Abblase- und Regelarmaturen für Gasturbine

Siemens Energy Gasturbinen sind robust und flexibel und für große Gas- oder GuD-Kraftwerke ausgelegt. Sie eignen sich für Spitzen-, Zwischen- oder Grundlastanwendungen sowie für Kraft-Wärme-Kopplungsanwendungen. Alle Siemens Energy Gasturbinen haben sich im kommerziellen Betrieb bewährt und bieten einen hervorragenden Wirkungsgrad.

Die bewährte SGT5-4000F-Gasturbine verfügt über ein robustes Design mit internen Kühlluftkanälen für zuverlässigen Langzeitbetrieb und schnelle Startfähigkeit. Die Ringbrennkammer mit einzeln austauschbaren Hitzeschilden ermöglicht eine einfache und schnelle begehbare Wartung. Die installierte Flotte verfügt über eine Flottenerfahrung von über 20,5 Millionen entsprechenden Betriebsstunden und eine Flottenzuverlässigkeit von mehr als 99 Prozent.

Der Axialverdichter der Gasturbine ist für die Nenndrehzahl im 50Hz Netz ausgelegt. In einem bestimmten Drehzahlbereich wird der Axialverdichter aerodynamisch so stark belastet, dass es zum sogenannten Verdichterpumpen kommen kann. Vor dem Erreichen des pumpkritischen Drehzahlbereichs wird an bestimmten Stellen des Verdichters Luft abgeblasen, womit das Verdichterpumpen verhindert wird.

Zum Abblasen der Verdichterluft sind am Verdichtergehäuse Entnahmestellen vorgesehen an denen Abblaseleitungen mit SOMAS Klappen angeschlossen sind. Die Abblaseleitungen enden im Abgaskanal hinter der Gasturbine. Jede Abblaseleitung ist mit einer dreifach-exzentrischen SOMAS Edelstahlklappe versehen, die geöffnet wird, wenn Luft abgeblasen werden soll. 

Die SOMAS Abblaseklappen werden über pneumatisch betätigte Antriebe geschaltet, mit Schaltzeiten von zwei Sekunden in die Auf-Stellung und fünf Sekunden in die Zu-Stellung. Das Öffnen und Schließen der SOMAS Abblaseklappen wird automatisch gesteuert und erfolgt abhängig von den Betriebszuständen. Beim Start der Gasturbine sind alle Abblaseklappen geöffnet. Sie werden nacheinander geschlossen, wenn der pumpkritische Drehzahlbereich verlassen ist, um Temperatur- und Leistungssprünge möglichst klein zu halten.

Nach dem Start bleiben die Abblaseklappen im Normalbetrieb immer geschlossen. Nur bei einem Gasturbinen Schnellschluss werden alle Abblaseklappen sofort innerhalb von weniger als zwei Sekunden schlagartig geöffnet, da schon feststeht, dass der Axialverdichter den für ihn ungünstigen Drehzahlbereich durchlaufen wird.

Damit die zulässigen Werkstofftemperaturen in der Turbine nicht überschritten werden, müssen die Schaufelreihen der Turbine mit Luft gekühlt werden. Eine Kühlluftregelung stellt sicher, dass die Schaufeln jederzeit ausreichend gekühlt werden und dass nicht mehr Kühlluft als erforderlich verbraucht wird. Für thermisch hoch belastete Turbinenstufen ist eine Kühlluftüberwachung vorgesehen. Zur Kühlung der verschiedenen Turbinenschaufelreihen wird Kühlluft an verschiedenen Stufen des Verdichters entnommen. Ein Teil dieser Kühlluft wird über äußere Entnahmeleitungen mit SOMAS Kühlluftregelklappen zu den entsprechenden Anschlussstellen am Turbinengehäuse geführt. 

Die Kühlluft für die Laufschaufeln der Turbinenstufen wird an unterschiedlichen Verdichterstufen entnommen und zu den Schaufeln geführt. Die Kühlluftregelung wird mittels zwei SOMAS Kühlluftregelklappen pro Verdichterstufe geregelt. Die Kühlluftregelklappen werden mit elektrischen Antrieben gesteuert und besitzen einen mechanischen Schutz gegen vollständiges Schließen. Damit ist eine Mindestkühlung der Schaufeln immer gewährleistet.

Seit vielen Jahren beschäftigt sich die Firma SOMAS unter anderem mit der Entwicklung von Abblaseklappen (Blow-Off-Valves) und Kühlluftregelklappen (Cooling-Air-Valves) für Gasturbinen. Es handelt sich bei den verwendeten Armaturen um dreifach-exzentrische Regelklappen, deren technische Details optimiert worden sind. Das Sitzdesign wurde für die Anwendung in Hinsicht auf Vibrations- und Temperaturbeständigkeit weiterentwickelt. So ist die Hochtemperatur-Klappe mit einem massiven, metallischen Edelstahlsitz ausgestattet. Die drei Exzentrizitäten (Offset 1 bis Offset 3) der Klappe sind in Bild 4 dargestellt.