Regelungsverfahren für Gasturbinenanlagen und Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
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Iler@Virhungsgrad <SEP> von <SEP> Gasturbinen <SEP> hängt
<tb> bekanntlich <SEP> von <SEP> der <SEP> Temperatur <SEP> des <SEP> sie
<tb> (larch#trömenden <SEP> Arbeitsmittels <SEP> ab. <SEP> Je <SEP> höher
<tb> die <SEP> Temperatur, <SEP> bei <SEP> der <SEP> sich <SEP> das <SEP> Arbeit3mit tel <SEP> in <SEP> der <SEP> Turbine <SEP> entspannt, <SEP> desto <SEP> besser <SEP> ist
<tb> im <SEP> allgemeinen <SEP> - <SEP> aus <SEP> thermodynamischer.
<tb> Gründen <SEP> - <SEP> der <SEP> Wirkungsgrad.
<SEP> Daher <SEP> ist <SEP> es
<tb> viehtig, <SEP> diejenige <SEP> höchste <SEP> Temperatur, <SEP> welche
<tb> die <SEP> Baustoffe <SEP> bei <SEP> den <SEP> auftretenden <SEP> Bean >pruehungen <SEP> auch <SEP> während <SEP> längerer <SEP> Zeit
<tb> ohne <SEP> Bruch <SEP> und <SEP> ohne <SEP> das <SEP> zulässige <SEP> Mass
<tb> übersteigende <SEP> Formänderung <SEP> vertragen, <SEP> ein zuhalten.
<SEP> A.us <SEP> dem <SEP> eben <SEP> erwähnten <SEP> Grunde
<tb> darf <SEP> diese <SEP> Temperatur <SEP> nicht <SEP> beträchtlich
<tb> überschritten, <SEP> ,oll <SEP> aber <SEP> anderseits, <SEP> mit <SEP> Rück sicht <SEP> auf <SEP> den <SEP> Wirkungsgrad, <SEP> auch <SEP> nicht
<tb> wesentlich <SEP> unterschritten <SEP> werden.
<tb> Die <SEP> vorliegende <SEP> Erfindung <SEP> bezweckt, <SEP> die
<tb> < inen <SEP> guten <SEP> @@rirkungzgrad <SEP> sichernde, <SEP> für
<tb> eine <SEP> gewählte <SEP> Stelle <SEP> der <SEP> Arbeitsmittelströ innng <SEP> kennzeichnende <SEP> Temperatur <SEP> auch <SEP> unter
<tb> den <SEP> veränderlichen <SEP> Betriebsverhältnissen <SEP> der
<tb> Ga@#4tnrbine <SEP> möglichst, <SEP> d. <SEP> h. <SEP> zumindest <SEP> an niihernd <SEP> auf <SEP> einem <SEP> konstanten <SEP> Wert <SEP> zu <SEP> hal ten;
<SEP> das <SEP> hierauf <SEP> abzielende <SEP> Regelungsver fahren <SEP> kommt <SEP> bei <SEP> solchen <SEP> Gasturbinenanla ge <SEP> n <SEP> in <SEP> Betracht, <SEP> bei <SEP> denen <SEP> das <SEP> Einregeln <SEP> der
<tb> Anlage <SEP> auf <SEP> verschiedene <SEP> Leistungen <SEP> durch
<tb> die <SEP> auf <SEP> die <SEP> Arbeitsmitteltemperatur <SEP> an <SEP> einer
<tb> Stelle <SEP> der <SEP> Anlage <SEP> zurückwirkende <SEP> Änderung
<tb> von <SEP> zwei <SEP> Betriebsgrössen, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> Arbeitsmittel menge, <SEP> Brennstoffmenge, <SEP> erfolgt.
