CH243691A - Verfahren zum Regeln einer Gasturbinenanlage. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Regeln einer     Gasturbinenanlage.       Bei     Gasturbinenanlagen    für beliebiges  Gas (z. B. auch Luft) als Arbeitsmittel ist es  zweckmässig,     Teillastregelung    durch Vermin  derung der Fördermenge, womöglich bei kon  stanter Drehzahl, vorzunehmen. Die Vermin  derung der Fördermenge kann durch     Qüer-          schnittsverminderung    .an irgendeiner Stelle  des     Strömungsweges    des Arbeitsmittels erfol  gen. Statt einer Drosselung kann die Mengen  verminderung auch durch Einschalten einer  oder mehrerer Expansionsturbinen mit einem  oder mehreren Expansionsrädern an irgend  einer Stelle des Strömungsweges des Arbeits  mittels erreicht werden.  



  In     Fig.    1 der beiliegenden Zeichnung ist  zum Beispiel das Schema einer einfachen       Gasturbinenanlage    mit dem Kompressor 1,  dem     Wärmeaustauscher    2, dem Brennraum 3  und der Turbine 4 dargestellt. Als Mittel zur  Mengenverminderung ist auf der Saugseite  des     Kompressors    1 eine zusätzliche Expan  sionsmaschine 5 angeordnet, die bei Teillast  durch Schliessen des     Ventils    6 und Öffnen  der Ventile 7 und 8 eingeschaltet wird     und       die ihrerseits mit einer Vorrichtung für       Querschnittsregelung    versehen sein kann. Bei  Nennlast ist zum Beispiel 7 und 8 zu und 6  offen.

   Diese     Mengenregeleinrichtung    kann       statt    an der     eingezeichneten    Stelle auch an  einer beliebigen andern Stelle des Strömungs  weges des     Arbeitsmittels,    so zum Beispiel in  einer der Leitungen 52 bis 55     bezw.    in meh  reren derselben vorgesehen sein. Auch könn  ten     statt        Expansionsmaschinen    gewöhnliche  Drosselorgane Verwendung finden, was aller  dings den Wirkungsgrad der Anlage ver  schlechtern würde.  



  In jedem Falle wird     durch    Verminderung  der Fördermenge bei Teillast, sei es durch  ein Expansionsrad oder     einen    Schieber, am  Kompressor ein "Pumpen" auftreten. Um  dieses     "Pumpen"    zu verhüten, wird gemäss  dem den Gegenstand vorliegender Erfindung       bildenden    Verfahren die Leistung durch Re  gelung der Fördermenge verändert und bei  Teillast am Kompressor     eine        Pump-Ver-          hütungseinrichtung    eingeschaltet.  



  An Hand des in     Fig.    2 dargestellten Kom-           pressors    sind nachfolgend einige Durchfüh  rungsmöglichkeiten des erfindungsgemässen  Verfahrens erläutert. Es wurde ein Radial  kompressor mit mehreren Teilspiralen und  anschliessenden     Diffusoren    am     Umfang    ge  wählt, da bei einem solchen die     Pumpgrenze     an sich tief ist, so dass er sich besonders für  den vorliegenden Zweck eignet.     Fig.   <B>3</B> ist ein       Axi.alschnitt    durch das     Kompressorrad.     



  11 bedeutet die Welle, 12 das Rad, 18 die  \Peilspiralen, 14 die     Diffusoren    und 15 die  Druckleitung. An den Stellen 51 (Fix. 2)  und 5 (Fix. 3) sind     Mengenregelungsorgane     eingezeichnet, als welche man sich zum Bei  spiel     Expansionsmaschinen    samt     Ventilen    7  und 8 (Fix. 1) oder auch einfache Schieber  oder beliebige andere     Mengenregelungsorgane     denken kann. Zur Vermeidung des     "Pum-          pens"        können    nun hier -verschiedene Anord  nungen getroffen werden. Bei 18 (Fix. 3)       kann    ein Teil des Saugraumes versperrt wer  den.

   Es können Blenden 19 (Fix. 2) in die  Spiralen eingesetzt werden. Es kann der  Raum längs der ganzen Spirale und allen  falls auch längs der     Diffusoren    durch Ein  legen von Führungswänden<B>16,</B> 17 vermin  dert werden. Endlich können bei Teillast zu  sätzliche Fördermengen in die Spirale ein  geleitet werden, die der Druckleitung bei 10  entnommen werden und den bei Teillast zu  grossen Raum der Spirale und des     Diffusors     ausfüllen helfen (die     Rückführleitung    ist in       Fig.    2 nicht eingezeichnet).  



