CH228290A - Gas turbine system in which at least part of the working fluid performs a cycle. - Google Patents

Gas turbine system in which at least part of the working fluid performs a cycle.

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CH228290A
CH228290A CH228290DA CH228290A CH 228290 A CH228290 A CH 228290A CH 228290D A CH228290D A CH 228290DA CH 228290 A CH228290 A CH 228290A
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CH
Switzerland
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turbine
gas turbine
cycle
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power
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German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
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Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/10Closed cycles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

  

      Gasturbinenanlage,    in welcher mindestens ein Teil des Arbeitsmittels  einen Kreislauf ausführt.    Die     Erfindung    bezieht sich auf eine Gas  turbinenanlage,     in    welcher     mindestens        ein     Teil des Arbeitsmittels einen     Kreislauf    aus  führt und innerhalb dieses Kreislaufes nach  Verdichtung in mindestens zwei hinterein  ander geschalteten Turbinen, von denen eine  den     Kreislaufverdichter    und eine andere die       Nutzleistungsmaschine    antreibt, entspannt  wird.  



  Wird die Leistungsregelung bei der be  schriebenen Anlage dadurch erzielt, dass die       Menge    des     Arbeitsmittels        im    Kreislauf der       Belastung    entsprechend eingestellt wird, so  muss ausser einem Drosselventil vor der Nutz  leistungsturbine ein     Umgehungsventil    ange  ordnet werden, um eine genügend rasche An  passung bei Belastungsabnahme zu sichern.  Bei rascher Belastungsabnahme ist nämlich  der     Querschnitt    des Drosselventils zu ver  mindern und gleichzeitig das Umgehungs  ventil entsprechend zu öffnen.

   Das du-eh das  Umgehungsventil strömende Arbeitsmittel         leistet    keine Arbeit, kühlt sich nicht ab und  gelangt deshalb mit der vor der Turbine herr  schenden hohen Temperatur     in    die Abgaslei  tung. Es entstehen selbst bei ungewöhnlich  grosser Bemessung des der     Nutzleistungstur-          bine    vorgeschalteten Drosselventils selbst     in     ganz geöffnetem Zustand noch empfindliche  Drosselverluste.     Ausserdem    ergibt sich eine  unzulässige Erhitzung solcher Bauteile   zum Beispiel des Rohrsystems von Wärme  austausehern - die betriebsmässig nur für  niedrigere Temperaturen geeignet sind.

    Schliesslich können - sofern     in    der Um  gehungsleitung ein Kühler angeordnet     ist      dadurch leicht     Störungen        entstehen,    dass die  Kühlrohre     beim    raschen Öffnen des Um  gehungsventils     unvermittelt    der sehr hohen       Arbeitsmitteltemperatur        ausgesetzt    werden.  



  Die beschriebenen Nachteile     können    ver  mieden werden, wenn gemäss der     Erfindung     nicht nur die     Nutzleistungsturbine,    sondern  auch die den Verdichter des Kreislaufes an-      treibende Turbine mit einer Umgehungslei  tung ausgerüstet     ist.    Die Anlage lässt sieh  dann ohne Drosselventil vor der     Nutzlei-          stuiigsturbine    dadurch leicht regeln,     dass    das       Druckniveau    im Kreislauf durch Verändern  des     Verdichterbetriebes    entsprechend einge  stellt wird.  



  Es empfiehlt sich, mindestens die Um  gehungsleitung der den Verdichter antreiben  den Turbine aus der Anlage abzuführen. Hier  durch kann ein Kühler erspart werden.  



  Die Regelorgane in den beiden Um  gehungsleitungen werden zweckmässig durch  den gleichen Regelimpuls, zum Beispiel in  Abhängigkeit von der Drehzahl der die Nutz  leistung abgebenden Turbine eingestellt. Es  empfiehlt sich, die den Verdichter antrei  bende Turbine vor der     Nutzleistungsturbine     vom Arbeitsmittel     beaufschlagen    zu lassen.  



  Die Erfindung ist nachstehend an Hand  der Zeichnung, die ein     Ausführungsbeispiel     darstellt, erläutert.  



