gassturbin

Gassturbin, gassturbin (åpent) (bilde)

gassturbin (lukket) (bilde)

forbrenningsmotor (strømningskraftmaskin) der turbinhjul blir drevet av varm gass eller en blanding av forbrenningsgass og luft under trykk. Det finnes to gassturbinsystemer, åpent og lukket:

I åpent gassturbinsystem (se fig. 1) suges atmosfærisk luft inn og eksos sendes ut. Disse maskinene bygges med ytelse opptil ca. 100 MW.

Lukket gassturbinsystem (se fig. 2) kan gi større gassturbinytelser. Her nyttes trykkluft, eller andre egnede gasser under trykk. Gassen oppvarmes og avkjøles i en lukket prosess. Maskiner av denne typen kan yte opp til 1000 MW. Variasjon av gasstrykket i systemet gir gode reguleringsforhold (trykket senkes ved lavere belastning). Det lukkede gassturbinsystemet er velegnet for høytemperatur gasskjølte atomreaktorer, se reaktor.

Effekten og den termiske virkningsgrad er avhengig av hvor høy temperatur arbeidsmediet (gassen) har. Men temperaturen kan ikke velges høyere enn det turbinhjulet tåler, og utviklingen har derfor vært avhengig av materialteknologien. Dagens høytemperaturlegeringer muliggjør temperaturer på 850–900 °C i industri-gassturbiner og betydelig høyere temperaturer for jetmotorer. Med luft-, damp- eller vannkjølte skovler kan temperaturer opptil 1150–1200 °C tillates. Dette forutsetter at brenselet er gass, f.eks. naturgass.

De fleste større gassturbiner brukes i elektrisitetsproduksjon, se varmekraftverk, gasskraftverk. I større forretningsbygg kan gassturbiner kombineres med sentralvarme om vinteren og luftkjøling om sommeren, såkalte Total Energy Plants (vanlig i USA). Gassturbiner kan brukes til å drive skip som alternativ til dieselanlegg. For drift av hjelpemaskineri om bord (elektrisk generator, pumper, ventilatorer) er gassturbiner mye brukt. Kongsberg Våpenfabrikk utviklet i sin tid en gassturbin for slike formål.

Gassturbiner har en viktig funksjon i oljeindustrien. Alle oljefelt på norsk sokkel har gassturbiner som hovedenergikilde. De brukes til kraftproduksjon, komprimering av gass for transport og injeksjon, samt til vanninjeksjon.

Det første gassturbin-patentet ble tatt ut allerede i 1791 av engelskmannen John Barber, men teknisk realisasjon var først mulig omkring 1900. Den norske ingeniøren Ægidius Elling bygde i 1903 den første gassturbin som leverte positiv effekt, dvs. en maskin der turbinen leverte nok effekt til selv å klare å roterer kompressoren uten ekstern drivkraft på denne. I 1903 brukte Elling ulegert støpestål i sin turbinskive og våget derfor ikke å gå høyere enn til 400 °C, senere til 500 °C. Under disse forholdene oppfant han i 1924 sitt geniale flertrinns gassturbin-system, som i varierte former er meget brukt i moderne gassturbin-teknikk, som såkalte drivgassgeneratorer. Med god grunn er Ægidius Elling blitt kalt «gassturbinens far».

Først i 1939 kom den såkalte industri-gassturbinen på markedet, bygd av det sveitsiske firmaet Brown Boveri & Cie, en konstruksjon som etter hvert benyttes for alle større gassturbiner. Både kompressor og turbin var her utført som aksialmaskiner.