<SEP> Infolge <SEP> der
<tb> Rückwirkunben <SEP> dieses <SEP> Regeleingriffes <SEP> kann
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es <SEP> vorkommen, <SEP> dass <SEP> die <SEP> Temperatur <SEP> sich <SEP> an
<tb> einer <SEP> zu <SEP> kontrollierenden <SEP> Stelle <SEP> des <SEP> Strö mungsweges <SEP> des <SEP> Arbeitsmittels <SEP> in <SEP> einer <SEP> un erwünschten <SEP> Weise <SEP> verschiebt, <SEP> und <SEP> die <SEP> Er findung, <SEP> welche <SEP> die <SEP> Beseitigung <SEP> der <SEP> hiermit
<tb> verbundenen, <SEP> im <SEP> obigen <SEP> angedeuteten <SEP> Nach teile <SEP> bezweckt, <SEP> besteht <SEP> darin,
<SEP> dass <SEP> die <SEP> Tem peratur <SEP> an <SEP> der <SEP> betreffenden <SEP> Stelle <SEP> mittel
<tb> eines <SEP> wenigstens <SEP> die <SEP> eine <SEP> der <SEP> genannten <SEP> Be triebsgrössen <SEP> beeinflussenden <SEP> Reglers <SEP> auf <SEP> den
<tb> Sollwert <SEP> zurückgeführt <SEP> wird.
<SEP> Die <SEP> zur <SEP> Aus führung <SEP> dieses <SEP> Verfahrens <SEP> dienende <SEP> erfin dungsgemässe <SEP> Einrichtung, <SEP> bei <SEP> welcher <SEP> die
<tb> Regelung <SEP> der <SEP> Leitung <SEP> mittels <SEP> gemeinsamer
<tb> und <SEP> gleichsinnüger <SEP> Änderung <SEP> der <SEP> Arbeitsmit tel- <SEP> und <SEP> der <SEP> Brennstoffmenge <SEP> erfolgt, <SEP> enthält
<tb> wenigstens <SEP> einen <SEP> Verdichter <SEP> und <SEP> eine <SEP> mit,
<tb> diesem <SEP> in <SEP> Reihe <SEP> geschaltete <SEP> Gasturhine, <SEP> fer ner <SEP> ein <SEP> zwischen <SEP> dem <SEP> Verdichter <SEP> und <SEP> der
<tb> Turbine <SEP> angeordnetesi <SEP> Wärmezufuhrorgan,
<tb> und <SEP> ist <SEP> dadurch <SEP> gekennzeichnet,
<SEP> dass <SEP> im
<tb> Strömungsweg <SEP> des <SEP> Arbeitsmittels <SEP> hinter <SEP> dem
<tb> Verdichter <SEP> ein <SEP> temperaturempfindliches <SEP> Or gan <SEP> eingebaut <SEP> ist, <SEP> das <SEP> wenigstens <SEP> mit <SEP> dem
<tb> einen <SEP> der <SEP> zur <SEP> Änderung <SEP> der <SEP> Arbeitsmittel menge <SEP> und <SEP> der <SEP> Brennstoffmenge <SEP> dienenden
<tb> Organe <SEP> in <SEP> Funktionsverbindung <SEP> steht.
<tb> Das <SEP> Verfahren <SEP> nach <SEP> der <SEP> Erfindung <SEP> wird
<tb> an <SEP> Hand <SEP> der <SEP> in <SEP> der <SEP> beiliegenden <SEP> Zeichnung
<tb> veranschaulichten <SEP> Ausführungsbeispiele <SEP> der
<tb> Einrichtung <SEP> zur <SEP> Durchführung <SEP> des <SEP> Verfah rens <SEP> beispielsweisse <SEP> erläutert,
Fig. 1 und ' stellen je eine Ausführungs form mit einem Thermostaten bzw. mit Tem peraturregelung an einer Stelle dar, und Fig.3 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Thermostaten bzw. mit Temperaturrege lring an zwei Stellen.
Bei der Anordnung gemäss Fig.1 treibt. die Gasturbine G einerseits über die Kupp lung K2 die Nutzlastmaschine, anderseits die Verdichter V, und V. an, welch letztere, untereinander parallel geschaltet,
die Ver dichtung des sich in der Gasturbine unter Arbeitsleistung entspannenden Arbeitsmittels bewirken. Dass von den Verdichtern über die Saugleitung 1 angesaugte Arbeitsmittel tritt durch die Rohrstutzen 2 bzw.
