دورة المحركات التوربينية الغازية (التصميم، التشغيل، والصيانة) 2025

‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫املنهاج التدريبي لدورة‬ ‫المحركات التوربينية الغازية‬ ‫(التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫)‪Gas...

‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫املنهاج التدريبي لدورة‬ ‫المحركات التوربينية الغازية‬ ‫(التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫)‪Gas Turbine Engines (Design, Operation and Maintenance‬‬ ‫حقيبة تدريبية مقدمة اىل قسم التدريب و التطوير يف رشكة نفط البرصة‬ ‫ضمن برنامج التدريب السنوي لمنتسب ر‬ ‫الشكة‬ ‫ي‬ ‫إعداد و تقديم‬ ‫عادل صادق وكر‬ ‫رئيس مهندسين أقدم‬ ‫هيأة الدراسات و التخطيط و المتابعة‬ ‫قسم الدراسات‬ ‫‪2025‬‬ ‫‪1|P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫الحقيبة التدريبية للدورة‬ ‫عنوان الدورة ‪ :‬التوربينات الغازية التصميم واألجزاء وطرق صيانتها‬ ‫المواضيع الرئيسية ‪:‬‬ ‫ ‬ ‫التعريف بالتوربين الغازي وأجزاؤه الرئيسية واألساسيات الفيزيائية لعمله‪.‬‬ ‫ ‬ ‫التوربين الغازي ‪Gas Turbine :‬‬ ‫‪-‬‬ ‫مقارنة بين مزايا التوربين الغازي ومحرك الديزل‬ ‫‪-‬‬ ‫أجزاء و مكونات التوربين الغازي الرئيسية ‪Main Parts and Components of Gas Turbine Engine‬‬ ‫‪-‬‬ ‫وصف دورة توربين الفعلية من النوع البسيط المفتوح‬ ‫‪-‬‬ ‫أنواع المحركات الغازية ‪Types of Gas Turbine Engines‬‬ ‫‪-‬‬ ‫نظرية العمل الرئيسية والتصميم الهندسي ألجزائه كافه‪.‬‬ ‫ ‬ ‫‪Axial and Centrifugal Compressor‬‬ ‫ضاغطة أو كابسة هواء المركزية والمحورية‬ ‫‪-‬‬ ‫الضاغطة المحورية ‪ Axial Compressor‬و تصميمها و تركيبها‬ ‫‪-‬‬ ‫غرفة االحتراق ‪Combustion Chamber‬‬ ‫‪-‬‬ ‫التوربين ‪TURBINE‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪ -‬طريقة تصميم التوربين ‪TURBINE DESIGN‬‬ ‫‪ -‬التوربين وأجزاؤه‪TURBINE‬‬ ‫المنظومات الملحقة بالتوربينات الغازية والغرض منها‪.‬‬ ‫ ‬ ‫‪ -‬المنظومات الرئيسية التابعة للمحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪ -‬منظومة التشغيل االبتدائي ‪Self Starting System‬‬ ‫‪ -‬منظومة تنقية الهواء‪Air Intake Filter‬‬ ‫‪ -‬منظومة الوقود ‪Fuel System‬‬ ‫‪ -‬منظومة التبريد ‪Cooling System‬‬ ‫‪ -‬منظومة التزييت ‪Lubricating System‬‬ ‫‪ -‬منظومة السيطرة ‪Control System‬‬ ‫‪ -‬منظومة الحماية ‪Protection System‬‬ ‫‪ -‬منظومة العادم وصندوق التروس ‪.Exhaust and Gear Box Sys‬‬ ‫‪ -‬منظومة تقليل الضوضاء ‪Noise Reduction System‬‬ ‫ العوامل المؤثرة على عمل وكفاءة التوربينات الغازية‬ ‫ أنواع الوقود المستخدمة ‪Types of fuel used‬‬ ‫أعمال الصيانة وجدولة العمل ‪.‬‬ ‫ ‬ ‫أنواع الفحوصات ‪Inspections Types‬‬ ‫‪-‬‬ ‫انواع الصيانة والفحص‪Types of Inspection‬‬ ‫‪-‬‬ ‫عملية تنظيف المحركات التوربينية ( الضاغطة )‬ ‫‪-‬‬ ‫‪2|P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫المحركات التوربينية الغازية ‪ :‬األساسيات الفيزيائية للعمل والنظرية‬ ‫‪ -1‬المقدمة‬ ‫أغلب أنواع المحركات تصمم كي يتم الحصول على أقصى استفادة ممكنه من الطاقة المتحررة من عملية احتراق الوقود‬ ‫والتي تنتج بصورة مناسبة عبر محور دوار يناسب كمية الطاقة المتحررة‪.‬‬ ‫عملية حرق الوقود بصورة مفتوحة سيولد حرارة ضائعة ال يتم االستفادة منها ‪.‬لهذا يجب االستفادة عمليا من الطاقة‬ ‫المنتقلة من االحتراق إلى األجزاء المادية وهذا يتحقق عمليا باستخدام مائع تشغيل ‪ Working Fluid‬وهو غالبا ما يكون‬ ‫الهواء ‪.‬والذي يستخدم للمرور عبر المحرك‪.‬‬ ‫الطريقة العملية للتعبير عن هذه العملية هي الدورة الحرارية ‪ Thermodynamic Cycle‬والتي تتضمن سحب الهواء‬ ‫‪ ،‬االنضغاط ‪ ،‬االحتراق ‪ ،‬تمدد الغازات ‪ ،‬خروج العادم‪.‬‬ ‫في المحركات الترددية ‪ Reciprocating Engines‬تتم هذه العمليات بتتابع ثابت في نفس الحيز المغلق والتي تتم‬ ‫بواسطة حركة المكبس داخل االسطوانة وفي المقابل فان مائع التشغيل يعمل بدون إعاقة داخل التوربين الغازي أثناء‬ ‫مروره بصورة مستمرة خالل أجزاء عمل المحرك‪.‬‬ ‫في المحركات التوربينيه الغازية ‪ Gas Turbine Engines‬تتحرر الطاقة من خالل دفع الغازات باتجاه الريش العاملة‬ ‫‪ Working Blades‬حيث ان ريش الضاغط ‪ Compressor Blades‬تعطي الطاقة من خالل الجريان وهذه الطاقة‬ ‫هي طاقه مخزونه في الغاز ‪( Kinetic Energy‬نصف الكتلة مضروبة مربع السرعة ) لجزيئات المائع والتي تتناسب‬ ‫مع حرارة الغاز الناتجة‪.‬‬ ‫ردة الفعل والحركة لهذه الريش أو الزعانف الدوارة يتم خالل تغير السرعة للجريان وبالتالي تتغير سرعة الجزيئات‬ ‫وتتغير درجة الحرارة والضغط ‪.‬‬ ‫في حين أن تغير الضغط مرتبط بعمل المحرك والذي يرتبط أصال بتغير درجات الحرارة أي إن أداء وفعالية المحرك‬ ‫التوربيني الغازي تتغير تبعا لتغير الحرارة والضغط‪.‬‬ ‫لهذا فان قياس الحرارة والضغط باستخدام احدث األجهزة والمتحسسات مهم جدا لديمومة عمل المحرك الغازي‪.‬‬ ‫‪3|P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫شكل رقم (‪ )2‬يبين الدورة البسيطة لمائع التشغيل خالل مراحل عملية إنتاج الطاقة في المحركات الترددية والتوربين‬ ‫الغازي‬ ‫مقارنة بين التوربين الغازي والمحرك الترددي‬ ‫‪4|P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪ -2‬التوربين الغازي ‪Gas Turbine :‬‬ ‫هو محرك رئيسي دوار يمر به مائع تشغيل سواء كان هواء أو غاز ويتم حرق الوقود بعد خلطه مع الهواء فيتم‬ ‫تحويل الطاقة المتحررة ( طاقة حرارية ) إلى طاقة ميكانيكية من خالل تمدد الغازات التي حصلت حيث يتم االستفادة‬ ‫من الضغط الناتج لتدوير عجلة الريش أو الزعانف الدوارة ‪ Blade Disc‬والتي تقوم بتدوير محاور الدوران ‪Shafts‬‬ ‫وتتحول الطاقة إلى شغل ميكانيكي‪.‬‬ ‫وعلى الرغم من إن التطور الفعلي للتوربين الغازي حصل خالل الحرب العالمية الثانية وبعدها ‪ ،‬إال إن فكرة‬ ‫صنع توربين غازي قدمت من قبل‬ ‫إنتاج التوربين الغازي هي أقدم األفكار ومن المتفق علي ِه إن أول براعة اختراع ُ‬ ‫شخص يدعى(جون باربر ) سنة ‪1791‬م في بريطانيا ُمعنونة بـ(طريقة إلنتاج هواء ساخن لتوليد الحركة)‪.‬‬ ‫وقد صنعت براعة االختراع هذه جهازا ً يقوم بضغط ثم تسخينهُ وقذفه كتيار مستمر من الغاز تصطدم بزعانف‬ ‫الدوالب الدوار فيقوم بتدوير الدوالب أو إلنتاج غاز نفاث يخرج من نهاية أنبوب الموسعة (‪)nozzle‬تنتج رد فعل كسير‬ ‫السفن في البحار (كما يحدث اآلن في الطائرات النفاثة) ولكن جهاز جون باربر لم يتعدى مرحلة اإلنتاج للنموذج فقط‪.