Gasturbinenanlage. Die Maschinengruppe einer Gasturbinen- a.nlage besteht im wesentlichen aus einer oder mehreren Antriebsturbinen, einem Luftver dichter (Gebläse, Kompressor) und einer Nutzarbeitsmaschine (zum Beispiel ein Strom erzeuger). Aus wirtschaftlichen Gründen wird man darnach trachten, die Anzahl der Tur binen so klein wie möglich zu halten. In den bisher bekannten Ausführungen ist nur eine Turbine vorgesehen, welche den Luftverdich ter und den Stromerzeuger antreibt; dadurch wird die Anlage auf das Mindestmass an Maschineneinheiten vermindert.
Diese Anord nung hat aber den Nachteil, da.ss der Luft 3 vierdichter immer nur mit der gleichen Dreh zahl (oder bei Zwischenschaltung eines Ge triebes mit einer verhältnisgleichen Drehzahl) wie der Stromerzeuger betrieben werden kann. Da letzterer meist eine Synchronmaschine mit konstanter Drehzahl ist, läuft der Luftver dichter auch immer mit konstanter Drehzahl. Der Wirkungsgrad eines Luftverdichters bleibt beim Betrieb mit konstanter Drehzahl und verschiedener Fördermenge nicht gleich; er erfährt im Gegenteil eine Einbusse bei Be triebszuständen ausserhalb eines gewissen Bereiches um die normale Fördermenge. Vor kehrungen, wie zum Beispiel die bekannte Drehschaufelverstellung, können diese Ver schlechterung nicht vollkommen ausgleichen.
Will man zur Erhaltung eines guten Wir kungsgrades den Luftverdichter mit verän derlicher Drehzahl antreiben, so ist die An ordnung einer besonderen Antriebsturbine er forderlich. Dies bedingt eine erhebliche Ver teuerung der Anlage und eine Vergrösserung des Grundflächenbedarfes.
Zweck vorliegender Erfindung ist dieVer- meidung der Nachteile des getrennten An triebes des !Stromerzeugers und des Luftver dichters. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die beiden Antriebsturhinen in einem einzigen Gehäuse untergebracht wer den. und zwar mit fliegender Anordnung der Turbinenläufer.
Die beiliegende Zeichnung zeigt zwei Aus führungsbeispiele :des Erfindungsgegenstan des. Fig. 1 zeigt die eingehäusige, fliegende Anordnung des getrennten Antriebes bei Rei henschaltung der beiden Turbinen. Fig.2 zeigt eine entsprechende Ausführung für par allele Beaufschlagung der Turbinen. In bei den Figuren ist 4 der Läufer der Antriebs turbine 2a für den Stromerzeuger 1 und 5 der Läufer der Antriebsturbine 2b für den Luft verdichter 3. Die Läufer 4 und 5 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 6 angeordnet.
In der Ausführung nach Fig. 1 strömen die Gase nach Austritt aus der Verdiehter- Antriebsturbine 2b unmittelbar in die Strom erzeuger-Antriebsturbine 2a bei kleinsten Überstromverlusten, so dass die Austritts geschwindigkeit der letzten Stufe der Ver- dichter-Antriebsturbine 2b mindestens teil weise ausgenützt werden kann. Es ist auch denkbar, die Gase zuerst in die Stromerzeuger- Antriebsturbine 2a zu leiten und sie nachher durch die Verdichter-Antriebsturbine 2b strö men zu lassen.
In diesem Falle hätte man sieh in Fig. 1 die Lage des Stromerzeugers 1 mit der des Luftverdichters 3 vertauscht zu denken.
Bei grösseren Einheiten wird es meist schwierig sein, die Turbinenläufer unmittel bar auf das Wellenende des Stromerzeugers 1 bezw. des Luftverdichters 3 fliegend an zuordnen; man wird sich dann durch Anordnung einer besonderen Turbinen welle mit doppelter Lagerung und Kupplung mit dem zugehörigen Wellenende der ange triebenen Maschine behelfen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Die Inbetriebsetzung der Anlage erfolgt meist mit Hilfe eines Elektromotors, welcher den Luftverdichter antreibt. Man wird be strebt sein, die Leistung des Motors so klein als möglich zu halten, und in dieser Absicht. werden alle schädlichen Widerstände mög lichst vermieden. Bei Reihenschaltung der Luftverdichter- und Stromerzeugerturbinen (Fig.1) erlaubt eine Leitung mit Absperr organ 7 die Umgehung der Niederdruel@tur- bine. Die Gase erfahren beim Anfahren kei nen Widerstand durch ihre Strömung durch die betreffende Turbine.
