Design and development of the WR-21 Intercooled Recuperated (ICR) marine gas turbine

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Design and development of the WR-21 Intercooled Recuperated (ICR) marine gas turbine

Shepard, S.B. / Bowen, T.L. / Chiprich, J.M.

Westinghouse wurde von der U.S. Marine mit der Entwicklung einer Gasturbine für Schiffsantriebe auf der Basis des Rolls-Royce-Triebwerks RB211 mit dem Ziel beauftragt, den Brennstoffverbrauch um 30 % zu senken, die Instandsetzungsflexibilität und Schiffsmobilität zu erhöhen und zukünftige Emissionsgrenzen einzuhalten. Spezifiziert wurden Herstellkosten, Brennstoffverbrauch, Logistikkosten, Zuverlässigkeit und Instandhaltung, Empfindlichkeit, Abmessungen, Leistung, Gewicht, Geräusch und Abgastemperatur. Bei 19,7 MW (und t_E=37,7 Grad C, p_E=101,3 kPa, delta p_E=101,6 mm, delta p_A= 152,4 mm, r_F=40 %, H_u=42566 MJ/kg) soll die siebenstufige Turbine 219,1 g/kWh Brennstoff verbrauchen. Optimiert wurde der Verbrauch bei 20 - 30 % Last. Da die meiste Zeit niedrige Last und Drehzahl gefahren werden, wird die Turbine für einen hohen Wirkungsgrad unterhalb der Auslegungslast von 67 % mit veränderlichen Düsen ausgerüstet. Hohe Anforderungen werden hinsichtlich der Zugänglichkeit an die Turbinenverschalung gestellt. Der Rekoperator wird aus 14Cr4Mo hergestellt. Seewasser dient zur Zwischenkühlung. Die Lebensdauer ist auf einen 3000 h Dauerversuch oder 40 Jahre Schiffslebensdauer mit 85000 Maschinenstunden und 15000 Starts ausgelegt. Konstruktion und Auslegung sind erläutert.