‬‬ ‫‪5|P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪ -3‬مقارنة بين مزايا التوربين الغازي ومحرك الديزل‬ ‫لقد أخذت محركات التوربين الغازي تحل محل محركات الديزل في كثير من االستعماالت نظرا ً للمزايا التالية‪-:‬‬ ‫أ‪ -‬إن محرك التوربين الغازي أخف وزنا ً وأصغر حجما ً بحوالي (‪)4-3‬مرات من وزن وحجم محرك الديزل التي‬ ‫تولد نفس القدرة الحصانية‪.‬‬ ‫ب‪ -‬إن ساعات العمل التي تشتغلها محركات الديزل بين الصيانة الشاملة والتي تليها ألفضل محرك ال تزيد عن عشرة‬ ‫آالف ساعة عمل بينما تزيد هذه الفترة على ثالثين ألف ساعةَ عمل بالنسبة لتوربين صناعي وربما تزيد على ذلك‬ ‫وهذا يعني أن توقفات التوربين عن العمل تكون على المدى الطويل وإنتاجية أفضل‪.‬‬ ‫ج‪ -‬كلفة المواد وقطع الغيار الالزمة لصيانة شاملة لمحرك ديزل هي بحدود ثالث مرات ‪.‬‬ ‫د‪ -‬عدد العمال الالزمين ألجراء صيانة شاملة على التوربين الصناعي ذو قدرة (‪ )8000HP‬مثالً بحدود أثنا عشر‬ ‫عامالً لمدة ثالثة أشهر بينما تحتاج صيانة شاملة لمحرك الديزل ذات نفس القدرة الحصانية إلى ثالثين عامالً لمدة‬ ‫ثالثة أشهر‪.‬‬ ‫ه‪ -‬يستهلك محرك ديزل ذو قدرة(‪ )3000HP‬بحدود(‪2000‬كالون)في السنة الواحدة من زيت التزييت تحترق مع‬ ‫ي كمية من دهن التزييت نظراً لتصميمه الذي يسمح‬ ‫الغازات وتخرج مع غازات العادية بينما ال يستهلك التوربين أ ّ‬ ‫بعودة الزيت من المحامل إلى خزان الزيت وال يدخل الزيت إلى غرفة االحتراق ليحترق مع الغازات كما في‬ ‫محرك الديزل ويستبدل زيت التزييت فقط في حالة تلوث ِه أو عند إجراء صيانة الشاملة‪.‬‬ ‫‪ -4‬أجزاء و مكونات التوربين الغازي الرئيسية ‪Main Parts and Components of Gas‬‬ ‫‪Turbine Engine‬‬ ‫❖ يتكون التوربين من أربعة أجزاء رئيسية كما تبين لحد اآلن ‪::‬‬ ‫أ‪ -‬ضاغطة أو كابسة هواء وهي إما مركزية ‪ Centrifugal‬أو محورية ‪ Axial‬التركيب‪.‬‬ ‫ب‪ -‬غرفة االحتراق ‪ Combustion Chamber‬أو غرف االحتراق‪.‬‬ ‫ج‪ -‬توربين الضاغطة ‪ Compressor Turbine‬والذي يقوم بتدوير ضاغطة الهواء ويتكون من مرحلة أو عدة مراحل‬ ‫‪.‬‬ ‫د‪ -‬توربين القدرة ‪ Power Turbine‬أو الحمل والذي يقوم بتدوير صندوق التروس لتخفيض السرعة والذي يقوم‬ ‫بدور ِه بتدوير محرك الحمل كأن تكون مضخة نفط خام أو كابسة غاز أو مولدة كهرباء ويتألف التوربين أيضا ً من‬ ‫مرحلة أو عدة مراحل ويمكن أن يندمج محور توربين الضاغطة مع محور توربين الحمل في التوربين ذو المحور‬ ‫الواحد (‪ )Single Shaft Turbine‬وكما مبين في المخطط‪-:‬‬ ‫شكل يمثل توربين غازي وحيد المحور‪Single Shaft Turbine‬‬ ‫‪6|P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫ويتم تشغيل التوربين ذو المحور الواحد بسرعة معينة كما في حالة استخدام ِه كمولد كهرباء ذات حمل ثابت تقريبا ً‬ ‫ه‪-‬‬ ‫ومن المعروف تشغيلهُ بسرعة مختلفة‪.‬‬ ‫أما التوربين ذو المحور المزدوج (المحوريين) فيمكن تشغيلهُ بمدى واسع من السرع المختلفة لذا فهو يصلح لضخ‬ ‫و‪-‬‬ ‫النفط الخام أو كبس الغاز أو مولدة كهرباء ذات حمل متغير كما موضح في مخطط أدناه‪-:‬‬ ‫المحركات الترددية‬ ‫التوربينات الغازية‬ ‫حجم و وزن اكبر‬ ‫أصغر بكثير في الحجم والوزن‪.‬‬ ‫كفاءة أعلى المدى المتوسط فقط (‪.)MW 1-10‬‬ ‫كفاءة واطنة في المدى المتوسط ولكن كفاءة أعلى لمدى‬ ‫من الطاقة < ‪.MW 10‬‬ ‫يتم إدخال المحرك في العمل بسرعة كبيرة جدا‬ ‫وقت بدء التشغيل ‪ Startup‬أطول‬ ‫ال تتأثر بحالة الطقس‬ ‫تتأثر بشكل كبير بحالة الطقس‬ ‫رخيصة بالمقارنة‬ ‫غالية جدا‬ ‫يتطلب أساس قوي ومعزز لمواجهة ومقاومة قوة عدم‬ ‫انخفاض طاقة اإلهتزاز ‪Vibration energy‬يسبب‬ ‫االتزان الناتجة عن الحركة الترددية‪.‬‬ ‫حركتها الدوراتية المباشرة ‪Rotary Motion‬‬ ‫‪Reciprocating motion‬‬ ‫ينتج عنها مستوى أعلى من االهتزاز والضوضاء ‪.‬‬ ‫أكثر سالسة ‪( More smooth‬انخفاض مستوى‬ ‫اإلهتزاز والضوضاء ‪(Lower vibration level‬‬ ‫‪& Noise‬‬ ‫عملي التطبيقات السرعة الواطئة ‪ -‬عزم الدوران‬ ‫مفضل لتطبيقات السرعة العالية ‪.‬عزم الدوران‬ ‫المرتفع (ال يمكن إستخدامها في السرعة العالية)‬ ‫المنخفض ‪High speed Applications - Low‬‬ ‫‪Torque‬‬ ‫إستهالك أقل للوقود‬ ‫إستهالك أعلى للوقود‬ ‫ضغط الوقود المجهز أوطا‬ ‫ضغط الوقود المجهز أعلى‬ ‫إنتاج طاقة محدود (حتى ‪) MW 15‬‬ ‫إنتاج طاقة أعلى بكثير (يصل إلى ‪ 285 MW‬كقاعدة‬ ‫ارضية ‪)Land base‬‬ ‫‪7|P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫دورة التوربين الغازي الحراري األساسيه‬ ‫✓ الدورة المفتوحة‪.‬‬ ‫شكل يمثل توربين غازي بالدورة المفتوحة‬ ‫شكل يبين الدورة البسيطة ( برايتون ) لتوربين ذو دورة مفتوحة بسيطة‬ ‫‪8|P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪ -5‬وصف دورة توربين الفعلية من النوع البسيط المفتوح‬ ‫إن الغالبية العظمى من التوربينات الصناعية تشتغل على دورة التوربين البسيط المفتوح وال تستعمل دورة‬ ‫التوربين المغلقة نظرا ً لتعقيدها والحجم الكبير الذي تحتاجهُ وعلي ِه فسوف ال نأتي على ذكر تفاصيلها ‪،‬يُسحب الهواء من‬ ‫الجو ويمر خالل مرشحة هواء مكونة من ألواح جافة رطبة أو مرطبة بنوع من أنواع الزيوت مصمم لمسك ذرات الغبار‬ ‫ومنعها من دخول التوربين ‪ ,‬ويدخل الهواء إلى الضاغطة المحورية أو المركزية ويمر الهواء عند دخوله إلى الضاغطة‬ ‫على الريش لتوجيه الهواء(‪)Inlet Guide Vance‬بعدها يمر خالل ثالثة عشر مرحلة في الضاغطة وتتكون كل مرحلة‬ ‫من صف من الريش أو الزعانف الدوارة المثبتة على المحيط الدائري لقرص الدوار (‪)Rotary Disk‬يتبعهُ صف من‬ ‫الريش أو الزعانف الثابتة المثبتة على بدن الضاغطة (‪ )Compressor Casing‬وفي كل مرحلة تقوم الزعانف‬ ‫المتحركة بضرب الهواء المار وإكسابهُ طاقة حركية بينما تقوم الزعانف الثابتة التي تليها في نفس المرحلة بتحويل هذه‬ ‫الطاقة الحركية إلى طاقة ضغط فيزداد هذا الضغط بنسبة (‪ )1.25bar-1.25bar‬لكل مرحلة‪.‬‬ ‫وهكذا يزداد الضغط خالل المراحل حتى يصل في النهاية إلى ضغط مقدارهُ أكثر من أربعة ضغوط جوية‬ ‫(‪ )4.43Kg\cm2‬وتزداد درجة حرارة الهواء المضغوط بسبب االنضغاط غير األيزنتروبية لتصل إلى (◦‪)244C‬‬ ‫وعندما يترك الهواء المضغوط الضاغطة ويدخل غرفة االحتراق تضاف إلي ِه حرارة بإضافة وحرق الوقود في ِه وكنتيجة‬ ‫لهذا االحتراق تتولد فيه غازات تصل درجة حرارتها إلى ( ◦‪ )Tmax.=825C‬ويزداد حجمهُ عدة أضعاف حجمهُ‬ ‫المضغوط قبل االحتراق ‪،‬وتتم عملية االحتراق في غرفة مفتوحة الجوانب لذلك يبقى الضغط ثابتا ً وتعتبر هذ ِه العملية‬ ‫(احتراق تحت ضغط ثابت ) "‪ "Constant Pressure combustion‬وتترك غازات غرفة االحتراق وتقاد إلى توربين‬ ‫الضاغطة ‪.