توربین وسیله ای مکانیکی است که انرژی یک سیال مانند آب، بخار یا گاز را به انرژی مکانیکی چرخشی تبدیل می کند. این شامل یک چرخ یا روتور با تیغه ها یا سطل هایی است که در اطراف آن چیده شده اند. هنگامی که سیال از توربین عبور می کند، نیرویی به پره ها وارد می کند و باعث چرخش روتور می شود. توربین ها به طور گسترده در صنایع و کاربرد های مختلف برای تولید نیرو، هدایت ماشین آلات و انجام سایر وظایف مکانیکی استفاده می شوند.
انواع مختلفی از توربین ها وجود دارد که هر کدام برای کاربرد ها و شرایط کاری خاص طراحی شده اند. برخی از انواع رایج توربین ها عبارتند از :
توربین های بخار به طور گسترده در نیروگاه ها برای تولید برق استفاده می شوند. آنها از بخار پرفشار برای چرخش پره های توربین استفاده می کنند.
توربین‌های بخار را می‌توان به دو نوع اصلی طبقه بندی کرد.
توربین های ضربه ای که از برخورد جت های بخار بر روی پره ها استفاده می‌کنند و توربین های واکنشی که از فشار بخار برای به حرکت درآوردن پره ها استفاده می‌کنند.
توربین های گازی که به توربین های احتراق نیز معروف هستند در تولید برق، هوانوردی و کاربردهای صنعتی استفاده می شوند. آنها با سوزاندن سوخت مانند گاز طبیعی و استفاده از گازهای داغ برای به حرکت درآوردن پره های توربین عمل می کنند. توربین‌های گازی به دلیل نسبت قدرت به وزن بالا و زمان راه‌اندازی سریع معروف هستند.
از توربین های آبی برای مهار انرژی آب جاری و تبدیل آن به انرژی مکانیکی استفاده می شود. آنها معمولاً در نیروگاه های برق آبی استفاده می شوند و بسته به طراحی و ویژگی های جریان آب، می توانند به انواع مختلفی از جمله توربین های پلتون، توربین های فرانسیس و توربین های کاپلان طبقه بندی شوند.
از توربین های بادی برای جذب انرژی جنبشی باد و تبدیل آن به نیروی الکتریکی استفاده می شود. آنها از تیغه های بزرگی تشکیل شده اند که روی یک روتور نصب شده اند که هنگام وزش باد می چرخد. توربین های بادی به طور گسترده در مزارع بادی برای تولید انرژی پاک و تجدیدپذیر استفاده می شوند.
توربین ها کاربرد های گسترده ای در صنایع مختلف دارند. برخی از کاربرد های اصلی آنها عبارتند از
توربین ها نقش مهمی در نیروگاه ها برای تولید برق دارند. توربین های بخار، توربین های گاز و توربین های برق آبی معمولاً برای به حرکت درآوردن ژنراتورها و تولید نیروی الکتریکی در مقیاس بزرگ استفاده می شوند.
توربین های گازی، به ویژه موتور های جت، به طور گسترده در هوانوردی برای نیروی محرکه استفاده می شوند. آنها نیروی رانش لازم را برای به حرکت درآوردن هواپیما فراهم می کنند و به دلیل توان خروجی و کارایی بالای خود شناخته شده اند.
توربین های گاز و توربین های بخار در صنایع دریایی برای تامین انرژی کشتی ها و زیردریایی ها استفاده می شوند. آنها نیروی محرکه ای برای کشتی های نیروی دریایی فراهم می کنند و همچنین برای تولید برق داخل کشتی استفاده می شوند.
توربین های گازی در صنعت نفت و گاز برای کاربرد های مختلف از جمله کمپرسور های محرک، پمپ های تغذیه و سکوهای دریایی استفاده می شوند.
توربین ها در سیستم های محرک مکانیکی مختلف مانند ماشین آلات صنعتی، پمپ ها و کمپرسور ها استفاده می شوند که در آنها انرژی مکانیکی چرخشی مورد نیاز است.
آلیاژ های فولاد ضد زنگ، مانند فولاد زنگ نزن 316 و فولاد ضد زنگ 304، به طور گسترده در اجزای توربین استفاده می شوند. آنها مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی، استحکام در دمای بالا و خواص مکانیکی خوب دارند. فولاد ضد زنگ معمولاً در پره های توربین، پوشش ها و سیستم های اگزوز استفاده می‌شود.