3 hindurch in die Arbeitsräume der Verdichter ein, gelangt sodann nach erfolgter Verdichtung über das Rohrsystem 4 - 5 - 6 in die Turbine G, wobei es sich inzwischen in der in die Rohrleitung 6 eingebauten Brennkammer B zufolge der Zu fuhr und Verbrennung von Brennstoff er wärmt. Nach Entspannen tritt das erwärmte verdichtete Arbeitsmittel aus der Gasturbine G über die Aus:lassleitung 7 aus.
Die Rege lung der Leistung der Anlage geschieht mit Hilfe des auf die Welle der Turbine gekeil ten FliehkraftTeglers R, während die er wünschte Nachstellung der sich infolge der Regelung verändernden Temperatur bei die sem Beispiel durch den in der Rohrleitung 6 zwischen der Brennkammer B und der Ein lassöffnung der Turbine angeordneten Ther mostaten T bewirkt wird.
Die Regelung der Leistung geschieht in diesem Falle dadurch, dass sowohl die in den Brennraum B einge führte Brennstoffmenge als auch die zur Gas turbine G geförderte verdichtete Arbeitsmit- telmenge geändert, z.
B. bei sinkender Lei stung verringert, werden; beide Regler b', und T beeinflussen die beiden zu regelnden Grössen, und zwar verstellen sie einerseits in bekannter Weise den Hub der den Brenn stoff fördernden Brennstoffpumpe P, ander seits verändern sie das Drosselungsmass des in den Saugstutzen 2 des Verdichters V, ein gebauten Drosselventils D,
. Das die Regelung des Hubes der Pumpe P und gleichzeitig die Verdrehung des Drosselventils Dl bewirkende Gestänge der Regler R und<I>T</I> ist so ausge bildet, dass im Falle der Wirksamkeit des Reglers R der Angriffspunkt des Reglers. T am Gestänge, im Falle der Wirksamkeit des Reglers T hingegen die @Stellhülse des Reglers B als Stützpunkt des Gestänges dient.
Die ; Bewegungsrichtung des Regelgestänges bei Belastung bzw. Entlastung .ist mit dem Zei chen -I- bzw. - bezeichnet; in Übereinstim- mung hiermit bezeichnet das Bezugszeichen < X auf der Brennstoffpumpe P die der maxi malen Füllung entsprechende und das Be zugszeichen die der Nullfüllung entspre chende Stellung.
Im Saugstutzen 2 des Verdichters T', kann das Drosselventil D, auch bereits bei, normaler Leistung der Anlage auf eine ge ringe Drosselung eingestellt sein, um eine Änderung der Arboitsmittelmenge an dieser Stelle in zwei Richtungen, nämlich in ab nehmendem und zunehmendem Sinne, zu er möglichen.
Falls die Arbeitsmittelmenge im Laufe der Regelung in solchem Masse ver mindert werden muss, dass das Drosselventil D, \'sich vollkommen schliesst und infolge dessen der Verdichter V, gar keine Luft liefert, .so kann der von der Welle der Anlage aus erfolgende Antrieb des letzteren durch Auslösen der zwischen den Verdichtern T', und VZ befindlichen Kupplung K, auch ab gestellt werden.
Sollte es anderseits wün schenswert sein, die Arbeit:smdttelmenge in einem über die vollständige Absperrung des Verdichters Y, hinausgehenden Masse zu verringern, so kann, wie aus Fig. 1 ersicht lich ist, das federnd nachgiebig ausgebildete Gestänge des Drosselventils D, in der zur Einlassöffnung des Verdichters V@ führenden Rohrleitung 3 ein mittels Federkraft in Mit- telstellung gehaltenes Drosselventil D2 be tätigen,
welches jedoch selbstverständlich so lange vollkommen offen ist, bis das Droseel- ventil D, nicht vollständig geschlossen ist. Infolgedessen wird, solange das Drosselven til D, seine .Schliessstellung nicht erreicht hat sowie auch falls in der Rohrleitung 3 das
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jetzt <SEP> erwähnte <SEP> Drosselventil <SEP> D. <SEP> nicht.
