جوانسازی قطعات توربین های گازی

جوانسازی قطعات توربین های گازی

قطعات توربین های گازی با توجه به عوامل و مؤلفه های گوناگونی در برابر خطر فرسایش یا سایر آسیب ها قرار دارند؛ این آسیب ها در برخی موارد، تا جایی پیش می روند که عملکرد کلی توربین را تحت الشعاع قرار می دهند و فرایند کار را مختل می کنند. در این مواقع، متخصصان باید به فکر تعمیر یا جوانسازی قطعات توربین های گازی بیفتند؛ این مسئله از آسیب های بیشتر جلوگیری می کند و نیاز به خرید یک توربین گازی جدید را از میان بر می دارد. در این مقاله، قصد داریم نکاتی را بیان کنیم که درک فرایند جوانسازی قطعات توربین های گازی را برای شما ساده تر می کند.

توربین گازی دقیقا چیست؟

برای آنکه فرایند جوانسازی قطعات توربین های گازی را بهتر درک کنیم، ابتدا باید درک درستی از یک توربین گازی حاصل کنیم؛ توربین گازی در واقع یکی از انواع ماشین های دوار محسوب می شود که انرژی آن به وسیله موتورهای درون سوز تأمین می شود. توربین گازی از بخش های گوناگونی تشکیل می شود و هر بخش آن متناسب با کارکرد یا نحوه استفاده، دچار آسیب های گوناگونی خواهد شد. مهم ترین بخش های یک توربین گازی، شامل موارد زیر می شود:

• کمپرسور ؛
• محفظه احتراق،
• پره های ثابت و متحرک؛
• روتور.

شیوه کار توربین گازی به این شکل است که گازهای احتراق پذیر در محفظه احتراق تولید انرژی می کنند و پس از آن، این انرژی ها از طرق نازل باعث چرخیدن پره ها خواهند شد. توربین های گازی با توجه به کاربرد و نحوه استفاده، به انواع گوناگونی تقسیم می شوند؛ در ادامه انواع توربین گازی را معرفی می کنیم :

توربین گازی صنعتی برای تولید توان الکتریکی: 

این توربین ها با عنوان توربوژنراتور گاز نیز نامیده می شوند. توربوژنراتور به شکلی مستقیم به یک مولد الکتریکی متصل است و برای تولید یا ساخت توان الکتریکی به کار می رود. معمولا از مولدهای دیزلی به سبب کارکرد بهتر، در ساخت این نوع از توربین ها استفاده می شود. گفتنی است که بعضی از انواع این توربین ها مجهز به خنک کننده های هیدروژنی نیز هستند.

توربین گازی برای تولید انرژی مکانیکی:

اساس کار این نوع از توربین به این شکل است که انرژی تولیدشده توسط گاز احتراق پذیر صرف به حرکت در آوردن یک کمپرسور یا پمپ می شود؛ به سبب همین مسئله، این نوع از توربین را با نام های توربوپمپ یا توربوکمپرسور نیز می شناسند. جالب است بدانید که از توربوکمپرسور در کوره های صنعتی وابسته به صنایع فولاد، مایع سازی انواع گازها و ایجاد یک فشار کنترل شده در ایستگاه های گاز استفاده می شود. درباره توربوپمپ هم باید بگوییم که به دو دسته کلی پمپ گریز از مرکز و پمپ جریان محور تقسیم می شود.

موتور جت :

پیش از آنکه به تعریف این مورد بپردازیم، باید تصریح کنیم که تنها برخی از انواع جت ها از توربین های گازی مدد می گیرند؛ به عنوان نمونه، توربوجت و توربوفن دو موتور دارای توربین گازی محسوب می شوند. در این نوع از توربین، همه انرژی حاصل شده از فرایند احتراق گازها، صرف گردش کمپرسور می شود؛ جالب است بدانید که هوای داغ یا سایر ضایعات فرایند تولید انرژی، به شکل یک سیال با شتاب از انتهای توربین گازی به بیرون می رود.

توربوشفت:

توربوشفت نیز نوعی از توربین گازی است که این روزها علاوه بر استفاده در انواع بالگرد، در کشتی و تانک نیز مورداستفاده قرار می گیرد. اگر بخواهیم به شکل تخصصی توربوشفت را بررسی کنیم، باید بگوییم که این مدل از توربین، کاربردی شبیه به توربوکمپرسور و توربوپمپ دارد؛ چرا که انرژی تولیدشده در محفظه احتراق، برای گردش های مکانیکی به کار می رود. جالب است بدانید که این انرژی متناسب با نوع کاربرد توربین، در قسمت های گوناگونی به کار می رود؛ مثلا اگر این توربین در یک بالگرد به کار رود، انرژی تولیدشده صرف چرخاندن بال ها خواهد شد.

