مروحة توربو

أنواع مراوح التوربينات

مُراوح التوربينات هي محركات ذات دفع عالٍ تعمل بنفس مبدأ محركات التوربينات النفاثة، لكن مع آلية تحويل تُوجّه كمية كبيرة من الهواء حول قلب المحرك لإنتاج كميات كبيرة من الدفع، مع توفير كفاءة في استهلاك الوقود أيضًا.

تشمل الأنواع السائدة من مُراوح التوربينات مُروحة التوربينات ذات الالتفاف العالي، ومُروحة التوربينات ذات الالتفاف المنخفض، ومُروحة التوربينات ذات الالتفاف المختلط، ومُروحة التوربينات ذات الالتفاف المزدوج.

• مُروحة التوربينات ذات الالتفاف العالي

  يُعد محرك الطائرات التجارية النموذجي محرك مُروحة توربينات ذات التفاف عالٍ. في محرك مُروحة توربينات ذات التفاف عالٍ، يأتي معظم الدفع من الهواء البارد الذي يتدفق حول المحرك، مما يجعل هذه المحركات أكثر كفاءة في استهلاك الوقود وأهدأ من نظيراتها ذات الالتفاف المنخفض. تُصنف مُراوح التوربينات ذات الالتفاف العالي إلى ثلاثة نماذج مختلفة: Fan-I و Fan-II و Geared Fan. تُعد نماذج Fan I و Fan II نماذج ذات محرك مباشر، بينما يُعد نموذج Geared Fan مزودًا بصندوق تروس بين المحرك والمُروحة. كما يتضح من الأسماء، يُحافظ صندوق التروس في نماذج Geared Fan على نسب التروس بين المحرك والمُروحة، مما يسمح للمحرك بأن يكون أكثر كفاءة في استهلاك الوقود ويُنتج ضجيجًا أقل.

• مُروحة التوربينات ذات الالتفاف المنخفض

  تُتيح مُراوح التوربينات ذات الالتفاف المنخفض مرور المزيد من الهواء عبر قلب المحرك بدلاً من حوله. مما يجعلها مثالية للاستخدام في طائرات تفوق سرعة الصوت لأنها تُنتج كميات كبيرة من الدفع. تُستخدم مُراوح التوربينات ذات الالتفاف المنخفض في طائرات رياضية مثل سيسنا Citation X وطائرات عسكرية مثل بوينج F-22 Raptor.

• مُروحة التوربينات ذات الالتفاف المختلط

  تُجمع محركات مُراوح التوربينات ذات الالتفاف المختلط بين محركات الالتفاف العالي والالتفاف المنخفض من خلال وجود مجرى يُحيط بالقلب ومجرى آخر يُوجّه ضغط الهواء من القلب مباشرة. أحد الأمثلة الأكثر بدائية في العالم الحقيقي هو محرك Pratt & Whitney JT9D، والذي لم يعد يُستخدم في السفر الجوي التجاري الحديث.

• مُروحة التوربينات ذات الالتفاف المزدوج

  في المحركات التي تحتوي على مجاري منفصلة ذات التفاف عالٍ وذات التفاف منخفض، أي مُراوح التوربينات ذات الالتفاف المزدوج، يُوجّه ضغط الهواء من كل مجرى إلى التوربينات الموجودة داخل المحرك. بينما لا تزال هناك أمثلة على مُراوح التوربينات ذات الالتفاف المزدوج، تُوجد في الغالب في الطائرات العسكرية، فهي بالتأكيد ليست شائعة مثل محرك التحويل التقليدي الآخر.

المواصفات وصيانة مراوح التوربينات

المواصفات

• الحجم والوزن:

  تُتوفر مُراوح التوربينات بأحجام مختلفة، والتي تُحددها قطر شفراتها. يتراوح نطاق الحجم النموذجي لمُراوح التوربينات الصناعية من 60 إلى 140 مم. يؤثر الحجم على كمية الهواء التي يمكنها تحريكها. عادةً ما تكون المُراوح الأكبر حجمًا أثقل وزنًا. قد يؤثر هذا الوزن على أشياء مثل الاستقرار وما إذا كانت هناك حاجة إلى هيكل دعم إضافي لِحمل المُروحة.

