Ben jij 16 jaar of ouder? Doe dan mee aan dit leuke testje voor het CBR. In een paar minuten moet je steeds kiezen tussen 2 personen.

Meedoen

Werking van Gasturbine F9

Beoordeling 5.1
Foto van een scholier
  • Verslag door een scholier
  • 1e klas mbo | 4473 woorden
  • 21 april 2014
  • 29 keer beoordeeld
Cijfer 5.1
29 keer beoordeeld

§1.1  Inleiding

De Frame 9 is een gasturbine die is geïntroduceerd in 1992. Deze gasturbine is zeer populair vanwege zijn betrouwbaarheid en hoge rendement(wel tot 52%). Deze gasturbine word gebruikt in klimaten waar het heel heet(Egypte woestijn), koud(Scandinavië, Rusland) of waar het heel vochtig(Brazilië amazone) kan zijn.

De installatiekosten vergeleken bij andere gasturbines is redelijk laag, dit heeft te maken met de eenvoudige installatie van de gasturbine. Het aantal draaiuren is berekend op ongeveer 23 miljoen uur. Daarbij is het ook nog mogelijk om met verschillende soorten gas te stoken. Enkele voorbeelden van gassen die worden gebruikt zijn Natuurlijk-gas, Biobrandstof, licht of zwaar gedestilleerde olie, Nafta en Crude. Dit heeft zo zijn voordelen omdat je namelijk keuzes kunt maken tussen uitstoot kosten en rendement

Ook is deze gasturbine zeer flexibele. Deze machine kan inspringen op een fluctuerende vraag naar energie en is opgestart in ongeveer 15 minuten. Dit is heel handig, zo heeft de operator vele keuzes aan standen waarin hij de machine kan laten draaien en kan hij eventueel zo een gasturbine laten Bijdraaien.

§1.2  Het arbeidproces

Een gasturbine is op zich goed te vergelijken met een dieselmotor. Het principe is namelijk vrijwel hetzelfde. Het arbeidsproces dat de machine verricht gaat als volgtEerst word er lucht gecomprimeerd in de compressor. Deze lucht word dan op een bepaalde druk en tempratuur gebracht. Deze lucht gaat vervolgens naar de verbrandingskamer. Deze lucht is nodig zodat de brandstof die word toegevoegd kan verbranden. In deze verbrandingskamer word een hoge tempratuur gecreëerd. De hete gassen gaan daarna naar de turbine waar de potentiële energie word hierin omgezet in kinetische energie. De hete gassen gaan via de leidschoepen naar de loopschoepen die hierdoor in beweging worden gebracht. De hete gassen van de turbine gaan er via de uitlaat weer uit. Er is eventueel nog een mogelijkheid om deze gassen te leiden naar een afgasketel die achter de generator word geplaatst. Verder word de generator aangedreven door de bewegende loopschoepen van de turbine.

De gasturbine word zoals eerder genoemd ongeveer binnen 15 minuten opgestart, dit word gedaan door behulp van een dieselmotor ,een stoomturbine, een gasexpansie-turbine, een hydromotor of een elektromotor. Deze startmachine breng de gasturbine op een zodanig toerental dat het arbeidsproces van de gasturbine een aanvang kan nemen.

§1.3 Compressor

De compressie van de aangezogen lucht door middel van een meertrapscompressor.

De compressor zuigt lucht aan en comprimeert deze vervolgens. Met comprimeren bedoelen we dat we lucht samendrukken totdat deze een bepaalde druk heeft bereikt. Deze aangezogen lucht heeft een tempratuur van 15 C en heeft een zuurstofgehalte(O2) van 21%, deze lucht heeft een atmosferische druk van 1013 mb.

Wanneer deze is aangezogen word er druk opgebouwd, deze druk kan verschillen van 6 tot 30 bar. De tempratuur kan verschillen van 240 C tot wel 500 C. Ik heb in mijn tekening gekozen voor een druk van 16,7 Bar en een Tempratuur van 385 C.

Verder Vraagt de Compressor een vermogen van 60MW wanneer de Generator 100MW levert. Dat is in dit geval 60% van de totale energie die word geproduceerd.

§1.4  Verbrandingskamer

De gecomprimeerde lucht vanuit de compressor word vervolgens naar de verbrandingskamer geperst. Deze perslucht bevat een zuurstofgehalte van 21%(O2). Dit zuurstofgehalte is voldoende omdat er na de turbine nog 15%(O2) overblijft.

