CH244432A - Verfahren zur Regelung der Leistung von Gasturbinenanlagen. - Google Patents
Verfahren zur Regelung der Leistung von Gasturbinenanlagen.Info
- Publication number
- CH244432A CH244432A CH244432DA CH244432A CH 244432 A CH244432 A CH 244432A CH 244432D A CH244432D A CH 244432DA CH 244432 A CH244432 A CH 244432A
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- load
- turbine
- compressor
- expansion stage
- switched
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/16—Control of working fluid flow
- F02C9/18—Control of working fluid flow by bleeding, bypassing or acting on variable working fluid interconnections between turbines or compressors or their stages
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
Verfahren zur Regelung der Leistung von Gasturbinenanlagen. Eine Gasturbinenanlage für ein beliebiges Gas (auch Heissluft) als Arbeitsmittel weist bekanntlich mindestens einen Kompressor, einen Brennraum und eine Turbine auf. Will man nun bei Teillast die Drehzahlen der Maschinen wenigstens angenähert kon stant halten und dafür die Fördermengen reduzieren, so muss der vom Kompressor er zeugte Druck (der mit sinkender Förder menge eher ansteigt) dem Druck vor der Tur bine (der mit sinkender Fördermenge rasch fällt) angepasst werden. Dies kann am ein fachsten durch eine Drosselung mittels einer Querschnittsverengung auf der Saugseite oder auf der Druckseite des Kompressors erfolgen. Jede Drosselung ist aber eine Energiever nichtung und setzt den Wirkungsgrad herab. Die vorliegende Erfindung bezweckt, bei Gasturbinenanlagen, deren Kompressor und Turbine bei allen Lasten mit mindestens an genähert konstanter Drehzahl laufen, eine Teillastmengenregelung zu, schaffen, bei wel cher diese Energievernichtung vermindert wird. Das Verfahren nach der Erfindung be- steht darin, dass bei Teillast mindestens eine Expansionsstufe zur Ausnützung des bei kleiner Fördermenge zu hohen Druckgefälles eingeschaltet wird, derart, dass bei minimaler Last mindestens angenähert die gesamte Ar- beitsmittelmenge der Anlage durch diese Ex pansionsstufe strömt, während bei maximaler Last mindestens angenähert .die gesamte Ar beitsmittelmenge über eine By-pass-Leitung um diese Expansionsstufe herumgeführt wird. An Hand der beiliegenden Zeichnung, welche schematisch einige Ausführungsbei spiele der ebenfalls Gegenstand -der Erfin dung bildenden Einrichtung zur Durchfüh rung des Verfahrens zeigt, wird das Verfah ren nach der Erfindung beispielsweise erläu tert. Fig. 1 zeigt eine übliche Gasturbinen anlage offener Schaltungsart. 1 ist der Kom pressor, 2 der Brennraum und 3 die Turbine. Die Luft wird vom Kompressor 1 angesaugt, auf Druck gebracht und dem Brennraum 2 zugeführt. Die Heissgase strömen zur Tur bine 3, wo sie z. B. auf Atmosphärendruck expandieren. Die Abgase können weiter aus genutzt werden, z. B. zur Vorwärmung der Kompressorluft usw. Bei Teillast wird durch das Ventil 4 die Luftmenge zum Kompressor so weit gedros selt, dass der Druck nach dem Kompressor 1 dem Druck entspricht, der sich entsprechend der kleineren Fördermenge in der Turbine 3 einstellt. Durch Schliessen des Ventils 4 sinkt der Druck vor dem Kompressor 1. Das da durch entstehende Druckgefälle zwischen der Atmosphäre und dem Kompressor 1 wird durch Drosselung vernichtet und geht ver loren; zudem bewirkt die Drosselung eine dem tieferen Druck entsprechend zu hohe Tem peratur, wa.s den Kraftbedarf erhöht. Fig. 2 zeigt das erste Ausführungsbei- spiel,der Erfindung. Bei Normallast wird die Luft vom Kompressor 1 durch Leitungen 5 und 6 angesaugt. Das Ventil 4' ist offen und somit arbeitet die Anlage wie diejenige nach Fig. 1. Bei