  Solche Massnahmen werden nun     vorteil-          hafterweise    jeweilen erst dann eingeleitet,  wenn durch     die    Mengenregelung, z. B. durch  das     Expansionsrad,    die Fördermenge des Ar  beitsmittels so stärk verkleinert ist, dass  durch die     Pump-Verhütungseinrichtung    im  Verhältnis zum Druckgefälle des Rades prak  tisch keine Drosselung mehr verursacht wird.

    Damit ist eine verlustlose Mengenregelung  möglich, welche in der zusätzlichen Expan  sionsturbine das     Drucksenkungsgefälle    zur  Leistungserzeugung benützt und die bei  praktisch verlustfreier Verhütung des     "Pum-          pens"    eine Regelung bis zu beliebig kleinen  Fördermengen ermöglicht.    Die     Pump-Verhütungseinrichtung        kann     automatisch, z. B. in Abhängigkeit von der  Fördermenge oder von der Mengenregelung  (z. B. an geregelten Teilen der zugeschalteten  Expansionsräder) aus gesteuert werden. Sie  kann an einer oder mehreren Stufen des       Kompressors    angebracht sein, z.

   B. im Saug  raum der Stufen oder unmittelbar davor oder  auch in den     Überströmleitungen    von einer  Stufe zur nächsten.  



  Zweckmässig wird man bei kleinen För  dermengen eine     Pump-Verhütungsanordnung     treffen, die im Gegensatz zur Mengenrege  lungseinrichtung (Expansionsmaschine 5 in       Fig.    1) keine weitere     Fördermengenvermin-          derung    verlangt, also praktisch keine Dros  selung verursacht, sondern lediglich eine Ver  hinderung des "Pumpens".

   Würde eine solche  Einrichtung bei     Vollastfördermengen    einge  schaltet sein, so könnte sie eine erhebliche  Drosselung verursachen; es ist deshalb zweck  mässig, sie erst dann einzuschalten, wenn die       Mengenregelungseinrichtung.    vorzugsweise  ein Expansionsrad, die Mengenverminderung  schon so weit getrieben hat, dass die Quer  schnittsverminderung der     Pump-Verhütungs-          anordnung    keine ungünstige Wirkung mehr  auf die Fördermenge und damit praktisch       keine    zusätzliche Drosselung verursacht.

   Auf  diese Weise ist es möglich, die Mengenver  minderung durch die nutzbringende Einschal  tung einer zusätzlichen     Expansionsstufe    fast  verlustlos durchzuführen und das     "Pumpen"     ebenfalls durch eine praktisch verlustlose       Querschnittsregelung    zu verhüten.     Die    Pump  verhinderung, die nicht zu verwechseln ist  mit der     Alengenregelung,    kann ebenfalls     in.     der Verkleinerung von gewissen Querschnit  ten, und zwar im oder     unmittelbar    beim  Kompressor,     bestehen.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Regeln einer Gasturbi- nenanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung durch Regeln der Fördermenge verändert und bei Teillast am Kompressor eine Pump-Verhütungseinrichtung eingeschal tet wird. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren zum Regeln einer Gasturbi- nenanlage nach PatentanF,pruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Fördermenge durch Zu- und Abschalten von mindestens einer Expansionsturbine mit mindestens einer Stufe verändert wird. 2.

   Verfahren nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass der von der Pump-Verhütungseinrichtung bei Teillast be nötigte Druckhöhenunterschied nur einen Bruchteil des von der Expansionsturbine ver brauchten Druckhöhenunterschiedes aus macht. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass bei Teillast min destens an einer Stelle am Kompressor der Strömungsquerschnitt vermindert wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Kompressorstufe ein saugseitiger Strö- mungsquerschnitt bei Teillast vermindert wird. 5.

   Verfahren zum Regeln einer Gasturbi- nenanlage nach Patentanspruch, mit minde stens eine Austrittsspirale aufweisendem Kompressor, dadurch gekennzeichnet, dass bei Teillast ein Spiralenquerschnitt verkleinert wird. 6. Verfahren zum Regeln einer Gasturbi- nenanlage nach Patentanspruch, mit Kom pressor, der mindestens einen Diffusor auf weist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Teil last ein Diffusorquerschnitt verkleinert wird. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass bei Teillast längs eines Teils des Kompressor-Strömungsweges zusätzliches Fördermittel geleitet wird. B. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Pump-Ver- hütungseinrichtung bei Teillast in Abhängig keit von einem Mengenregelorgan eingeschal tet wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Pump-Ver- hütungseinrichtung bei Teillast in Abhängig keit von der Fördermenge eingeschaltet wird. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Pump-Ver- hütungseinrichtung bei Teillast in Abhän gigkeit vom Förderdruck eingeschaltet wird. 11. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Pump-Ver- hütungseinrichtung nur einen Bruchteil des Druckgefälles der Mengenregelungseinrich- tung vernichtet.