Het is belangrijk dat er voldoende zuurstof naar de verbrandingskamer gaat omdat dit nodig is voor een volledige verbranding van de desbetreffende brandstof die word gebruikt. Wanneer dit niet het geval is ontstaat er veel CO2 en NOx. NOx is een verzamelnaam van stikstofoxide, dit is namelijk schadelijk voor het milieu. Dit word door middel van overmatig lucht gereduceerd.

De lijner in de verbrandingskamer zorgt er voor dat de lucht goed word vermengt. In de lijner zitten gaten voor de kooling. Deze koeling is nodig zodat de T3(Turbine inlaattempratuur) op een bepaalde waarde komt, deze waarde mag niet te hoog zijn vanwege beschadiging van de eerste rij lei- en loopschoepen. In de lijner is er ook een klein drukverlies van 0,2 bar, dit komt doordat er gaten zitten in de lijner. Deze gaten zijn voor de koeling van de lijner omdat deze anders oververhit raakt.

Wanneer de Brandstof mengt met de zuurstof word er een vlam gestookt van een tempratuur van ongeveer 2400 C.

§1.5  Turbine

De hete gassen die dan vanuit de verbrandingskamer naar de turbine gaan hebben een tempratuur van 1100 C en een druk van 10,8 bar. Deze tempratuur heeft een juiste waarde voor de T3, zodat de eerste rij lei- en loopschoepen niet beschadigen. Vervolgens gaan de hete gassen via de leischoepen naar de loopschoepen. Potentiële energie word omgezet in kinetische energie.

Door de vorm van de leischoepen worden de hete gassen in de juiste richting de loopschoepen in gedrukt. De loopschoepen worden hierdoor in beweging gebracht. De leischoepen draaien niet mee.

Door de vorm van de leischoepen(een bocht) ontstaat er een drukverlies waardoor de druk steeds vermindert, verder heb je een drukverlies doordat de hete gassen tegen de loopschoepen aan duwen.

Wanneer de gassen via de uitlaat van de turbine naar buiten worden gedrukt heeft deze weer een waarde van 1013 mb atmosferische druk. De tempratuur die deze gassen nog bezitten is 550 C, ook is er nog een mogelijkheid om te gaan bijstoken omdat er nog voldoende zuurstof aanwezig is (15%). Deze gassen gaan vervolgens naar de afgasketel die achter de turbine staat. Hier praten we eigenlijk al over een STEGG-installatie. Want de warmte die nog overblijft word dan gebruikt om stoom te produceren voor de stoomturbine die dan samen met de gasturbine op 1 lijn de generator aandrijven

Deze turbine levert met deze gegeven waardes een vermogen van 100MW.

 

§1.6  Turbine-Generator

 

Door de draaiende beweging van de loopschoepen in de turbine word er een as aangedreven. Deze as eindigt op een generator. Het principe van de generator is hetzelfde als die van een dynamo. De omzetting gebeurt door dat een elektrische geleider door een magnetisch veld beweegt. Er word zo spanning opgewekt en bij een gesloten kring gaat er dan stroom vloeien

Het verslag gaat verder na deze boodschap.

Verder lezen
Gids Eindexamens

Alles wat je moet weten over de eindexamens

Bij deze generator word een vermogen van 40MW geproduceerd dit is 40% van het totale vermogen dat word geleverd door de turbine.

§2.1  parameters

Meters van belangrijke grootheden

  • Drukverhoudingen
  • Procestemperatuur
  • Afgastemperatuur
  • Omgevingstemperatuur
  • Rendement

 

 frame 9

 

Druk in bar

Temperatuur in C

O2 in %

Voor compressor

1,013

15

21

Na compressor

16,7

385

 

Verbrandings kamer

11

2400

 

Uit verbrandingskamer

10,8

1100

 

uitlaatgassen

1,013

550

15

§2.2  Rendementsverbetering

  Belangrijke factoren bij het rendement

  • Drukverhouding
  • Hoogste procestemperatuur
  • Afgas temperatuur

 Hoe het rendement te verbeteren

Het rendement is op twee manieren te verhogen, door de warmte in de afgassen te verminderen en door de massastroom afgassen te verminderen wat nadelig is. Door de massastroom afgassen te verminderen word het vermogen kleiner. De temperatuur van de afgassen kan verlaagd worden door de gassen bij de uitlaat van de turbine te  verlagen. Een deel van de warmte van de afgassen kan benut worden. Wat dus brandstof scheelt. Hoe minder warmte verlies hoe beter rendement. Voor deze manier van rendementsverbetering  word een regenerator gebruikt.