<SEP> ange bracht <SEP> ist, <SEP> in <SEP> der <SEP> Saugleitung <SEP> des <SEP> Verdich ters <SEP> I'., <SEP> keine <SEP> Drosselung <SEP> und <SEP> in <SEP> seiner <SEP> Druck leitung <SEP> keine <SEP> aus <SEP> Drosselung <SEP> stammende
<tb> Druckverminderung <SEP> stattfinden, <SEP> so <SEP> da.ss <SEP> die
<tb> -Regelung <SEP> der <SEP> Arbeitsmittelmenge <SEP> lediglich
<tb> durch <SEP> Änderung <SEP> der <SEP> Fördermenge <SEP> des <SEP> Ver dichters <SEP> Z'1 <SEP> erfolgt.
<tb> Im <SEP> Falle <SEP> der <SEP> Leistungsabnahme <SEP> tritt. <SEP> der
<tb> Flic-hliraftregler <SEP> <I>R</I> <SEP> in <SEP> Tätigkeit <SEP> und <SEP> stellt <SEP> die
<tb> Brennstoffpumpe <SEP> P <SEP> sowie <SEP> den <SEP> Verdichter <SEP> Trl
<tb> auf <SEP> verminderte <SEP> Förderung <SEP> ein. <SEP> Wenn <SEP> nun
<tb> mangels:
<SEP> einer <SEP> entsprechenden <SEP> gegenseitigen
<tb> Abstimmung <SEP> dieser <SEP> zwei <SEP> Regeleingriffe <SEP> eine
<tb> der <SEP> Leistungsabnahme <SEP> nicht. <SEP> entsprechende,
<tb> also <SEP> z. <SEP> B. <SEP> eine <SEP> zu <SEP> kleine, <SEP> Verringerung <SEP> der
<tb> Brennstoffmenge <SEP> erfolgen <SEP> sollte, <SEP> so <SEP> wird <SEP> .sieh
<tb> die <SEP> Temperatur <SEP> an <SEP> der <SEP> Stelle <SEP> des <SEP> Thermo staten <SEP> T <SEP> wegen <SEP> des: <SEP> relativen <SEP> Brenns:toffüber schusses <SEP> erhöhen. <SEP> Infolgedessen <SEP> wird <SEP> der
<tb> Thermostat <SEP> nach <SEP> Aufnahme <SEP> der <SEP> neuen <SEP> höhe ren <SEP> Temperatur <SEP> ebenfalls <SEP> in <SEP> Tätigkeit. <SEP> treten
<tb> und <SEP> mittels:
<SEP> seiner <SEP> Kurbel <SEP> das <SEP> sich <SEP> auf <SEP> der
<tb> Hülse <SEP> des <SEP> Fliehkra.ftreglers <SEP> abstützende <SEP> Re gelgestänge <SEP> in <SEP> der <SEP> Pfeilrichtung <SEP> I <SEP> verschie 1>en. <SEP> Infolgedessen <SEP> -wird <SEP> die <SEP> Brennstofförde rung <SEP> der <SEP> Pumpe <SEP> P, <SEP> gleichzeitig <SEP> aber <SEP> auch <SEP> die
<tb> Arbeitsmittelförderung <SEP> des. <SEP> Verdichters <SEP> I',
<tb> wieder <SEP> sinken. <SEP> In <SEP> dieser <SEP> W <SEP> :
eise <SEP> wird <SEP> die <SEP> Lei tung <SEP> infolge <SEP> der <SEP> Einwirkung <SEP> des <SEP> Reglers <SEP> Z'
<tb> noch <SEP> -weiter <SEP> sinken, <SEP> wodurch <SEP> natürlich <SEP> auch
<tb> der <SEP> Regler <SEP> R <SEP> einen <SEP> neuen <SEP> Regelimpuls <SEP> erhält.
