Sicherheitsvorrichtung an druckgefeuerten Dampferzeugern finit Gasturbine. Bei druckgefeuerten Dampferzeugern, bei denen der Druck in Brennkammern durch Verdichter erzeugt und durch den Ausström- widerstand der Düsen einer Gasturbine auf recht erhalten wird, muss die Leistung der Gasturbine und der Hilfsantriebsmaschine, falls eine solche zur Unterstützung der Gas turbine vorgesehen ist, stets so bemessen sein, dass diese mit dem Arbeitsaufwand von Ver dichter und gegebenenfalls noch angekuppel ten Arbeitsmaschinen,
wie zum Beispiel Wasserumwälz- und Brennstoffpumpen, im Gleichgewicht bleiben. Das Gleichgewicht kann nun dadurch gestört werden, dass durch ein Versagen der Regelung der Iliffsantriebs- maschine mehr Zusatzleistung geliefert wird, als über die Leistung der Gasturbine hinaus benötigt wird, oder da,ss durch einen Rohr platzer grössere Mengen von Dampf in die Brennkammer gelangen, die ein Ansteigen des Druckes in der Kammer zur Folge haben.
In beiden Fällen wird die Gasturbine durch= zubrennen versuchen, und zwar im zweiten Falle um so eher, als bei einem Ansteigen des Druckes in der Kammer die Förderung des Gebläses aufhören und die Leistungsauf nahme des Verdichters damit auf einen Bruchteil seiner normalen Arbeitsleistung herabsinken würde.
Gemäss der Erfindung soll die Gefahr des Durchbrennens des Gasturbinensatzes da durch vermieden werden, dass bei Überschrei tung der höchst zulässigen Drehzahl der Gas turbine durch einen Sicherheitsregler ein Ventil geöffnet wird, durch welches der Heizgasstrom von der Gastürbine abgeleitet wird.
Auf den Abbildungen ist diese Sicher heitsvorrichtung dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung, Fig. 2 das Ven til selbst. Vom (nicht gezeigten) eigentlichen Dampferzeuger gelangen die Heizgase, deren Drück gegenüber dem Verdichterdruck nur wenig vermindert ist, durch den Überhitzer 1 zur Gasturbine 2, die den Verdichter 3 an- treibt. Hier werden die Heizgase unter Ar beitsabgabe entspannt und gelangen zum Vorwärmer 4. Ausser der Gasturbine 2 ist noch eine Hilfsantriebsmaschine 5 vorhanden, die zum Beispiel eine Dampfturbine sein kann.
Diese Hilfsantriebsmaschine dient vor nehmlich zum Anlassen des Dampferzeugers und zur Lieferung von Zusatzleistung bei Leistungsmangel der Gasturbine und zur rascheren Beschleunigung des Verdichters bei plötzlichen Belastungssteigerungen des Dampferzeugers. Die Sicherheitsvorrichtung' ist durch die Apparatur 6 gebildet, die die unmittelbare Verbindung des Raumes nach dem Merhitzer 1 und beispielsweise des Raumes vor dem Vorwärmer 4 gestattet. Diese Apparatur wird betätigt von einem Sicherheitsregler 7, der zum Beispiel auf der Welle der Hilfsantriebsmaschine angebracht ist.
Wird die höchst zulässige Drehzahl überschritten, so tritt der Sicherheitsregler in Tätigkeit und bringt das in der Apparatur 6 enthaltene Ventil zum Öffnen. Die Heizgase können nun unmittelbar ins Freie treten, oder, wie in dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 gezeigt, vor den Vorwärmer geführt werden. Sind die Heizgasquerschnitte des Vorwärmers gering, wie es zum Beispiel bei druckgefeuerten Dampferzeugern mit sehr hohen Heizgasgeschwindigkeiten der Fall ist, so finden die von der Turbine abgeleiteten Heizgase eine gewisse Stauung, so dass das Druckgefälle in der Gasturbine stark vermin dert, die Gasturbine also sofort abgebremst wird.