       Aus    dem     Niederdruckverdichter    1     gelangl     (las Arbeitsmittel über den Zwischenkühler \2  in den Hochdruckverdichter 3. In einem  als     Rekuperator    zur Wirkung kommenden       Wärmeaustauscher    4 wird das verdichtete  Arbeitsmittel zunächst vorgewärmt und dann  im Gaserhitzer 5 weiter erhitzt.

   Das verdich  tete und erhitzte Arbeitsmittel gelangt zu  nächst in die Hochdruckturbine 6 und aus  dieser nach     teilweiser    Entspannung und Ab  kühlung in die     Niederdruckturbine    7.     An-          scl-liessend    strömt das Arbeitsmittel durch  den     Rekuperator    4, in welchem es einen Teil  seiner Restwärme an das verdichtete Arbeits  mittel überträgt. Ein weiterer Teil der Rest  wärme wird im Kühler 8 dem Arbeitsmittel  durch ein Kühlmittel entzogen und schliess  lich gelangt es in den     Niederdruckverdich-          ter    1 zurück, wo es den beschriebenen Kreis  lauf von neuem wieder beginnt.  



  Die Hochdruckturbine 6 dient zum An  trieb der beiden Verdichter 1 und 3. Ein  Überschuss an Leistung kann durch die als  Generator zur     Wirkung    kommende elek  trische Maschine 10 aufgenommen werden.  Die Maschine 10 kann auch als     -Motor    ver-         @yendet        @verden.        wenn        zum    Beispiel die An  in Betrieb gesetzt wird. Die Nieder  druckturbine 7 dient zum     Antrieb    des Strom  erzeugers 9, dessen elektrische Energie als       Nutzleistungsenergie    weitergeleitet wird.

   Zur       Ersetzung    der     Arbeitsmittelverluste    des  Kreislaufes und zur Veränderung des Druck  niveaus im Kreislauf ist ein Verdichter 11  vorgesehen. der, durch den     -Motor    12     an--e-          h-leben.    Luft in die Anlage einführt.  



  Sowohl die     Nutzleistungsturbine    7 als       aueli    die die Verdichter 1 und 3 antreibende  Hochdruckturbine 6 besitzen je eine     Um-          yeliiingsleitung    13     bezw.    14, welche beide in       eine    das Arbeitsmittel aus der Anlage     fort-          führende    Leitung 1 5 einmünden.

   Die     Regel-          or@ane    16 und 17 in den Leitungen 13     bezw.          1.1    werden     zweekmässig    durch den gleichen       1;egelimpuls    zum Beispiel durch einen     Dreh-          z;;hlregler    der     Nutzleistungsturbine    7 einge  stellt.



      Gas turbine system in which at least part of the working fluid performs a cycle. The invention relates to a gas turbine system in which at least part of the working fluid leads from a cycle and is expanded within this cycle after compression in at least two turbines connected one behind the other, one of which drives the cycle compressor and another drives the power machine.



  If the power control in the system described is achieved by adjusting the amount of working fluid in the circuit according to the load, a bypass valve must be arranged in addition to a throttle valve in front of the power turbine in order to ensure a sufficiently rapid adjustment when the load decreases. In the event of a rapid decrease in load, namely the cross section of the throttle valve is to be reduced ver and at the same time the bypass valve is to be opened accordingly.

   The working medium flowing through the bypass valve does no work, does not cool down and therefore reaches the exhaust pipe at the high temperature prevailing in front of the turbine. Even in the case of an unusually large dimensioning of the throttle valve connected upstream of the power turbine, sensitive throttle losses occur even in the fully open state. In addition, there is inadmissible heating of such components, for example the pipe system, from heat exchangers - which are operationally only suitable for lower temperatures.

    Finally, if a cooler is arranged in the bypass line, disturbances can easily arise because the cooling pipes are suddenly exposed to the very high working medium temperature when the bypass valve is opened quickly.



  The disadvantages described can be avoided if, according to the invention, not only the power turbine but also the turbine driving the compressor of the circuit is equipped with a bypass line. The system can then be easily regulated without a throttle valve in front of the power turbine by adjusting the pressure level in the circuit accordingly by changing the compressor operation.



  It is recommended that at least the bypass line that drives the compressor be removed from the system. This saves a cooler.