 

§2.3  Regenerator

 

In de regenerator wordt de verbrandingslucht verwarmd met de uitlaatgassen. Het is een grote warmte wisselaar opgebouwd uit pijpen in het uitlaatluchtkanaal na de compressor. De oppervlak van de pijpen is met vinnen vergroot.

De verbrandingslucht die uit de compressor komt gaat naar de regenerator en word verwarmd daar de uitlaatgassen en gaat naar de verbrandingskamer.  Als de warme gassen weer uit de turbine komen gaat het weer naar de regenerator om de verbrandings lucht te verwarmen.

De regenerator heeft alleen zin als de uitlaattemperatuur hoger is als het compressietemperatuur.

 

Frame9

Bij frame 9 is geen regenerator aanwezig, daar zou het rendement verbetert moeten worden door hogere compressie waardoor de verbrandingslucht temperatuur stijgt

§2.4  STEG

 

Bij de STEG  installatie worden de uitlaatgassen gebruikt om stoom te produceren. De uitlaatgassen gaan een ketel in waar water door een wand van pijpen stroomt en verdampt. De stoom gaat een stoomturbine in die  het zelfde as van de gasturbine aandrijft of een ander as. Als het een ander as aandrijft, drijft het ook een andere generator aan. Daarna word de stoom gecondenseerd en opnieuw gebruikt

§3.1   Invloed op levensduur

Goed onderhoud is van groot belang voor de levensduur van een gasturbine, dit is afhakelijk van verschillende factoren:

-Soort brandstof

-Aantal starts en noodstops

-Manier waarop de turbine word belast

-Kwaliteit van aangezogen lucht

-Kwaliteit van uitgevoerd onderhoud

 

Soort brandstof

LPG en Aardgas zijn de ideale brandstoffen voor een gasturbine, omdat deze geen sporen bevatten van corrosieve stoffen die de turbine bij hoge temperaturen aantasten. Ook word syngas veel gebruikt als brandstof voor een turbine. Dit gas word gewonnen uit het kolenvergassing proces. Hetzelfde geld voor hoogovengas, dit is ook geschikt nadat het gefilterd is.

In de luchtvaart word veel gebruikt gemaakt van dieselolie en gasolie, deze brandstoffen zijn eveneens geschikt voor turbines.

Ruwe aardolie en zware stookolie kan ook als brandstof voor een gasturbine gebruikt worden. Het nadeel van deze brandstoffen is dat bij hoge temperaturen er schadelijke stoffen vrijkomen die corrosie op de hete delen van de gasturbine veroorzaakt. Dit word hoge temperatuur corrosie genoemd.

 

Aantal starts en noodstops

De invloed van starts en noodstop op de levensduur van de turbine is erg groot, dit komt door de grote temperatuur wisselingen die ontstaan bij de starts en stops.

Bij een noodstop word de brandstof toevoer gelijk afgesloten, waardoor de turbine stopt. Tijdens het uitlopen van de turbine stroomt er nog koude lucht van de compressor langs de hete delen. Daardoor ontstaat er een temperatuurshock, met als gevolg dat de hete delen van de turbine een kortere levensduur krijgen.

Een normale start word gemiddeld 15 tot 20 draaiuren voor gerekend, dit verschilt per fabrikant, in vergelijking met een noodstop word daar 100 of meer draaiuren voorgerekend (door dat er een temperatuurshock optreed).

Manier waarop de turbine belast word

Elke gasturbine heeft een bepaalde inlaat temperatuur en een bepaald vermogen, dit word meestal door de fabrikant meegegeven. Dit worden ook wel ISO-condities genoemd, deze condities liggen met name in Europa op: Inlaattemperatuur 15°C, omgevingsdruk 1013 mbar en 60% relatieve vochtigheid.

Als het maximale vermogen van gasturbine gevraagd word, word de inlaattemperatuur opgevoerd (dit noemen we een pieklast). Dit heeft uiteraard ook gevolgen voor de levensduur van de hete delen, deze slijten sneller. Daardoor word de onderhoudsfactor verhoogt en dan is er eerder onderhoud nodig.

Kwaliteit van de aangezogen lucht

Ook de aangezogen lucht is van invloed op de levensduur en het onderhoud van de gasturbine. Bijvoorbeeld als er zand en stofdeeltjes in de aangezogen lucht zitten, kunnen die schade aanrichten aan de compressorschoepen, verbrandingskamers en op de turbineschoepen. Daarom word er een luchtfilter geplaatst, het is van groot belang dat de filter het doet. Daarom worden de filters van tijd tot tijd gecontroleerd of ze nog naar behoren werken.