• إمداد الطاقة:

  مدخل الطاقة - تُستخدم مُراوح التوربينات الصناعية طاقة التيار المتردد. يُبلغ جهد الإدخال عادةً ما بين 85 و 265 فولت. يعتمد جهد الاستخدام الفعلي على التطبيق المحدد. على سبيل المثال، تعمل بعض أنظمة التهوية على جهد منخفض للمنزل حوالي 120 فولت.

• المحرك:

  يُعد المحرك لمُروحة توربينات صناعية مزودًا بقدرة مُقدرة وسرعة. تُقاس الطاقة بالواط. القيم الشائعة حوالي 25-150 وات. تُحرك المحركات ذات الطاقة الأعلى المزيد من الهواء. تُعطى السرعة بدورات في الدقيقة (RPM). السرعات النموذجية ما بين 2,500 و 5,000 دورة في الدقيقة. قد يكون محرك مُروحة التوربينات مُحركًا تيارًا مستمرًا عديم الفرشاة أو مُحركًا حثًا يستخدم طاقة التيار المتردد.

• تدفق الهواء:

  تدفق الهواء لمُروحة التوربينات هو كمية الهواء التي تُحركها فعليًا. يُظهر تدفق الهواء باللتر في الدقيقة (LPM) أو بالأقدام المكعبة في الدقيقة (CFM). غالبًا ما تُحرك المُراوح الأصغر حجمًا حوالي 250 إلى 450 LPM، بينما يمكن أن تصل النماذج الأكبر حجمًا إلى 1,200 LPM أو أكثر. تُخرج المُراوح الأكبر حجمًا CFM أكبر. على سبيل المثال، قد تُقدم مُروحة توربينات صغيرة 3.5 CFM، بينما يمكن أن تصل مُروحة كبيرة إلى 16.4 CFM. يؤثر كل من حجم المُروحة وقوة المحرك على CFM.

• الضجيج:

  يُصنف الضجيج الناتج من مُروحة التوربينات إلى فئات مختلفة. الفئة 1 هادئة جدًا، بينما الفئة 4 هي الأشد ضجيجًا. تُعد معظم المُراوح من الفئة 2 أو 3. يُختبر مستوى الضجيج في ظل ظروف التشغيل العادية. تبلغ مستويات الضجيج لمُراوح الفئة 2 مستويات لا يمكن أن تتجاوز 55 ديسيبل (dB). الفئة 3 تصل إلى 65 ديسيبل. تُصدر مُروحة التوربينات ضجيجًا أكثر كلما زادت سرعة دورانها وزادت كمية الهواء التي تدفعها. يمكن أن يُساعد الغلاف في خفض الضجيج.

الصيانة

• تنظيف شفرات مُروحة التوربينات:

  من المهم البدء بتنظيف الشفرات من خلال ارتداء القفازات دائمًا. ستمنح قفازات محركات التوربينات المستخدم قبضة أفضل وحماية. ابدأ بتمرير قطعة قماش رطبة أو مواد تنظيف أخرى مثل مناديل الأطفال أو مُنظفات لوحة القيادة بلطف حول أسطح الشفرات لإزالة الأوساخ والحطام بلطف.

• إعادة تزييت المحرك:

  يمكن تقليل البلى على محرك مُروحة التوربينات من خلال إعادة تزييته بشكل دوري. قبل إعادة التزييت، حدد التطبيق أولًا، ثم قيّم المسافة المقطوعة أو مدة تشغيل المحرك. تحقق من دليل مُصنّع المحرك وحدد متطلبات شحوم المحرك ونقاط تزييت المحرك. قد تختلف إعادة تزييت المحرك من مُصنّع إلى آخر، لكن الإجراءات عادةً ما تكون متشابهة. لذلك، قبل إجراء أي صيانة للمحرك، من الضروري التعرف على دليل المحرك. إذا لم تكن متأكدًا، فمن الأفضل الاتصال بِفني مُؤهل مُلم بدليل المحرك ومتطلبات الصيانة. يضمن اتباع دليل المُصنّع وإرشاداته تشغيل المحرك بشكلٍ مثالي وتحسين عمره الافتراضي.

• ضمان عدم وجود أي عائق يُعيق تدفق الهواء:

  يمكن أن يؤثر تدفق الهواء المُغلق أو المُعاق على أداء مُروحة التوربينات بشكل كبير. لذلك، من المهم فحص مُروحة التوربينات بشكل متكرر والتأكد من عدم وجود أي عائق يُعيق تدفق الهواء. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن المناطق المحيطة والمناطق التي تعمل فيها مُروحة التوربينات قد تتغير بمرور الوقت، من المهم فحص النظام بِانتظام وإزالة أي انسدادات قد تُعيق التشغيل الأمثل.