‬‬ ‫وهنا تفقد قسما ً من طاقتها الحركية وضغطها وذلك بالتمدد إلدارة ريش قرص المحور الدوار لتوربين الضاغطة‬ ‫(‪ )Tow Rotary Disk of Comp. Turbine‬وتخرج الغازات من توربين الضاغطة وقد انخفض ضغطها إلى‬ ‫(‪ )1.75Kg\cm2‬ودرجة حرارة (◦‪ )646C‬وتدخل إلى توربين القدرة أو الحمل (‪ )Power Turbine‬وهنا تفقد بقية‬ ‫(‪)Tow Rotary Disk of power Turbine‬‬ ‫ضغطها وقسما ً كبيرا ً من حرارتها لتدوير قرص توربين القدرة‬ ‫وتخرج الغازات من توربين القدرة ودرجة حرارتها (◦‪ )526 C‬وضغطها يقارب الضغط الجوي (‪)1.03 kg\cm2‬‬ ‫ومنهُ إلى مدخنة غازات العادم ( ‪. )Exhaust Gas chimney‬‬ ‫‪ -6‬أنواع المحركات الغازية ‪Types of Gas Turbine Engines‬‬ ‫‪9|P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪ -7‬استخدامات وتطبيقات المحركات التوربينية الغازية‬ ‫يوجد في الدول الصناعية ما يقارب (‪)85‬مصنعا ً إلنتاج(‪)500‬نموذجا ً من التوربين الغازي التي تتراوح قوتها‬ ‫الحصانية صعوداً إلى (‪ )100000HP‬ولقد القت التوربينات نجاحا ً واسعا ً في صناعة الطيران المدني والعسكري حيث‬ ‫تستوعب ثلثي التوربينات الغازية والتي يزداد إنتاجها بمعدل (‪ )50%-30%‬سنويا ً وهو معدل يدل على نمو سريع في‬ ‫استعماالت التوربين المتنوعة وفيما يلي أهم استعماالتها‪:‬‬ ‫الطيران العسكري‪-:‬كل الطائرات تستخدم التوربين الغازي وكذلك تستخدمه طائرات المروحية(هيلكوبتر)‬ ‫أ‪-‬‬ ‫‪ ،‬معظم الطائرات المقاتلة تستخدم المحرك النفاث واالتجاه الحالي هو نحو الحصول على طائرات أسرع ذات إقالع‬ ‫عمودي وذلك يتطلب مواد لزعانف (الريش) تتحمل درجات حرارية أعلى من تلك التي للتوربين الصناعي وتصمم‬ ‫ريش توربين الطائرات وغرف احتراقها لتحمل إجهادات كل عشرة آالف ساعة عمل بدالً من خمسين ألف ساعة عمل‬ ‫لتوربين الصناعي‪.‬‬ ‫ب‪ -‬الطيران المدني‪-:‬أثبتت الطائرات المدنية النفاثة والمروحية جدارتها من حيث االعتمادية وقلة المصروفات‬ ‫التشغيلية وقد نتجت عن ذلك توسع كبير في استخدام الطيران كوسيلة فعالة لنقل العام وتستخدم اآلن طائرات مروحية‬ ‫ونفاثة ذات دفع محوري مقدارهُ(‪ )180000 N‬وهناك توسع في استخدام طائرات خاصة لنقل البضائع فقط تستخدم‬ ‫توربينات غازية ضخمة ولحد سنة(‪1971‬م) كان عدد الطائرات المدنية النفاثة حوالي (‪)400‬طائرة وعدد الطائرات‬ ‫المروحية بحدود(‪)2000‬طائرة في العالم الغربي ‪.‬‬ ‫ج‪ -‬توليد الطاقة الكهربائية‪ -:‬إن أكثر من ثلثي التوربينات الصناعية المنتجة في العالم تستخدم لتوليد الطاقة‬ ‫الكهربائية وتستخدم هذه المولدات الكهربائية لتلبية الزيادة اآلنية أو حمل الذروة(‪ )Peak Load‬الذي يحصل في فترة‬ ‫معينة من النهار ولمدة ساعات فقط وذلك لسرعة تشغيل التوربين وتحميله خالل عدة دقائق األمر الذي ال يمكن تحقيقهُ‬ ‫مع معدات أخرى كما يمكن نصبها في أماكن نائية وتشغيلها بواسطة سيطرة بعيدة المدى كذلك تستخدم التوربينات‬ ‫الغازية كمولدات طاقة أساسية عندما تكون هناك حاجة لتوليد هذه الطاقة حيث يمكن تشغيلها وربطها بالشبكة القطرية‬ ‫(المركزية)بسرعة لتعويضها عن توقف أحد المولدات األساسية كذلك نستخدم التوربينات كمولدات لكهرباء عندما يكون‬ ‫‪10 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫وقودها متوفرا ً بأسعار رخيصة كالغاز الطبيعي كما في األقطار العربية المنتجة لنفط أو الغاز أو عندما يمكن االستفادة‬ ‫من حرارة غازات العادم من التوربين ألغراض أُخرى مثل التدفئة المركزية للبنايات ‪.‬‬ ‫نقل الغاز عبر شبكات األنابيب‪-:‬تستخدم التوربينات لتدوير كابسات الغاز وتستخدم هذه الصناعة حوالي‬ ‫د‪-‬‬ ‫سدس التوربينات الصناعية ذات القدرة العالية نحو(‪)30000 HP‬وهذا االستخدام هو من أفضل المجاالت حيث إن‬ ‫الوقود متوفر في حقول الغاز الطبيعي ‪.‬‬ ‫ً‬ ‫نقل النفط الخام عبر شبكات األنابيب ‪ -:‬يزداد استخدام التوربينات الغازية في هذا المجال نظرا لسهولة‬ ‫ه‪-‬‬ ‫تغير سرعتها مما يزيد أو يقلل كميات الضخ حسب الطلب باإلضافة إلى سهولة استخدام الغاز الطبيعي كوقود رخيص‬ ‫ونظيف ومتوفر في حقول نفط الخام أو بقربها‪.‬‬ ‫و‪ -‬استعمال التوربين في النقل‪ -:‬بالنظر في ارتفاع نسبة القدرة الحصانية ‪/‬الوزن فقد أصبحت التوربينات هي‬ ‫المحركات المفضلة في السفن التجارية ألنها تحقق سرعة أعلى للسفينة ووقتا ً اقصر للرحلة وعدد أكبر للرحالت خالل‬ ‫السنة مما ينتج عنهُ ربح أعلى للشركة المالكة لسفينة كذلك أثبتت التوربينات الغازية فعاليتها في السفن األساطيل البحرية‬ ‫وكذلك في قطارات الشحن والحمولة واستعمالهُ في قطارات المسافرين حيث يعطي سرعة أفضل وقد استعمله التوربين‬ ‫في سيارات الشحن بشكل واسع إال أن هناك عوائق عديدة حول استعمال ِه لسيارات المسافرين نظراً لصوت ِه العالي‬ ‫ودرجة حرارة العادم المرتفعة واستخدامه في هذه السيارات يتطلب توظيف أمواالً للتطوير ال ترغب الشركات األهلية‬ ‫في إنفاقها عكس ما يحصل في تطوير الطائرات حيث يتم االتفاق على التطوير من قبل عسكرية حكومية ‪.‬‬ ‫ز‪ -‬استخدامه في نظام الطاقة المتكاملة‪ -:‬هنا يقوم التوربين بتدوير مولدة كهرباء بينما يستفاد من حرارة‬ ‫غازات العادم في تدفئة المياه ألغراض التدفئة المركزية أو في تجهيز الحرارة الالزمة في أجهزة التبريد المتاحة أو في‬ ‫توليد البخار لتشغيل توربين بخاري إلنجاز مهام أخرى عليه فإن هذا النظام المتكامل للطاقة يوفر اإلضاءة والكهرباء‬ ‫والتدفئة والتبريد لبنايات مثل (كلية ‪،‬معهد ‪،‬مستشفى)‪.‬‬ ‫ح‪ -‬استخدامهُ في الصناعات الكيماوية ‪-:‬تتطلب بعض الصناعات الكيماوية استخدام بعض غازات الساخنة‬ ‫تحتوي على نسبة عالية من األوكسجين الحر ويوجد هذا األوكسجين في غازات العادم لتوربين الغازي وذلك الستخدام‬ ‫كميات كبيرة من الهواء في دورة التوربين لتبريد الريش أصالً ويخرج مع هذه الغازات لذلك يصلح التوربين لهذ ِه‬ ‫الصناعات‪.‬‬ ‫شكل يمثل األجزاء الرئيسية ألكثر أنواع المحركات التوربينية الغازية شيوعا في االستخدام‬ ‫‪11 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪ -8‬ضاغطة أو كابسة هواء المركزية والمحورية ‪Axial and Centrifugal‬‬ ‫‪Compressor‬‬ ‫✓ تستخدم الضاغطات المركزية في التوربينات الصغيرة أما المحورية تستخدم في التوربينات المتوسطة الكبيرة‬ ‫ونورد أدناه شرطا ً لكل نوع منها ‪-:‬‬ ‫‪.a‬الضاغطة المركزية(‪-:)Centrifugal Compressor‬وهي ضاغطة يحتوي غطائها على جزئيين رئيسيين‬ ‫هما ‪-:‬‬ ‫‪.i‬الدافعة المروحية (‪.)Impeller‬‬ ‫‪.ii‬الناشر (‪.)Diffuser‬‬ ‫يتم سحب الهواء في الضاغطة المركزية بواسطة فعل الدافعة (‪ )Impeller‬ودفعها بشكل كتلة واحدة من‬ ‫الهواء بشكل قطري بواسطة القوة المركزية بين الريش الدافعة حيث يكتسب الهواء ضغطا ً وسرعة ‪.