Kwaliteit van uitgevoerd onderhoud

Niet iedereen kan een gasturbine repareren, het is een gecompliceerde machine waar alleen specialisten met de juiste kennis en ervaring aan kunnen sleutelen. Daarom is het van belang dat het geplande onderhoud word uitgevoerd door een specialist, dit komt de levensduur van een gasturbine alleen maar ten goede.

De onderhoudsbeurten gebeuren meestal op locatie zelf, in veel gevallen door de eigen technische dienst met eventuele begeleiding van de fabrikant.

§3.2   Vormen van onderhoud

Elke fabrikant van een gasturbine heeft zijn eigen richtlijnen voor wanneer een inspectie uitgevoerd moet worden, maar in hoofdlijnen komt dat op het volgende neer:

-Inspectie van de verbrandingskamers, na elke 10.000 uur

-Inspectie van de hete delen (ook wel ‘heet gas pad’ genoemd), na elke 20.000 uur

-Inspectie van de hele machine (ook wel ‘major overhaul’ genoemd)

Het controleren van de turbine als hij nog in bedrijf is valt wel onder het onderhoud, maar is meer het analyseren van belangrijke bedrijfsgegevens. Zoals draaiuren, trillingen, drukken en temperaturen, aan het bedieningspersoneel om in te grijpen als een van deze waarden afwijkt. Ook het checken van het smeerolie filter valt hier onder, of er ook metaaldeeltjes in zitten (dit kan wijzen op lager schade).

Om een onderhoudsbeurt snel uit te kunnen voeren (zodat de turbine zo kort mogelijk uit bedrijf is), is het belangrijk dat er genoeg reserve onderdelen voor handen zijn. Dit kunnen nieuwe onderdelen zijn en gerepareerde onderdelen.

 

Endoscoop inspecties

Als de turbine in een stop staat kun je ook met een endoscoop in de turbine kijken, zo kun je bijvoorbeeld de inwendige verbrandingskamers zien en de schoepen van de turbine. Vaak zijn gasturbines voorzien van afsluitbare inspectieopeningen, een voordeel van deze inspectie is dat de turbine geïnspecteerd kan worden zonder demontage.

Inspectie verbrandingskamer

Als we een inspectie uitvoeren van de verbrandingskamer controleren we de :

-Voeringen, op scheurvorming en slijtage van de contact vlakken

-De overgangsstukken tussen de voeringen

-De vlampijpen, die de verbrandingskamers verbinden

-De bougies, controle van elektroden en op goede werking

-De vlamwakers, reinigen

-De branders, controle op vervuiling

 

Inspectie van hete delen

Als we een inspectie uitvoeren van de hete delen, waaronder ook de verbrandingskamer inspectie valt. Controleer we het volgende:

-De leidschoepenkransen, controleren op scheurvorming en inslag van zogenaamde ‘foreign objects’

-De loopschoepen, onderzoek op erosie en corrosie, beschadiging van de coating en inslag

-De schoeptopafdichting, onderzoek op scheurvorming en sporen van loopschoepen die aanlopen

-Tussenschotten en labyrinten, controle op beschadigingen en vervorming.

 

§3.3  Reparatie mogelijkheden van hete delen

Als een van de hete onderdelen afgekeurd is bij en inspectie hoeven we in sommige gevallen nog niet direct een nieuw onderdeel aan te schaffen. Er ontstaat vaak scheurvorming door de temperatuurwisselingen. Vaak is het mogelijk dat het onderdeel door een gespecialiseerd bedrijf gerepareerd word. De hete onderdelen zijn nogal duur, daarom zal er eerder gekozen worden om het te repareren dan om een nieuw onderdeel aan te schaffen

 

Om de reparatie uit te voeren worden speciale technieken gebruikt. De reparatie zelf bestaat uit:

-Scheuren uitslijpen

-Scheuren met nikkelhoudend soldeermateriaal oplassen of solderen

-De beschermende coating lagen aanbrengen

 

Na de reparatie gaat het onderdeel bijna net zo lang mee als een nieuw onderdeel.