Teillast wird das Ventil 4' nach und nach geschlossen, und die Luft. strömt ganz oder teilweise durch eine Leitung 7 zur Turbine 8 und von dieser zum Kom pressor 1. Vor dem Kompressor muss der Druck bei Teillast entsprechend der kleineren Fördermenge sinken; je kleiner die Teillast, je kleiner ist der Ansaugdruck des Kompres- sors. Die Teillastturbine 8 nützt nun das Druckgefälle zwischen der Atmosphäre und dem Druck vor dem Kompressor 1 aus. Da der Kompressor immer das gleiche Volumen ansaugt, der Druck vor dem Kompressor aber abhängig ist von der Grösse der Teillast, wer den zweckmässig die Durchtrittsquerschnitte der Turbine 8 mit Änderung der Teillast ver ändert, was durch eine 'Querschnittsregelung gut möglich ist. Es könnte auch das Ventil 4' zur Drosselung mitbenutzt werden; aber die damit abgedrosselte Luftmenge leistet keine Arbeit, und zudem wird durch Dros selung die Temperatur vor dem Kompressor erhöht und damit die Kraftaufnahme. Der Kompressor -wird im allgemeinen mehrstufig sein, und es ist daher möglich, dass insbeson dere die letzten Stufen bei der Drucksenkung vor dem Kompressor nicht mehr zu den ersten Stufen passen und dass "Pumpen" eintritt. Um dies zu vermeiden, können die Quer schnitte nach den Laufrädern des Kompres sors und abhängig von der Belastung ver ändern werden, oder es kann eine "Pump- verhütungs"-Einrichtung angeordnet -werden. Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung des Erfindungsgegenstandes.. Bei Normallast wird die Luft vom Kompressor 1 durch den Brenn- raum 2 und Leitungen 18 und 19 zur Turbine 3 gedrückt. Das Ventil 10 ist offen. Bei Teil last muss die Fördermenge verkleinert wer den. Es erfolgt dies auf einfache Weise mit tels der Turbine 11; diese wird bei Teillast infolge Schliessens des Ventils 10 beauf- schla.gt. Um bei allen Teillasten günstig zu arbeiten, kann die Turbine 11, ähnlich wie die Turbine 8 in Fig. 2, Querschnittsregelung erhalten. Auch bei dieser Ausführung wird der im allgemeinen mehrstufige Kompressor mit Ab nahme der Fördermenge ins "Pumpen" kom men; es werden also auch hier die Quer schnitte nach den Laufrädern des Kompres- sors den durchströmenden -Mengen angepasst. Die Turbine 11 kann auch zwischen zwei Expansionsstufen der Hauptturbine 3 ange ordnet werden, oder, -wenn die Hauptturbine 3 in mehrere Teilturbinen unterteilt ist, zwi schen zwei derselben. Die Turbine 11 kann auch nach der Turbine 3 geschaltet sein, wie das Beispiel Fig. 4 zeigt. Bei Normallast bleibt das Ventil 10 offen und bei Teillast ganz oder teilweise geschlossen. Der Druck nach der Turbine 3 entspricht bei Normallast ungefähr dem Atmosphärendruck. Bei Teil last steigt der Druck nach der Turbine 3 um so mehr, je kleiner die Teillast ist. Die Tur bine 11 nützt das Druckgefälle zwischen Tur bine 3 (Austritt) und dem Atmosphärendruck aus. Beim Beispiel Fig. 5 wird eine einstufige Teillastturbine verwendet. 12 bedeutet ein dem Laufrad 13 vorgeschaltetes Leitrad. Die Zuströmung der Luft erfolgt durch den Stut zen 14, die Abströmung durch den Stutzen 15. Fig. 6 zeigt hierzu die Anordnung der 112engenregelungsventile. Bei Normallast sind alle Ventile 16, 17 und 18 offen. Die Luft strömt durch das offene Ventil 4' (Fig. 2) entsprechend dem kleinsten Widerstand un mittelbar zum Kompressor 1. Bei Übergang auf Teillast beginnt zunächst das Ventil 4' zu schliessen und ist z. B. bei 3/4 Last ge schlossen. Hierauf beginnt das Ventil 17 zu schliessen, das bei 1/ Last geschlossen ist. Unter 1/2 Last bis 1/4 Last schliesst das Ventil 16; das Ventil 18 .schliesst unterhalb 1/4 Last. Durch diese Anordnung kann das Druck gefälle zwischen Atmosphäre und