PLINSKA TURBINA

Kružni proces i toplinski stipanj djelovanja plinske turbine t

Kompresor usisava zrak iz atmosfere (kroz filtre) i povećava mu tlak i temperaturu Stlačeni zrak ulazi u komoru za izgaranje u koju se ubrizgava gorivo stvarajući gorivu smjesu koja u njoj izgara, te nastaju plinovi izgaranja. Izgaranjem se povećava temperatura i volumen plinova. Plinovi izgaranja ulaze u turbinu kao njezin radni medij gdje ekspandiraju do tlaka koji je približno jednak početnom tlaku. mehanička energija dobivena ekspanzijom plinova u turbini pokreće jednim djelom kompresor a ostatak se preko spojke predaje radnom stroju kao korisno dobivena mehanička energija. Osim kompresora i radnog stroja turbina pokreće i pomoćne uređaje (pumpu za gorivo, uljnu pumpu, regulator itd). Kako izgaranje u komori ne može početi dok se ne uspostavi strujanje zraka tj.dok se sustav ne zavrti tako da kompresor počne dobavljati zrak svaka plinska turbina mora imati i motor za pokretanje koji se nakon startanja isključuje.Glavna prednost plinske turbine je u njenoj relativno maloj veličini(kod turbine nema pretvaranja pravocrtnog gibanja u rotacijsko), također je velika prednost što je tijekom rada obrtni moment konstantan i ne mijenja se kao kod klipnih strojeva. Omogućen je vrlo brzi start i postizanje pune snage u vrlo kratkom vremenu.Relativno niska iskoristivost (0.30) ili kratak vijek trajanja pri visokim radnim temperaturama glavni su nedostaci plinskih turbina.kod današjih se kreće do 0.4

Plinsko-turbinski procesi i izvedbeOtvoreni proces plinske turbine- aksijalni kompresor komprimira zrak do maksimalnog tlaka koji se uabcuje u komoru izgaranja u kou se također u točno određenom omjeru ubrizgava tekuće ili plinovito gorivo tako nastali plinovi izgaranja vode se na plinsku turbinu gdje ekspandiraju do atmosferskog tlaka i ispuštaju se u okolinu, dio energije turbine troši se za pogon kompresora a dio je mehanički rad za pogom propelera ili generatora.Zagrijavanje zraka nakon kompresije-plinovi nakon izgaranja imaju znatno visoku temperaturu pa sa njima zagrijavamo zrak nakon kompresije (smanjuje se toplina koju je potrebno dovesti gorivom).

Dvostupanjska kompresija-povećanje stupnja iskoristivost provođenjem višestupanjske kompresije sa međustupanjskim hlađenjem zraka.

Regulacija rada brodski plinskih turbinaVrši se na dovodu goriva količinom goriva u komori za izgaranje kod novijih izvedbi mjenja se i kut lopatica u zavisnosti od opterećenja tkz turbine sa promjenljivom geometrijom. Dijelovi su kompresor komora izgaranja turbina 1.stupnja (koja pogoni kompresor) turbina 2.stupnja daje mehanički rad zagrijač zrakaZatvoreni i otvoreni ciklus danas se iskoristivost plinske turbine kreće oko 40% manje od diesel motora ali ima znatno manju emisiju NOx-a

Regulacija rada kod plinskih turbina slična je onoj kao kod bojleraRegulacija se vrši na gorioniku.Primarni zrak – uštrcava se u zoni izgaranjaSekundarni zrak – služi za hlađenje komorePretičak zraka kod plinskih turbina – od 2 do 4Proces izgaranja - jednoj ili više komora za izgaranje, postavljenih između turbine i kompresora. Izgaranje se izvodi uz pomoć visokonaponske svjećice koja pali mješavinu zraka i goriva.Kada se jednom provede izgaranje, mješavina će stalno izgarati bez pomoći električne svjećice. Količina primarnog zraka takva je da će mješavina biti dovoljna za stalan i brz proces izgaranja za vrijeme rada.Na slici 100. prikazana je komora za izgaranje i način strujanja zraka i plinova izgaranja.

5/z'Aa 700. Komora za izgaranje i način strujanja zraka i plinova izgaranja

l - rasprskač, 2 - svjećica za potpalu, 3 - zrak za izgaranje, 4 - otvori za sekundarni zrak,

5 - sekundarni zrak, 6 - prijelazni dio do turbine, 7 - krilca za dovod u smjeru strujanja,

8 - izlaz iz kompresora zraka, 9 - poprečne cijevi za širenje inicijalnog platnena

Zrak za izgaranje iz kompresora (8) pregrijava se u regeneratoru i struji do prednjeg dijela plašta za izgaranje, gdje kroz sekundarne otvore za zrak (4) struji u komoru izgaranja i miješa se s plinovima izgaranja. Preostali primami zrak (3) miješa se se preko rasprskača (1) s gorivom. Za početak izgaranja inicijalno paljenje daju svjećice (2). Svjećice predstavljaju dvije elektrode koje mogu biti uvučene kada se tlak u komori poveća na približno 3 bara. Svjećice su stavljene u dvije dijametralno suprotne komore za izgaranje, a opskrbljuju se električnom energijom iz transformatora. Gorivo se dovodi do svake komore za izgaranje kroz rasprskač smješten u središtu poklopca plamena. Poprečne cijevi (9) uzajamno spajaju komore za izgaranje, omogućujući time rasprostiranje plamena iz jedne komore u drugu komoru za izgaranje.

Temperatura prednjeg dijela plamene cijevi gdje se događa izgaranje, mnogo je viša nego ulazna temperatura plinske turbine. Potrebna ulazna temperatura plina na ulazu u turbinu postiže se uz pomoć miješanja sekundarnog zraka preko plamene cijevi s plinovima izgaranja nakon izgaranja.

U komori za izgaranje instalirana su dva detektora plamena radi provjere plamena. Detektori plamena instalirani su u sustav za izgaranje da bi kontrolirali pojavu i prestanak plamena. Ako signal jednog plamenog detektora indicira nedostatak plamena, aktivira se alarmni sustav i zatvara dovod goriva u svekomore izgaranja.

Kombinirana plinsko-parno turbinska postrojenjaSastoji se od plinske turbine kao glavnog propulzijskog stroja čiji ispušni plinovi relativno visoke temperature stvaraju paru za parnu turbinu koja pogoni kompresor plinske turbine. Mogu biti dvije plinske turbine (NT,VT) i dvije parne od kojih jedna pogoni i el.generator

Konstrukcija i karakteristike brodske plinske turbineDijelovi:kompresor zraka,komora za izgaranje,zagrijač zraka i plinska turbina. Kompresor zraka ima do 15 stupnjeva (prvih 7 mogućnost regulacije varijabilnim lopaticama)Plinska turbina može imati zagrijač zraka, visoko i nisko tlačnu na jednoj osovini ili na dvije potpuno odvojene osovine.PREDNOSTI:-jednostavna konstrukcija nema mnogo dijelova-može koristiti više vrsta goriva-jeftinije održavanje-mala težina i mali volumen po jedinici snage-mala emisija NOx-brže upućivanje i veća manevarska sposobnost broda.

Zaštita brodske plinske turbineMora imati filter usisnog zraka zbog soli i zaštitu od overspeeda i sljedeće zaštite:-ležaji, tlak ulja za podmazivanje-vibracije -visoka temparatura i tlak-aksijalni pomakMora postojati mogućnost isključivanja dovoda goriva sa mjesta upravljanja.