أجزاء التربينة الغازية ‪ Gas Turbine

‫
العلوم الهندسيه الهندسه الميكانيكيه

التربينة الغازية  ‪      Gas Turbine‬‬

‫

تتميز المحطات الغازية بسرعة تشغيلها حيث يقدر زمن تشغيل التربينات الغازية من ‪ 9.5‬ إلى ‪  15‬دقيقة لذلك تستخدم‬
‫المحطات الغازية عادتا كمحطات تشغيل اضطراري ونظرا لتدنى كفاءة التربينات الغازية التي تقدر ب‪ 32‬إلى ‪%35‬‬
‫وأيضا نظرا لارتفاع درجة حرارة العادم يتم تصميم التربينات الغازية في أغلاب الأحيان بدورات مركبة حيث يتم تمرير‬
‫عادم التربينات الغازية إلى غلاية لإنتاج البخار و تشغيل تر بينة بخارية وتعتبر الدورة المركبة رفع كفاءة التربينة الغازية‬
‫حيث تعتبر محطات الدورة المركبة من اكبر المحطات كفاءة وتقدر ب ‪% 52-43‬‬
‫أجزاء التربينة الغازية‬

1. ‫ نظام مدخل الهواء‬
2. ‫ ضاغط الهواء‬
3. ‫ غرفة الاحتراق‬
4. ‫ عمود التربينه
5. ‫ صندوق التروس‬
6. ‫ريش التربينه
7. كراسي التحميل

‫نظام مدخل الهواء‬

‫ويحتوى على عدد كبير من المصفيات لتنقية الهواء الداخل إلى الضاغط من الشوائب وعادتا تتكون المصفيات من‬
‫ورق ترشيح او قماش مغمور فى الزيت‬
‫

ضاغط الهواء المحوري‬

‫
‫ووظيفته توفير الهواء ألازم لعملية الاحتراق وهواء تبريد أجزاء التربينة ويتكون الضاغط من عدة مراحل من‬
‫الريش الثابتة والمتحركه والغطاء العلوي والغطاء السفلى وريش توجيه الهواء حيث يتم ضغط الهواء على محور‬
‫الضاغط عن طريق إزاحة الريشة المتحركة للهواء ليتم توجيه إلى المرحلة التالية عن طريق الريشة الثابتة‬
‫وهكذا إلى أخر مرحلة من مراحل الضاغط وتعتمد نسبة الانضغاط لضاغط الهواء على عدد مراحل الريش‬
‫وزاوية ميل الريشة المتحركة والثابتة ودرجة حرارة الجو ويتم التحكم في ضغط الضاغط عن طريق تغيير‬
‫زاوية ريش التوجيه المتحركة‬
‫حيث تعمل ريش التوجيه على الحد من كمية الهواء الداخلة للضاغط وهى ريش يتم تحريكها عن طريق محرك‬
‫كهربائي أو ذراع هيدروليكي وعادتا تكون الريش المتحركة قبل المرحلة الأولى لمراحل الضاغط وفى بعض‬
‫التربينات الكبير يصمم ضاغط الهواء بمرحلتين أو ‪ 3‬ مراحل من الريش المتحركة للحماية من حدوث كبح في‬
‫الضاغط اثنا إيقاف وتشغيل التربينة الغازي‬

