بررسی نیروگاه و توربین های گازی

نگرش کلی بر توربین‌های گاز
دنیای توربین گاز اگر چه دنیای جوانی است لیکن با وسعت کاربردی که از خود نشان داده، خود را در عرصه‌ی تکنیک مطرح کرده است . زمینه‌های کاربرد توربین‌های گاز در نیروگاه‌ها و به‌خصوص در مواردی که فوریت در نصب و بارگیری مدنظر است می‌باشد. همچنین‌ به عنوان پشتیبان واحد بخار و نیز مواقعی که شبکه سراسری برق از دست می‌رود یعنی در خاموشی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مضافاً این‌که توربوکمپرسورها که از انرژی حاصله روی محور توربین برای تراکم و بالا بردن فشار گاز استفاده می‌شود، در سکوهای دریایی ، هواپیماها و ترن‌ها استفاده می‌شود .
شکل (۱-۱) یک توربین گاز معمولی را با مشخص کردن اجزاء نشان می‌دهد.

شکل (۱-۱) : توربین گاز معمولی و اجزای آن
مختصری از سرگذشت توربین‌های گاز از سال ۱۷۹۱ میلادی تا به امروز به‌شرح زیر می‌باشد .
اولین نمونه توربین گاز در سال ۱۷۹۱ توسط Jonh  Barber ساخته شد . نمونه بعدی در سال ۱۸۷۲ توسط Stolze ساخته شد که شامل یک کمپرسور جریان محوری چند مرحله‌ای به هم‌راه یک توربین عکس‌العملی چند مرحله‌ای بود که یک اتاق احتراق نیز در آن قرار داشت . اولین نمونه آمریکایی آن در ۲۴ ژوئن ۱۸۹۵ توسط Charles  G.Guritis  ساخته شد. اما اولین بهره‌برداری و تست واقعی از توربین گاز در سال ۱۹۰۰ م بوسیله Stolz صورت گرفت که راندمان آن بسیار پایین بود . در همین سال ها در پاریس یک توربین گاز بوسیله برادرانArmangand ساخته شد که دارای نسبت فشار تقریبی ۴ و چرخ کوریتس به ابعاد ۵/۹۳ سانتی‌متر قطر با سرعت rpm 4250 بود که دمای ورودی به توربین حدود  560اندازه‌گیری شد و راندمان آن در حدود ۳% بود. H.Holzwarth  اولین توربین گاز با بهره اقتصادی بالا را طراحی کرد، که در آن از سیکل احتراق بدون پیش‌تراکم استفاده می‌‌شد و قسمت اصلی یک ماشین دوار با تراکم متناوب بود.
هم‌چنین Stanford  سال ۱۹۱۹ یک توربین گاز که دارای سوپر شارژر بود، ساخت که در هواپیما نیز از آن استفاده شد. اولین توربین گازی که برای تولید قدرت مورد استفاده قرار گرفت به‌وسیله Brown Boveri  ساخته شد. وی از یک توربین گاز برای راندن هواپیما استفاده کرد. هم‌چنین در سال ۱۹۳۹ م، وی یک توربین گاز با خروجی MW 4 ساخت که بر اساس سیکل ساده طراحی شده بود و کارکرد پایینی داشت. این توربین تنها به مدت ۱۲۰۰ ساعت مورد بهره‌برداری قرارگرفت و عیوب مکانیکی فراوان داشت . از جمله اصلاحات وی برروی توربین ، بالا بردن راندمان آن به میزان ۱۸% بود.
در انگلستان گروهی به سرپرستی Whittle در سال‌‌ 1936 ‌م یک کمپرسور سانتریفوژ‌تک مرحله‌ای با ورودی دوطرفه و یک توربین تک‌ مرحله‌ای کوپل شده به ‌آن را به هم‌‌راه یک اتاق طراحی کردند. اما با تست این موتور نتایج چندان راضی‌کننده‌ای به‌دست نیامد. در سال ۱۹۳۵‌م در آلمان شخصی به‌نام Hans  Von یک توربوجت با کمپرسور سانتریفوژ ساخت که از مزایای خوبی نسبت به نمونه‌های قبلی برخوردار بود. در آمریکا کمپانیAlis Chalmers اصلاحات فراوانی برروی راندمان توربین‌های گاز و کمپرسورها انجام داد و راندمان کمپرسور را به ۷۰% – ۶۵% و راندمان توربین را به ۶۵% -۶۰% رسانید.