• الصيانة العامة:

  اطلع دائمًا على دليل المُصنّع والإرشادات حول أفضل ممارسات الصيانة. يضمن اتباع دليل المُصنّع وإرشاداته طول عمر الجهاز والأداء الأمثل. أيضًا، عند إجراء ممارسات الصيانة، استخدم دائمًا الأدوات المطلوبة كما هو مُوضّح من قبل المُصنّع. عندما يكون ضروريًا، استشر دائمًا مُتخصصًا مُلمًا ومدربًا جيدًا على آلة معينة. يُجهز المهنيون المُخصصون بأفضل الأدوات لضمان إنجاز ممارسات الصيانة بشكل صحيح.

سيناريوهات استخدام مُراوح التوربينات

مع تحسين التقنيات والابتكارات، تُصبح تطبيقات الاستخدام لمُراوح التوربينات آخذة في الازدياد بسرعة. تُستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات.

• تعتمد صناعة الفضاء بشكل كبير على مُراوح التوربينات.

  تُستخدم مُراوح التوربينات في محركات الطائرات النفاثة للطائرات التجارية والعسكرية. الغرض منها هو إنتاج الدفع وتشغيل المحركات. تساعد في دفع كمية كبيرة من الهواء للخلف. يُؤدي هذا إلى كميات هائلة من الدفع التي تُحتاجها الطائرة للإقلاع والطيران بسلاسة.

• تُستخدم صناعة السيارات مُراوح التوربينات في سياراتها لتحسين أداء المحرك.

  تُستخدم مُراوح التوربينات لِزيادة ضغط الهواء الداخل إلى محرك السيارة. يتم ذلك من خلال ضغط مُراوح التوربينات للهواء. عند تزويد المحرك بِمزيد من الهواء والأكسجين، تحصل السيارة على المزيد من الطاقة ويُحسّن أداءها.

• تُستخدم صناعة الطاقة مُراوح التوربينات لتوليد الكهرباء.

  في العديد من محطات الطاقة الحرارية الأرضية، تُستخدم مُراوح التوربينات في أنظمة التبريد. وظيفتها هي الحفاظ على درجة حرارة المحامل والأختام عند مستوى طبيعي، ضمن الحدود الموصى بها. يضمن ذلك تشغيل نظام توليد الطاقة بسلاسة دون أي انقطاع ناتج عن ارتفاع درجة الحرارة.

• تُستخدم أنظمة HVAC في المباني والمنازل والصناعات مُراوح التوربينات لتنظيم تدفق الهواء ودرجة الحرارة.

  تُستخدم مُراوح التوربينات لِضغط المبردات. يحدث هذا في مبردات التوربينات. تتمثل وظيفة مبردات التوربينات في إنتاج طاقة التبريد. تُستخدم هذه الطاقة التبريدية في أنظمة تكييف الهواء لتبريد المباني والمساحات الكبيرة.

• تُستخدم العديد من الصناعات مُراوح التوربينات لتجفيف المواد ونقلها

• تُستخدم مُراوح التوربينات في أجهزة اللحام.

  تُستخدم أجهزة اللحام بالتوربينات مُراوح التوربينات كجزء أساسي من تشغيلها. تستخدم هذه الآلات نفاثات قوية تُنتجها مُراوح التوربينات لصهر المعادن بسرعة ودمجها معًا.

كيفية اختيار مُراوح التوربينات

عند شراء مُراوح التوربينات لإعادة البيع، من المهم اختيار أنواعٍ سيستخدمها معظم الناس. من المرجح أن يستفسر العملاء عن تطبيقات مختلفة. سيُطلب من البعض معرفة مُراوح التوربينات للقطارات والسيارات، بينما يرغب البعض الآخر في معرفة المزيد عن التطبيقات السكنية والتجارية. خصص بعض الوقت لدراسة السوق المستهدف واختيار المنتجات التي لن تُبقى على الرفوف. إليك بعض الاعتبارات عند شراء مُراوح توربينات هواء:

• إمداد الطاقة

  يريد العملاء معرفة كيفية إنتاج مُولد مُروحة التوربينات للطاقة. سيُفضل معظمهم النوع الذي يُتصل مباشرة بِطاقة المرافق. ومع ذلك، قد يرغبون أيضًا في معرفة الخيارات البديلة التي يُقدمها بعض المُصنّعين. يمكن أن توفر مُراوح التوربينات التي تعمل بالبطارية وتلك القادرة على العمل بِمُولد ديزل بديلًا.

