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La présente invention concerne un procédé de surveillance et de réglage de la température d'entrée d'une turbine à gaz, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Dans les turbines à gaz, il faut que la température du gaz à l'entrée de la turbine soit surveillée et le cas échéant amenée à la main ou automatiquement à une certaine valeur voulue ou dans certaines zones de valeurs voulues.
Il faut à cette fin que la température d'entrée régnant à un moment donné soit rendue apparente. Il s'avère souvent -difficile de rendre la température d'entrée apparente par mesure au moyen d'un appareil sensible à la température (thermostat): Un thermostat convenant à être employé dans le courant de gaz chaud en amont de la turbine doit être relativement robuste Ceci et la nécessité qu'il faille lui donner un développement spatial relativement grand en vue de la mesure de la température ambiante moyenne, ont pour conséquence que sa capacité calorifique devient grande et ses indica- tions tardives.
Si la chambre de combustion est placée Immédiatement en amont de la turbine à gaz, il peut même être difficile de trouver encore de la place pour un tel thermostat, et encore plus difficile d'arriver à ce que le thermostat saisisse la température moyenne des filets de gaz, les uns chauds les autres froids, qui ne sont pas encore suffisamment mélangés immédiatement en aval de la chambre de combustion mais seulement en aval de la turbine à gaz. Même avec une conduite de gaz constituée à double paroi, il peut intervenir, en matière de construction, de multiples difficultés qui compliquent le montage d'un thermostat convenable et de fonctionnement absolument sûr dans la conduite de gaz chaud.
On propose en conséquence suivant le procédé conforme à l'invention de déterminer la température à l'entrée de la turbine à gaz à un moment donné par combinaison des valeurs mesurées à ce moment de la température à la sortie, de la pression à l'entrée et de la pression à la sortie de la. turbine à gaz. On arrive de ce fait à éviter tout placement d'un thermostat dans la conduite de gaz chaud en amont de la turbine et à ce que disparaissent également ainsi les difficultés qu'entraîne ce placement, comme il a été indiqué.
La combinaison des valeurs mesurées à un moment donné de la température à la sortie T2, de la pression à l'entrée p et de la pression à la sortie P2 de la turbine peut se faire sur la base de la formule.
EMI1.1
log Tl = log T +Il ..{ (log p 1 -log P2)' dans laquelle en outre T1 désigne la température, à déterminer, à l'entrée de la turbine,41 le rendement interne de celle-ci et C le rapport des chaleurs spécifiques de son gaz moteur.
Pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, on propose une installation dans laquelle sont disposés des moyens pour la mesure de la température à la sortie, de la pression à l'entrée et de la pression à la sortie de la turbine, ainsi que pour la détermination de la température à 1' entrée par combinaison de ces valeurs mesurées.
Pour la mesure des valeurs à un moment donné de la température T2 à la sortie de la turbine., de la pression à l'entrée P1 et de la pression à la sortie P2, il peut alors être disposé des moyens par lesquels les valeurs sont d'abord transformées en des forces qui leur correspondent et celle-ci en- suite en pressions d'un fluide proportionnelles au logarithme de ces valeurs, et de plus un groupe de pistons chargés d'un ressort, sur les faces des pis - tons duquel agissent les pressions de fluide, peut être disposé de telle ma - nière que la position du moment qu'il adopte sous l'action des pressions de fluide et du ressort indique la température T1 à l'entrée de la turbine résultant de la combinaison des valeurs mesurées au moyen de la formule
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EMI2.1
log = log +q (log p-loh P log T, log TZ < log p:
L-:Loh p2), dans :Laquel1e't\, désigne le rendement interne de la turbine et X le rap- port des chaleurs spécifiques de son gaz moteur.
On a représenté sur le dessin un exemple de réalisation d'un dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
1 désigne le compresseur, 2 la chambre de combustion, 3 la turbine à haute pression qui actionne le compresseur 1, 4 la turbine à basse pression qui actionne un récepteur de puissance disponible non figuré.