Kompres- soreintrittsdruck ausgenützt werden, wodurch der Wirkungsgrad bei Teillast wesentlich ge hoben wird. Ähnlich ist die Gasturbine 11 der Beispiele Fig. 3 und 4 gebaut. Um bei mehrstufigen Kompressoren bei abnehmender Luftmenge das "Pumpen" zu vermeiden, kann. in einzelnen oder allen Stu fen eine Anpassung der Leitquerschnitte nach den Laufrädern an die Fördermenge nach be kannten Anordnungen erfolgen. Kompressor, Turbinen und Brennräume können beliebiger Bauart .sein. Auch können beliebige Wärmeanstauscher, je nachdem es das System verlangt, vorhanden sein. In jedem Falle wird bei Teillast die Ar beitsmittelmenge herabgesetzt durch eine Querschnittsverminderung vor oder nach dem Kompressor, und es wird mindestens eine Ex pansionsstufe zur Ausnützung des bei klei nerer Fördermenge zu hohen Druckgefälles eingeschaltet. Die Querschnittsverminderung kann in der Teillastturbine selber erfolgen oder zusätzlich noch an einer andern Stelle, insbesondere am Kompressorgehäuse. Die Atmosphäre kann auch durch einen höheren oder tieferen Druck ersetzt sein, je nach System und Zuleitung.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Regelung der Leistung von Gasturbinenanlagen mit mindestens einem Kompressor und mindestens einer Turbine, deren Drehzahlen bei allen Lasten mindestens angenähert konstant bleiben, dadurch gekenn zeichnet, dass bei Teillast mindestens eine Expansionsstufe zur Ausnützung des bei kleiner Fördermenge zu' hohen Druckgefälles eingeschaltet wird, derart, dass bei minimaler Last mindestens angenähert die gesamte Ar beitsmittelmenge der Anlage durch diese Expansionsstufe strömt,während bei maxi maler Last mindestens angenähert die ge samte Arbeitsmittelmenge über eine By-pass- Leitung um diese Expansionsstufe herumge führt wird. UNTERANSPRü CHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass bei Teillast eine auf der Saugseite des Kompressors angeord nete Expansionsstufe eingeschaltet wird. 2.Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass bei Teillast eine zwischen Kompressor und. Hauptturbine an geordnete Expansionsstufe eingeschaltet wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass bei Teillast eine zwischen zwei Stufen der Hauptturbine an geordnete Expansionsstufe eingeschaltet wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass bei Teillast eine nach der Hauptturbine angeordnete Expan sionsstufe eingeschaltet wird. 5.Verfahren nach Patentanspruch I, da durch .gekennzeichnet, dass die Mengenrege lungsventile einer als Teillastturbine vorge sehenen Expansionsstufe mit abnehmender Belastung geschlossen, mit zunehmender Be lastung geöffnet werden. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass bei Normallast eine als Teillastturbine vorgesehene Expan sionsstufe ausgeschaltet wird. 7.Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass bei Teillast die nach den Laufrädern liegenden Leitkanäle des Kompressors in ihrem Querschnitt zwecks Anpassung an die Fördermenge verändert werden. B. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Mengenregelung durch Verkleinerung von Querschnitten erfolgt..9. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass bei kleinen För- dermengen am Kompressor eine "Pumpver- hütungs"-Einriehtung eingeschaltet wird. 1Ö. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass bei Teillast eine Expansionsstufe eingeschaltet wird, die für Mengenregelung gebaut ist.PATENTANSPRUCH II: Einrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass sie mindestens eine Tur binenstufe und mindestens eine By-pa.ss-Lei- tung zur Umgehung derselben sowie Absperr organe zur Beschickung der Turbinenstufe oder der By-pass-Leitung mit Arbeitsmittel aufweist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH244432T | 1945-01-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH244432A true CH244432A (de) | 1946-09-15 |