• اتجاه الدوران

  تتطلب بعض التطبيقات مُروحة نفّاث توربينات ذات تدفق هواء عكسي لتبريدٍ فعالٍ وِاحتراق. على سبيل المثال، في حالة محركات المركبات، يُعد اتجاه مُروحة نفّاث التوربينات أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق أداء مُحسّن للمحرك. ابحث عن التطبيقات التي تتطلب مُروحة توربينات مُعاكسة لمعرفة ما إذا كان هناك سوق محتمل.

• إعدادات السرعة

  قد يستفسر العميل عن مُروحة نفاثة توربينات ذات إعدادات سرعة مختلفة لتدفق هواء متغير في تطبيقات مختلفة. سيختار العديد من العملاء النوع الذي يحتوي على إعدادات سرعة متعددة وميزات قابلة للتعديل الأخرى. ضع في اعتبارك شراء مُراوح ذات إعدادات سرعة لأنها تُقدم مرونة. يمكن تخصيصها لتلبية متطلبات وتفضيلات مختلفة.

• الحجم

  تُتوفر مُراوح التوربينات بشكل عام بأحجام مختلفة. يعتمد اختيار الحجم على التطبيق المستهدف. على سبيل المثال، في المركبات، من المرجح أن تُستخدم مُروحة توربينات محرك كبيرة في الآلات التي تحتوي على محركات أكبر. ستُركز المباني السكنية على اختيار مُروحة توربينات بِقطر 16 بوصة أو أصغر. من المهم معرفة التطبيقات لتحديد الأحجام المثالية لإعادة البيع.

• الجودة

  عند إعادة البيع، من الضروري التركيز على المنتجات المُتينة. اختر مُراوح توربينات مُقاومة مصنوعة من مواد عالية الجودة لِتحمّل الاستخدام المُستمر. والأهم من ذلك، ستُنتج هذه المنتجات ضجيجًا أقل، مما يُحسّن الراحة حتى في المناطق ذات المتطلبات الأعلى.

أسئلة شائعة حول مُروحة التوربينات

س1: ما هي استخدامات مُروحة التوربينات؟

ج1: يُستخدم محرك مُروحة التوربينات بشكل شائع في الطائرات التجارية نظرًا لنسبة الالتفاف العالية. أيضًا، قد تُستخدم بعض المركبات الثقيلة مثل الدبابات والنقل العسكري تقنية مُروحة التوربينات لِتقليل السحب وتحسين السرعة.

س2: ما الفرق بين مُروحة التوربينات والتوربينات النفاثة؟

ج2: يكمن الفرق الأساسي بين محركات مُروحة التوربينات والتوربينات النفاثة في تصميمها ووظيفتها. يدمج محرك مُروحة التوربينات مُروحة، والتي تُعد سمة مميزة له. تتمثل وظيفة المُروحة في سحب كمية ضخمة من الهواء. من ناحية أخرى، يُعد تصميم محرك التوربينات النفاثة أكثر بساطة ويتكون فقط من محرك يُطبق الضغط لتسخين ودفع النفاثة.

س3: هل محركات مُروحة التوربينات أكثر ضجيجًا من محركات التوربينات النفاثة؟

ج3: بشكل عام، تُعد محركات مُروحة التوربينات أكثر هدوءًا من كل من محركات التوربينات النفاثة ومحركات مُروحة التوربينات ذات الالتفاف العالي المُزعجة. مما يجعل محرك مُروحة التوربينات أكثر تفضيلًا للاستخدام في الطائرات التجارية.

س4: ما هي عيوب محرك مُروحة التوربينات؟

ج4: قد تكون محركات مُروحة التوربينات ذات الالتفاف العالي التي تُستخدم بشكل شائع في الطائرات التجارية أكثر كفاءة وهدوءًا، لكنها أيضًا أكبر حجمًا وأثقل وزنًا. وذلك لأنها تحتاج إلى محركات ومُراوح أكبر لتسهيل تدفق هواء أكبر. تحتاج هذه المحركات الكبيرة أيضًا إلى أن تكون أكبر لِضمان دفعٍ أعلى.