 ‫

صمامات نزف الهواء ‪           BLOW OFF VALVES ‬‬

‫

 لإيقاف الحمل على ضاغط الهواء  ‪  COMPRESSOR‬في التربينة الغازية إثناء بدء تشغيل أو إيقاف التربينة يتم‬
‫فتح صمامات نزف الهواء للضاغط المثبتة في الغالب على المرحلة الخامسة والمرحلة التاسعة لمراحل ضاغط‬
‫الهواء والتي بدورها تقوم بنزف الهواء إلى خارج الضاغط ليكون حمل الضاغط اقل من ‪  30%‬وذالك لتفادى‬
‫حدوث كبح ‪  SURGE‬في الضاغط بسبب اختلاف عزم الضاغط وعزم التربينة‬
‫ويتكون الصمام من مكبس ونابض وصمام اسطواني ويتم غلق الصمام عن طريق ضغط هواء التحكم على‬
‫المكبس المثبت اعلي الصمام لتتم عملية الغلق وعند فتح الصمام يتم إيقاف ضغط الهواء على المكبس فيتم فتح‬
‫الصمام بفعل تأثير النابض ويتم التحكم في هواء فتح وغلق الصمامات عن طريق صمام هيدروليكي يقوم بدفع‬
‫هواء التحكم إلى صمامات النزف عند غلق الصمام الهيدروليكي بفعل زيت القدرة ‪  POWER OIL‬حيث عند‬
‫حدوث اي عطل في مكونات التربينة الغازية يتم فتح الصمام الهيدروليكي عن طريق إشارة الفصل ‪ TRIP‬فيتم‬
‫غلق صمامات الوقود وفتح صمامات نزف الهواء‬
‫

التحكم في حرارة الهواء الخارج من الضاغط‬
‫في بعض التربينات الغازية يتم التحكم في حرارة الهواء الخارج من الضاغط عن طريق ريش التوجيه المتحرآة‬
‫حيث عند ارتفاع درجة حرارة الهواء الخارج من الضاغط يتم غلق ريش التوجيه المتحرآة بنسبة ‪ 3%‬في آل‬
‫مرحلة من مراحل غلق ريش التوجيه وذالك لرفع آفاءة التبريد للأجزاء الساخنة للتربينة الغازية وتعتبر بعض‬
‫شرآات تصنيع التربينات الغازية إن هواء تبريد أللأجزاء الساخنة يجب إن لا تتعدى درجة حرارته اآبر من‬
‫‪ 450‬درجة مئوية‬

‫غرفة الاحتراق ‪COMBUSTOR CHAMBER‬‬

‫

وتتكون من‬

‫الحراقة ‪BURNER‬‬

‫تتكون الحراقة من رشاش الوقود الخفيف ‪  FUEL OIL NOZZLE‬ورشاش الوقود الغازي ‪GAS‬‬
‫‪ FUEL NOZZLE‬ونظام تذرية الوقود السائل ‪  SWIRLER‬وهو عبارة عن زعانف توجيه للهواء‬
‫ثابتة تقوم بتدوير الهواء عند مروره من خلالها وذلك لعمل دوامة يتم من خلالها تجزئة الوقود السائل إلى‬
‫ذرات صغيرة بسبب قوة الطرد المركزي وتتكون أيضا من فتحة التبريد بالهواء لرشاش الوقود وتتكون من‬
‫صمام التحكم في الوقود السائل ‪  CONTROL VALVE‬الذي يقوم بالتحكم في كمية الوقود السائل الداخل‬
‫إلى غرفة الاحتراق اى يتحكم في زيادة أو تخفيض الحمل على التربينة الغازية وتتكون من نظام الاشتعال‬
‫الأبتدائى الذي يبدأ عملية الاشتعال في غرفة الاحتراق بغاز بروبان تحت ضغط ‪  2 bar‬ويتم الاشتعال‬
‫عن طريق شمعة احتراق مثبتة عند فتحة خروج الغاز بجانب رشاش الوقود‬

‫نظام التبريد بالهواء لرشاش الوقود ‪NOZZLE COOLING SYSTEM‬‬

‫حيث إن رشاش الوقود موجود في اعلي نقاط التسخين في غرفة الاحتراق يتم سحب هواء مضغوط من المراحل‬
‫الأخيرة للضاغط وتمريره على مبادل حراري لتبريد الهواء ومن ثم تمريره إلى رشاش الوقود لتبريده بصفة‬
‫مستمرة وعند إيقاف التربينة يتم تشغيل ضاغط هواء كهربائي لتبريد الرشاش في حالة إيقاف التربينة‬

