لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 10
طراحی کمپرسورهای گازی
فناوری توربین گازی: گام نهادن به سوی کارایی نویسنده: تیموتی هاسکی از جی‌ئی‌پاور سیستمز ایالات متحده امریکا مترجم: مهرداد غروی qFB آخرین محصول اضافه شده به خانواده توربین گازی تکنولوژی FGEاست.این دستگاه بر مبنای طراحی ماشین FA ساخته شده و در بردارنده آخرین‌پیشرفت‌ها در مواد و تکنولوژی توربین است. در بسیاری از کاربردهای امروزی توربین گازی، کار پیوسته توربین، ضرورت دارد. با افزایش‌ساعات عملیات هزینه سوخت اهمیت بیشتری در زمینه بهسازی طراحی این ماشین‌ها پیدامی‌کند. همچنان که هزینه عملیاتی (یا سوخت) مهم‌تر می‌شود، توسعه فناوری معطوف بر بهبودکارایی می‌شود و این عمدتا از طریق افزایش درجه احتراق صورت می‌گیرد. اما حرارت عملیاتی‌بیشتر می‌تواند مهندسان طراح را به سویی بکشاند که از قطعاتی گرانتر استفاده کنند که بربهره‌برداری و نگهداری اثر گذارد. در این محیط با توربین گازی و استفاده گسترده از آن به عنوان‌ماشین‌های بار باید در آرایش چرخه ترکیبی برای تولید برق و کاربرد تولید مشترک - بهینه سازی‌طراحی توربینهای گازی، اهدافی چندگانه - نظیر هزینه پایین، هزینه سوخت و هزینه‌های‌تعمیرات و نگهداری در عمر ماشین - را دنبال کند. چالش‌ها: برای برخورد با این چالش‌هاست که چی‌ئی‌پاور سیستمز به تکامل خط تولیدتوربین گازی FB ادامه می‌دهد. آخرین نمونه Frame qFB است که در نمایشگاه 2002 پاورجن‌اروپا - محل نمایش پیشرفته‌ترین توربینهای گازی 52 هرتز خنک شونده - معرفی شد. این‌دستگاه از اوایل سال 2004 به بازار عرضه خواهد شد. نوع 60 هرتز خانواده FB یعنی 7FB Frameدر سال 1999 معرفی و نخستین واحد آن در طرح ریلاینت انرجی در هانترزتاون - ایالت‌پنسیلوانیا ایالات متحده امریکا نصب شد. دستگاه qFB Frame با HEAT یعنی فناوری پیشرفته و بسیار کارای، توربین بخاری GEترکیب شده که برای عملیات چرخه ترکیبی ترکیب و برای تولید بیش از 412 مگاوات طراحی شده‌و کارایی نامی آن به 58 درصد رسیده است. برای مقایسه باید گفت که توربین گازی 52 هرتز Frame qFAخروجی چرخه ترکیبی 390/8 مگاوات داشته و کارایی آن 56/7 درصد است.qFBآخرین گام تکاملی در فناوری اف جی یی است و مبتنی بر پیشبرد فناوری و مواد توربین است.کارکرد ناوگان نصب شده توربینهای گازی F تکنولوژی جی یی تا حال جمعٹ به شش‌میلیون‌ساعت رسیده است و کمپانی انتظار دارد این فناوری پیشرفته به نشانه‌ای از عملکرد بالا وقابلیت اتکاء ماشین‌های جدید FB تبدیل شود. کمپانی GE از کار موتورهای هوایی خود فناوری توانمند سازی مواد و خنک کنی را برای احتراق‌بالا در ماشین‌های اولیه F به کار گرفت. ماشین اصلی Frame 7F در سال 1989 معرفی شد که‌درجه احتراق آن به میزان 2300 فارنهایت (1260 سانتیگراد) بود و امروز این میزان برای‌ماشین‌های qFB Frame به بیش از 2520 فارنهایت (1370 