Hat die Hilfsantriebsmaschine selbst einen Sicherheitsregler, kann dieser Sicherheits regler auch für die Betätigung des Ventils in 6 benützt werden. Besonders einfach ge staltet sich die Einrichtung, wenn zur über tragung der Regelung der Hilfsantriebs- maschine Drucköl verwendet, also die bei Dampfturbinen viel gebrauchte Öldruck steuerung benützt wird. Es lässt sich dann die Sicherheitsvorrichtung durch das gleiche Druckölsystem betätigen, das zum Beispiel die Dampfventile der Hilfsanüiebsmaschine rebelt.
Ein ölbetätigtes Ventil ist in Fig. 2 dargestellt. Raum 10 ist. mit einem Raume vor der Gasturbine, Raum 11 mit der freien Atmosphäre oder dem Vorwärmer verbunden. Beide Räume sind durch Ventil 12 vonein ander getrennt. Auf gleicher Spindel sitzt der Kolben 13, auf dem der Öldruck des Druckölsystems lastet. Der Zulauf des Druck öls erfolgt durch Rohr 14. Durch die kleine Bohrung 15 wird der Druck auf dem Kol ben aufrecht erhalten, durch diese können also auch die Ölverluste infolge der Kolben undichtigkeit ausgeglichen werden. 16 ist der Ölablauf.
Während des normalen Betrie bes wird der Kolben 13 durch den Öldruck niedergedrückt und das Ventil 12 geschlossen gehalten. Wird dagegen die zulässige Dreh zahl überschritten, so öffnet der Sicherheits regler das Druckölsystem, so dass der Druck verschwindet und das Ventil nun durch die Feder 17 angehoben wird. Um diese Bewe gung sehr rasch erfolgen zu lassen, muss für einen raschen Abfluss des Öls über dem Kol ben gesorgt werden.
Zu diesem Zweck ist der Kolbenschieber 18 vorgesehen, der bei Verschwinden des Druckes im Raume 19 durch die Feder 20 und durch den noch über dem Kolben 13 vorherrschenden Öldruck an gehoben wird und nun grössere Abflussquer- schnitte für das 0l über dem Kolben 13 frei gibt, das durch die Bohrungen 21 in der Spindel und durch Auslass 16 abströmt.
Das Ventil 12 kann nicht nur als Sicher heitsvorrichtung gegen das Durchbrennen des Gasturbinen-Verdichtersatzes, sondern auch als Sicherheitsvorrichtung gegen zu hohe Drücke in der Brennkammer und den Heiz rohren dienen. Zu diesem Zwecke wird der Öldruck durch ein Druckbegrenzungsventil 8 (Fig. 1) so bemessen, dass der Kolbenschie ber 18 (Fig. 2) durch den Öldruck aufgewor fen wird, sobald der Druck des Öls über dem Kolben 13 durch den Anstieg des Kolbens infolge des Gasdruckes unter dem Ventiltel ler 12 eine gewisse Höhe überschritten hat und nun das Öl durch Bohrungen 21 und 16 entlässt.
Es arbeitet dann dieses Ventil wie ein gewöhnliches Sicherheits- oder Druck- begrenzungsventil, das an Stelle einer Ge- wichts- oder Federbelastung den Oldruck des Steuersystems erhalten hat.
Safety device on pressure-fired steam generators finit gas turbine. In the case of pressure-fired steam generators, in which the pressure in the combustion chambers is generated by compressors and is maintained by the outflow resistance of the nozzles of a gas turbine, the output of the gas turbine and the auxiliary drive machine, if one is provided to support the gas turbine, must always be like this be dimensioned so that these can be compared with the workload of the compressor and, if necessary, any machines that are still coupled,
such as water circulation and fuel pumps, remain in balance. The equilibrium can now be disturbed by the failure of the control of the ship's propulsion engine to deliver more additional power than is required beyond the power of the gas turbine, or because larger amounts of steam enter the combustion chamber through a burst pipe, which lead to an increase in the pressure in the chamber.
