كيف تعمل توربينات الغاز؟

2026 مؤلف: Howard Calhoun | calhoun@techconfronts.com. آخر تعديل: 2025-01-24 13:11:23

التوربينات الغازية هي محرك يقوم فيه العضو الرئيسي للجهاز (الدوار) ، في عملية التشغيل المستمر ، بتحويل الطاقة الداخلية للغاز (في حالات أخرى ، البخار أو الماء) إلى عمل ميكانيكي. في هذه الحالة ، يعمل تدفق مادة العمل على الشفرات المثبتة حول محيط الدوار ، مما يؤدي إلى تحريكها. في اتجاه تدفق الغاز ، تنقسم التوربينات إلى محورية (يتحرك الغاز بالتوازي مع محور التوربين) أو شعاعي (حركة عمودية بالنسبة إلى نفس المحور). هناك آليات أحادية ومتعددة المراحل.

يمكن أن تعمل التوربينات الغازية على ريش بطريقتين. أولاً ، إنها عملية نشطة ، عندما يتم توفير الغاز لمنطقة العمل بسرعات عالية. في هذه الحالة ، يميل تدفق الغاز إلى التحرك في خط مستقيم ، ويؤدي جزء الشفرة المنحني الذي يقف في طريقه إلى انحرافه ، ويدور نفسه. ثانيًا ، إنها عملية من النوع التفاعلي ، عندما يكون معدل إمداد الغاز منخفضًا ، ولكن يتم استخدام ضغوط عالية. لا توجد محركات من النوع النفاث تقريبًا في شكلها النقي ، لأنه يوجد في توربيناتها قوة طرد مركزي تعمل على الشفرات جنبًا إلى جنب مع قوة رد الفعل.

أين يتم استخدام التوربينات الغازية اليوم؟ يسمح مبدأ تشغيل الجهاز باستخدامه لمحركات مولدات التيار الكهربائي ، والضواغط ، وما إلى ذلك. تستخدم التوربينات من هذا النوع على نطاق واسع في النقل (تركيبات توربينات الغاز على متن السفن). بالمقارنة مع نظائرها البخارية ، لها وزن وأبعاد صغيرة نسبيًا ، فهي لا تتطلب ترتيب غرفة المرجل ، وحدة التكثيف.

التوربينات الغازية جاهزة للتشغيل بسرعة إلى حد ما بعد بدء التشغيل ، وتنتج طاقة كاملة في حوالي 10 دقائق ، وسهلة الصيانة ، وتتطلب القليل من الماء للتبريد. على عكس محركات الاحتراق الداخلي ، ليس لها تأثيرات بالقصور الذاتي من آلية الكرنك. محطة التوربينات الغازية أقصر مرة ونصف من محركات الديزل وأكثر من ضعف الضوء. تتمتع الأجهزة بالقدرة على العمل بوقود منخفض الجودة. تجعل الصفات المذكورة أعلاه من الممكن النظر في محركات من هذا النوع من الأهمية الخاصة للحوامات والقوارب المحلقية.

التوربينات الغازية كمكون رئيسي للمحرك لها عدد من العيوب الهامة. من بينها ، لوحظ ضوضاء عالية ، أقل من محركات الديزل ، الكفاءة ، فترة قصيرة من التشغيل في درجات حرارة عالية (إذا كانت درجة حرارة وسيط الغاز المستخدم حوالي 1100 حتى 750 ساعة في المتوسط).

تعتمد كفاءة التوربينات الغازية على النظام الذي تستخدم فيه. على سبيل المثال ، الأجهزةتستخدم في صناعة الطاقة مع درجة حرارة أولية للغازات أعلى من 1300 درجة مئوية ، مع نسبة ضغط هواء في الضاغط لا تزيد عن 23 ولا تقل عن 17 ، ولها معامل حوالي 38.5٪ في العمليات المستقلة. هذه التوربينات ليست منتشرة بشكل كبير وتستخدم بشكل أساسي لتغطية ذروة الحمل في الأنظمة الكهربائية. اليوم ، يعمل حوالي 15 توربينًا غازيًا بقدرة تصل إلى 30 ميجاوات في عدد من محطات الطاقة الحرارية في روسيا. في المحطات متعددة المراحل ، يتم تحقيق كفاءة أعلى بكثير (حوالي 0.93) بسبب الكفاءة العالية للعناصر الهيكلية.