‬وفي الناشر‬ ‫(‪ )diffuser‬تنخفض سرعة الهواء بين الريشة لتتحول الطاقة الحركية إلى طاقة ضغط فيتكون الضغط الكلي‬ ‫للضاغطة ونسبة انضغاط الهواء في الضاغطة هي (‪ )4:1‬وأمكن زيادتها لتصل إلى (‪ )6:1‬بعد استخدام سبائك‬ ‫التيتانيوم للتغلب على االجهادات العالية للدافعة ‪.‬‬ ‫شكل يمثل الدافعة والناشر‪Impeller and Diffuser‬‬ ‫‪12 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪.A‬مميزات الدافعة المروحية‬ ‫‪.1‬تشغل طوالً أقصر من الضاغطة المحورية ‪.‬‬ ‫‪.2‬خفة وزنها‪.‬‬ ‫‪.3‬سهولة صنعها وبساطة تصميمها مقارنةً بالضاغطة المحورية لذلك استخدمت لذا نستخدم في توربينات الطائرات‬ ‫بسبب خفة الوزن وقصر الطول ‪.‬‬ ‫‪.4‬تحافظ على كفاءتها ضمن مديات واسعة لمعدالت الجريان وبأية سرعة وتكون الدافعة المروحية مناسبة لتوربين‬ ‫ذو قدرة حصانيه صغيرة مثل توربين سيارات الشحن حيث إن كفاءة الضاغطة المحورية لهذه القدرات الحصانية‬ ‫الصغيرة هي منخفضة وغير مناسبة‪.‬‬ ‫‪.B‬عيوبهــــا‪:‬‬ ‫‪.1‬انخفاض كفاءتها قياسا ً بالضاغطة المحورية‪.‬‬ ‫‪.2‬كبر المساحة األمامية التي تشغلها ‪.‬‬ ‫‪.3‬التواء مجاري الهواء فيها عند الرغبة في زيادة ضغطها وذلك بزيادة عدد مراحلها والتواء المجاري من مرحلة إلى‬ ‫أُخرى‪.‬‬ ‫‪.b‬الضاغطة المحورية ‪Axial Compressor‬‬ ‫لقد تطلبت الكفاءة الواطئة لضاغطة المركزية وتعقيد شكل الممرات بين المراحل المتعددة لها والمساحة‬ ‫الوجهية الكبيرة لها البحث عن تحسين تصاميم وطرق صنع الضاغطة المحورية ذات الكفاءة العالية والمساحة‬ ‫الوجهية الصغيرة (‪.)Law frontal area‬‬ ‫مشاكلها‪-:‬‬ ‫تتكون الضاغطة المحورية من مراحل عديدة وتتكون كل مرحلة منها من صف واحد من الريش أو الزعانف‬ ‫المتحركة يتبعها صف واحد من الزعانف أو الريش الثابتة ويقوم صف الزعانف المتحركة التي تدور مع المحور‬ ‫الدوار للضاغطة يضرب الهواء وإكسابهُ طاقة حركية بينما يقوم صف الزعانف المثبتة على بدن الضاغطة بتحويل‬ ‫هذ ِه الطاقة الحركية إلى ضغط بنسبة انضغاط يجب أن ال تكون عالية وبحدود (‪ )6:1‬وهي تتطلب وجود (‪)17‬‬ ‫مرحلة لتحقيق هذ ِه النسبة أما في التصاميم األكثر حداثة فقد أمكن تحقيق نسبة انضغاط بحدود(‪ )13:1‬باستخدام‬ ‫(‪ )10‬مراحل فقط‪.‬‬ ‫‪.A‬مميزاتها‪-:‬‬ ‫‪.1‬كفاءتها العالية لمكائن التوربين المتوسطة والعالية القدرة الحصانية كما في التوربينات الصناعية‪.‬‬ ‫‪.2‬قدرتها على إنتاج معدالت عالية جدا ً من جريان الهواء‪.‬‬ ‫‪.3‬صغر المساحة الوجهية التي تحتاجها‪.‬‬ ‫‪.4‬سهولة وبساطة مجاري الهواء بين مرحلة وأُخرى‪.‬‬ ‫‪.B‬مساوئها‪-:‬‬ ‫‪.1‬تتطلب تصاميم دقيقة وصعوبة في تصنيع األجزاء وخاصة الزعانف ‪.‬‬ ‫‪.2‬حدوث ظاهرة التالطم المفاجئ االيروديناميكي‪.‬‬ ‫‪.3‬طول المسافة بين بداية الضاغطة ونهايتها مما يسبب ليونة في المحور الدوار ويعرض الضاغطة لالهتزازات غير‬ ‫مرغوب فيها إذ لم تصمم بعناية‪.‬‬ ‫‪13 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫شكل يمثل تركيب الضاغطة المحورية ‪Axial Compressor‬‬ ‫‪.1‬تركيب الضاغطة المحورية‬ ‫بدن مدخل الضاغطة (‪-:)Air Inlet Casing‬وهو المجرى الدائري الموصل بين مجرى الهواء الداخل وبين بدن‬ ‫أ‪-‬‬ ‫الريش الثابتة وهو مصنوع من سبيكة من األلمنيوم وفي معظم التوربينات يوجد بداخل بدن مدخل الضاغطة صف‬ ‫من الريش التوجيه الثابتة أو المتحركة لوجيه الهواء الداخل على الريش المتحركة للمرحلة األولى لضاغطة يحمل‬ ‫بدن المدخل للضاغطة صندوق المحامل األمامية للمحور الدوار وفي بعض التصاميم يحمل البدن قاعدة محرك بدء‬ ‫التشغيل أو صندوق تروس ويصنع صندوق المحمل األمامي من الحديد الصب ومثبت علي ِه ملف مقياس سرعة‬ ‫الضاغطة‪.‬‬ ‫ب‪ -‬بدن الريش الثابتة (‪-:)Compressor Static Casing‬ويصنع هذا البدن من حديد الصب عالي النقاوة من جزئيين‬ ‫علوي وسفلي وفي بعض التصاميم كل جزء منها يتألف من جزئيين أمامي وخلفي فالجزء السفلي مثبت على قاعدة‬ ‫التوربين أما الجزء العلوي فيمكن رفعها بسهولة ألغراض الفحص والصيانة ويلتقي الجزأين األمامي والخلفي في‬ ‫إحدى المراحل حيث يوجد فراغ حلقي دائري في البدن ألخذ جزء من هواء الضاغطة بعد هذه المرحلة ألغراض‬ ‫التبريد ويتراوح عدد الريش الثابتة في المرحلة الواحدة مابين (‪)50 – 60‬ريشة وهو يساوي عدد الريش المتحركة‬ ‫في نفس المرحلة أما الريش التوجيهية في بداية البدن فهي بحدود (‪ )20‬ريشة وكل ريشة من هذ ِه الريش مثبتة في‬ ‫أخدود ببدن الضاغطة بواسطة جذر الريشة الذي يشبه ذيل الحمام‪.‬‬ ‫المحور الدوار للضاغطة (‪-:)Compressor Rotary‬‬ ‫ج‪-‬‬ ‫وهو محور دوار مثبت علي ِه مراحل متتالية من األقراص (‪)Disks‬وكل قرص هو مرحلة مثبت عليها صف واحد‬ ‫من الريش المتحركة وكل هذ ِه األقراص مجمعة كلها ومشدودة ببعضها على محور واحد يخترقها براغي تثبيت‬ ‫وعند ربط هذ ِه األقراص المزعنفة كلها على هذا المحور فيجب موازنتها على ماكنة خاصة ( ‪Balancing‬‬ ‫‪ )machine‬ثم تحفظ في صندوق خشبي أو حديدي خاص بها لحين تركيبها على محامل‬ ‫الضاغطة(‪ )Compressor Bearing‬ويستند محور الضاغطة على المحمل األمامي ومن الخلف يستند المحور‬ ‫على المحمل الخلفي وعلى محمل الدفع المحوري الذي يتحمل القوة الدفعية المحورية على الضاغطة وتوربينها معا ً‬ ‫ونهاية الخلفية للمحور الدوار للضاغطة يتصل بالمحور الدوار لتوربين الضاغطة الذي يقوم بتدوير الضاغطة أثناء‬ ‫عمل التوربين‪.‬‬ ‫‪14 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫شكل يمثل المحور الدوار لكابسة هواء محورية‬ ‫شكل يمثل نظرية جريان الهواء داخل الضواغط و آلية اإلنضغاط و تكون الطاقة‬ ‫‪15 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪ -9‬غرفة االحتراق ‪Combustion Chamber‬‬ ‫جزء ميكانيكي يتم فيه حرق الوقود لزيادة درجة حرارة مائع التشغيل لغرض تسخين الوسط بعد االنضغاط حيث‬ ‫يتمدد داخل توربين الضغط العالي ‪ H.P Compressor Turbine‬محوال ذلك إلى شغل ميكانيكي حيث يتم الخلط‬ ‫للوقود مع الهواء بنسبة معينه وبوجود الشعلة االبتدائية ‪ Igniter‬يتم االحتراق‪.‬‬ ‫✓ الهواء الداخل إلى غرفة االحتراق بعد خروجه من الضاغط يوزع الى ثالث مسارات وكما في الشكل أدناه ‪:‬‬ ‫‪ Primary Air.1‬ويكون بنسبة ‪ 15% - 20%‬ويكون حول حزمة الوقود وبشكل خليط فيحترق مولدا حرارة عالية‬ ‫ضرورية لتمييز الخليط وحرقه‪.‬‬ ‫‪ Secondary Air.2‬يمر بنسبة ‪ 30%‬ويضاف إلى الهواء في المسار األول يكمل عملية االحتراق وللمحافظة على‬ ‫درجة حرارة الشعلة إلى درجة معقولة‪.