Stationäre Turbinen

Brennkammer/Turbine

Eine industrielle Gasturbine ist im weiteren Sinne eine Verbrennungsmaschine, die durch Verbrennung eines Treibstoffs Energie aus der durchströmenden Luft gewinnt. In der Brennkammer wird druckbeaufschlagte Luft mit einem Treibstoff vermischt, gezündet und verbrannt. Das dadurch entstehende Druckluftgemisch wird im nachfolgenden Turbinenteil entspannt. Das Prinzip einer Gasturbine beruht also darauf, den heißen Gasstrom in Energie umzuwandeln.

In Gasturbinen kommen hitzebeständige Materialien zum Einsatz, die mit Wärme-dämmschichten versehen werden, um die Lebensdauer und die Korrosions-beständigkeit zu erhöhen. Kraftstoffdüsen und Mischeinrichtungen werden mit modernster Fügetechnik, wie z.B. Vakuumhartlöten oder Elektronenstrahl-schweißen, gefertigt. Der Anwendungsbereich umfasst:

• Kraftstoffmischeinrichtungen
• Kraftstoffdüsen
• Kraftstoffleitungen
• Verbrennungskammern
• Turbinenschaufeln
• Scheiben
• Rollensätze
• Schaufelblätter
• Leitschaufeln

Schaufelblätter und Leitschaufeln

Verdichter bestehen aus rotierenden Schaufelblättern und festen Leitschaufeln, die in unterschiedlichen Verdichterstufen Luft komprimieren, die anschließend in der Brennkammer mit einem Treibstoff gemischt und gezündet wird. Schaufelblätter werden bei hohen Geschwindigkeiten und Temperaturen betrieben. Leitschaufeln sorgen für einen effizienten Transport des Gasstroms zur nächsten Verdichterstufe. Sowohl Schaufelblätter als auch Leitschaufeln müssen oxidations-, korrosions-, verschleißbeständig und langlebig sein.

Wärmebehandlung ist ein wichtiger Bestandteil des Herstellungsprozesses von Verdichterkomponenten. Die gegossenen Schaufelblätter und Leitschaufeln werden außerdem HIP-behandelt, um Lufteinschlüsse zu beseitigen und damit die Performance der Komponenten zu verbessern und die Lebensdauer zu verlängern. Vakuumgelötete Honeycomb-Dichtungen verringern Rückströmungen zwischen den Verdichterstufen. Durch Vakuumlöten ist auch die Herstellung von kompliziert geformten Leitschaufeln möglich, die für eine Abkühlung des Gasstroms zwischen den Stufen sorgen. Zum Schutz von Schaufelblättern kommen häufig verschleiß- und fressbeständige Dämmschichten zum Einsatz. Manche Turbinen sind mit Schaufel-blättern aus Einkristall ausgestattet, die wärmebehandelt werden, um eine optimale Hochtemperaturfestigkeit und lange Lebensdauer zu erzielen. Der Anwendungs-bereich umfasst:

• Turbinenschaufeln
• Hoch- und Niederdruckschaufeln
• Düsensegmente
• Leitschaufelsegmente
• Düsen-Leitschaufeln
• Stator-Leitschaufeln
• Verdichtergehäuse

Dichtungen und Lager

Zum Dichten von rotierenden Teilen, wie z.B. Schaufeln oder Kanten, kommen überwiegend hochtemperaturfeste Honeycomb-Verschleißdichtungen zum Einsatz, die primär dazu dienen, Druckunterschiede im Turbineninneren aufrechtzuerhalten und somit die Turbineneffizienz zu erhöhen.

Zur Erhöhung der Festigkeit, der Effizienz sowie der Korrosions- und Verschleiß-beständigkeit von Komponenten werden diese wärmebehandelt. Oft werden korrosions-/oxidationsbeständige Honeycomb-Materialien mit Ringen oder Segmenten verlötet. Zur Verbesserung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit bei Kantendichtungen können Oberflächenbehandlungen, wie z.B. Nitrieren oder Beschichtungsverfahren, eingesetzt werden. Der Anwendungsbereich umfasst:

• Rotierende Sperrluftdichtungen
• Stationäre Sperrluftdichtungen
• Lager

Wellen

Die Turbinenwelle ist eine der wichtigsten Komponenten, da sie alle rotierenden Schaufeln in den unterschiedlichen Verdichterstufen antreibt. Zur Aufrechterhaltung der unterschiedlichen Druckstufen kommen Labyrinthdichtungen zum Einsatz.

Um optimale mechanische Eigenschaften zu erzielen, werden Wellen einer Wärmebehandelung unterzogen. Zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit kommen Nitrierverfahren zum Einsatz. Die Korrosionsbeständigkeit wird verbreitet mit thermischen Sprühbeschichtungen verbessert. Der Anwendungsbereich umfasst:

• Wellen
• Labyrinthdichtungen