توربین بادی

توربین بادی به توربینی گفته می‌ شود که برای تبدیل انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی به کار می‌رود که توان بادی نام دارد. توربین ‌های بادی در دو نوع با محور افقی و با محور عمودی ساخته می‌شوند. توربین ‌های بادی که امروزه در نیروگاه‌ های بادی برای تولید تجاری برق مورد استفاده قرار می ‌گیرند، معمولاً سه پره بوده و با استفاده از سامانه ‌های کنترل رایانه‌ای در جهت وزش باد قرار می ‌گیرند. پره‌های این توربین‌ ها، معمولاً طولی بین ۲۰ تا ۴۰ متر و حتی بیشتر و سرعت دورانی حدود ۱۰ تا ۲۲ دور بر دقیقه دارند. برجی که پره‌ها بر بالای آن نصب می‌شوند، به صورت لولهٔ فولادی و به ارتفاع ۶۰ تا ۹۰ متر است.

در سال ۲۰۰۴ میلادی تنها ۲۵ مگاوات از ۳۳٫۰۰۰ مگاوات برق تولید شده در ایران با استفاده از انرژی بادی تولید شده بود. در سال ۲۰۰۶ میلادی سهم برق تولید شده در ایران با استفاده از انرژی بادی ۴۵ مگاوات بود (رتبه سی ام در دنیا) که به نسبت سال ۲۰۰۵ رشد چهل درصدی را نشان می ‌داد. در سال ۲۰۰۸ میلادی نیروگاه بادی منجیل (در استان گیلان) و بینالود (در استان خراسان رضوی)، ظرفیت ۸۲ مگاوات برق را داشته ‌اند. ظرفیت برق بادی در ایران در سال ۲۰۰۹ میلادی ۱۳۰ مگاوات ساعت بوده‌ است.

درسال ۲۰۱۲ طراحی و ساخت توربین بادی ۲ مگاواتی به عنوان پروژه طرح ملی از طرف شرکت توانیر ارائه شد که این مرکز در طراحی و تدوین تکنولوژی قطعات ریختگی آن همکاری دارد.

پره توربین گازی

پره های توربین گازی در قسمت کمپرسور و توربین شامل پره ثابت یا نازل (Stationary Vane) و پره متحرک (Rotor blade) می باشد. پره های توربین ابتدا با روش فورج و از مواد مقاوم در برابر حرارت ساخته می شدند زیرا در فورج هم راستایی مولکول ها و استحکام بیشتر است اما پیشرفت ریخته گری دقیق و طراحی هندسه پیچیده مسیرهای خنک کاری پره، موجب شد تا پره های ریختگی بطور تدریجی جانشین پره های فورج شوند. شرایط کاری دشوار شامل دمای بالا، تنش مکانیکی بالا، خستگی گرمایی، گاز خورنده و غیره موجب شده است که پره های توربین از سوپر آلیاژ ساخته شوند. سوپرآلیاژها، با استفاده از عناصر گروه VIII-Aجدول تناوبی، برای کاربرد در دمای بالا و در مواردی که تنش های مکانیکی بالایی در سیستم وجود دارد در سه گروه سوپرآلیاژهای پایه نیکل، سوپر آلیاژهای پایه کبالت و سوپر آلیاژهای پایه آهن، طراحی و توسعه یافته اند.

پره های متحرک توربین غالباً با ریخته گری دقیق بدست می آید و بر روی ایرفویل آنها ماشین کاری بعدی صورت نمی گیرد ولی ریشه، شنک و شرود پره ها باید ماشین کاری شود. ریشه از نظر ابعادی دقیق ترین قسمت پره می باشد. دقت بالا، شکل پیچیده و جنس چقر (tough) پره ها که از سوپر آلیاژ می باشند و عمدتاً هم پایه نیکل هستند باعث می ‌شود که ماشین کاری آنها اهمیت ویژه ای پیدا کند و از میان روش های موجود، سنگرنی خزشی مناسب ترین روش ماشین کاری ریشه پره می باشد.

پره های توربین در دمای گاز حدود ۷۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی گراد قرار می گیرند و در حدود ۳ تا ۴ هزار دور در دقیقه چرخش دارند. دمای بالا، تنش زیاد و خورندگی بالا عواملی هستند که اجازه نمی دهند تا از آلیاژهای ساده برای ساخت این قطعات استفاده نمود. برای همین، از سوپر آلیاژهایی که در این شرایط، خواص خود را حفظ می کنند، باید استفاده نمود. مواد آنها در پره های متحرک عمدتاً پایه نیکل است و در پره های ثابت پایه نیکل و کبالت است. بعضی وقت‌ ها به صورت یک پوشش روی پره هم از آن استفاده می‌ شود.

پره های توربين گاز به دليل كاركرد در شرايط دما و تنش بالا، دارای عمر محدودی می باشند و در حين كار تحت تأثير انواع آسيب ‌های متالورژيكی از قبيل خوردگی داغ، خزش، خستگی، برهم كنش خزش، خستگی و نظاير اين ها قرار می ‌گيرند. تخمين عمر باقی مانده قطعات نيروگاهی از موضوع های مهم در صنعت توليد برق می باشد. عمر باقی مانده واحد يا قسمت های مختلف را می توان با انجام آزمايش ها و مطالعات مختلف تعيين و با برنامه ‌ريزی و پيش‌ بينی لازم، از توقف ‌های غيرمترقبه جلوگيری نمود.