‫القميص الداخلي ‪INNER LINER‬‬

‫ويصنع من معدن خاص يقاوم درجات الحرارة العالية جدا ويحتوى على فتحات تبريد الغازات الساخنة لتلائم‬
‫درجة حرارة ريش التربينة ويكون القميص الداخلي لغرفة الاحتراق معرج من الداخل وذلك لزيادة مساحة‬
‫التبريد حيث يتم تبريده بالهواء المار إلى الحراقة‬

‫الغلاف الخارجي ‪OUTER LINER‬‬

‫ووظيفته تثبيت جميع أجزاء غرفة الاحتراق حيث من خلاله يمر الهواء من الضاغط إلى الحراقة‬
‫القراميد الحرارية ‪TILES‬‬
‫وهى موجودة عند أعلى غرفة الاحتراق في منطقة ذات درجة حرارة عالية جدا ومن خصائصها تتحمل درجة‬
‫الحرارة العالية لذلك توضع عند رشاش الوقود ويتم تبريدها من الداخل بالهواء المار إلى الحراقة حيث تحتوى‬
‫على تجاويف تستخدم للتبريد‬

‫مبينات اللهب ‪SIGHT GLASSES‬‬

‫توجد ثلاثة مبينات للهب على غرفة الاحتراق الأولى عند رشاش الوقود والثانية في المنتصف عند رشاشات‬
‫هواء تبريد الغازات الساخنة والثالثة أسفل عرفة الاحتراق بعد تبريد الغازات الساخنة‬

‫مراقبات اللهب ‪FLAME MONITOR‬‬

‫ووظيفتها مراقبة اللهب في غرفة الاحتراق وهى عبارة عن خلية كهروضوئية حيث تحتوى غرفة الاحتراق على‬
‫ثلاثة مراقيبات للهب‬

‫رشاشات هواء تبريد الغازات الساخنة ‪AIR NOZZLES‬‬

‫تثبت رشاشات هواء تبريد الغازات الساخنة في منتصف غرفة الاحتراق حيث تستنزف ‪ 40%‬ من الحجم الكلى‬
‫للهواء الخارج من الضاغط الذي بدوره يقوم بتبريد الغازات الساخنة لتلام حرارة دخول الغازات إلى ريش‬
‫التربينة ‪.‬‬يتم ضغط الهواء إلى غرفة الاحتراق عن طريق الضاغط فيمر الهواء ما بين الغلاف الخارجي والقميص الداخلي‬
‫لغرفة الاحتراق فيقوم بتبريد القميص الداخلي والقراميد الحرارية ومن ثم المرور داخل الحراقة فيتم تدوير‬
‫الهواء في دوامة عن طريق نظام تذرية الوقود ‪ SWIRLER‬ لتذرية الوقود السائل وذلك لنحصل على أعلى‬
‫كفاءة للاحتراق فينتج عن ذلك غازات ساخنة ذات درجة حرارة عالية جدا فيتم تبريدها عن طريق فتحات هواء‬
‫تبريد الغازات الساخنة ومن ثم يتم تمريرها إلى ممر الغازات الساخنة حيث يتم توجيهها إلى ريش التربينة‬
‫نظام تصريف الوقود لغرفة الاحتراق‬

‫عند فشل الاشتعال في غرفة الاحتراق خلال تشغيل التربينة الغازية يتم تجميع كمية من الوقود السائل أسفل غرفة‬
‫الاحتراق وهذا قد يتسبب في حدوث انفجار في غرفة الاحتراق عند إعادة تشغيل التربينة وذالك نتيجة لتبخر‬
‫الوقود السائل بعد تعرضه للحرارة العالية ولتفادى حدوث ذلك يتم تركيب صمام أسفل غرفة الاحتراق يتم فتح‬
‫الصمام عند كل عملية إيقاف للتربينة الغازية لتصريف الوقود المتجمع أسفل الغرفة وعادتا يتم غلق الصمام‬
‫خلال تشغيل التربينة بعد وصول السرعة إلى ‪150 RPM‬‬

