터보샤프트 엔진 발전기

실린더 엔진말고 터빈을 사용하여 발전하는 발전기이다.

디젤발전기를 사용하기에 부적합한 특수 환경에서 사용된다. 연비가 동급 디젤에 비해 다소 낮기 때문에 사용시에는 주의가 필요하다.

대형 LNG 발전소에서도 이것이 사용되는데, 물론 크기가 뻥튀기 버전이지 실제 구성은 거의 똑같다. 대형 디젤발전기를 사용할 경우 부적합한 특수 환경이 자동 조성되어 큰 문제가 발생하기 때문. 이 문제가 없는 곳은 좀 더 저가로 구성 가능한 디젤 발전기로 시스템을 구축한다.

1 터빈발전기의 특징 및 장점

• 매우매우 높은 출력밀도

설치용적에 대비, 출력이 상당히 높다. 그도 그럴것이, 터빈이 상당히 짧기 때문인데, 변속,조속파츠를 제외하고도 발전기를 커다란 것으로 사용해도 충분한 구동력을 제공하여 규모를 작게 해준다.

• 매우매우 적은 운용진동

터빈은 매우 빠른 속도로 회전하기때문에 특별히 연료펌프가 실린더식이라든지 하지 않는이상은 별 진동이 발생하지 않는다. 진동이 발생하면 상당히 처리하기 힘들기 때문에 은닉을 요하거나 지반이 약하거나 병원같이 장비들이 민감한 경우, 혹은 측정장치가 많은 곳에서 기기 오작동을 줄일 수 있다.

• 극단적으로 줄이기 용이한 운용소음

터빈은 고주파 대의 음파를 발생하기에 소리잡기엔 좋다. 물론 그냥 놔두면 쌔애애애애애앵 하는 소리때문에 어지간한 디젤보다 시끄러운데, 그 쌔에에에에엥 하는 소리가 전부, 그것도 배기라인이 개방일때 잘들리는 관계로, 흡배기라인 방음처리하면 일단 80% 잡히고, 설비실 자체를 방음처리하면 끗. 완벽하게 잡을 수 있다.

• 높은 출력 안정성

터빈이 작동중일 때, 터빈의 속도는 매우 유연하게 변한다. 그러나, 출력축의 속도는 매우 일정하게 유지되는데, 이는 터빈의 구동축에서 바로 발전기로 연결되지 않고 변속기를 통과하여 연결되기에 발생하는 특징 중 하나이다. 차동변속을 하는 특성상 터빈이 돌아가는 속도만 확보되면 출력축의 속도는 보장된다.

2 터빈발전기의 단점

• 방음설비가 무조건 필요하다

그냥 돌리면 쌔애애애애애애앵 욧닭주작우는소리가 들리기 때문에 장난아니게 시끄럽다. 단적으로, 디젤발전기 돌릴때에는 귀마개를 안쓰지만, 터빈발전기 운용시에는 항시 귀마개를 착용해야할 정도로 상당히 높은 음의 소음이 발생한다.

• ramp up 은 빠른데 시동거는데 속도가 너무 느리다

터빈발전기의 부하추종속도는 매우 빠른편이다. 일단 차동기어가 있어서 터빈은 좀 느리게 반응해도 되고, 어차피 터빈 자체의 반응속도는 여타 내연기관과 견줄 만 하다. 그러나. 치명적으로 시동거는데 걸리는 시간이 1분이 넘는다. 연료펌프가 가동하고 시동모터가 축을 돌려 최소점화가능 RPM 까지 상승하는데 최소한 40초가 소요된다. 그리고 점화 이후에도 20초정도 가동 가능 RPM 까지 모터+초기출력으로 더 올려야한다. 참고로 한 1분 지나면 RPM 이 갑자기 급상승하는데 여기부터 작동 가능 범위. 디젤에 비해 너무 느리다.

• 기름을 많이먹는다

물론 이건 공간대비 터빈발전기 출력이 높아서 그렇게 느껴지는거기도 하지만, 기름을 매우 많이 먹는다. 대부분의 발전기는 아이들 상태에서, 그리고 최대출력상태에서 큰 차이가 발생하지 않으며, 이는 터빈발전기도 그대로 따라가나, 아이들에서도 기름을 엄청나게 먹어댄다. 그리고 최대부하에서 디젤대비 효율이 약간 낮아 기름먹는 속도가 더 높아보인다. 단적으로 1200kW 출력이 나오는 Cummins QSK60 디젤 16기통 발전기와 3500kW 출력이 나오는 SOLAR Centaur 40 디젤터빈발전기를 생각해보면 후자의 것이 기름을 건주 4배 가까이 먹는다. 둘의 발전기 크기는 비슷한 편. 물론, 아무 부가장치 없을 때.

3 기타등등

• 배기구의 온도가 대충 450도 정도라서, 여기서 나오는 열을 다시 회수해 사용하는 경우가 많다. 열병합발전소가 이것의 대표적인 예시이다.

• 작은 터빈발전기는 동급 디젤발전기 대비 출력이 4~5배(물론 크기로만)높아서 가정용 백업으로도 유용하게 쓰인다. 실제 가정용 비상발전기 시장에서 터빈은 디젤대비 더 우위에있는데, 디젤발전기보다 조용하고(...) 출력이 높으며 가스를 연결해 구동시킬 수 있기 때문.

• 수명 문제에서, 일반 제트엔진보다는 훨씬 길다. 다만 민감하긴 함.

• 추력을 발생시키는 엔진으로는 절대 개조 불가능.

• 요즘 새로 건조되는 군함과 잠수함에서 이 발전기를 사용하여 전기를 생산한 다음 스크류를 전기모터로 돌리는 방식이 점점 늘어나고 있다.