Bases y caballos de batalla flota US Navy - Crucero de misiles clase Ticonderoga y destructor URO clase Arleigh Burke.
Dibujo y diagrama del motor LM-2500 de la empresa estadounidense "General Electric".
Desde la década de los 70 del siglo XX ha aparecido en el mundo una clara tendencia a la transición de la energía al gas natural como principal tipo de combustible, y a las turbinas de gas (GTU) como las principales unidades de potencia para el accionamiento de generadores eléctricos. Los países desarrollados del mundo están asignando fondos sustanciales para el trabajo de mejorar la eficiencia y la eficiencia del combustible de las unidades de turbinas de gas.
Ya están en funcionamiento grandes turbinas de gas con una capacidad de más de 400 MW. La temperatura de los gases de trabajo de las unidades de turbina de gas modernas en la entrada de la turbina ha superado la marca de 1500 ° C, que es 150/200 ° C más alta que en las unidades de generación anterior.
El período actual se caracteriza por un trabajo activo en la creación de turbinas de gas de tercera generación, que son centrales compactas y a la vez potentes para equipos marinos civiles y militares.
Segunda generacion
Los motores de turbina de gas a bordo de barcos de segunda generación se desarrollaron sobre la base de aviación motores turborreactores, teniendo en cuenta el uso en condiciones marinas. Tienen un bajo consumo específico de combustible, mayor resistencia a la corrosión, menos peso y dimensiones que los del motor de turbina de gas de primera generación, mayor vida útil y mayor confiabilidad. La eficiencia de estos motores se incrementó al aumentar la presión de operación, la temperatura del ciclo y el uso de un enfriamiento eficiente de los álabes de la turbina.
Las unidades y piezas más sometidas a estrés de dichos motores están fabricadas con aleaciones de alta resistencia resistentes a la corrosión. El rotor y el estator del compresor están hechos de titanio o níquel, mientras que los componentes de la turbina y la cámara de combustión están hechos de cobalto o aleaciones de níquel. Todas las partes GTE que operan a altas temperaturas (cámara de combustión, álabes de turbina de alta presión, álabes guía y activos de la primera y segunda etapa de una turbina de baja presión) tienen recubrimientos de película aluminizados o cromados, que son una protección bastante confiable contra altas -corrosión por temperatura.
Los GTE de segunda generación pueden funcionar con queroseno de aviación, combustibles diesel y destilados, e incluso con gas natural. A diferencia de los GTE de primera generación, estos emiten una pequeña cantidad de humo, lo que se consigue gracias al uso de un perfecto diseño de los inyectores de combustible y su completa mezcla con aire en cámaras de combustión de vórtice axial.
Desde mediados de los años 60 del siglo pasado, la empresa estadounidense General Electric ha logrado crear una amplia gama estándar de unidades de turbinas de gas de potencia de diversas capacidades. Estos motores se utilizaron ampliamente en varios tipos de aeronaves civiles en los Estados Unidos. Posteriormente se utilizaron para crear turbinas de gas industriales y motores marinos.
LM-2500
Los expertos consideran que el motor estadounidense LM-2500 fabricado por General Electric es el mejor motor de turbina de gas marino de segunda generación.
Se basa en el motor turborreactor de avión TF39 y es un desarrollo de la serie CF6-6 de la misma empresa.
El GTE es un motor de doble eje de ciclo simple que incluye un compresor de 16 etapas, una cámara de combustión anular de liberación rápida de pequeño diámetro, una turbina de alta presión de dos etapas y una turbina de potencia libre de seis etapas. En condiciones normales de funcionamiento (temperatura ambiente 15 ° C, presión 1,03 kg / cm 10) y poder calorífico del combustible 270 kcal / kg, el motor tiene una potencia continua máxima de 24 CV. con. a 700 rpm. El consumo específico de combustible a esta potencia es de 3 g / l. con. hy consumo de aire 400–181,9 kg / s. La longitud del motor es de 59 m, su peso es de aproximadamente 65 toneladas El compresor es de un solo rotor con una relación de compresión de 6,25: 3,8.