‬‬ ‫‪ Tertiary.3‬تضاف النسبة المتبقية من الهواء إلى الخليط المشتعل لغرض تبريد الغازات لمالئمة درجات الحرارة‬ ‫المصنوع منها أجزاء التوربين‪.‬‬ ‫✓ البد من إجراء الجريان العشوائي ‪ Turbulence‬بحيث يخلط الغازات الحارة والباردة فيتم خروجها وذلك إلعطاء‬ ‫توزيع حراري منتظم حول التوربين ‪.‬‬ ‫✓ االحتراق الكلي ضروري لزيادة كفاءة المحرك وذلك يعتمد على المزج الجيد بين الهواء والوقود‪.‬‬ ‫اهم المشاكل التي تظهر في غرف االحتراق‬ ‫ضمان اختالط جيد ‪ Proper Mixing‬للوقود و الهواء لتحقيق كفاءه عالية لعملية اإلحتراق والتسخين‪.‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫التوزيع الحراري البد أن يكون منتظم ومتساوي على األجزاء وخاصة بعد اتمام عملية اإلحتراق لحمايتها من البقع‬ ‫‪.2‬‬ ‫الحرارية الناتجة عن أل ‪. Over Heating‬‬ ‫‪ Air : Fuel‬عند‬ ‫االحتراق ثابت في مسـار الهواء بسرعــة ‪ 200 ft/sec‬بحيث تكـون بنسبـــة ‪120 : 1‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪Flame Speed 7 ft/sec‬‬ ‫الحمـل المثالـي وسرعة الشعلـة‬ ‫إبقاء درجة الحرارة للغازات المحترقة بمستويات قليلة لحماية الريش من االجهادات الحرارية ‪Thermal‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪. Stresses‬‬ ‫التخلص من ظواهر اإلضطراب ‪ Pulsation‬والصوت العالي ‪ Noise‬والسيطره على التلوث البيئي ‪Pollution‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪ Emission‬وخاصة ظهور اوكسيد النيتروجين ‪.Nox‬‬ ‫شكل يمثل آلية االحتراق داخل غرفة االحتراق‬ ‫‪16 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫شكل يمثل آلية التوزيع الحراري لالحتراق داخل غرفة االحتراق‬ ‫التوربين ‪TURBINE‬‬ ‫‪-10‬‬ ‫يتكون التوربين من جزئين األول دوار و يتكون من قرص دائري ‪ Turbine Disc‬تركب على محوره‬ ‫الخارجي مجموعه من الريش ‪ Blades‬و تسمى احيانا زعانف و تكون ذات مرحلة واحده ‪ ،‬مرحلتين او ثالثة‬ ‫مراحل ‪ Stages‬وحسب تصميم المحرك والطاقة المستخدمه ويسمى هذا الجزء ‪ Turbine Rotor‬والجزء اآلخر‬ ‫ثابت وهو عبارة عن غطاء خارجي تركب على وجهه الداخلي مجموعة ثابته من الريش و تسمى ‪ Nozzles‬أو‬ ‫‪ Stator Blades‬وتكون إما ذات مرحلة واحده أو عدة مراحل حسب تصميم التوربين ‪.‬‬ ‫‪.A‬هناك نوعين من التوربين وهما التوربين الدفعي ‪ Impulse Turbine‬واآلخر هو التوربين الرد فعلي ‪Reaction‬‬ ‫‪. Turbine‬‬ ‫يحوي التوربين النوع الدفعي على ريش ثابته ‪ Stator Blades‬تستعمل كمنفثات ‪ Nozzles‬توجه الهواء‬ ‫الى الريش المثبته على القرص الدوار ‪ ، Turbine Rotor‬ان الريش لهذا النوع من التوربينات مصممه على شكل‬ ‫جيوب ‪ Buckets‬وذلك إلمتصاص أكبر طاقة من الهواء العابر من خاللها‪.‬‬ ‫شكل يمثل التوربين الدفعي ‪ Impulse Turbine‬و توربين الرد فعلي ‪Reaction Turbine‬‬ ‫‪17 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫أما في توربين رد الفعل فإن كل من الريش الثابته المتحركه مصممة بحيث تعمل على زيادة سرعة الهواء و توجيهه‬ ‫بتعجيل باتجاه معاكس لحركة دوران دوالب التوربين الدوار ‪ Rotating Turbine Wheel‬وتتم الحركة بواسطة رد الفعل‬ ‫الناتج عن تغيير اتجاه حركة الهواء و بصورة مشابهه لنفاث الطائرة‪.‬‬ ‫مقارنة بين النوعين للتوربين رد الفعل و الدفعي‬ ‫✓‬ ‫عند استعمال توربين ‪ Reaction‬يجب زيادة عدد مراحل التوربين حتى يمكن الحصول على الطاقة المطلوبه بينما‬ ‫يمكن تقليص المراحل عند استعمال توربين الدفعي ‪ Impulse‬وبالتالي ( تقليل عدد الريش ومن ثم تخفيض كلف الصيانة )‪.‬‬ ‫يمكن رفع درجة حرارة الهواء في المرحلة األولى الثابته ‪ Stator Blades‬حيث تجري عملية تسريع الهواء‪.‬وهذا‬ ‫يعني الحصول على طاقة اعلى و تجري عادة انخفاض شديد في الحرارة في هذه المرحلة‪.‬‬ ‫كما حدث في الفقره السابقه فإن‬ ‫درجة الحرارة للهواء الداخل الى‬ ‫الريش المتحركة ‪Rotor Blades‬‬ ‫للمرحلة األولى ستكون أقل مما هي في‬ ‫النوع لتوربين رد الفعل وهذا يعني أن‬ ‫تلك الريش ستتعرض ألقل تاثير‬ ‫حراري بالنتيجه عمر أطول للتوربين‪.‬‬ ‫‪TURBINE DESIGN‬‬ ‫‪.B‬طريقة تصميم التوربين‬ ‫من المعروف ان نسبة عالية من قدرة التوربين تستهلك لتشغيل الضاغطة وقد تصل احيانا الى حدود ‪ %70‬من تلك القدرة‬ ‫‪.‬لذا اصبح من الضروري تطوير الضاغطه لتقليل استهالك الطاقه بواسطة تخفيف وزن اجزاء‬ ‫الضاغطه ‪ Compressor‬و تسهيل حركة الهواء داخل الضاغطة اثناء التشغيل ‪.‬‬ ‫تتم هذه العمليات بالنسبه للضاغط المحوري ‪ Axial Compressor‬بإعادة تصميم الريش ‪ Blades‬الخاصة بالمحور‬ ‫الدوار للضاغط ‪ Compressor Rotor‬أو ريش الجزء الثابت ‪ Stator Blades‬و تصنيعها من مواد مقاومه لإلستهالك‬ ‫‪ Erosion‬أو التأكسد ‪. Corrosion‬‬ ‫كذلك يجب إعادة تصميم القرص الدوار الذي تركب عليه الريش ليكون من عدة اقراص ‪ Discs‬تركب الواحده فوق‬ ‫األخرى وذلك لتخفيف الوزن وتسهيل فتحها أثناء عملية الصيانه‪.‬‬ ‫كما يجب دراسة تأثير التمدد الحراري خالل عملية التشغيل بسبب ارتفاع الحرارة داخل الضاغطة بسبب ارتفاع الضغط‪.‬‬ ‫‪18 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪.C‬التوربين وأجزاؤه ‪TURBINE‬‬ ‫أن جزئي التوربين األساسيين الدوار والثابت ‪ Rotor & Stator‬يتكونان من عدة مراحل ‪ Multi Stage‬و هذين‬ ‫الجزئين هما اكثر األجزاء تعرضا للضرر في التوربينات الغازية حيث تتعرض باستمرار للعوامل التالية ‪-:‬‬ ‫‪ ‬الحرارة العالية مما قد يسبب ذوبان الريش و تغيير شكلها أو تكسرها‪.‬‬ ‫‪ ‬التعرض لظاهرة الزحف ‪ Creep‬أي تغير في الشكل نتيجة للتعرض للجهد والحرارة العالية ‪.‬‬ ‫‪ ‬التعرض للتآكل التدريجي ‪ Erosion‬بسبب اصطدام األجزاء الصلبه بالريش والممرات الداخلية للهواء والبدن‬ ‫الداخلي للتوربين بها والتي قد تكون محمولة مع الهواء تسير بسرعه عالية اثناء مرورها مع الهواء اثناء التشغيل‪.‬‬ ‫‪ ‬التعرض للصدأ ‪ Corrosion‬بسبب وجود مواد كيمياوية منقولة مع الهواء تتفاعل مع معادن أجزاء التوربين بسبب‬ ‫الحرارة العالية وهذه المواد مثل سلفات الصوديوم ‪ Sodium Sulphate‬أو كلوريد الصوديوم ‪. Sodium Chloride‬‬ ‫‪ ‬بسبب العوامل أعاله تقوم الشركات المصنعه بحماية هذه األجزاء من التوربين كما يلي ‪:‬‬ ‫❖ استعمال سبائك ذات قدرة على تحمل الحرارة القصوى المتوقع أن تحدث داخل التوربين وهي ‪Nickel-Base‬‬ ‫‪. Alloy , Hastelloy and Nimonic Alloy‬‬ ‫❖ استعمال الهواء لتبريد الريش حيث أن هذه العملية تساعد على زيادة الحرارة داخل التوربين مما تمكن من زيادة‬ ‫قدرة التوربين و بدون ضرر ألجزاء التوربين ‪.