Erst wenn der Teil der Anlage, bestehend aus Luftverdichter und Turbine, Brenner und allfälligem Luftvor- wärmer, in Betrieb ist, wird der Strom erzeuger mit zugehöriger Turbine durch Schliessen des Absperrorganes 7 angelassen.
Bei Reihenschaltung mit Stromerzeugertur- bine als Hochdruckstufe kann eine ähnliche Massnahme getroffen werden durch Umge hung der Hochdruckturbine mittels einer Lei tung mit Absperrorgan zwischen Brenner und Niederdruckstufe. Bei Parallelschaltung bei der Turbinen (Fig.2) wird zum gleichen Zweck ein Absperrorgan 8 in die Gasleitung zur Stromerzeuger- Antriebsturbine gebracht. Der Erfolg dieser Massnahme äussert sieh in allen Fällen durch eine Verkleinerung der Leistung des Antriebsmotors um mindestens die Leerlaufleistung der Stromerzeuger gruppe.
Gas turbine plant. The machine group of a gas turbine system essentially consists of one or more drive turbines, an air compressor (fan, compressor) and a utility machine (e.g. a power generator). For economic reasons, efforts will be made to keep the number of turbines as small as possible. In the previously known versions, only one turbine is provided, which drives the Luftverdich ter and the power generator; this reduces the system to the minimum number of machine units.
However, this arrangement has the disadvantage that the four-density air 3 can only ever be operated at the same speed (or with the interposition of a gear unit at a relative speed) as the power generator. Since the latter is usually a synchronous machine with a constant speed, the air compressor always runs at a constant speed. The efficiency of an air compressor does not remain the same when operated at constant speed and different flow rates; on the contrary, it experiences a loss in operating states outside a certain range around the normal delivery rate. Precautions, such as the familiar rotary blade adjustment, cannot completely compensate for this deterioration.
If you want to drive the air compressor at a variable speed in order to maintain a good degree of efficiency, a special drive turbine is required. This causes a considerable increase in the cost of the system and an increase in the area required.
The purpose of the present invention is to avoid the disadvantages of the separate drive of the power generator and the air compressor. This is achieved according to the invention in that the two drive turbines are accommodated in a single housing. with a floating arrangement of the turbine rotors.
The accompanying drawing shows two exemplary embodiments from: the subject of the invention of the. Fig. 1 shows the housing, flying arrangement of the separate drive in series connection of the two turbines. Fig. 2 shows a corresponding embodiment for par allelic loading of the turbines. In the figures, 4 is the rotor of the drive turbine 2a for the power generator 1 and 5 is the rotor of the drive turbine 2b for the air compressor 3. The rotors 4 and 5 are arranged in a common housing 6.
In the embodiment according to FIG. 1, the gases flow after exiting the twisted drive turbine 2b directly into the power generator drive turbine 2a with the smallest overcurrent losses, so that the exit speed of the last stage of the compressor drive turbine 2b is at least partially utilized can. It is also conceivable to first pass the gases into the power generator drive turbine 2a and then let them flow through the compressor drive turbine 2b.
In this case, see FIG. 1, the position of the power generator 1 would have to be exchanged with that of the air compressor 3.
For larger units, it will usually be difficult to get the turbine runner immediately bar on the shaft end of the power generator 1 BEZW. the air compressor 3 on the fly to assign; you will then manage by arranging a special turbine shaft with double bearings and coupling with the associated shaft end of the driven machine, as shown in FIG.
The system is usually started up with the help of an electric motor that drives the air compressor. The aim will be to keep the power of the engine as small as possible, and with this in mind. all harmful resistance is avoided as far as possible. When the air compressor and power generator turbines are connected in series (FIG. 1), a line with a shut-off element 7 allows the low pressure turbine to be bypassed. When starting up, the gases experience no resistance from their flow through the relevant turbine.
Only when the part of the system, consisting of the air compressor and turbine, burner and any air preheater, is in operation, the electricity generator with the associated turbine is started by closing the shut-off element 7.
When connected in series with a power generator turbine as the high-pressure stage, a similar measure can be taken by bypassing the high-pressure turbine using a line with a shut-off device between the burner and the low-pressure stage. When the turbines are connected in parallel (FIG. 2), a shut-off element 8 is brought into the gas line to the power generator drive turbine for the same purpose. The success of this measure is expressed in all cases by reducing the power of the drive motor by at least the no-load power of the power generator group.