En comparación con otros tipos de motores de turbina de gas a bordo de barcos, la temperatura del gas en el motor LM-2500 aumenta significativamente, sin embargo, debido al enfriamiento efectivo, la temperatura de la pared no era mucho más alta que la del motor de turbina de gas de primera generación. Al mismo tiempo, se presta especial atención a asegurar el control del flujo de aire de refrigeración, reduciendo sus pérdidas, así como controlando el juego radial.
La turbina de potencia tiene un diseño directo de seis etapas con bajas velocidades periféricas. El eje de potencia del motor de turbina de gas está equipado en ambos lados con embragues de disco elástico que compensan los pares inconsistentes. Se cree que los acoplamientos de disco satisfacen plenamente los requisitos de los motores de turbina de gas a bordo de barcos, ya que no requieren lubricación, no tienen superficies de fricción y tienen una alta resistencia a la corrosión. Los cojinetes GTE están lubricados con bombas de aceite sintético.
El compresor y la carcasa de la turbina de potencia están divididos para facilitar el mantenimiento y la reparación, lo que permite reemplazar las palas sin desmontar el motor en su totalidad. Además, hay orificios de inspección para monitorear el estado de las partes más importantes, y todo el sistema de combustible está montado fuera del motor.
Durante las pruebas de banco del LM-2500 GTE, el tiempo de funcionamiento sin problemas superó significativamente la vida útil de los motores de primera generación.
Durante la operación de prueba en el barco Admiral Collagen en 1972, este motor funcionó durante más de 15 mil horas, de las cuales 5 mil horas funcionó en el rango de potencia de 19-21 mil litros. con. Otra característica de este motor de turbina de gas es que, fácilmente extraído del barco para reparaciones costeras, puede reinstalarse en 72 horas. El servicio corporativo global desarrollado permite mantenerse dentro del tiempo especificado, lo que le da a General Electric una seria ventaja competitiva sobre otros fabricantes de GTE.
Habiendo tomado el liderazgo en el mercado energético global, General Electric ha estado produciendo alrededor del 30% de todas las turbinas de gas producidas en el mundo durante los últimos 70 años.
Actualmente, la empresa produce tres tipos de instalaciones navales:
Serie LM-2500 - de 22,4 a 33,4 MW,
Serie LM-6000 - de 42,4 a 47,5 MW,
Serie LMS-100 - 110 MW.
Grupo de turbina de gas de la serie LM2500 + G4 DLE con una capacidad de 33 MW.
A finales de 2018 se fabricaron alrededor de 2 motores marinos de la serie LM-100 de diversas modificaciones, entre las que se encuentran:
• Capacidad de General Electric LM-2500 22,4 MW,
• General Electric LM-2500 + capacidad 31,1 MW,
• General Electric LM-2500 + G4 con una capacidad de 33,4 MW.
El motor de turbina de gas naval LM-2500 es el más extendido y confiable y se utiliza en buques de guerra desde fragatas hasta portaaviones. La gran mayoría de los barcos de la Marina de los EE. UU. Están equipados con este motor. El GEM LM-2500 de General Electric se ha utilizado en más de 400 barcos de la Armada en 33 países del mundo desde 1972. Más de 1000 motores marinos LM-2500 están en funcionamiento todos los días en todo el mundo. Desde 1998, GTU LM-2500 + se ha utilizado para equipar embarcaciones marinas comerciales.
Tipos de buques de guerra y embarcaciones con la central eléctrica GE LM-2500 y sus modificaciones.
Construcción de destructores UDC tipo Arleigh Burke y clase América en Ingalls Shipbuilding (EE. UU.): Todos los barcos están equipados con GE LM-2500 GTE
Barcos de la Armada y la Guardia Costera de los Estados Unidos:
• Barco patrullero oceánico de clase Legend (EE. UU.): Como parte del SOBR de EE. UU.,
• Fragatas del tipo "Oliver Hazard Perry" (EE. UU.) - fuera de servicio,
• Destructores de la clase "Spruance" (EE. UU.): Desmantelados,
• Clase de destructor "Kidd" (EE. UU.) - fuera de servicio,
• Destructores tipo URO "Arleigh Burke" (EE. UU.) - en la Armada,
• Cruceros de misiles del tipo "Ticonderoga" (EE. UU.) - en la Armada,
• Tipo de UDC "América" (EE. UU.) - en la Marina.