 

§3.4  Kruip en vermoeiing van materialen en componenten

 

Als een onderdeel lang gebruikt word bij hoge temperatuur ontstaat er een blijvende vervorming in het onderdeel. Dit noemen we kruip, het komt niet alleen voor bij gasturbines maar ook bij stoom leidingen en andere onderdelen die lang onder hoge temperatuur gebruikt worden.

Als het onderdeel dan ook nog beweegt/verplaatst kunnen er ook vermoeiing verschijnselen ontstaan. Kruip en vermoeiing zorgen ervoor dat de levensduur van een snel verkort, en zelfs kan bezwijken.

 

Voorbeeld

Als een gasturbine een stop maakt koelen de dunne voor en achter randen van de schoepen veel eerder af dan de rest. Ze krimpen daardoor en komen onder trekspanning te staan. Hierdoor ontstaat scheuren in het metaal, waardoor het op een gegeven moment breekt.

§3.5  Beschikbaarheid en betrouwbaarheid

De beschikbaarheid en de betrouwbaarheid zijn belangrijke termen bij een gasturbine, die veel afhankelijk zijn van goed onderhoud. Beschikbaarheid en betrouwbarheid kunnen we uitdrukken in percentages, dit geeft een inzicht hoe een gas turbine presteert.

Periode uren: Het aantal uren over een bepaalde peridode, meestal een jaar

Ongeplande stopuren: Het aantal uren dat de turbine uit bedrijf is door een storing

Geplande stopuren: Het aantal uren dat de machine uit bedrijf is voor het uitvoeren van onderhoud

Voorbeeld

Periode uren: 8000 uren

Geplande stopuren: 504 uren ( 3 week)

Ongeplande stopuren: 144 uren ( 6 dagen)

 

§4.1  Wat is bedrijfsvoering

De bedrijfsvoering van een gasturbine kun je in de volgende stappen onderscheiden.

  • Het onderhoud en het reinigen van de schoepen
  • Het verhelpen van storingen en schadeherstel
  • Het starten en stoppen van de gasturbine

 

eigenschappen van de gasturbine

Een gasturbine kan niet zelfstandig starten, in tegenstelling tot een stoomturbine.

Een gasturbine heeft een andere motor nodig om hem op snelheid te krijgen. Als de gasturbine eenmaal op snelheid is, en de compressor levert genoeg lucht, dan kan de brandstof in de verbrandingskamers gespoten worden, en worden aangestoken. De verbrandingsgassen gaan dan de turbine in, dan levert de turbine vermogen en kan de startmotor worden ontkoppeld.

Als een gasturbine in bedrijf is moet er goed op twee grootheden gelet worden, dat zijn: de brandstofhoeveelheid en de hoogste gasintredetemperatuur.

De omgevingsdruk en omgevingstemperatuur spelen ook een belangrijke rol, deze beïnvloeden in meer of mindere mate het vermogen en het warmteverbruik.

§4.2 Het reinigen van de schoepen

De schoepen van een gasturbine raken na verloop van tijd vervuild, de meest voorkomende oorzaken van vervuilde schoepen zijn:

  • Stof uit de omgeving
  • Rookgassen uit naburige schoorstenen
  • Oliehoudende stoffen uit de ontluchtingen

 

De compressorschoepen moeten regelmatig gecontroleerd worden op vervuiling. De vervuiling in de compressor heeft een negatief effect op de eindcompressie temperatuur. En een vervuilde compressor zuigt minder lucht aan en daardoor wordt het rendement lager.

Via drukverschilmetingen in het filter kun je een eerste indicatie krijgen van vuilafzetting op de compressorschoepen.

Gevolgen van vuilafzetting op de compressorschoepen

 

  • De luchtdoortocht neemt af, waardoor ook de drukverhouding afneemt (rendement wordt minder en de massaluchtstroom neemt af en dat betekend een dalend vermogen).
  • Door de vervuiling veranderd het stromingspatroon in de schoepkanalen van de compressor, waardoor er een risico bestaat van pompen (surge: drukverschil aan de beide kanten van de turbine, waardoor de luchtstroom de verkeerde kant op gaat. De turbine wordt dan heel heet en daardoor kan de turbine scheuren).
  • De vervuiling op de compressorschoepen kan ook ongewenste trillingen veroorzaken, daardoor is de kans op schade aan de turbine veel groter.

 

Er zijn verschillende richtlijnen voor het uitvoeren van compressorreiniging, als de waarden boven deze richtlijnen liggen worden de schoepen niet gereinigd.

