اولین ماشین جیتی13ئی با توان 147.9 مگاوات، در تابستان سال 1987، در نیروگاه هِموِگ هلند با موفقیت به بهرهبرداری رسید و بعد از آن 28 واحد دیگر از همین ماشین تولید شد. اما نیاز بازار برای توربینهای گاز با بازدهی بالاتر و آلایندگی ناکس کمتر از 25 پیپیاِم، منجر به تولد جیتی13ئی2 در سال 1991 شد.
یکی از مهمترین دلایل موفقیت جیتی13ئی2 (یا جیتی13ئی2وی96) در کلاس توان 165 مگاوات برای بازار 50 هرتز، بهرهگیری از مشعلهای ئیوی با ناکس پایین بود. در طراحی ماشین پدر یعنی جیتی13ئی، از یک محفظه احتراق سیلویی استفاده شده بود. ارتقاء این طراحی به محفظه احتراق حلقوی، بعنوان مهمترین تفاوت این دو ماشین، موجب شد دمای ورودی توربین از 1070 درجه سانتیگراد به 1100 درجه سانتیگراد و نسبت فشار کمپرسور از 13.9 به 15 برسد.
ویژگیهای اثباتشده جیتی13ئی مانند روتور تکی و جوشخورده، طراحی دو یاتاقانه، کمپرسور مادون صوت و توربین با بازده بالا در نسل بعد یعنی جیتی13ئی2 مورداستفاده قرار گرفت، ماشینی با طراحی فشرده و توان بالا. از دیگر ویژگیهای این ماشین میتوان از اگزوز محوری و شفت درایو سرد نام برد. این موارد از ویژگیهای توربین گازهای شرکت اِیبیبی بود.
اگزوز محوری موجب خروج گازها بصورت محوری میگردد. این پیکربندی در نیروگاههای سیکل ترکیبی، موجب کمجا شدن و فشردهشدن نیروگاه میشود. همچنین در این پیکربندی، ژنراتور در سمت کمپرسور قرار میگیرد. این طراحی به نام طراحی شفت درایو سرد شناخته میشود و قابلیتاطمینان را بالا میبرد.
سامانه احتراق جیتی13ئی2، بر اساس یک محفظه احتراق حلقوی با 72 مشعل ئیوی (احتراق رقیق و پیش اختلاط) در 4 ردیف حول توربین طراحی شدهاست. آرایش متقارن مشعلها موجب یکنواخت و همگن شدن توزیع دما در ورودی توربین میشود. به علاوه بزرگ بودن محفظه، موجب بالا رفتن قابلیتاطمینان سوزش و احتراق بسیار پایدار میگردد و دیگر به لولههای اتصال بین محفظهها و قطعات ترنزیشن جداگانه نیست.
محفظه احتراق جیتی13ئی2، با عمر بالا و دسترسی آسان طراحی شده و هزینههای نگهداری را کاهش میدهد. امروز بیش از 25 سال از تولد جیتی13ئی2 میگذرد و این تاریخچه نشان میدهد که انعطاف در کارکرد ماشین، مستلزم بازدهی بالا در بار جزئی و آلایندگی پایین در تمام دورها میباشد. پراکندگی واحدهای جیتی13ئی2 در جهان در شکل زیر نشان داده شدهاست (تا سال 2013).
در شکل زیر، عملکرد ماشین جیتی13ئی2 با ماشینهای هم کلاس خود یعنی کلاس ئی مقایسه شدهاست.
در بین سالهای 2002 تا 2005، ضمن تولید ویرایش اِماِکساِل در طراحی پرههای توربین و کمپرسور، شرکت آلستوم برای اولین بار طرح تغییر مود کاری ماشین را به بازار معرفی کرد. در این طرح، کاربران میتوانند ماشین را در حالت عملکرد بهینه یا حالت هزینه نگهداری بهینه بکار گیرند. این طرح بعدها در ماشینهای دیگر آلستوم هم بکار گرفته شد. بین سالهای 2005 تا 2010 هم، ویرایشهای ارتقاءیافته دیگری با اصلاحات جزئی عرضه شدند که امروزه نمونه 184 مگاواتی از این خانواده با عنوان ویرایش 2005 هنوز به فروش میرسد.
