Videreutvikling av en turbolader-basert gassturbin. En konstruksjonsoppgave

Abstract

Oppgaven bygger på bacheloren "Konstruksjon av gassturbin til undervisningsformål" fra 2019, og har arbeidet med å videreutvikle denne turbolader-baserte gassturbinen slik at det er mulig å beregne anleggets termiske virkningsgrad. Målene har vært å instrumentere gassturbinen med et enkelt og intuitivt overvåkningssystem som kan måle nøyaktige trykk-, temperatur- og turtallverdier. Det har samtidig vært et ønske å gjøre plattformen i stand til å kunne benytte PC til lagring og loggføring av data. Videreføring av gassturbinen som en læringsplattform for fremtidige kadetter har også vært høyt prioritert. For å oppnå dette har plattformen blitt instrumentert med trykk- og temperatursensorer i følgende målepunkter: kompressorinnløpet, kompressorutløpet, turbininnløpet og turbinutløpet. Det har også blitt montert en turtallssensor, for å kunne overvåke turtallet til gassturbinen under drift. Det nye kontrollpanelet har klart å videreføre og samtidig komprimere det intuitive oppsettet fra tidligere, i tillegg til at selve kontrollsystemet er blitt erstattet med PLS. Det har gjort det mulig å lese av data ved bruk av PC, men har derimot ikke lyktes i å lagre data (foreløpig), grunnet problemer med lagringsfunksjonen i programmet som er benyttet. Gjennom testing, analyse og drøfting har oppgaven kommet frem til at sensorene gir ut nøyaktige verdier nok til å kunne nyttes i beregning av termisk virkningsgrad. Dette krever imidlertid flere antakelser, hvorav den tilførte luftmengden til gassturbinen er av så stor usikkerhet, at virkningsgraden kun kan estimeres grovt. Anleggets termiske virkningsgrad er her estimert til 1,7 %. Konklusjonen er derfor at det trengs mer nøyaktige målinger av luftmengde for å kunne si med sikkerhet om virkningsgraden ligger på 1,7 %. Til slutt har gassturbinen blitt utviklet til en plattform som åpner for samarbeid på tvers av alle de tekniske linjene ved Sjøkrigsskolen. Dens prinsipp og oppbygging kan benyttes i undervisningen til maskinkadettene, mens det datatekniske oppsettet kan brukes i undervisningen til kadettene som går elektronikk eller automasjon. Oppgaven har dermed lagt til rette for en felles plattform som kan nyttes i den ingeniørutdanningen ved skolen.