‬‬ ‫❖ لمنع التآكل الميكانيكي للريش ‪ Erosion‬تغلف الريش بمواد صلبة تتحمل الصدمات و عادة تستخدم الشركات سبائك‬ ‫‪. Cobalt Base Alloys‬‬ ‫‪19 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪ -11‬المنظومات الرئيسية التابعة للمحركات التوربينية الغازية ‪Main Systems With the‬‬ ‫‪Gas Turbine Engines‬‬ ‫تتضمن وحدة التشغيل التابعة للمحركات التوربينية مجموعة منظومات رئيسية و مساعدة تقوم بعملية التشغيل و‬ ‫السيطرة و الحماية للوحدة العاملة و هي كالتالي ‪:‬‬ ‫‪.1‬منظومة التشغيل االبتدائي ‪Self Starting System‬‬ ‫‪.2‬منظومة تنقية الهواء ‪Air Intake Filter‬‬ ‫‪.3‬منظومة الوقود ‪Fuel System‬‬ ‫‪.4‬منظومة التبريد ‪Cooling System‬‬ ‫‪.5‬منظومة التزييت ‪Lubricating System‬‬ ‫‪.6‬منظومة السيطرة ‪Control System‬‬ ‫‪.7‬منظومة الحماية ‪Protection System‬‬ ‫‪.8‬منظومة العادم وصندوق التروس ‪Exhaust and Gear Box Sys.‬‬ ‫‪.9‬منظومة تقليل الضوضاء ‪Noise Reduction System‬‬ ‫‪ -1‬منظومة التشغيل اإلبتدائي ‪Starting System‬‬ ‫‪ ‬تخضع عملية تشغيل التوربين الغازي الى سيطرة مراقبة شديده لما لها من تأثير و خطورة على التوربين و تتم العملية‬ ‫بعدة مراحل و ضمن أوقات محدده قبل الوصول الى السرعة المطلوبة وهي كما يلي‪:‬‬ ‫‪.1‬اجراء فحص عيني ‪ Visual Inspection‬على التوربين و كافة أجزاؤه للتأكد من عدم وجود أي خلل ظاهري‪.‬‬ ‫‪.2‬التأكد من ظهور إشارة جاهز للعمل ‪ Ready‬على لوحة السيطرة ‪ Control Panel‬قبل التشغيل‪.‬‬ ‫‪.3‬بعد الضغط على زر التشغيل التشغيل ‪ Start Button‬سوف تبدأ العمليات التسلسلية ‪ Sequence‬لعمليات التشغيل و‬ ‫كالتالي‪:‬‬ ‫‪ ‬اشتغال مضخة الزيت اإلضطرارية ‪ Emergency Lub. Oil Pump‬وهي تعمل بواسطة محرك كهربائي‬ ‫نوع ‪ D.C‬والسبب في تشغيلها للتأكد من عملها نظرا ألهمية عملها عند توقف التوربين ألسباب اضطرارية وانقطاع‬ ‫التيار الكهربائي ‪ AC‬حيث تقوم هذه المضخه بضخ الزيت للمحامل الداخلية الحاره في التوربين لضمان عدم تضررها‪.‬‬ ‫‪ ‬بعد اشتغال المضخة اإلضطرارية وارتفاع ضغط الزيت داخل منظومة التزييت لحد معين تبدأ مضخة التزييت‬ ‫الثانوية في العمل ‪ Auxiliary Lub. Oil Pump‬وهذه المضخه تعمل بواسطة محرك كهربائي ‪ AC‬وبعد ارتفاع‬ ‫ضغط الزيت الحد المطلوب تتوقف المضخة اإلضطرارية عن العمل و في نفس الوقت تبدأمراوح التبريد لمبردات‬ ‫الزيت بالعمل و كذلك مراوح التهوية في غرفة التوربين ‪ Ventilation Fans‬كما قد تبدأ أي منظومات أخرى مرتبطة‬ ‫بعمل التوربين مثل المنظومة الهيدروليكية وغيرها‪.‬‬ ‫‪ ‬بعد اشتغال مضخة التزييت الثانويه في العمل بفترة زمنيه محدده ووصول ضغط الزيت الى الحد المطلوب تبدأ‬ ‫عملية اإلرتباط ‪ Engagement‬بين محرك التشغيل ‪ Starter Motor‬والتوربين بواسطة اما منظومة هيدروليكية ‪،‬‬ ‫كهربائية ‪ ،‬هوائيه أو ميكانيكية و بعد أن تتم عملية اإلرتباط يبدأ المحرك التشغيل بالدوران وهذا المحرك مبرمج للعمل‬ ‫بعدة مراحل وهي ‪:‬‬ ‫‪ )a‬مرحلة الدوران بسرعة بطيئة (من ‪ 1000‬الى ‪ )RPM 2000‬و تسمى بمرحلة طرد الغازات من داخل التوربين‬ ‫قبل افشتعال وتسمى ‪Purging‬و تكون لفتره زمنية محدده ‪.‬‬ ‫‪ )b‬اإلشتعال األولي ‪ Ignition Speed‬وعند الوصول لهذه السرعه تتم عملية اإلشتعال األولي داخل التوربين و تتم‬ ‫العملية بواسطة شمعات قدح ‪ Spark Plugs‬وادخال كمية محدده من الوقود الى التوربين‪.‬‬ ‫‪20 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪ )c‬بعد أن تتحسس منظومة التشغيل نجاح عملية اإلشتعال األولي تبدأ المرحلة الثالثة لزيادة السرعة لمحرك التشغيل ‪،‬‬ ‫خالل هذه العملية يبدأ دخول الوقود (غاز أو سائل ) بصورة منتظمه حيث يحدث اإلشتعال الرئيسي للتوربين و هنا‬ ‫احيانا يبرمج التوربين لإلشتغال لفترة زمنية محددة بحرارة واطئه و بسرعة محددة لغرض تسخين األجزائ الداخلية‬ ‫للتوربين قيبل الصعود الى السرعة التشغيلية و تسمى هذه العملية ‪ Warming Up‬و بعد انتهاء فترة التسخين و‬ ‫حسب البرنامج المخطط تبدأ سرعة التوربين بالصعود الى السرعة المطلوبة و تسمى ‪ Idol Speed‬و خالل فترة‬ ‫ا لصعود تتم عملية فصل محرك التشغيل و كذلك يبدأ عمل مضخة التزييت الميكانيكية الرئيسية و تتوقف مضخة‬ ‫التزييت الثانوية و يالحظ في هذه المرحلة دوران الجهاز المربوط على التوربين (مضخة او كابسه او مولدة‬ ‫كهربائيه)‬ ‫‪ )d‬عند الوصول للسرعة األولية الثابته ‪ Idol Speed‬تبدأ السيطرة على التوربين من خالل المراقبين في غرفة‬ ‫السيطرة حيث يمكن زيادة سرعة التوربين لحين الوصول الى سرعة الحمل و للحد المطلوب حيث تتحول السيطره‬ ‫من بعدها الى اوتوماتيكية ‪. Automatic Control‬‬ ‫أنواع محركات التشغيل اإلبتدائي ‪Starting System Motors Types‬‬ ‫❑ لتشغيل التوربينات الغازية تستعمل عدة أنواع من المحركات ويعتمد النوع على حجم و استعمال التوربين‬ ‫و أهمها ‪:‬‬ ‫المحرك الكهربائي ‪ AC Induction Motor‬و يستعمل في كافة أنواع التوربينات‪.‬‬ ‫‪.i‬‬ ‫المحرك الكهربائي الصغير نوع ‪ DC Motor‬و يستعمل في المحركات التوربينية الصغيرة الحجم‪.‬‬ ‫‪.ii‬‬ ‫محرك الديزل ‪ Diesel Engine‬ويستعمل في التوربينات المنصوبة في المناطق النائية‪.‬‬ ‫‪.iii‬‬ ‫المحرك الهايدروليكي ‪ Hydraulic Motor‬و يستعمل في التوربينات الصغيرة الحجم ‪.‬‬ ‫‪.iv‬‬ ‫المحرك الغازي ‪ Gas Expander‬و يستعمل في حالة توفر الغاز بكميات كبيرة و بضغط عالي‪.‬‬ ‫‪.v‬‬ ‫المحرك البخاري ‪ Steam Turbine‬ويستخدم في المحطات البخارية والتي يتوفر فيها البخار بكميات كبيرة‬ ‫‪.vi‬‬ ‫وضغط عالي‪.‬‬ ‫‪ -2‬منظومة تنقية الهواء ‪Air Intake System & Filtration‬‬ ‫تعتبر منظومة دخول و ترشيح الهواء مهمة جدا لتسهيل حركة الهواء ولحماية األجزاء الرئيسيه في التوربين الغازي‬ ‫وهي الضاغطة والتوربين من أية أضرار قد تحدث بسبب دخول الغبار‪ ،‬األمالح أو األوساخ الى داخل التوربين مع الهواء‬ ‫خالل عملية سحب الهواء بواسطة الضاغطة وأهم األضرار التي تحدث نتيجة دخول تلك المواد‪:‬‬ ‫تلوث الضاغط‪ Compressor‬وبالتالي انخفاض كفائتها في توفير الهواء بالحجم والضغط المطلوب وبالتالي‬ ‫انخفاض قدرة التوربين‪.‬‬ ‫إن دخول الغبار واألوساخ قد يسبب انسداد مجاري الهواء الداخلية الخاصة بالتبريد وبالتالي حدوث زيادة في‬ ‫درجة الحرارة في غالف التوربين ‪ Turbine Casing‬وبالتالي حدوث تضرر فيه‪.‬‬ ‫تجمع األوساخ على شكل كتل على بعض اجزاء الضاغطه يسبب حالة عدم موازنه‪ Unbalance‬للجزء الدوار‬ ‫من الضاغطة ‪ compressor Rotor‬وبالتالي حدوث اهتزاز ‪ Vibration‬اثناء عمل الضاغط و الذي يؤدي لمشاكل ميكانيكية‬ ‫خطيرة‪.