Nave de patrulla oceánica clase leyenda
Barcos y embarcaciones de otros países:
• Corbetas del tipo "Niels Huel" (Dinamarca),
• Corbetas del tipo Pohang (Corea del Sur),
• Corbetas del tipo "Saar 5" (Israel),
• Fragatas clase Halifax (Canadá),
• Fragatas del tipo "Hydra" (Grecia),
• Fragatas MEKO tipo "200" (Australia y Nueva Zelanda, Alemania, Turquía, Grecia, Portugal, Argentina, Malasia, Sudáfrica, Argelia),
• Fragatas de la serie F-122 "Brandenburg" (FRG),
• Fragatas de la serie F-123 del tipo "Bremen" (FRG),
• Fragatas de la serie F-124 tipo "Sajonia" (FRG),
• Fragatas del tipo "Cheng Kung" (Taiwán),
• Fragatas tipo URO del tipo "Horizon" (Francia, Italia),
• Fragatas clase FREMM (Francia, Italia, Marruecos, Egipto),
• Fragatas del tipo "Álvaro de Bazán" (España),
• Fragatas del tipo "Santa María" (España),
• Destructores tipo URO "Asahi" (Japón),
• Destructores de tipo URO "Akizuki" (Japón),
• Destructores de tipo URO "Takanami" (Japón),
• Destructores tipo URO "Murasame" (Japón),
• Destructores tipo URO "Congo" (Japón),
• Destructores destructores tipo URO "Atago" (Japón),
• Destructores URO tipo KDX-I y KVCh-II (Corea del Sur),
• Destructores tipo URO "King Sejong" (Corea del Sur)
• Destructores del tipo "Luigi Durand de la Penne" (Italia),
• Destructores tipo 052 (China),
• Destructores de helicópteros de la clase Izumo (Japón),
• Destructores-porta-helicópteros clase Hugo (Japón),
• UDC tipo "Juan Carlos" (España),
• Tipo de UDC "Canberra" (Australia),
• Portaaviones Cavour (Italia),
• Portaaviones "Príncipe de Asturias" (España).
Cruceros como "Queen Mary 2"
Los cruceros Queen Mary 2 están equipados con un motor de turbina de gas GE LM-2500 (desplazamiento del barco 79 toneladas, dimensiones 300x345x41 m, calado 72 m, tripulación 10, pasajeros 1)
Deseos para el futuro de la Armada rusa
La cuestión de la unificación de las principales plantas de energía de los buques de guerra y los barcos también se enfrenta a la Armada rusa.
No hay otra armada en el mundo, una de las diez mayores potencias marítimas, en una variedad de motores marinos como la que tenemos.
Los planes a largo plazo para la construcción de nuevos barcos deben estar orientados a la máxima unificación de la mayoría de los proyectos basados en un solo motor de turbina de gas y motores diesel.
El desarrollo de un moderno motor de avión doméstico PD-14 y sus modificaciones más poderosas, PD-18 y PD-35, abre oportunidades para la creación de una nueva generación de versiones marinas de GTE sobre su base.
Según informes de los medios, se ha comenzado a trabajar en la creación de unidades de turbinas de gas para estaciones de bombeo de gas (GTU GPS) basadas en los motores de la serie PD. Tiene sentido comenzar a desarrollar una nueva generación de motores de turbinas de gas marinas junto con las pruebas de motores de aviones y unidades de turbinas de gas.
Además, el liderazgo de la Armada rusa debe establecer la tarea para que los diseñadores incluyan estos GTE en todos los nuevos proyectos de barcos y embarcaciones, donde esté económicamente justificado y conveniente.
Modelo de la fragata modernizada del proyecto 22350M: el futuro de la Armada rusa (http://bastion-karpenko.ru/22350m-skr/)
Una amplia gama de motores de aeronaves unificados, instalaciones de gas y motores de turbina de gas marinos proporcionarán ahorros significativos en su operación y reparación. Los centros conjuntos de reparación y mantenimiento permitirán resolver rápidamente los problemas de servicio dentro de Rusia.
Después de todo, dondequiera que haya bases navales rusas de la flota, hay un aeródromo civil o militar cercano, lo que permite garantizar la entrega urgente de repuestos y nuevos motores de reemplazo. Y el suministro de barcos y embarcaciones de nuestros proyectos a través de la cooperación técnico-militar ayudará a formar una red de servicios en el exterior.