‫ممر الغازات الساخنة ‪HOT GAS CASING‬‬

‫ووظيفته توجيه الغازات الساخنة إلى الريش الثابتة للتربينة ويتكون من معدن يتحمل درجة حرارة عالية وعادتا‬
‫يقسم إلى جزئيين جزء علوي وجزء سفلى وفى المنتصف عمود التربينة ويتم تثبيتهما مع بعضهما عن طريق‬
‫اللحام حيث يبرد بالهواء المار إلى عرفة الاحتراق‬

عمود التربينة ‪ROTOR‬‬

‫

‫يصنع عمود التربينة من الحديد الصلب على هيئة قطع اسطوانية يتم لحامها مع بعضها لتكون عمود كامل لحمل‬
‫الريش المتحرآة للضاغط والتربينة حيث يتم تثبيتها في تجاويف بشكل حلقي على محور العمود ويحتوى العمود‬
‫على مانع التسرب من جهة الضاغط والتربينة ليمنع تسرب الهواء المضغوط من جهة الضاغط ويمنع تسرب‬
‫الغازات الساخنة من جهة التربينة وهو عبارة عن عده مراحل من شفرات اسطوانية تكون ملامسة للغطاء تقوم‬
‫بتكسير الضغط إلى إن يتم منع تسرب الهواء وعادتا يكون مانع التسرب مكون من ‪ 6-5‬مراحل

‫ريش التربينة ‪TURBAN BLADES‬‬

‫يتم تثبيت الريش المتحرآة للتربينة في عمود الدوران عن طريق تجاويف محفورة بشكل حلقي على محور‬
‫لعمود حيث تكون الريش مجوفة ليتم تبريدها بالهواء الذي يتم سحبه من مخرج الضاغط آما يتم تثبيت الريش‬
‫الثابتة في غطاء التربينة الذي يتكون من جزأين جزء علوي وجزء سفلى وتكون الريش الثابتة مجوفة ليتم‬
‫تبريدها بالهواء الذي يتم سحبه من مخرج الضاغط حيث تكون الريش المتحركة بعكس اتجاه الريش الثابتة

‫كراسي التحميل ‪BEARING‬‬

‫يتم تثبيت عمود التربينة بعدد ‪  2‬كرسي تحميل الأول من جهة التربينة والثاني من جهة الضاغط ويتكون كرسي‬
‫التحميل من جزأين الجزء العلوي والجزء السفلى ومانع تسرب الزيت والغطاء حيث يتم تثبيت الجزء العلوي مع‬
‫الجزء السفلى بمسامير ربط يتم تغطيتهما بالغطاء الذي يحتوى على فتحة التزييت ومانع تسرب الزيت الذي‬
‫يتكون عن عدة مراحل من شفرات نحاسية على هيئة قوس تلامس العمود لتمنع تسرب الزيت بين الغطاء‬
‫والعمود آما يتم تفريغ غطاء كرسي التحميل من الهواء وذلك لتسهيل رجوع الزيت إلى الخزان‬
‫آما يتم تثبيت العمود من الإزاحة المحورية عن طريق آرسي الإزاحة المحورية ‪THRUST BEARING‬‬
‫الناتجة عن رد فعل ضغط الضاغط واندفاع الغازات الساخنة للتربينة وهو عبارة عن مساند مكونة من معدن‬
‫يقاوم درجة الحرارة العالية تثبت بشكل دائري لتقوم بتثبيت العمود محوريا كما يحتوى كرسي الإزاحة المحورية‬
‫على غطاء ومانع تسرب لزيت التزييت‬

‫صندوق التروس ‪GEAR BOX‬‬

‫يستخدم في بعض التربينات الغازية صندوق التروس لتخفيض سرعة التربينة لتلاءم سرعة تشغيل المولد‬