‬‬ ‫بسبب سرعة حركة الهواء داخل الضاغطة والتوربين ونتيجة لوجود أجسام غريبه مع الهواء ذات أحجام وأوزان‬ ‫مختلفه تحدث عملية تآكل ‪ Erosion‬في الزعانف ‪ Blades‬التابعة للضاغطة أو التوربين بسبب تصادم تلك األجزاء مع‬ ‫الزعانف وتلك العملية تسبب انخفاض قدرة التوربين و استهالك اجزاء مهمه منه‪.‬‬ ‫بعض األغبرة بالجو تحوي مواد كيمياوية ضارة كاألمالح ‪ ،‬الحوامض‪ ،‬أو المعادن‪.‬إن تلك المواد تسبب عمليات‬ ‫التأكسد ‪ Corrosion‬في األجزاء المهمه من التوربين الغازي وبسبب الحرارة العالية التي يعمل بها التوربين الغازي تحدث‬ ‫تفاعالت كيمياوية بين تلك األجزاء و معادن التوربين الرئيسية و التي تؤدي لخسائر كبيرة‪.‬‬ ‫‪21 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫صورة توضح مكان تركيب مرشحات و فالتر تنظيف الهواء الداخل الى التوربين‬ ‫تتكون غرفة تنقية الهواء كما في الشكل ادناه ‪:‬‬ ‫▪ غرفة محكمة مصنوعه من الواح حديدية أو ألواح الفايبر ذات صالبة عالية جدا توجد فيه فتحة أمامية لتركيب‬ ‫مرشحات الهواء فيها و تربط من الجهة الثانية بفوهة دخول الهواء للتوربين ‪.Bell Mouth‬‬ ‫▪ مرشحات الهواء ‪ Air Filters‬وهذه تكون عادة على شكل صناديق حديدية يوجد فيها األصواف الصناعية الخاصة‬ ‫و تعمل على ترشيح الهواء من كافة األتربة و الغبار‪.‬‬ ‫▪ توجد داخل غرفة التورشيح الواح لتوجيه الهواء الى التوربين وهي ايضا مصممة ألمتصاص الصوت العالي‬ ‫‪ Silencers‬الذي يحدث نتيجة السرعه العالية لدخول الهواء للتوربين‪.‬‬ ‫أنواع فالتر الهواء ‪Air Filters Types‬‬ ‫‪.1‬المرشحات الفاصلة لألغبرة ‪Inertial Filters‬‬ ‫‪.2‬المرشحات العازله للسوائل ‪. Demisters‬‬ ‫‪.3‬المرشحات األولية ‪.Prefilters‬‬ ‫‪.4‬المرشحات المكثفة للرطوبة ‪. Coalescers‬‬ ‫‪.5‬المرشحات عالية الكفاءة ‪.Fine Filters‬‬ ‫‪.6‬المرشح ذو التنظيف الذاتي ‪. Self Cleaning Filters‬‬ ‫‪.7‬المرشح الزيتي ‪.Oil Wet Filters‬‬ ‫‪22 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪ -3‬منظومة التزييت للتوربينات ‪Lubricating Oil System‬‬ ‫أن السبب الرئيسي لوجود هذه المنظومة هو لتغذية المحامل الرئيسيه ‪ Main Bearings‬للتوربين الغازي‪،‬‬ ‫والمسننات ‪ ، Gears‬المشغل اإلبتدائي ‪ ، Starter Motor with torque convertor‬الرباطات ‪ ،Couplings‬وغيرها‬ ‫بالزيت حسب الكميات والضغوط المطلوبة كما يجب أن يكون الزيت نظيفا جدا و بحرارة مقبولة وذا مواصفات فنية محدد‬ ‫من قبل اللزوجة والنوعية وغيرها‪.‬‬ ‫المخطط ادناه يبين تفاصيل منظومة تزييت نموذجية للتوربينات الغازية وعادة ما تصمم المنظومة حسب مواصفات‬ ‫مؤسسة النفط األمريكية ‪.API 614‬‬ ‫مخطط لمنظومة التزييت ألحد التوربينات الغازية‬ ‫❑ مكونات منظومة التزييت‬ ‫كما في المخطط السابق تتكون منظومة التزييت للتوربينات الغازية بصورة عامة مما يلي ‪:‬‬ ‫‪.A‬خزان الزيت ‪Oil Tank‬‬ ‫يصنع الخزان من الحديد العادي أو الحديد المقاوم للصدأ ‪ S.Steel‬و يجب ان تحسب طاقة الخزان ‪Tank‬‬ ‫‪ Capacity‬على ان يتم تفريغه في فترة معينه ومضخة التزييت مشتغله وعلى افتراض ان هناك فقدان في النظومة تمنع‬ ‫عودة الزيت للخزان وتسمى ‪ Retention Time‬و تحدد من قبل المشتري‪.‬‬ ‫يوضع في الخزان مسخن للزيت ‪ Oil Heater‬خاصة في األماكن البارده وكذلك انبوب تنفيس ‪Venting Pipe‬‬ ‫لخروج الهواء الساخن ومنع حدوث ضغط ‪.‬‬ ‫‪23 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫‪.B‬مضخات الزيت ‪Oil Pumps‬‬ ‫توجد عادة في منظومة التزييت ثالثة مضخات ذات اإلزاحة الموجبة من النوع ‪Displacement Positive‬‬ ‫‪ Pump‬أو ‪ Gears Pump‬أو اللولبي‪. Screw Pump‬وهي ‪:‬‬ ‫‪.1‬مضخة التزييت الطارئة )‪.Emergency Pump (DC Pump‬‬ ‫‪.2‬المضخة الثانوية الكهربائية )‪Auxiliary Lub. Oil Pump (AC Pump‬‬ ‫‪.3‬المضخة الرئيسية )‪Main Lub. Oil Pump (Mech. Pump‬‬ ‫‪.4‬صمام حراري ثالثي ‪Three Way Valve‬‬ ‫‪.5‬مبادل حراري لتبريد الزيت ‪Lub. Oil Cooler‬‬ ‫‪.6‬فالتر الزيت ‪Oil Filters‬‬ ‫‪.7‬صمامات تنظيم ضغط الزيت ‪Oil Pressure Controller‬‬ ‫صورة لمنظومة التزييت الملحقة بأحد التوربينات و تتضمن كافة الملحقات السابق ذكرها‬ ‫‪ -4‬منظومة الوقود ‪Fuel System‬‬ ‫❑ تعتبر التوربينات من المحركات الحرارية ذات خاصية استعمال أنواع من الوقود وبسبب هذه الخاصية انتشر‬ ‫استخدم التوربينات الغازية في مختلف الصناعات و في مختلف المواقع ومن اهمها‪:‬‬ ‫الغاز الطبيعي كالميثان أو األيثان‪.‬‬ ‫أ‪-‬‬ ‫خليط من غاز البيوتان و البروبان و تسمى ‪.LPG‬‬ ‫ب‪-‬‬ ‫غازات المصافي ذات النسبة العالية من الهيدروجين‪.‬‬ ‫ج‪-‬‬ ‫الغاز المستخلص من الفحم والغازات ذات الحرارة الواطئه‪.‬‬ ‫د‪-‬‬ ‫مختلف أنواع الوقود السائل وأهمها الديزل ‪ Diesel‬والكيروسين والنفط الخام ‪Crude Oil‬والنفثا و غيرها‪.‬‬ ‫ه‪-‬‬ ‫‪24 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫❑ لكن الوقود المستعمل بشكل واسع في التوربينات الغازية هو الغاز الطبيعي و الكاز اويل أو كالهما‪.‬‬ ‫عند مالحظة المخطط يتبين ما يلي ‪:‬‬ ‫▪ هناك صمامين رئيسيين في المنظومه وهما صمام التوقف‪ /‬منظم الضغط ‪Stop/Pressure Regulating Valve‬‬ ‫)‪ (SRV‬واآلخــــر هــــو صمــــــــام )‪ Gas Control Valve (GCV‬ويتم تشغيل هذين الصمامين بواسطة إشارات‬ ‫إالكترونية من منظومة السيطرة الرئيسية و بواسطة زيت الهيدروليك وحسب ظروف التحميل للتوربين‪.‬ويتم وضعها على‬ ‫التوالي ‪ In Series‬لخط الغاز المغذي الى المشاعل ‪ Burners‬في غرف اإلحتراق‪.‬‬ ‫صمام التوقف ‪ /‬منظم الضغط )‪Stop/Pressure Regulating Valve (SRV‬‬ ‫▪‬ ‫لهذا الصمام مهمتين أساسيه‪:‬‬ ‫▪‬ ‫‪ )1‬ايقاف الغاز من الجريان الى التوربين في حالة التوقف األعتيادي أو األضطراري‪.‬‬ ‫‪ )2‬تنظيم الغاز الداخل قبل الوصول الى صمام تنظيم الغاز ‪ GCV‬على ضوء اإلشارات المستلمة من‬ ‫ال‪ Compressor‬وحسب سرعتها ‪ RPM‬وبذلك يسهل تنظيم الغاز في التشغيل واإليقاف‪.‬‬ ‫▪ وجود صمام تفريغ ‪ Vent Valve‬في المنطقة بين الصمامين و مرتبط الى الجو وذلك للتخلص من اي غاز قد‬ ‫يتسرب من احد الصمامين خالل مراحل التشغيل ولتفادي حدوث اي انفجار شديد خالل مراحل التشغيل‪.‬‬ ‫▪ صمام تنظيم الغاز )‪Gas Control Valve (GCV‬‬ ‫▪ إن الواجب الرئيسي لهذا الصمام هو تنظيم الغاز الى المشاعل ‪ Burners‬حسب متطلبات التحميل‪.‬وتتم هذه العملية‬ ‫بواسطة استالم إشارات من المنظم الرئيسي للتوربين‪.‬‬ ‫إن عمل الصمامين المذكورة أعاله مرتبط بعدة عوامل أهمها ‪:‬‬ ‫نوع وكمية الحمل المربوط على التوربين ‪Type & Size of load‬‬ ‫أ‪-‬‬ ‫ب‪ -‬درجة حرارة التوربين )‪.Internal Temp. of the turbine (Tmax.