<tb> Bei <SEP> einer <SEP> derartigen <SEP> Ausführung <SEP> der <SEP> Nach regelung <SEP> von <SEP> Seiten <SEP> des <SEP> Thermostaten <SEP> wirkt.
<tb> die <SEP> Herabsetzung <SEP> der <SEP> Brennstofförderung <SEP> er <B>22</B> <SEP> die <SEP> Verminderung <SEP> der <SEP> Arbeits mittelmenge <SEP> hingegen <SEP> erhöhend <SEP> auf <SEP> die <SEP> Tem peratur <SEP> ein, <SEP> weshalb <SEP> es <SEP> zweckmässig <SEP> ist, <SEP> das
<tb> Gestänge <SEP> des:
<SEP> Regelsystems <SEP> so <SEP> auszubilden,
<tb> dass <SEP> bei <SEP> dem <SEP> durch <SEP> den <SEP> Thermostaten <SEP> bewirk ten <SEP> Nachstellen <SEP> die <SEP> Änderung <SEP> der <SEP> Brenn stoffmenge <SEP> gegenüber <SEP> der <SEP> Änderung <SEP> der
<tb> Arbeitsmittelmenge <SEP> überwiegt. <SEP> Dadurch <SEP> ist
<tb> in <SEP> einem <SEP> solchen <SEP> Falle <SEP> die <SEP> Nachregelung <SEP> in
<tb> -rösserem <SEP> Masse <SEP> dem <SEP> aufs <SEP> neue <SEP> in <SEP> Tätigkeit
<tb> tretenden <SEP> Regler <SEP> R <SEP> überlassen.
<SEP> Durch <SEP> anders artige <SEP> Ausbildung <SEP> des <SEP> Gestänges, <SEP> lässt <SEP> es <SEP> sich
<tb> jedoch <SEP> natürlich <SEP> auch <SEP> erreichen, <SEP> dass <SEP> infolge
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der <SEP> Einstellung <SEP> des <SEP> Thermostaten <SEP> die <SEP> Ar beitsmittelmenge <SEP> sich <SEP> in <SEP> bezug <SEP> auf <SEP> die <SEP> Ände rung <SEP> der <SEP> Brennstoffmenge <SEP> im <SEP> entgegen gesetzten <SEP> Sinne <SEP> ändert, <SEP> in <SEP> welchem <SEP> Falle <SEP> die
<tb> Tätigkeit <SEP> des <SEP> Thermostaten <SEP> nurmehr <SEP> eine
<tb> kleinere <SEP> Änderung <SEP> in <SEP> der <SEP> Leistung <SEP> hervor bringt <SEP> und <SEP> auch <SEP> der <SEP> Regler <SEP> R <SEP> nur <SEP> in <SEP> klei nerem <SEP> Masse <SEP> einschreiten <SEP> muss.
<SEP> Im <SEP> Endergeb nis <SEP> stellt <SEP> sich <SEP> dank <SEP> des <SEP> Zusammenarbeitens
<tb> bzw. <SEP> der <SEP> Rückwirkung <SEP> der <SEP> zwei <SEP> Regler <SEP> auf einander <SEP> der <SEP> Beharrungszustand <SEP> derart <SEP> ein,
<tb> dass <SEP> ausser <SEP> der <SEP> Regelung <SEP> der <SEP> Leistung <SEP> auch
<tb> die <SEP> Temperatur <SEP> an <SEP> der <SEP> mittels <SEP> des <SEP> Thermo staten <SEP> T <SEP> überwachten <SEP> Stelle <SEP> des <SEP> Strömungs weges <SEP> des <SEP> Arbeitsmittels <SEP> auf <SEP> dem <SEP> Sollwert
<tb> gehalten <SEP> wird.
<tb> In <SEP> der <SEP> soeben <SEP> beschriebenen <SEP> beispielswei sen <SEP> Einrichtung <SEP> findet <SEP> ein <SEP> zur <SEP> Vorwärmung
<tb> des <SEP> verdichteten.