Un thermostat 6 destiné à mesurer la température T2 à la sortie de la turbine à haute pression 3 est placé dans la conduite de communication 5 entre les deux turbines ; cetappareil, au moyen d'un tiroir cylindrique auquel peut arriver un liquide placé sous pression et d'où peut repartir un ex- cédent exempt de pression, dans le sens des flèches figurées sur le des- sin, engendre de façon connue dans le canal 8 une pression de liquide qui agit sur la face inférieure du piston 9, de telle manière que la valeur de la température mesurée par le thermostat 6 est transformée de ce fait en une force qui lui correspond et devient efficace sur le piston 9.
Si la température croit par exemple, la force augmente aussi et le piston 9 chargé sur sa face supérieure par un ressort 14 se soulève un peu; de ce fait une pression d'huile est transmise de la conduite d'huile sous pres- sion 10 par la conduite 11 dans l'espace situé au-dessus du piston 12.
Celui-ci se déplace vers le bas, fait ainsi tourner la came 13 de telle façon que le ressort 14 est plus fortement bandé et que le piston 9 est ramené de ce fait à sa position précédente. A toute pression dans la con- duite 8 correspond de cette manière une pression déterminée sur le piston 12. La nature de cette correspondance dépend de la forme de la came 13.
On peut en particulier conformer celle-ci de manière que la pression au- dessus du piston 12 devienne proportionnelle ou logarithme de la températu- re T qui commande la pression dans la conduite 8. De même les pressions P1 et p2 sont données sous les tiroirs distributeurs 15 et 16 par les conduites 23 et 24 et des pressions d'huile sont ainsi produites au-dessus des pistons 17 et 18, pressions qui sont proportionnelles aux logarithmes de P1 et P2. On fait alors agir les pressions qui s'exercent au-dessus des pistons 12, 17 et 18 sur les diverses faces d'un piston à gradins 19, savoir les pressions au-dessus de 12 et 17 sur les deux faces inférieures du pis- ton à gradins (sans positif ), et la pression au-dessus de 18 sur sa face supérieure (sens négatif).
Il se produit alors, si les faces des pistons et les tensions du ressort du piston à gradins 19 ont été convenablement calculées, un déplacement qui correspond exactement à la formule indiquée.
La position qui prend à un moment donné le groupe de pistons 19 constitué ici en piston à gradins, sous l'action des trois pressions d'huile indiquées ainsi que du ressort 22 chargeant le groupe de pistons, représente alors le logarithme de la température d'entrée et par conséquent aussi la température d'entrée elle-même.
Dans l'exemple d'exécution figuré, on a supposé que le dispositif doit servir seulement à empêcher le dépassement d'une limite de la températu- re d'entrée déterminée par le choix de la distance verticale entre la soupape à combustible 20 et l'enveloppe du piston à gradins 19. Si la température à l'entrée est sur le point de franchir cette limite, le piston à gradins 19 s'élève assez pour soulever le cône de la soupape à combustible 20 et diminuer suffisamment l'arrivée du combustible à la chambre de combustion 2 réglée par ailleurs à la main ou automatiquement à partir d'autres impulsions de réglage au moyen de la soupape 21, pour que soit empéché tout dépassement de la tem- pérature-limite fixée.
Toutefois un système de réglage de la température de genre connu peut aussi être raccordé au piston à gradins 19, système qui règle l'arrivée du combustible jusqu'à ce que soit établie une valeur assignée de la température d'entrée s'adaptant le cas échéant aux diverses conditions de fonctionnement.
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Dans les cas ou le rapporta #-1/# existant dans la formule in- diquée est soumis pendant la marche à d'assez fortes variations, il con- vient de remplacer le piston à gradins par un autre groupe de pistons dans lequel:les diverses faces de piston ne sont pas réunies à demeure 1' une à l'autre mais agissent l'une sur l'autre par exemple au moyen de le- viers dont le rapport de transmission puisse être réglé en fonction des variations de rapport, #-1.
On a figuré sur le dessin le cas général dans lequel peuvent varier tant la pression à l'entrée que la pression à la sortie de la tur- bine qui doivent en conséquence être mesurées toutes deux. Si au contrai- re l'échappement d'une turbine se fait à l'air libre, sa contre-pression est pratiquement constante et il suffit alors de mesurer P1. Le dispositif -de réglage se simplifie alors en conséquence. L'invention est applicable aux turbines à gaz de construction ouverte, demi-close et close.