توربین های گازی چه معایبی دارند؟

توربین های گازی در بسیاری از صنایع تخصصی به کار می روند و با توجه به تولیدات مدرن، در بخش های گوناگونی تحولاتی را ایجاد کرده اند؛ اما در مجموع، نباید فراموش کنیم که توربین های گازی نیز معایبی دارند. جالب است بدانید که جوانسازی قطعات توربین های گازی نیز ریشه در همین معایب دارند. بنا به نظر متخصصان، معایب توربین های گازی، شامل موارد زیر می شود:

• قیمت بسیار زیاد؛
• دمای کار بسیار بالا؛
• کاربرد نامنظم در موقعیت های نوسان بار.

علاوه بر این ها، این توربین ها به سبب اینکه از فلزهای آلیاژی ساخته شده اند، به مرور زمان دچار آسیب و فرسودگی می شوند؛ در نتیجه، جوانسازی، تعمیر یا تعویض برخی از قطعات این توربین ها محتمل خواهد بود.

چرا قطعات توربین های گازی جوانسازی می شوند؟

ما در یک کلمه می توانیم به پرسش بالا پاسخ دهیم، اما اگر یک دید تخصصی به قضیه داشته باشید، پاسخ این پرسش تا حدودی دشوار خواهد بود. هر جزء از توربین های گازی به دلایل گوناگونی تعمیر یا جوانسازی خواهند شد. البته در کل این مسئله را در نظر داشته باشید که توربین های گازی بسیار گرانبها هستند؛ به همین دلیل، تعویض کلی آنها تقریبا منتفی است و صرفا تعمیر می شوند. عواملی که در ادامه بیان خواهیم کرد، کم و بیش در فرسودگی توربین های گازی اثر خواهند داشت :

• میزان پایداری ریز ساختارها؛
• بارهای ارتعاشی؛
• دمای وارد شده به قطعات؛
• ویژگی های خورندگی موجود در محیط نصب توربین؛
• برخورد با اشیا خارجی یا سایش با سایر اجزا توربین.

جالب است بدانید که پره های ثابت در توربین های گازی، یکی از آسیب پذیرترین اجزا هستند؛ این قسمت از توربین های گازی، معمولا پس از گذشت زمانی خاص، نیاز به بازرسی و در برخی موارد، جوانسازی دارند.

فرایند جوانسازی قطعات توربین های گازی چگونه انجام می شود؟

حال که آسیب های احتمالی را برشمردیم، وقت آن رسیده است که چند کلمه ای هم درباره مراحل جوانسازی قطعات توربین های گازی صحبت کنیم. با مرور این بخش از مقاله، قادر خواهید بود یک تصویر کلی از جوانسازی یا ترمیم توربین های گازی ایجاد کنید .

مرحله اول: عیب سنجی؛

در این مرحله، متخصصان توربین گازی را تحت بازرسی چشمی یا تخصصی قرار می دهند. معمولا از روشهایی مانند مایعات نافذ FPI، بازرسی متالوگرافی به مدد روش EDX و سایر بازرسی های ابعادی برای تشخیص عیب استفاده می شود.

مرحله دوم: انتخاب روش جوانسازی و انجام فرایند

متخصصان از روش های بسیار متنوعی برای جوانسازی قطعات توربین های گازی استفاده می کنند. گفتنی است که روش مورد استفاده متناسب با میزان آسیب یا قطعه موردنظر انتخاب خواهد شد؛ اما در مجموع، از روش های زیر برای جوانسازی قطعات استفاده می شود:

• حذف پوشش ها و جایگزین کردن پوشش های جدید؛
• بازسازی انواع خرابی های مکانیکی؛
• اعمال فرایندهای جوانسازی؛
• جوشکاری های پیشرفته مانند جوشکاری پودری لیزری؛
• بازسازی های گرمایی.

مرحله سوم: پایان فرایند جوانسازی

پس از آنکه فرایند جوانسازی اولیه انجام شد، فرایند دیگری با عنوان اصلاح دانه بندی قطعه ها آغاز می شود؛ در این فرایند از روش هایی مانند عملیات حرارتی انحلالی و عملیات حرارتی پیر سختی استفاده می شود. در پایان این فرایند، قطعه ها با آنالیزهای گوناگون مانند آنالیز SEM بررسی خواهند شد.

سخن پایانی
در این مقاله ابتدا تلاش کردیم تا توربین گازی و روش کار آن را بیان کنیم؛ سپس به معرفی انواع توربین های گازی و نحوه کاربرد هرکدام پرداختیم. این معرفی به شما کمک می کند که فرایند جوانسازی قطعات توربین های گازی را بهتر درک کنید. در بخش های پایانی مقاله، نکاتی درباره جوانسازی قطعات توربین های گازی و روش های معروف آن بیان کردیم و یک آموزش مرحله به مرحله نیز ترتیب دادیم.