<SEP> frischen <SEP> Arbeitsmittels <SEP> mit
<tb> Hilfe <SEP> des <SEP> Wärmeinhaltes <SEP> des <SEP> entspannten
<tb> Arbeifs:mittels <SEP> dienender <SEP> Wärmeaustau:scher
<tb> keine <SEP> Anwendung, <SEP> und <SEP> der <SEP> in <SEP> der <SEP> Leitung <SEP> 6
<tb> zwischen <SEP> der <SEP> Brennkammer <SEP> B <SEP> und <SEP> der <SEP> Ein trittsöffnung <SEP> der <SEP> Turbine <SEP> angeordnete <SEP> Ther mostat <SEP> T, <SEP> der <SEP> unmittelbar <SEP> die <SEP> Temperatur
<tb> des <SEP> in <SEP> die <SEP> Turbine <SEP> eintretenden <SEP> Arbeitsmit tels <SEP> regelt, <SEP> schützt <SEP> den <SEP> Arbeitsraum <SEP> der <SEP> Tur bine <SEP> und <SEP> die <SEP> in <SEP> demselben <SEP> befindlichen <SEP> Bau teile, <SEP> hauptsächlieh <SEP> die <SEP> Schaufeln,
<SEP> gegen <SEP> eine
<tb> an <SEP> dieser <SEP> Stelle <SEP> nicht <SEP> zulässige <SEP> Temperatur erhöhung. <SEP> Falls <SEP> in <SEP> der <SEP> Anlage <SEP> auch <SEP> ein
<tb> Wärmeaustauscher <SEP> - <SEP> und <SEP> zwar <SEP> in <SEP> der
<tb> Druckleitung <SEP> des <SEP> Verdichters <SEP> noch <SEP> vor <SEP> der
<tb> Stelle <SEP> der <SEP> Einführung <SEP> und <SEP> Verbrennung <SEP> des
<tb> Brennstoffes <SEP> angeordnet <SEP> - <SEP> verwendet <SEP> wird.
<tb> so <SEP> kann <SEP> es <SEP> wünschenswert <SEP> sein, <SEP> statt <SEP> der
<tb> Temperatur <SEP> einer <SEP> andern <SEP> Stelle <SEP> die <SEP> Tempera tur <SEP> des <SEP> aus:
<SEP> dem <SEP> Wärmeaustauscher <SEP> austre tenden, <SEP> vorgewärmten <SEP> frischen <SEP> Arbeitsmit tels <SEP> zu <SEP> überwachen, <SEP> um <SEP> eine <SEP> Beschädigungen
<tb> verursachende <SEP> übermässige <SEP> Temperaturerhö hung <SEP> bereits <SEP> im <SEP> Wärmeaustauschapparat <SEP> ver hindern <SEP> zu <SEP> können. <SEP> Fig. <SEP> 2 <SEP> zeigt <SEP> eine <SEP> diesem
<tb> Zwecke <SEP> dienende <SEP> beispielsweise <SEP> Einrichtung,
<tb> in <SEP> welcher <SEP> im <SEP> Gegensatz <SEP> zur <SEP> vorherbeschrie benen <SEP> nur <SEP> ein <SEP> einziger <SEP> Verdichter, <SEP> hingegen
<tb> zwei <SEP> miteinander <SEP> in <SEP> Reihe <SEP> geschaltete <SEP> Gas turbinen <SEP> vorgesehen <SEP> sind.
Bei der Anordnung gemäss Fig.2 treibt von den zwei voneinander mechanisch un abhängig umlaufenden Turbinen die Turbine G1 vom höheren Druck den Verdichter V an, während die Turbine G2 vom niedrigeren Druck die Nutzlastmaschine antreibt. Die vom Verdichter angesaugte Luft gelangt.
nach ihrer Verdichtung über die Drucklei tung 6' in den Hochdrucl-,arbeitsraum des Wärmeaustauschers W und von hier über die den Thermostaten T und die Brennkam- mer B enthaltende Verlängerung 6" der Druckleitung in die Hochdruckturbine G1, in der sie sich in einem dem Arbeitsbedarf des Verdichters entsprechenden Masse entspannt.