De richtlijnen:

  • Een vermogensverlies van meer dan 5%
  • Een vermindering van de aangezogen massastroom
  • Geconstateerde vervuiling (bij inspectie van de compressorschoepen).

De mogelijke reinigingsmethoden

 

Natte reiniging: dit is voor verontreinigingen die zijn op te lossen in water. De turbine moet dan eerst wel zijn afgekoeld, anders krijg je thermoshock. Thermoshock is het snel opwarmen of afkoelen van de turbine, daardoor krijg je warmte spanningen. Dit veroorzaakt uitzetting of krimping in het materiaal en kan ernstig schade toebrengen aan de turbine. Bij deze manier van reiniging wordt de compressor aangedreven door de startmotor. Het water wordt dan via de inlaat kant van de compressor naar binnen gespoten. Het water loopt dan uit de aftapopeningen, en er wordt net zolang water gespoten totdat de compressorschoepen schoon zijn.

Droge reiniging: hierbij worden vaste stoffen zoals rijstkorrels of gemalen notendoppen gebruikt. Ze gaan bij een laag belaste turbine met een laag bedrijfstoerental in de aanzuig van de compressor. Deze vaste stoffen schuren dan de vervuiling weg en verbranden bijna zonder as in de verbrandingskamers. Een nadeel van deze methode is dat de koelkanalen van de turbineschoepen verstopt kunnen raken.

§4.3  Meest voorkomende storingen

Compressor en turbineschoepen:

  • scheuren van schoepen en schoepbreuk als gevolg van trillingen.
  • Vorming van corrosie door verontreinigingen in de lucht en brandstof.
  • Ontstaan van mechanische beschadigingen door vreemde voorwerpen.

Verbrandingskamer:

  • Kromtrekken van de mantel door te grote/kleine vlam.
  • Oververhitting van de mantel door te weinig koellucht.
  • Optreden van scheuren in verschillende onderdelen door te grote temperatuurwisselingen bij te dikwijls starten.
  • Verstopte brander openingen door vuildeeltjes en cokes en dus brander storing.
  • Foute startprocedure door te lage spanning aan de elektroden.
  • Verhoogde lager temperaturen (>250°c) door ongelijkmatige afkoeling of olie tekort.
  • Beschadiging door trillingen (vooral bij rol lagers)
  • Groeven op de loopvlakken door verontreinigingen in de smeerolie.
  • Vonkdoorslag van de smeeroliefilm (door spanningsverschil tussen het huis en de rotor) en daardoor putvorming in het loopvlak.
  • Corrosie door verzuurde (verouderde) smeerolie.

§4.4  Het starten en stoppen van de gasturbine

Het start en stop programma hangt van een paar factoren af:

  • Type installatie
  • De richtlijnen van de leverancier van de installatie
  • De nageschakelde apparatuur (afgassen ketel)
  • De grootte en het vermogen van de gasturbine
  • De benodigde ventilatietijd om te zorgen dat de installatie gasvrij is voordat er wordt ontstoken
  • De ingestelde opwarmtijd

Welke systemen zijn in werking bij de start

  • de vlambewaker van de verbrandingskamer
  • de gastemperatuurregelaar voor de turbine
  • de smeeroliedrukregelaar
  • de lager temperatuur regelaar
  • de noodstopinrichting
  • de toerenregulateur
  • de maximale toerenbegrenzer
  • de inrichting die beveiligt tegen as verschuiving en rotortrilling

Starten

Normaal verloopt de startprocedure automatisch. Dan gaat alles goed en zal de turbine gewoon starten. Als de turbine een groot onderhoud heeft gehad dan moet je inspecties en voorcontroles uitvoeren.

Als de installatie is getript, moet er eerst vastgesteld worden waardoor dat is gebeurd en de problemen moeten verholpen worden. Dan moet je alle beveiligingen en regelkringen getest worden voor dat de turbine opnieuw wordt gestart.

Het trippen kan als oorzaak hebben dat er een storing zit in meet-, bewakings-, of beveiligingsapparatuur, maar ook  kan het komen door vervuilde schoepen, te hoge gastemperatuur, te lage smeerolie druk, enz.

De controles die de operator uitvoert voor dat de turbine gestart wordt:

  • visuele controle van de installatie(parameters aflezen en indien nodig veranderen)
  • de aanwezigen waarschuwen dat de turbine gestart wordt.
  • Het testen van de beveiligingen.
  • Alle pompen en afsluiters open/dicht zetten.
  • Gasturbine laten proefdraaien zonder brandstof.