سانیتگراد) رسیده است. درجه احتراق ماشین‌های FAوF به خاطر پرهیز از خنک کردن سومین (آخرین مرحله‌تیغه‌های توربین و تمایل به نگهداری حرارت خروجی توربین گازی در حد درجه پذیرش‌توربین‌های بخاری معمول، محدود شد. افزایش نسبت‌های پیشین همچنین با تغییراتی در موادهوا شکن (ایرودینامیکی) یا افزایش نرخ فشار توام شد. از هنگام مصرف این فناوری درجه احتراق‌سری Fپیوسته افزایش یافته است. با متعادل سازی حد افت سرعت کمپرسورهای فعلی FA امکان افزایش زیاد حرارت احتراق ومحدود کردن افزایش حرارت خروجی میسر شده است. افزایش بیشتر حرارت احتراق با بهبود آلیاژامکان‌پذیر خواهد شد. افزایش در حرارت احتراق بسیار مهم است زیرا خروجی را افزایش می‌دهدو به شکلی اساسی خروجی و کارایی چرخه ترکیبی را تغییر می‌دهد. افزایش در نسبت فشارشارش‌بردارهای توربین را عوض می‌کند که این امر مستلزم طراحی دوباره ایرودینامیک نازل‌ها وباکت‌ها (پره‌ها و تیغه‌ها) است. ة طراحی کمپرسور رشد بهسازی کمپرسورهای سری اف با تکامل تکنولوژی F توام گشته است. در سال 1998یک آزمایش کمپرسور FA انجام شد تا قابلیت و توان آن را تاییدی دوباره کند. هدف این آزمون دردرجه اول نقشه برداری دقیق ایرودینامیک کمپرسور FA و رفتار ایرومکانیک آن و در درجه دوم‌مشخص کردن رفتار حرارتی ساختار و تور کمپرسور HRR (دارای شیار با خط شعاعی بالا) بود. یک نتیجه اصلی آزمایش ایجاد خصیصه‌های سرعت زیاد و افت سرعت کمپرسور بود که‌نشانگر حد عملیاتی آن بود و افزایش نسبت رشد فشار را امکان‌پذیر می‌ساخت. نتیجه عمده دیگرتعیین ناپایداری حرارتی روتور به شکل تجربی بود که برای تصدیق پیش‌بینی تحلیلی ساختارروتور HRR مورد استفاده قرار گرفت. آزمایش کمپرسور FA به هموارسازی تکامل تکنولوژی FBکمک کرد. با حفظ طراحی پایه به کار رفته در ماشین‌های FA، کمپرسور توربین گازی FBدستگاهی 18 مرحله‌ای با واحد شارش محوری با دریچه ورودی کمپرسور متغیر است که کارایی‌بالا و انتشار اندک را در دامنه عملیاتی وسیع به دست دهد. پره‌های متغیر خصیصه جریان سریع‌پایین را بهبود می‌بخشد، شروع کار را آسان‌تر و عملکرد بهتر بخش بار در کاربرد چرخه ترکیبی رامهیا می‌کنند بستن پره‌ها حرارت خروجی را در حالت کاهش بار بالا نگه می‌دارد و به این ترتیب‌قابلیت افزایش بخار را، اگر توربین گازی با کمتر از ده درصد بار بگردد، حفظ می‌کنند. در تمام‌مسیر تیغه‌های کمپرسور مواد ایرودینامیکی فولاد زنگ نزن کرومیوم است. هنگامی که واحدهایFA در نسبت فشار 15/5 به یک کمپرسور و ماشین‌های FB در نسبت 18/5 به یک عمل می‌کند. مواد پیچ مهار روتور کمپرسور به آلیاژ 2N718 عوض شده تا امکان مهار بار در حدی بالاتر رابرای گشتاور FB فراهم کند. قالب (ریخته‌گری) مدخل FB نیز بهبود یافته تا عملکرد ایرودینامیک را در شارش انبوهی‌بالاتر بهتر کند. آرایش چند راهه پوسته هواگیری کمپرسور نیز بهتر شده تا گذار از فضای