Mniejszy luz w turbinach gazowych zwiększa ich wydajność

Mniejszy luz w turbinach gazowych zwiększa ich wydajność

Inżynierowie Siemensa użyli prostej sztuczki w celu zwiększenia efektywności turbin gazowych w elektrowniach. Eksperci opracowali hydrauliczny system, który redukuje luz pomiędzy łopatami wirnika turbiny (wieńcem łopatkowym), a korpusem turbiny. Umożliwia to zwiększenie efektywności przetwarzania energii gorących gazów napędzających turbinę. Wtórny przepływ przez turbinę ulega zmniejszeniu, dzięki czemu wzrasta efektywność.

Hydrauliczna optymalizacja luzów poprawia efektywność o 0.2%. Wydaje się to mało ale przy turbinie 100MW daje to roczny zysk na zaoszczędzonym paliwie około 60 000 euro, a istniejące turbiny mogą zostać wstecznie dopasowane w dowolnym momencie. System został zainstalowany pierwszy raz na świecie w niemieckiej elektrowni Mainz-Wiesbaden.

Turbiny gazowe są wykorzystywane w elektrowniach do produkcji prądu. Turbina pracuje jako kompresor, który spręża powietrze zasysane z zewnątrz, a następnie dostarcza je do komory spalania, gdzie sprężona mieszanka powietrza i paliwa (zazwyczaj gaz ziemny) jest spalana. Proces ten produkuje spaliny o temperaturze około 1500’C. Spaliny wydostając się z komory spalania trafiają na łopatki turbiny i obracając ją dostarczają energii kinetycznej. Tutaj decydujący o efektywności jest między innymi luz pomiędzy łopatkami a ścianą turbiny. Im mniejszy tym więcej gazu odda swoja energię na łopatki.

Szczególnie kiedy turbina wykonuje gorący start, dobrze określona odległość pomiędzy łopatkami wirnika i obudową jest konieczna do sterowania charakterystykami urządzenia w fazie rozruchu. Dopóki wszystkie części znajdują się w tej samej temperaturze, system hydrauliczny może redukować prześwit przez przesunięcie całego wirnika o około 3mm w stronę kompresora. Turbiny Siemensa mają stożkowy korpus, tak więc przesunięcie wirnika redukuje prześwit o około 1mm. Jeżeli nastąpią nieoczekiwane problemy z turbiną układ automatycznie wraca do początkowego położenia co chroni łopatki przed uderzeniem o korpus.