 

Automatische startprocedure

De gasturbine wordt gestart met een startmotor, dat kunnen een elektromotor, dieselmotor, stoomturbine of een expansieturbine zijn. Het draaimoment moet hoger zijn dan het  moment waarop de gasturbine aan zou gaan, om het losbreekkoppel te overwinnen.  Het toerental van de compressor wordt op 10 omw/s gebracht. Als dat zo is dan wordt de ontsteking ingeschakeld, dan komt er een melding op het scherm met “ontstekingsvlam brandt “. Deze zorgt ervoor dat de schoepen gelijkmatig verwarmd worden. Daarna gaat de hoofdbrander aan, dan kan de ontsteking uit en krijgt de operator een melding dat de hoofdvlam brandt. Dan wordt langzaam het toerental verhoogt om de spanningen op het materiaal te verminderen. De operator brengt de turbine dan naar 60% van het bedrijfstoerental en dat is 30 omw/s , het bedrijfstoerental is 50 omw/s. Als dat gebeurt is, kan de turbine vermogen gaan leveren. Bij ongeveer 30 omw/s is de turbine in de vrijlooppositie. Dat betekent dat er een evenwicht is tussen het afgegeven vermogen en het opgenomen compressorvermogen. De startmotor wordt op dit punt uitgeschakeld. Deze vrijlooppositie duurt ongeveer 1 minuut, en in die minuut worden er automatisch controles uitgevoerd bij alle meetpunten van de installatie. Als dat goed is, dan wordt er meer brandstof toegevoegd en gaat het toerental omhoog. De afblaaskleppen van de compressor gaan dicht bij het toerental van ongeveer 40 omw/s.  De volgende stap is dat het toerental naar 50 omw/s gaat, want dat is het bedrijfstoerental.  Nu is de turbine echt in bedrijf en nu kan ook de generator op het net geschakeld worden. Dat gaat overigens met een enorm geweld. Als dat niet hardhandig gebeurd krijg je een vlamboog en dat kan super gevaarlijk zijn. Je kan dan brand krijgen en de armen smelten waarmee de generator op het net knalt.

De gasturbine wordt gestart met een startmotor, dat kunnen een elektromotor, dieselmotor, stoomturbine of een expansieturbine zijn. Het draaimoment moet hoger zijn dan het  moment waarop de gasturbine aan zou gaan, om het losbreekkoppel te overwinnen.  Het toerental van de compressor wordt op 10 omw/s gebracht. Als dat zo is dan wordt de ontsteking ingeschakeld, dan komt er een melding op het scherm met “ontstekingsvlam brandt “. Deze zorgt ervoor dat de schoepen gelijkmatig verwarmd worden. Daarna gaat de hoofdbrander aan, dan kan de ontsteking uit en krijgt de operator een melding dat de hoofdvlam brandt. Dan wordt langzaam het toerental verhoogt om de spanningen op het materiaal te verminderen. De operator brengt de turbine dan naar 60% van het bedrijfstoerental en dat is 30 omw/s , het bedrijfstoerental is 50 omw/s. Als dat gebeurt is, kan de turbine vermogen gaan leveren. Bij ongeveer 30 omw/s is de turbine in de vrijlooppositie. Dat betekent dat er een evenwicht is tussen het afgegeven vermogen en het opgenomen compressorvermogen. De startmotor wordt op dit punt uitgeschakeld. Deze vrijlooppositie duurt ongeveer 1 minuut, en in die minuut worden er automatisch controles uitgevoerd bij alle meetpunten van de installatie. Als dat goed is, dan wordt er meer brandstof toegevoegd en gaat het toerental omhoog. De afblaaskleppen van de compressor gaan dicht bij het toerental van ongeveer 40 omw/s.  De volgende stap is dat het toerental naar 50 omw/s gaat, want dat is het bedrijfstoerental.  Nu is de turbine echt in bedrijf en nu kan ook de generator op het net geschakeld worden. Dat gaat overigens met een enorm geweld. Als dat niet hardhandig gebeurd krijg je een vlamboog en dat kan super gevaarlijk zijn. Je kan dan brand krijgen en de armen smelten waarmee de generator op het net knalt.

Ook zijn deze dingen nog belangrijk:

  • Hoe snel is het vermogen nodig( want een gasturbine heft even tijd nodig om op te starten). Bij de Eems centrale kunnen ze de turbines in minder dan een half uur aan de loop hebben en leveren aan het net.
  • Wat voor vermogen wordt er gevraagd? (stroom, warmte of allebei).
  • Aan wie moet geleverd worden? (aan het bedrijf zelf of wordt er aan het net geleverd?).

