تعریف توربین

توربو ژنراتورهای نیروگاهی از آن دسته از ماشین آلات سنگین هستند با توجه به قطر و وزن شفت دقت بالایی در ساخت آنها از نظر بالانس بودن محور صورت گرفته است. حتی یک نامیزانی جرمی کوچک در هر یک از پره های متحرک و یا دیسکها، باعت بالا رفتن ارتعاشات ماشین تا حد زیاد خواهد شد. این نامیزانی جرمی و بالا رفتن ارتعاشات باعث بروز عیوب بسیاری در توربین و ژنراتور می شود. به طور مثال می توان به گرم شدن یاتاقانها، ترک و شکستگی پره ها، خرابی بابیت یاتاقانها، خرابی سنسورها و تجهیزات متصل به ماشین اشاره کرد. از دیگر عیوب، بروز ترک در کریرها و پوسته ها، جدایی و کنده شدن پره ها و ده ها عیب دیگر می توان نام برد.

تحلیل نیروها و تنش های اعمالی

در تجهيزات دوار و بويژه در توربينهاي گازي، نیروهای آیرودینامیکی شدیدی به روتور و مجموعه پره های متحرک وارد مي شود. نیروهای گریز از مرکز وارده به پره های متحرک می توانند عامل ارتعاشات با دامنه بالا حتی در شرایط نرمال بهره برداری باشند. تنش هاي بالا، بخصوص در حوالي سرعت بحراني (Critical Speed)، سرعت دوراني بالاي اين ماشينها و حساسيت آنها به عواملي نظير ناميزاني(Unbalance)، ميس الاينمنت (Misalignment) سبب پيدايش مشکلات عمده اي می شود. این مشکلات مانند سايش ياتاقانها، شكستن پره ها و لق شدن اتصالات و محدود شدن توان و … مي شود.

لذا توربينها از مهمترين تجهيزات دوار در نيروگاهها به شمار مي روند. عضو اصلي اين ماشين ها روتور آنها است که توجه خاصي به آن، چه در مرحله طراحي و ساخت و چه در مرحله تعمير و نگهداري مي شود. در مرحله تعمير و نگهداري، كنترل و آناليز ارتعاشات يکي از بهترين راهها براي تشخيص عيوب توربوژنراتور بشمار مي رود.
در توربو ژنراتورها در محل یاتاقانها و یا قسمتهایی از محور سوراخهایی جهت بالانس در محل تعبیه شده است. با تحلیل زاویه و دامنه ارتعاشات می توان با نصب وزنه در محل این سوراخها توربین و ژنراتور را بالانس نمود.

تحلیل ارتعاشات

در بحث بالانس توربین های نیروگاهی وقتي كه ارتعاشات در يك توربين بالاتر از حد مجاز باشد و عيب مربوطه نيز آنبالانسي تشخيص داده شود. می توان با اندازه گيري دامنه و فاز ارتعاشات نسبي و مطلق ياتاقانها مي توان نسبت به بالانس اقدام نمود. بالانس تركيبي از هنر و علم مي باشد علم آن در واقع آشنايي و تسلط در محاسبات بردارها و هنر ناشي از نحوه انتخاب صفحه بالانس، سرعت بالانس، مقدار و محل وزنه آزمايشي و محل ديتا برداري مي باشد. در موفقيت در پروژه ها و تجهيزات پيچيده تجربه نقش بسيار مهمي دارد و دقت در جزئيات براي موفقيت ضروري مي باشد.

تعریف بالانس

بالانس در واقع روشي براي جبران وزن ناميزان، جهت كاهش دامنه ارتعاشات مي باشد. بايد توجه داشت كه جرم آنبالانسي (heavy Spot) بطور مستقيم قابل اندازه گيري نمي باشد. بلكه از روي اثر آن (High Spot) تعيين مي شود. وقتي كه يك روتور را مي خواهيم بالانس كنيم دو مجهول وجود دارد. يكي مقدار جرم مورد نياز و دومي زاويه نصب جرم مورد نياز مي باشد. فاكتورهاي زيادي بر مقدار جرم تاثير گذار مي باشد. اینها شامل سرعت روتور، شعاع بالانس، مقدار نزديكي سرعت به دورهاي بحراني روتور و مود شكل ارتعاشي روتور نسبت به صفحه بالانس مورد نظر مي باشد .