Family
ID=4464265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH244432D CH244432A (de) | 1945-01-27 | 1945-01-27 | Verfahren zur Regelung der Leistung von Gasturbinenanlagen. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH244432A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL7713255A (nl) * | 1976-12-02 | 1978-06-06 | Bbc Brown Boveri & Cie | Werkwijze voor het regelen van een krachtinstal- latie met een gasturbinegroep en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze. |
EP2982833A1 (de) * | 2014-08-08 | 2016-02-10 | Rolls-Royce plc | Gasturbinenmotor |
-
1945
- 1945-01-27 CH CH244432D patent/CH244432A/de unknown
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL7713255A (nl) * | 1976-12-02 | 1978-06-06 | Bbc Brown Boveri & Cie | Werkwijze voor het regelen van een krachtinstal- latie met een gasturbinegroep en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze. |
EP2982833A1 (de) * | 2014-08-08 | 2016-02-10 | Rolls-Royce plc | Gasturbinenmotor |
US10590856B2 (en) | 2014-08-08 | 2020-03-17 | Rolls-Royce Plc | Gas turbine engine having an annular core bleed |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3146184B1 (de) | Verfahren zur bereitstellung eines kühlungsstroms von einem verdichter zu einer turbine in einem gasturbinenmotor | |
EP2000649B1 (de) | Strahltriebwerk mit Verdichterluftzirkulation und Verfahren zum Betreiben desselben | |
EP2639429A1 (de) | Flugtriebwerk | |
DE2909825A1 (de) | Steuersystem fuer einen mehrstufigen axialstroemungskompressor eines gasturbinentriebwerks | |
DE60307662T2 (de) | Kompressor mit leistungsregelung | |
EP3167197B1 (de) | Verfahren zur druck- und temperaturreglung eines fluids in einer serie von kryogenen verdichtern | |
CH244432A (de) | Verfahren zur Regelung der Leistung von Gasturbinenanlagen. | |
DE809913C (de) | Zwei- oder Mehrstufenkaeltemaschine | |
DE1428106A1 (de) | Mehrstufiger Kreiselverdichter mit Axialstufen und wenigstens einer Radialstufe | |
EP1600630A2 (de) | Mehrstufiger Kolbenverdichter zur Verdichtung von Gas und Verfahren zur Kompensationsregelung | |
WO2020074300A1 (de) | Luftverdichtungsanlage für eine luftzerlegung | |
US2914242A (en) | Turbo-compressor plant | |
DE585967C (de) | Leistungsregelung einer Gasturbine | |
DE890117C (de) | Mehrstufiger Kreiselverdichter | |
JPS61197793A (ja) | 多段複葉型真空ポンプにおける冷却方法 | |
DE1926395A1 (de) | Entlueftungsgeraet fuer Abdampfkondensatoren von Dampfturbinen | |
CH188402A (de) | Brennkraftmaschine mit Turbine zum Ausnutzen von in den Auspuffgasen der Brennkraftmaschine enthaltener Energie. | |
DE471581C (de) | Mehrstufige Hochdruckpumpe mit Anschlussstutzen an einer oder mehreren der mittlerenStufen | |
CH347296A (de) | Einrichtung zur Verbesserung des Teillastbetriebes einer Turboverdichteranlage | |
CH205302A (de) | Regeleinrichtung an mit Gleichdruckverbrennung arbeitenden Gasturbinen-Anlagen mit einer Kompressorantriebsturbine und einer Turbine für die Nutzleistung, insbesondere für Schiffsantrieb. | |
CH208050A (de) | Gasturbinenanlage. | |
DE913342C (de) | Verfahren zur AEnderung des Grades der Kuehlung bei sich aendernder Kompressorbelastung an einem dynamischen Kompressor und dazugehoeriger Kompressor | |
DE102005040802A1 (de) | Verfahren zum Betrieb eines Turboverdichters | |
CH185751A (de) | Gleichdruckgasturbinenanlage. | |
CH220292A (de) | Verfahren zur Erhöhung der Bereitschaft für plötzliche Lastaufnahmen von Gasturbinenanlagen. |