Het stoppen van een gasturbine

Het stoppen van de gasturbine gebeurt vaak volledig automatisch.  Bij het stoppen moet de operator ook een deel doen. De operator moet de mensen die aanwezig zijn waarschuwen dat de gasturbine van het net gaat en uit bedrijf. Daarna de wordt met de toerenregeling van de generator naar beneden gebracht tot 0 MW (de snelheid gaat met 3 MW per minuut omlaag).  De turbine gaat ongeveer 20 minuten in het vrijlooptoerental draaien om langzaam de hete delen af te laten koelen, want anders krijg je last van spanningen in het materiaal.

Als de generator van het net wordt gehaald, kan dat gaan via een terug watt- beveiliging. Dat zorgt ervoor dat de generator geen vermogen uit het net opneemt.

Het automatisch stoppen van de gasturbine verloopt volgens vaste punten. De brandstoftoevoer wordt geknepen en het toerental wordt omlaag geregeld. Als de turbine een toerental heeft van ongeveer 40 omw/s, gaan de afblaaskleppen open. Nu wordt ook de smeerolie voorziening overgenomen door de hulpsmeerpomp in plaats van de hoofd smeeroliepomp. Als het toerental nog verder gezakt is, naar ongeveer 10 omw/s krijgt de operator een melding dat de turbine startklaar is. Als het nodig is kan de turbine meteen weer gestart worden. Bij dit toerental wordt de brandstoftoevoer volledig afgesloten en kan de turbine uitdraaien tot dat die helemaal stil staat. Als de turbine helemaal stil staat gaat de tornmachine aan. Dan draait de turbine met enkele omwentelingen per seconde om nog na te koelen. Als de turbine bijna stil staat gaat de hydraulische aslichtpomp aan. Die draait de turbine met 1 omw/s  rond. Als de turbine dan volledig stilstaat gaan de aslichtpomp en hulpsmeeroliepomp uit.

Trippen

Trippen is een noodstop van de gasturbine. In zo’n situatie wil een bedrijf met gasturbines liever niet terecht komen, want dat kost een hoop geld. De machine verliest dan ineens al het vermogen en valt van het net. Dit kan komen door dat een van de beveiligingen ingeschakeld worden, en dat komt weer door een te hoge waarde gemeten door een van de vele sensoren. Ook kan men de turbine met de hand laten trippen, dan moet er op de noodstop gedrukt worden. Maar de turbine ineens laten stoppen is niet goed, want dan hebben alle hete onderdelen niet de tijd gehad om rustig af te koelen en dan kunnen er scheuren ontstaan in het materiaal waar de turbine van is gemaakt.

§4.6   taak van de operator

Op welke dingen let een operator als de gasturbine in bedrijf is:

  • De inlaat temperatuur van de compressor(T1).
  • Het dauwpunt van de aangezogen lucht, in het luchtfilter en aanzuigconus van de compressor.
  • Een barometer (de druk van de aangezogen lucht, P1).
  • Het drukverschil over de verschillende luchtfiltersecties.
  • De stand van de regelbare compressorinlaat schoepen.
  • De persdruk van de compressor (P2).
  • De pers temperatuur van de compressor (T2).
  • De druk en de temperatuur van de smeerolietoevoer.
  • De temperatuur van de smeerolie dat uit de lagers komt.
  • Wiel ruimte temperatuur.
  • De uitlaat temperatuur (T3).
  • De trillingen die de machine heeft.
  • De ingestelde waarde van het toerental en belastingsregeling.
  • De hoeveelheid brandstof die er in de gasturbine gaat.
  • Het vermogen van de generator en het blindvermogen.

Ook moet een operator letten op het aantal draaiuren dat de gasturbine heeft gemaakt, want na een bepaald aantal draaiuren moeten er onderhoudswerkzaamheden verricht worden aan de gasturbine. Als de turbine bijna aan het aantal draaiuren zit wanneer er onderhoud gepleegd moet worden, dan moet de operator zeker letten op de in en uitlaat temperatuur, temperatuur van de lagers en de trillingen.

 

REACTIES

J.

J.

Knap artikel.
Daar het rendement redelijk is in vergelijking met een dieselmotor zou een gasturbine ook toegepast kunnen worden in SWATH vaartuigen.

7 jaar geleden

Log in om een reactie te plaatsen of maak een profiel aan.