Das nach dieser Entspannung noch unter Druck stehende Arbeitsmittel strömt über die Leitung 8 zur Niederdruckturbine G2, in der es beim Entspannen bis zur untern Druck grenze des Arbeitsprozesses nützliche Arbeit verrichtet,
worauf es über die Auslassöffnung 7 in den Niederdruckarbeitsraum des Wärme- austauschers W eintritt und von hier endlich nach Übertragung seines rückgewinnbaren Wärmeinhaltes an das verdichtete frische Arbeitsmittel ins Freie entweicht.
Der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Metallbandspule bestehende Ther mostat T isst, wie erwähnt, in der Druck leitung 6'=6" des Verdichters zwischen dem Wärmeaustauscher W bzw. dessen Hoch druckarbeitsraum und der Brennkammer B angeordnet.
Der Thermostat T und der Flieh kraftregler B regeln auch hier über ein Ge stänge die Brennstoffmenge sowie die Menge des in diesem Falle bereits. verdichteten Ar- beitsmittels. Zur Ausführung dieser letzteren Regelung ist zwischen dem Saugstutzen und der Druckleitung 6' des Verdichters die mit tels des Drosselventils D absperrbare Um gehungsleitung 9 angeordnet, so dass je nach dem Öffnungsmass des Drosselventils D mehr.
oder weniger Arbeitsmittel aus der Druck leitung 6' zum Saugstutzen zurückströmt und dadurch sowohl der Enddruck dies Verdich ters als auch die Menge des den hinterein- andergeschalteten Turbinen zuströmenden Arbeitsmittels verringert wird, Demzufolge:
übt die Betätigung des Drosselventils der Umgehungsleitung 9, ähnlich der Regelung der Brennstoffzufuhr, einen Einfluss auf die Höhe der Leistung der Anlage aus, und zwar wird sich beim Öffnen des Ventils D zufolge der Verminderung der Arb.eitsmittelmenge und des hinter dem Verdichter herrschenden Druckes auch die Leistung verringern.
Sofern an der Brennstoffpumpe P zur der vollen Füllung 132 entsprechenden Stellung die Schliessstellung des Ventil; D gehört und wenn das Ventil<B>D</B> sich zwecks. einer zwei-, seitigen Regelungsmöglichkeit, d. h. in zu nehmendem und in abnehmendem Sinne, bei einer unterhalb der maximalen Belastung liegenden Belastung in einer teilweise geöff neten Stellung befindet, dann muss zwecks -weiterer Verringerung der bei dieser Einstel lung bereits verringerten Leistung das Ventil aus dieser Stellung in noch grösserem Masse geöffnet bzw.
im entgegengesetzten Falle das Öffnungsmass des Ventils entsprechend (im äussersten Falle bis zum Absperren des Ventils) vermindert werden. Berücksichtigt man ferner noch bei einer Leistungsänderung die sinngemässe Regelung der Brennstoff- menge, d. h. die Regelung derselben bei sin kender Belastung in abnehmendem und bei steigender Belastung in zunehmendem Sinne, so erhält man wieder eine kombinierte Lei stungsregelung, bei welcher die mit der Be lastung gleichzeitige und gleichsinnige Ande- ;
rung der Brennstoffmenge und der Arbeits- mittelmenge entgegengesetzte Einflüsse auf die Temperatur des Arbeitsmittels ausüben. Daher ist es in solchen Fällen, in denen die auf die Temperatur ausgeübte ausgleichende Wirkung der entgegengesetzten Regelein flüsse nicht zufriedenstellend ist, gemäss der Erfindung gleichfalls begründet, den er wünschten Temperaturwert mittels des be sonderen für diesen Zweck dienenden Reglers T möglichst konstant zu halten.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 ist das Verbindungsgestänge zwischen den zwei Reglern B und T und den geregelten Orga nen in der aus der Zeichnung ersichtlichen ZVeiee wiederum so ausgebildet, dass beim
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Funktionieren <SEP> des <SEP> einen <SEP> Reglers <SEP> ein <SEP> durch
<tb> den <SEP> andern <SEP> Regler <SEP> in <SEP> einer <SEP> bestimmten <SEP> Stel lung <SEP> gehaltener <SEP> Bestandteil <SEP> des <SEP> Gestänges
<tb> al:Stützpunkt <SEP> dient;
<SEP> im <SEP> Gegensatz <SEP> zur <SEP> vor hergehenden <SEP> Anordnung <SEP> ist <SEP> es <SEP> jetzt. <SEP> jedoch
<tb> einzig <SEP> und <SEP> allein <SEP> der <SEP> Fliehkraftregler, <SEP> der
<tb> < iussei# <SEP> :einer <SEP> regelnden <SEP> Wirkung <SEP> auf <SEP> die
<tb> Brennstoffmenge <SEP> eine <SEP> regelnde <SEP> Wirkung
<tb> auch <SEP> auf <SEP> die <SEP> Arbeitsmittelmenge <SEP> besitzt.
