استفاده از شفت کامپوزیت در فن های برج خنک کن و بهینه سازی مصرف انرژی

از آن‌جا كه، موتور الكتریكی فن‌ها در برج‌های خنک‌کن تر نباید در مسیر بخار آب قرار گیرد، قدرت از طریق یک شفت افقی طویل، به گیربكسی كه درست در زیر فن قرار می‌گیرد، انتقال می‌یابد.
از آن‌جا که بخار منبسط شده در توربین دیگر قادر به انجام کار و تولید توان نیست، می‌بایست حرارت باقیمانده آن تلف شود تا بار دیگر در فاز مایع قرار گیرد که بتوان آن را به سیکل بازگرداند.
شفت‌های فلزی با طول بلند كه در این سیستم‌ها استفاده می‌شوند اغلب مشكلاتی را به همراه دارند. این مشكلات ناشی از وزن زیاد و امكان ایجاد خیز ناشی از وزن و یا انقباض و انبساط و تغییر ابعاد در راستای طولی ناشی از تغییرات دمای روزانه است.
مهم‌ترین مشكلی كه براثر تغییرات طول شفت رخ می‌دهد ارتعاش و لرزش شدیدی است كه به سیستم تحمیل می‌گردد. این ارتعاشات می‌تواند آسیب‌های جدی به گیربكس وارد آورد. از این رو با افزایش دامنه آن از مقادیر مشخص و پیش‌بینی شده سیستم متوقف خواهد شد. توقف هریك از ماژول‌های سیستم كولینگ نه تنها باعث آسیب رسیدن به تجهیزات این سیستم می‌شود، بلکه در عملكرد نیروگاه نیز اثر خواهد گذاشت و از بازدهی آن می‌كاهد.
یکی از روش‌های نوین حل مشکلات مذکور، استفاده از شفت‌های کامپوزیتی فیبرکربن است. این شفت‌ها وزنی حدود یک چهارم و سرعت بحرانی دو برابر شفت‌های فولادی مشابه دارند و در نتیجه نیروهای وارد بر یاتاقان‌ها را در حدود 80% کاهش می‌دهند.
از سوی دیگر، ضریب انبساط حرارتی پایین این شفت‌ها، منجر به کاهش تنش‌های حرارتی و تغییر شکل‌ها در اثر تغییرات دمایی خواهد شد.
مجموع اتصالات شفت برج خنک‌کن کمتر از 50 کیلوگرم وزن خواهد داشت و به راحتی و بدون استفاده از جرثقیل قابل نصب است.
مهم‌ترین مزایای استفاده از شفت‌های کامپوزیتی در مقایسه با شفت‌های فلزی را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:
۱. کاهش ارتعاشات
۲. افزایش عمر یاتاقان‌ها
۳. کاهش هزینه تعمیر و نگهداری
۴. امکان تغییر و بهینه سازی در خواص شفت با توجه به نوع کاربرد
۵. توانایی تحمل تنش پیچشی سه برابر بیشتر از فولاد
۶. کاهش درصد شكست شفت و افزایش عمر مفید آن
۷. مقاومت بالا در برابر خوردگی
۸. عدم نیاز به هم‌راستایی محوری با دقت بالا
۹. عدم نیاز به هیچ‌گونه تغییر در تجهیزات موجود