‬‬ ‫‪25 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫نوع الوقود المستخدم ‪.Type of Fuel‬‬ ‫ج‪-‬‬ ‫سرعة التوربين ‪.Turbine Speed‬‬ ‫د‪-‬‬ ‫ضغط الكابسة )‪.Compressor Discharge Pressure (P2‬‬ ‫ه‪-‬‬ ‫▪ من الضروري التنبيه الى أن لكل شركة منتجة للتوربينات الغازية طريقة خاصة بها في تصميم منظومة الوقود‬ ‫ونظرا للتطور الهائل في عالم التكنولوجيا وألهمية اإلقتصاد في الوقود و زيادة كفاءة التوربين الغازي الى مستويات عالية‬ ‫اصبحت هذه المنظومة تبرمج وتدخل في الحاسبات و تدخل ضمن برنامج التشغيل والسيطره و يسمى ‪PLC‬‬ ‫‪.Programmed Logic Controller‬‬ ‫العوامل المؤثرة على عمل وكفاءة التوربينات الغازية‬ ‫‪-12‬‬ ‫من خالل المراقبة المستمرة لعمل التوربينات الغازية في مختلف المواقع واإلستخدامات لها ‪ ،‬ظهر أن العوامل‬ ‫الرئيسية المؤثرة على عمل و كفاءة التوربينات الغازية هي كما يلي‪. :‬‬ ‫‪.1‬طريقة تصميم التوربين ‪. Turbine Design‬‬ ‫‪.2‬التأثيرات البيئية ‪. Environmental Effects‬‬ ‫‪.3‬أنواع الوقود المستعمل ‪.Type of Fuel used‬‬ ‫‪.4‬دورات التشغيل ‪Start \ Stop cycles‬‬ ‫‪.5‬ساعات اشتغال التوربين ‪Turbine Running Hours‬‬ ‫‪.6‬الصيانه وأنواع الفحوصات ‪Programmed Maintenance & Inspections‬‬ ‫‪.7‬تسجيل المعلومات ‪Data Recording‬‬ ‫‪26 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫تأثيرات البيئه ‪Environmental Effects‬‬ ‫إن التوربين الغازي من المكائن الحرارية التي تلعب عوامل البيئه فيه دورا مؤثر و مباشر سواء على كفاءته ‪ ،‬و‬ ‫قدرته‪ ،‬وعلى عمر األجزاء الداخلية و على كلف الصيانة حيث أن ارتفاع حرارة الجو‪ ،‬برودة الجو ‪ ،‬العواصف الرملية‪،‬‬ ‫العمل على السواحل البحرية أو في البحر ‪ ،‬نصب التوربين في مواقع جبلية ترتفع كثيرا عن مستوى البحر تسبب تغيرات‬ ‫كبيرة في أداء التوربين‪.‬‬ ‫▪ ارتفاع حرارة الجو‬ ‫أ‪ -‬ان التوربين الغازي يعمل بمبدأ ضغط الهواء و تسخينه ثم تنفذ عملية التمدد من خالل ريش التوربين ‪Turbine‬‬ ‫‪. Blades‬إن كثافة الهواء تلعب دورا مهما في تحديد القدرة النتجه ‪ Output Power‬للتوربين فكلما زادت كثافة الهواء‬ ‫الداخل الى الضاغطة تصبح القدرة المنتجه أعلى وعليه نستنتج بأن برودة الجو سوف تسبب في زيادة كثافة الهواء و من ثم‬ ‫زيادة القدرة المنتجه‪ ،‬والعكس صحيح‪.‬‬ ‫ب‪ -‬يجب اإلنتباه الى أن انخفاض درجات الحرارة أو أرتفاعها يؤدي الى ارتفاع أو نقصان الكفاءه ‪. Efficiency‬‬ ‫ج‪ -‬ان الشركات عندما تعرض التوربين للبيع فإنها تعطي المواصفات حسب الوحدات القياسية العالمية ‪International‬‬ ‫)‪ Standard Organization (ISO‬وهي تؤخذ في درجة حرارة ‪ 15 °C‬وبضغط جوي بمستوى سطح البحر ‪Sea Level‬‬ ‫لذا يجب اإلنتباه الى أن قدرة التوربين في ظروف حرارية عالية قد تصل الى ‪ 55°C‬لذا يجب أن تكون قدرة التوربين‬ ‫‪ Output Power‬في درجة الحرارة القصوى أعلى من القدرة المطلوبة لألنتاج بنسبة ال تقل عن ‪. 10%‬‬ ‫د‪ -‬ان عدم اإلنتباه لهذه الحالة سوف يؤدي لتشغيل التوربين باستمرار في ضمن القدرة القصوى وهذا يؤدي الى تقصير‬ ‫عمر التوربين ومن ثم خسائر في كلف الصيانة واإلنتاج‪.‬‬ ‫▪ برودة الجو‬ ‫أ‪ -‬ان التوربينات الغازية العامله في المناطق البارده جدا كالمناطق القطبية أو المناطق ذات الشتاء البارد أو‬ ‫محركات الطائرات على علو شاهق تعاني من تراكم الثلوج على المرشحات او مداخل التوربين ‪ Air Intake‬إن خطورة‬ ‫الحالتين تؤدي الى انسداد مجاري الهواء أو احتمال دخول كرات ثلجية صلبه الى داخل التوربين‪.‬‬ ‫ب‪ -‬ان األسباب اعاله تؤدي غالبا لتضرر ريش الضاغط أو اعوجاجها ومن ثم حدوث مشاكل فنية كاإلهتزازات في‬ ‫األجزاء الدوارة أو غيرها من األضرار‪.‬‬ ‫ج‪ -‬للتخلص من الظاهره تم استحداث منظومة مقاومة الثلوج وتسمى ‪ Anti-Icing System‬وذلك باستعمال جزء‬ ‫من الهواء المضغوط الحار الخارج من الضاغط أو العادم ‪ Exhaust‬لتسخين المناطق المتوقع تكاثف الثلج عليها‪.‬‬ ‫▪ ارتفاع موقع عمل التوربين عن مستوى سطح البحر ‪Altitude‬‬ ‫كلما ارتفع التوربين عن مستوى سطح البحر ( كما في المواقع الجبلية ) قلت كثافة الهواء و بالتالي انخفاض قدرة‬ ‫التوربين المنتجه ولكن هذه النسبة في اإلنخفاض قليلة بالمقارنة مع اإلرتفاع في حرارة الجو‪.‬‬ ‫▪ المواقع الصحراوية ‪Desert Environment‬‬ ‫تتميز المناطق الصحراوية بكثرة العواصف الرملية بصورة يومية و تزداد كثافة هذه العواصف و شدتها حسب‬ ‫المواسم و لذلك تتعرض التوربينات العاملة في تلك المواقع الى دخول نسبة من الرمال الى داخلها أثناء العمل‪ ،‬وهناك عدة‬ ‫اضرار ممكن حدوثها بسبب هذه الرمال وهي ‪:‬‬ ‫أ‪ -‬اصطدامها بريش الضاغط بسرعه عالية مما يسبب تآكل الريش ‪. Erosion‬‬ ‫ب‪ -‬تجمعها في عدة أماكن حول الضاغطة مما يسبب حالة عدم اتزان ‪ out of balance‬للجزء الدوار من الضاغطة‬ ‫وبالتالي حالة اهتزاز شديدة ‪ Vibration‬في الضاغطة‪.‬‬ ‫ج‪ -‬غلق كافة الفتحات الموجوده في الضاغطة والخاصة بهواء التبريد الداخلي ‪Cooling Air‬أو الخاص بعزل الزيت‬ ‫‪ Sealing Air‬وهذ يسبب مشاكل كبيرة للتوربين‪.‬‬ ‫د‪ -‬بعض الرمال توي أمالح الصوديوم أو البوتاسيوم ‪ Salt laden Sands‬وغيرها من المواد التي تتفاعل بالحرارة‬ ‫العالية مع سبائك التوربين و بالتالي تسبب عملية الصدأ ‪ Hot Corrosion‬وهذه تسبب اضرار مهمه في التوربين‪.‬‬ ‫‪27 | P a g e‬‬ ‫‪2025‬‬ ‫( التصميم و التشغيل و الصيانة )‬ ‫دورة المحركات التوربينية الغازية‬ ‫ه‪ -‬لمعالجة المشكلة أعاله تستعمل مرشحات وفالتر عالية الكفاءة ‪ High Efficiency Filters‬كما تستعمل أنواع من‬ ‫فاصالت الغبار تنصب أمام غرفة الترشيح تسمى ‪ Inertial Separator‬حيث يمكن التخلص من نسبة كبيرة من الرمال‬ ‫ذات األجسام الكبيرة نسبيا‪.‬‬ ‫و‪ -‬األمالح يتم معالجتها بطالء الريش بمواد مقاومة للصدأ‪.‬وكذلك غسل الضاغطة باستمرار بعدة انواع من سوائل‬ ‫التنظيف الخاصه عند انخفاض كفاءة الضاغطة‪.‬‬ ‫▪ التأثير البحري على التوربين‬ ‫إن المشكلة الفريدة التي يواجهها التوربين في المواقع القريبه من البحر أو التي تعمل على المنصات البحرية العائمه‬ ‫هو الملح البحري حيث أن هذا الملح يعلق في الجو وبكميات غير إعتيادية بسبب حركة الرياح واألمواج‪.‬‬ ‫هذه األمالح تؤدي وبالتعاون مع الكبريت الى عمليات صدأ شديد و خاصة لألجزاء الحارة في التوربين‪.‬إن نسبة‬ ‫تركيز األمالح في البحر تعتمد على عدة عوامل أهمها ارتفاع الموجات البحرية‪ ،‬سرعة الرياح ‪ ،‬درجة حرارة الجو ونسبة‬ ‫الرطوبة‪.‬‬ ‫أثبتت الدراسات أن نسبة الرطوبة في البحر تتراوح بين ‪ 80% -90%‬لذا يكون الملح في الجو البحري