  The control organs in the two bypass lines are expediently set by the same control pulse, for example as a function of the speed of the turbine delivering the useful power. It is advisable to let the working fluid act on the turbine driving the compressor before the power turbine.



  The invention is explained below with reference to the drawing, which represents an embodiment.



       From the low-pressure compressor 1, the working medium passed through the intercooler 2 into the high-pressure compressor 3. In a heat exchanger 4 that acts as a recuperator, the compressed working medium is first preheated and then further heated in the gas heater 5.

   The compressed and heated working fluid first enters the high-pressure turbine 6 and from there, after partial expansion and cooling, into the low-pressure turbine 7. Then the working fluid flows through the recuperator 4, in which it condenses part of its residual heat to the Work equipment transfers. A further part of the residual heat is withdrawn from the working medium by a coolant in the cooler 8 and finally it is returned to the low-pressure compressor 1, where it starts the cycle described again.



  The high-pressure turbine 6 is used to drive the two compressors 1 and 3. An excess of power can be absorbed by the electric machine 10, which acts as a generator. The machine 10 can also be used as an engine. for example when the An is put into operation The low pressure turbine 7 is used to drive the power generator 9, whose electrical energy is passed on as useful power energy.

   To replace the working medium losses in the circuit and to change the pressure level in the circuit, a compressor 11 is provided. the, by the engine 12 on - e-h-live. Introduces air into the system.



  Both the power turbine 7 and the high-pressure turbine 6 driving the compressors 1 and 3 each have a circulation line 13 or 14, both of which open into a line 1 5 that continues the working medium from the system.

   The rule or @ ane 16 and 17 in the lines 13 respectively. 1.1 are set in two ways by the same 1; control pulse, for example by a speed controller of the power turbine 7.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Gast.urbinenanla.ge, in welcher minde stens ein Teil des Arbeitsmittels einen Kreis lauf ausführt und innerhalb dieses Kreislaufes nach Verdichtung in mindestens zwei hinter- einandergeschalteten Turbinen, von denen eine den Kreislaufverdichter und eine andere die Nutzleistungsmasehine antreibt, ent spannt wird, dadurch gel@ennzeichnet, dass nicht nur die N utzleistungsturbine, PATENT CLAIM: Gas turbine plant in which at least part of the working fluid executes a cycle and is expanded within this cycle after compression in at least two turbines connected in series, one of which drives the cycle compressor and the other drives the power generator, characterized by the fact that not only the power turbine, sondern auch die den Verdiehter des Kreislaufes an treibende Turbine finit einer U mgehungslei- tung ausgerüstet ist. UN TERAN SPRt?CIIE 1. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet. dass mindestens die Umgehungsleitung der den Verdichter an treibenden Turbine aus der Anlage abgeführt wird. but also that the turbine driving the circuit is finitely equipped with a bypass line. UN TERAN SPRt? CIIE 1. Gas turbine plant according to claim, characterized. that at least the bypass line of the turbine driving the compressor is discharged from the system. ?. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, ()'("kennzeichnet durch Regelorgane in beiden Umgehungsleitungen, welche durch den Blei: dien Regelimpuls eingestellt werden. 3. Gasturbinenanlage nach Unteranspruch 2, dadureh gekennzeichnet. dass die Regelorgane in _@hhä.ngigkeit von der Drehzahl der die Nutzleistung abgebenden Turbine eingestellt werden. ?. Gas turbine plant according to claim, () '("characterized by control organs in both bypass lines, which are set by the lead: dien control pulse. 3. Gas turbine plant according to dependent claim 2, characterized in that the control organs are dependent on the speed of the Turbine delivering useful power can be adjusted. 4. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die den Verdich ter antreibende Turbine vor der Nutzlei- stungsturbine vom Arbeitsmittel beaufschlagt wird. 4. Gas turbine system according to claim, characterized in that the turbine driving the compressor is acted upon by the working fluid in front of the power turbine.
CH228290D 1942-07-11 1942-07-11 Gas turbine system in which at least part of the working fluid performs a cycle. CH228290A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2608822A (en) * 1944-10-07 1952-09-02 Turbolectric Corp Method of operation and regulation of thermal power plants

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2608822A (en) * 1944-10-07 1952-09-02 Turbolectric Corp Method of operation and regulation of thermal power plants

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