Aeroderivatív gázturbinákról

Mivel említettem hogy a GE üzem itt gázturbinákkal foglalkozik, ezért gondoltam írok róluk egy kicsit.

1. Mi is az a gázturbina

A gázturbina lényegében egy energiaátalakító gép, akárcsak egy kazán. Mindkettő az üzemanyag kémiai energiáját alakítja át termikus (hő) energiává, ám a turbina ezután ezt tovább alakítja mechanikus (kinetikus) energiává (a tengely forgása illetve repülőhajtómű esetén a kiáramló részecskék energiája). Az erőművekben ezután ezt az energiát ismét tovább alakítják egy generátor forgatásával elektromos energiává.

A gázturbina (GT) fő részei balról jobbra az alábbi képen:

1. Kompresszor
2. Égőtér
3. Turbina

A hozzájuk tartozó folyamatok:
1. A környezetből beszívott levegő (vagy igazából bármilyen közeg) nyomása és sűrűsége a kompresszor fokozatokon keresztül áramolva megnő (egyébként a hőmérséklete is a termodinamika törvényeinek megfelelően).
2. Ezután az égőtérbe kerül, ahol az üzemanyaggal (földgáz, kerozin, bármi éghető) elkeveredve meggyullad, elég és még jobban megnő a hőmérséklete (miközben a nyomása nagyjából állandó marad).
3. Ezután a forró, nagynyomású közeg áthalad a turbinán és megforgatja azt miközben a nyomása ismét a környezetire esik, a hőmérséklete pedig szintén jelentősen csökken.

A lényeg hogy a hidegebb levegőt kompresszálni (sűríteni) kevesebb energiába kerül, mint amennyi a forró közeg expandálásából nyerni lehet. Ezért a turbina forgatja a kompresszort egy közös tengely segítségével és a "maradék" a kinyerhető hasznos energia (csak termodinamikai szempontból, ezt még csökkenti pl. a súrlódás illetve egyebek).

A repülőgépekben alkalmazott hajtóművek esetében a turbina által szolgáltatott teljesítmény (eneriga/idő) a kompresszor valamint a fedélzeti műszerek működéséhez szükséges teljesítményt fedezi, viszont a kiáramló füstgáz hajta előre a repülőt, ugyanúgy mint pl. egy lufit ha elengedünk. A konkrét GE hajtóművek (high by-pass) esetében az átáramló levegőnek csak egy része halad át a turbinán, a többi a hajtóműház és a turbina közötti körgyűrűn áramlik át, így nagyobb tolóerőt biztosít. Az aeroderivatív gázturbinák gyakorlatilag átalakított repülőgép-hajtóművek. Alább láthatók a GE CF6-6-os illetve CF6-80C2 hajtóművei, amik többek között a McDonnell Douglas DC10-et, Boeing 747-et, 767-et, az Airbus A300-at, A310-et és a A330-at tartják a levegőben. Alattuk pedig a belőlük átalakított LM2500-as illetve LM6000-es aeroderivatív turbinák láthatók.

Találd meg a 10 különbséget az összetartozó párok között :)

CF6-6

LM2500

CF6-80C2

LM6000


A lényeges átalakítások leginkább a kompresszor első pár fokozatát, az égőteret valamint a turbinából kiáramló füstgáz útját érintik. Mivel ipari alkalmazás esetén nincs szükség a turbofan-ra, így azt eltávolítják, valamint a levegőt egy különböző szűrőkkel ellátott rendszeren keresztül juttatják a környezetből a turbinához. Mivel a helytakarékosság helyett inkább a károsanyag kibocsátás a kritikus, így a tüzelőrendszert is teljesen átalakítják. Végül a turbinából távozó füstgáz nagy sebessége (kinetikus energiája) egy ipari alkalmáz esetében a repülőgépekkel ellentétben veszteségként jelentkezik, így pont ellentétesen próbálják kialakítani a kiáramló füstgáz útját (mint egy repülőgép esetében).

A fenti átalakítások ellenére az aeroderivatív gázturbinák legnagyobb előnye, hogy ún. gyors indításúak, akár 15 perc alatt elérhetik az üzemi fordulatszámot, így általában úgy nevezett "csúcserőművi" turbinákként használják őket. De erről talán majd később, ha érdeklődést tapasztalok a téma iránt :).

A képek forrása:
www.britannica.com
www.aircraftenginedesign.com
www.volvoaero.com
www.wikipedia.org