیر نازل انرژی؛
- تعمیر اجزای کمپرسور ؛
- تعمیر یا بازسازی پره های ثابت توربین؛
- کنترل و انجام انواع پروسه های مربوط به بالانس سرعت؛
- روغن کاری اجزا کوچک و بزرگ ؛
- تعمیر یا جوشکاری ژورنال بیرینگ؛
- بازسازی اجزا تراست بیرینگ در توربین گازی.
روش های بازسازی قطعات توربین های گازی
با توجه به اینکه هر قطعه از توربین گازی، دقیقا چه مشکلی پیدا کرده است، روش و شیوه تعمیر آن نیز متفاوت است. اگر قصد داشته باشیم به صورت کلی و غیرتخصصی، روش های بازسازی قطعات توربین های گازی را بررسی کنیم، باید بگوییم که از روش های زیر در تعمیر این قطعات استفاده می شود:
- جوشکاری پیشرفته (مانند جوشکاری پودری لیزر، دمای بالا و TIG)
- بازسازی های گرمایی؛
- پوشش دهی به روش های HVOF یا ABS
- تعمیر آسیب های مکانیکی (مانند انواع خرابی های سایشی)؛
- کنترل ابعادی اجزا و قطعات توربین گازی داغ؛
- استفاده از مایعات نافذ FPI.
علاوه بر موارد بالا، خدمات و فرایندهایی نیز تحت عنوان “تست های عمر باقیمانده” و “بازرسی های سالانه” نیز، از جمله انواع خدمات مربوط به بازسازی قطعات توربین های گازی، محسوب می شود.
سخن پایانی
ما در این مقاله، ابتدا تلاش کردیم تا اجزا مهم و تأثیرگذار یک توربین گازی را تشریح کنیم و وظیفه هرکدام را برشماریم؛ در قسمت های بعد نکاتی را درباره بخش های کم اهمیت توربین و نحوه کاربرد آنها بیان کردیم. در بخش های پایانی مقاله، نکاتی را قید کردیم که در بازسازی قطعات توربین های گازی تأثیر بسیار زیادی دارند؛ علاوه بر این، روش های بازسازی توربین ها را برشمردیم.