مرده‌کمپرسور به سوی مسیر بیرونی شارش کمپرسور را بهتر کنترل کند. جی ئی تغییراتی زیاد در طراحی جزییات اعمال کرده که از جمله به تعویض جای قلاب‌های‌کشنده، بهینه‌سازی فلانژهای کاذب، استفاده منطقی از عایق پوسته و سایر تغییراتی می‌توان‌اشاره کرد که پوسته را هنگام شروع به کار و خاتمه کار موتور حفظ می‌کند. ة بهبود توربین در مقایسه بین سری FAوFB پیشرفتهایی در طراحی توربین سه مرحله‌ای اشکار می‌شود. باافزایش حرارت احتراق، مسیر ایرودینامیک گاز FB دوباره طراحی و مواد تازه‌ای مورد استفاده قرارگرفته است. ایرودینامیک سد بعدی پیشرفته‌ای برای طراحی توربین به کار گرفته شده که در آن‌برای بهینه‌سازی جریان گاز از دینامیک سیال کامپیوتری استفاده شده تا به این ترتیب کارایی‌بهتر و مصرف پایین‌تر هوای خنک کننده حاصل گردد. درجه حرارت بالاتر احتراق، کاربرد کریستال N5 را در نخستین مرحله باکت (Bucket) طلب‌می‌کند که دارای پوشش عایق حرارتی باشد. باکت‌های مراحل دو و سه متشکل از مواد GTD444مستقیمٹ جامد شده هستند که جایگزین مواد DSGTD111 واحدهای FA شده‌اند. نازل‌های‌مراحل دو و سه FB از GTD111 بهره می‌برند درحالی که واحدهای پیشین F از FSX414 با پایه‌کبالت استفاده می‌کردند. آلیاژ GTD111 در اصل برای باکت‌ها طراحی شده، قدرت جمع و باز شدن تدریجی بیشتری راعرضه می‌کند و در سری FB به کار گرفته شده تا همان مسیر وقفه بازرسی گاز داغ 7FA را حفظکند. با استفاده از عرضه هوای پرفشار کمپرسور، ردیف‌های 1 و 2 باکت توربینهای FB کاملا با هواخنک می‌شود واز ترکیب خنک‌کننده‌های فلز کاری، جریان همگرفتی و فیلم استفاده می‌کند.سیستم مشابهی نیز برای خنک کردن نازل‌های ردیف 1 و 2 مورد استفاده قرار می‌گیرد. ة احتراق پیشرفته با توجه به نیاز فزاینده به برق تمیز، توربینهای گازی FB به سیستم پیشرفته احتراق جی ئی باNOx2+ خشک اندک مجهز خواهند شد که برای کمتر از 25PPmNOx طراحی شده یعنی‌هنگامی که گاز طبیعی بدون تزریق آب یا بخار مشتعل می‌شود. این سیستم احتراق دارای 18مشعل ردیف شده در زاویه سطحی پیرامون پوسته موتور است و مشابه سیستمی است که برای‌توربینهای گازی Fcame qFA و Frame qH به کار گرفته شده است. مشعل‌ها عرضه کننده توان‌دو سوختی اثبات شده عملیات احتراق گازی و / یا سوختهایی با گوگرد پایین هستند. حرارت احتراق کلید کارایی چرخه ترکیبی و در نتیجه به حداقل رساندن هزینه سوخت است.تجربه فزاینده جی ئی با تکنولوژی پیشرفته توربینهای گازی باعث پیشرفت عمده حرارت احتراق‌در خط تولید FB شده است. این توسعه ادامه می‌یابد و سهمی ارزشمند در فناوری تولیدات، طراحی‌و تکنیک‌های ساخت خواهد داشت تا باعث ارتقاء عملکرد و کاهش هزینه‌های نیروگاهی شود. به هر شکل در طراحی توربینهای گازی در محیط جهانی مقررات زدایی شده تعادل در سه‌عنصر هزینه‌ای را طلب می‌کند، هزینه سرمایه‌داری، هزینه‌های
طراحی کمپرسورهای گازی