آلستوم از سال 2012، دو پیکربندی جدید را به بازار معرفی کرد. در این زمان، نمونه 202 مگاواتی آلستوم به نام جیتی13ئی2 اِماِکساِل2 معرفی شد. در واقع میتوان تمام ماشینهای جیتی13ئی2 موجود را به این ویرایش که بر اساس کارکرد در سیکل ترکیبی و بار پایه طراحی شدهاست، ارتقاء داد. در همین زمان، پیکربندی دیگر به نام ویرایش 2012 برای بازار سیکل ساده و سیکل ترکیبی فصلی به بازار عرضه شد. روند توسعه این خانواده ماشینها، در شکل زیر نمایش داده شدهاست.
اِماِکساِل2 بر اساس ارتقاء ویرایش 2005 میباشد که پرههای کمپرسور و توربین برای بازدهی و عمر بالاتر بهینه شدهاند. تعداد طبقات کمپرسور، همان 21 طبقه میباشد، ولی پروفیل پرهها به روش کنترل دیفیوژن طراحی شدهاند. این طراحی موجب بالا رفتن بازدهی و حاشیه سرج میشود. پرههای توربین این محصول، بر اساس فناوری کلاس اِف آلستوم (جیتی24/جیتی26) طراحی شدهاند. اصلاحات آیرودینامیک، خنککاری، کاهش نشتیها و جریانهای ثانویه، از دلایل اصلی بالا رفتن بازدهی توربین این ماشین هستند.
با بهرهگیری از فناوری کلاس اِف در دماهای نسبتاً پایینتر توربینهای کلاس ئی باعث افزایش عمر قطعات داغ شدهاست. در شکل زیر، تطابق خوب بین تحلیلهای طراحی و نتایج تجربی رنگ حرارتی در توربین مشاهده میشود.
در پیکربندی 2012، از کمپرسور کمفشار جیتی26 و همان توربین ویرایش 2005 استفاده شدهاست. در کمپرسور از سه ردیف پره هادی متغیر برای بهبود عملکرد در بار جزئی و شرایط محیطی سرد بهره گرفته شدهاست. این ویرایش را نمیتوان بر روی ماشینهای موجود پیاده کرد، چرا که این سه ردیف پره هادی، پوسته مخصوص به خود را دارند و قطر روتور آنها متفاوت است.
فناوریهای منحصر به فرد احتراق آلستوم بر اساس شعلههای پایدار شده توسط گردابههای جریان با بهرهگیری از مشعلهای ئیوی و اِسئیوی باز هم ارتقاء یافتهاند و به مشعلهای ئیوی (اِیئیوی) در تمام پیکربندیهای جیتی13ئی2 رسیدهاند. این فناوریهای پیشرفته موجب عملکرد بهتر، عمر بالاتر و تطابق با قوانین سرسخت زیستی شدهاند.
سه محصول فعلی آلستوم در جدول زیر معرفی شدهاست:
از جمله خصوصیات برجسته محصولات جیتی13ئی2 میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- توان خروجی و بازدهی
- بازدهی بالا در بار جزئی سیکل ساده و سیکل ترکیبی
- عملکرد مناسب در دماهای محیطی بالا و پایین
- افزایش عمر
- آلایندگی کمتر
- انعطاف در سوخت
- تغییر سوخت به صورت برخط
- استارت سریع
- بهبود تعمیر و نگهداری
- بهرهگیری از گزینههای تقویت توان مانند پاشش آب در ورودی
منابع:
G. Gnadig, 1996, The Gas Turbine Family GT13E and GT13E2 Provides Reliable Power for Asia, The American -Society of Mechanical Engineering.
Russia Power 2013 –
مسیر توسعه ماشین مرگناپذیر تاریخ با امضای آلستوم (بخش دوم)
مسیر توسعه ماشین مرگناپذیر تاریخ با امضای آلستوم (بخش سوم)