سوپر آلیاژ ها مانند اینکونل به دلیل استحکام استثنایی در دمای بالا، مقاومت در برابر خزش و مقاومت در برابر خوردگی شناخته شده اند. این آلیاژ ها در بخش های گرم توربین های گازی استفاده می شوند، جایی که در معرض دما و تنش های بسیار بالایی قرار دارند. آنها معمولاً در پره های توربین، محفظه های احتراق و دیسک های توربین استفاده می شوند.
آلیاژ های تیتانیوم سبک وزن، قوی و مقاومت در برابر خوردگی عالی هستند. آنها معمولاً در موتورهای توربین گاز، به ویژه در قطعاتی که در معرض دماهای بالا هستند، مانند پره های کمپرسور و روتور ها استفاده می شوند. استفاده از آلیاژ های تیتانیوم به کاهش وزن کلی توربین کمک می کند و بازده سوخت را بهبود می بخشد.
CMC ها مواد پیشرفته ای هستند که پایداری در دمای بالا، چگالی کم و مقاومت در برابر شوک حرارتی عالی را ارائه می دهند. آنها از الیاف سرامیکی تشکیل شده اند که در یک ماتریس سرامیکی تعبیه شده اند. CMC ها در بخش های داغ توربین های گازی، به ویژه در قطعاتی مانند آسترهای احتراق و پوشش های توربین استفاده می شوند.
کامپوزیت های CFRP از الیاف کربنی تشکیل شده اند که در یک زمینه پلیمری، معمولاً اپوکسی، جاسازی شده اند. نسبت استحکام به وزن بالا، سفتی و مقاومت در برابر خستگی را ارائه می دهند. کامپوزیت های CFRP در پره های توربین، هاب روتور و سایر اجزای ساختاری برای کاهش وزن و افزایش عملکرد استفاده می شود.
توربین هایی که در محیط های با دمای بالا کار می کنند به موادی با مقاومت حرارتی عالی نیاز دارند. آلیاژ های مقاوم در برابر حرارت، مانند فولاد های عملیات حرارتی شده، در قطعاتی مانند روتورها و پوشش های توربین استفاده می شوند. این آلیاژ ها استحکام و خواص مکانیکی خود را در دماهای بالا حفظ می کنند.
آلیاژ های مس مانند برنز و برنج به دلیل هدایت حرارتی عالی و مقاومت در برابر خوردگی در یاتاقان ها و آب بندی های توربین استفاده می شوند. آنها به دفع گرما و روانکاری در قسمت های چرخان کمک می کنند.
تولید توربین ها شامل مراحل مختلفی از جمله طراحی، ساخت، مونتاژ و آزمایش است. مراحل زیر یک نمای کلی از فرآیند تولید توربین ارائه می دهد:
مهندسان الزامات خاص و شرایط عملیاتی توربین را تجزیه و تحلیل می کنند و یک طراحی دقیق ایجاد می کنند. این شامل انتخاب مواد مناسب، تعیین پروفیل پره ها و بهینه سازی کارایی و عملکرد توربین است.
فرآیند تولید شامل ساخت اجزای توربین مانند روتور، تیغه ها، پوشش و شفت است. این معمولاً شامل فرآیندهایی مانند ریخته‌گری، آهنگری، ماشین‌کاری و جوشکاری می‌شود. تکنیک های ساخت پیشرفته مانند پرینت سه بعدی نیز در تولید توربین استفاده می شود.
هنگامی که اجزای جداگانه تولید می شوند، برای تشکیل توربین کامل مونتاژ می شوند. این شامل نصب تیغه ها روی روتور، اتصال بدنه، و اتصال شفت و یاتاقان ها می شود.
توربین ها تحت آزمایش های دقیق قرار می گیرند تا از عملکرد، کارایی و قابلیت آنها اطمینان حاصل شود. این شامل آزمایش یکپارچگی مکانیکی، تجزیه و تحلیل ارتعاش و ارزیابی عملکرد تحت شرایط عملیاتی مختلف است.
توربین ها پس از ساخت و آزمایش، حمل و نقل و در محل مورد نظر نصب می شوند. تعمیر و نگهداری و بازرسی های منظم برای اطمینان از عملکرد بهینه و رسیدگی به هرگونه مشکل احتمالی که ممکن است ایجاد شود انجام می شود.
به طور کلی، توربین ها ماشین های حیاتی هستند که انقلابی در تولید نیرو، سیستم های پیشرانه و سیستم های محرک مکانیکی ایجاد کرده اند. با پیشرفت های مداوم در فناوری، توربین ها به تکامل خود ادامه می دهند و کار آمد تر، قابل اعتماد تر و دوستدار محیط زیست می شوند.
منبع :https://hamiransteel.com/
طراحی سایت و سئو توسط شرکت آیوا وب