In both cases, the gas turbine will try to burn out through =, and in the second case all the sooner as if the pressure in the chamber increases, the fan will stop promoting and the compressor's power consumption will drop to a fraction of its normal output.
According to the invention, the risk of the gas turbine set burning through is to be avoided because, when the maximum permissible speed of the gas turbine is exceeded, a safety regulator opens a valve through which the heating gas flow is diverted from the gas turbine.
This safety device is shown in the figures. Fig. 1 shows schematically the arrangement, Fig. 2 the Ven valve itself. From the actual steam generator (not shown), the heating gases, the pressure of which is only slightly reduced compared to the compressor pressure, pass through the superheater 1 to the gas turbine 2, which connects the compressor 3 to - drives. Here, the heating gases are relaxed with the output of work and reach the preheater 4. In addition to the gas turbine 2, there is also an auxiliary drive machine 5, which can be a steam turbine, for example.
This auxiliary drive machine is mainly used to start the steam generator and to deliver additional power in the event of a lack of power in the gas turbine and to accelerate the compressor in the event of sudden increases in the load on the steam generator. The safety device 'is formed by the apparatus 6, which allows the immediate connection of the space after the heater 1 and, for example, the space in front of the preheater 4. This apparatus is operated by a safety regulator 7, which is mounted, for example, on the shaft of the auxiliary drive machine.
If the maximum permissible speed is exceeded, the safety regulator comes into action and causes the valve contained in the apparatus 6 to open. The heating gases can now enter the open air directly, or, as shown in the exemplary embodiment according to FIG. 1, be conducted in front of the preheater. If the heating gas cross-sections of the preheater are small, as is the case, for example, with pressure-fired steam generators with very high heating gas speeds, the heating gases diverted from the turbine find a certain amount of congestion, so that the pressure gradient in the gas turbine is greatly reduced, i.e. the gas turbine is braked immediately becomes.
If the auxiliary drive machine itself has a safety controller, this safety controller can also be used to actuate the valve in FIG. The device is particularly simple if pressure oil is used to transmit the control of the auxiliary drive machine, that is to say the oil pressure control system, which is much used in steam turbines, is used. The safety device can then be actuated by the same pressurized oil system that, for example, rebels the steam valves of the auxiliary engine.
An oil operated valve is shown in FIG. Room 10 is. connected to a space in front of the gas turbine, space 11 with the free atmosphere or the preheater. Both rooms are separated from each other by valve 12. The piston 13, on which the oil pressure of the pressurized oil system rests, sits on the same spindle. The inlet of the pressure oil takes place through pipe 14. Through the small bore 15, the pressure on the piston is maintained, through this the oil losses due to the piston leak can be compensated. 16 is the oil drain.
During normal operation, the piston 13 is depressed by the oil pressure and the valve 12 is kept closed. If, on the other hand, the permissible speed is exceeded, the safety regulator opens the pressure oil system so that the pressure disappears and the valve is now lifted by the spring 17. In order to allow this movement to take place very quickly, a rapid drainage of the oil over the piston must be ensured.
For this purpose, the piston slide 18 is provided, which is raised when the pressure in space 19 disappears by the spring 20 and by the oil pressure still prevailing above the piston 13 and now releases larger drainage cross-sections for the oil above the piston 13, which flows out through the bores 21 in the spindle and through outlet 16.
The valve 12 can serve not only as a safety device against the burnout of the gas turbine compressor set, but also as a safety device against excessively high pressures in the combustion chamber and the heating pipes. For this purpose, the oil pressure is measured by a pressure relief valve 8 (Fig. 1) so that the piston slide over 18 (Fig. 2) is raised by the oil pressure as soon as the pressure of the oil above the piston 13 is due to the rise in the piston the gas pressure under the Ventiltel ler 12 has exceeded a certain level and now the oil is discharged through holes 21 and 16.
This valve then works like an ordinary safety or pressure-limiting valve, which has received the oil pressure of the control system instead of a weight or spring load.