توربین‌ها دستگاه‌هایی هستند که انرژی یک سیال (مانند بخار، آب، باد یا گاز) را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند. قطعات اصلی توربین‌ ها ممکن است بسته به نوع توربین متفاوت باشند، اما اصولاً قطعات اصلی توربین شامل اجزای زیر هستند:

روتور (Rotor)

روتور بخش اصلی و متحرک توربین است که وظیفه آن تبدیل انرژی جنبشی سیال (مثل باد، بخار یا آب) به انرژی مکانیکی است. این انرژی مکانیکی از طریق محور به ژنراتور یا دستگاه‌های دیگر منتقل می‌شود. روتور به پره‌ها متصل است و با چرخش پره‌ها، خود نیز می‌چرخد. جنس روتور معمولاً از فلزات مقاوم به حرارت و تنش‌های مکانیکی ساخته می‌شود.

پره‌ها (Blades)

پره‌های توربین جزء حیاتی هستند که سیال به آن‌ها برخورد می‌کند و باعث چرخش روتور می‌شود. تعداد، شکل و اندازه پره‌ها بر اساس نوع توربین و سیال عبوری متفاوت است:

• پره‌های ثابت (Stator Blades): در برخی توربین‌ها، پره‌های ثابت به تنظیم و هدایت جریان سیال کمک می‌کنند.
• پره‌های متحرک (Moving Blades): این پره‌ها با جریان سیال به حرکت درمی‌آیند و انرژی را به روتور منتقل می‌کنند.

طراحی پره‌ها باید به‌گونه‌ای باشد که علاوه بر کارایی بالا، توانایی مقاومت در برابر فشارها، دماها و سایش‌های بالا را داشته باشند.

محور (Shaft)

محور، قسمت چرخنده‌ای است که به روتور متصل است و انرژی مکانیکی تولید شده را به بخش‌های دیگر منتقل می‌کند. محور می‌تواند به ژنراتور (برای تولید برق) یا دستگاه‌های دیگر (برای مکانیکی کردن فرآیندها) متصل شود. طراحی محور به گونه‌ای است که باید تنش‌های پیچشی و فشاری را تحمل کند.

استاتور (Stator)

استاتور بخشی ثابت از توربین است که معمولاً وظیفه هدایت و کنترل جریان سیال ورودی را برعهده دارد. در توربین‌های گازی و بخار، استاتور دارای پره‌های ثابت است که جریان سیال را بهینه‌سازی می‌کنند تا بتواند به بهترین شکل ممکن به پره‌های متحرک برسد و حداکثر کارایی را فراهم کند.

یاتاقان‌ها (Bearings)

یاتاقان‌ها نقش مهمی در کاهش اصطکاک بین اجزای متحرک توربین دارند. آنها محورها و روتورها را پشتیبانی می‌کنند و حرکات چرخشی صاف و بدون مشکل را تضمین می‌کنند. به طور کلی، دو نوع یاتاقان وجود دارد:

• یاتاقان‌های غلتشی (Rolling Bearings): این یاتاقان‌ها از غلتک‌هایی استفاده می‌کنند تا اصطکاک را کاهش دهند.
• یاتاقان‌های لغزشی (Sliding Bearings): این یاتاقان‌ها از لغزش مستقیم دو سطح برای کاهش اصطکاک استفاده می‌کنند.

دیسک توربین (Turbine Disk)

دیسک توربین بخشی است که پره‌ها به آن متصل می‌شوند. دیسک‌ها همراه با روتور می‌چرخند و انرژی سیال را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند. دیسک باید مقاومت بالایی در برابر نیروهای گریز از مرکز و دمای بالا داشته باشد، زیرا در توربین‌های گازی و بخار، شرایط کاری بسیار سخت است.

محفظه یا پوسته توربین (Casing)

پوسته یا محفظه، اجزای داخلی توربین را در بر می‌گیرد و از آن‌ها در برابر آسیب‌های خارجی و محیطی محافظت می‌کند. همچنین، محفظه نقش مهمی در هدایت و کنترل جریان سیال در توربین دارد. در توربین‌های گازی و بخار، محفظه باید بتواند فشارهای بسیار بالا و دماهای شدید را تحمل کند.

ژنراتور (Generator)

ژنراتور بخشی از سیستم توربین است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. محور توربین به ژنراتور متصل شده و با چرخش آن، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که باعث تولید برق می‌شود. این بخش در نیروگاه‌های تولید برق به خصوص توربین‌های بادی، آبی و گازی حیاتی است.

سیستم‌های خنک‌کننده (Cooling Systems)

بسیاری از توربین‌ها، به خصوص توربین‌های گازی، به دلیل دمای بسیار بالای کاری نیاز به سیستم‌های خنک‌کننده دارند. این سیستم‌ها می‌توانند هوای فشرده، آب یا دیگر سیالات خنک‌کننده را برای کاهش دما به اجزای مختلف توربین برسانند. خنک‌کاری اجزای حیاتی مانند پره‌ها و روتور برای افزایش طول عمر توربین ضروری است.

سامانه کنترل و محافظت (Control and Protection System)

توربین‌ها دارای سامانه‌های پیشرفته کنترل و محافظت هستند که برای بهینه‌سازی عملکرد، مانیتورینگ پارامترها (مانند دما، فشار و سرعت) و جلوگیری از وقوع حوادث مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سامانه‌ها شامل حسگرها، تجهیزات اندازه‌گیری و کنترل‌کننده‌های دیجیتال می‌باشند. سامانه‌های اضطراری نیز برای خاموش کردن سریع توربین در مواقع خطر طراحی شده‌اند.

نوشاک (Nozzles)

نازل‌ها در توربین‌های بخار و گازی وظیفه افزایش سرعت سیال ورودی را برعهده دارند. سیال با عبور از نازل‌ها انرژی فشاری خود را به انرژی جنبشی تبدیل کرده و به پره‌ها منتقل می‌شود. نازل‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که جریان سیال را بهینه کرده و آن را به سمت پره‌ها هدایت کنند.

اتاق احتراق (Combustion Chamber)

در توربین‌های گازی، اتاق احتراق یکی از بخش‌های مهم است که در آن سوخت (مانند گاز طبیعی) با هوای فشرده ترکیب و سوزانده می‌شود. این فرآیند باعث تولید گازهای داغ با فشار و سرعت بالا می‌شود که به سمت پوشش پره‌ توربین هدایت می‌شوند تا انرژی مکانیکی تولید شود.

کمپرسور (Compressor)

در توربین‌های گازی، کمپرسور وظیفه فشرده‌سازی هوا را برعهده دارد تا بتواند در اتاق احتراق با سوخت ترکیب شده و فرآیند احتراق را بهینه‌تر کند. کمپرسور معمولاً در بخش جلوی توربین قرار دارد و از چندین ردیف پره تشکیل شده است.

دیفیوزر (Diffuser)

دیفیوزر در برخی از توربین‌ها، مانند توربین‌های آبی و بخار، نقش کاهش سرعت و افزایش فشار سیال خروجی از پره‌ها را برعهده دارد. این بخش می‌تواند به کارایی بیشتر توربین کمک کند.

نتیجه‌گیری قطعات اصلی توربین

توربین‌ ها از مجموعه‌ای پیچیده از اجزا تشکیل شده‌اند که همه این اجزا با هم کار می‌کنند تا انرژی سیال را به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی (در صورت استفاده از ژنراتور) تبدیل کنند. طراحی و انتخاب مواد برای هر یک از این اجزا بستگی به نوع توربین و شرایط عملیاتی آن دارد.