<tb> während <SEP> mittels <SEP> des <SEP> Thermostaten <SEP> in <SEP> dieser
<tb> Anordnung <SEP> nur <SEP> die <SEP> Brenstoffmenge <SEP> geregelt
<tb> erden <SEP> kann. <SEP> So <SEP> ist <SEP> beispielsweise <SEP> im <SEP> Falle
<tb> ilcr <SEP> Zunahme <SEP> der <SEP> Belastung <SEP> der <SEP> Regelvor gang <SEP> der <SEP> folgende:
<tb> Der <SEP> Fliehkraftregler <SEP> R <SEP> ermöglicht, <SEP> durch
<tb> Verschiebung <SEP> seiner <SEP> Stange <SEP> 12 <SEP> und <SEP> Verdre liung <SEP> des <SEP> an <SEP> der <SEP> Brennstoffpumpe <SEP> gelagerten
<tb> Hebels <SEP> 13 <SEP> in <SEP> ---Richtung <SEP> dass <SEP> Ventil <SEP> D <SEP> unter
<tb> < ler <SEP> Spannkraft <SEP> der <SEP> auf <SEP> die <SEP> Stange <SEP> 10 <SEP> des elben <SEP> einwirkenden <SEP> Feder <SEP> zu <SEP> schliessen <SEP> und
<tb> g <SEP> i-liölit <SEP> dadurch <SEP> im <SEP> Sinne <SEP> des <SEP> oben <SEP> Gesagten
<tb> die <SEP> Menge <SEP> des <SEP> durch <SEP> die <SEP> Druckleitung <SEP> 6"
<tb> hzw. <SEP> durch <SEP> den <SEP> Thermostaten <SEP> T <SEP> hindurch @trömenden <SEP> Arbeitsmittels. <SEP> Gleichzeitig <SEP> hier mit <SEP> stellt <SEP> sich <SEP> auch <SEP> die <SEP> Brennstoffpumpe <SEP> P
<tb> ;
irtf <SEP> eine <SEP> grössere <SEP> Füllung <SEP> ein, <SEP> und <SEP> zwar <SEP> da durch, <SEP> dass <SEP> das <SEP> füllungseinstellende <SEP> Organ
<tb> der <SEP> Pumpe <SEP> von <SEP> der <SEP> sich <SEP> auf <SEP> das <SEP> Pumpen gehäuse <SEP> aufstützenden <SEP> Feder <SEP> 14 <SEP> mit <SEP> Hilfe
<tb> tles <SEP> ,sich <SEP> um <SEP> einen <SEP> vom <SEP> Thermostaten <SEP> T <SEP> in
<tb> l;cstimmter <SEP> Stellung <SEP> gehaltenen <SEP> Drehpunkt
<tb> verdrehenden <SEP> Hebels;
<SEP> 15 <SEP> in <SEP> einem <SEP> durch <SEP> die
<tb> Verschiebung <SEP> des <SEP> untern <SEP> Endes <SEP> des <SEP> Hebels <SEP> 13
<tb> @-imöglichten <SEP> Masse <SEP> in <SEP> der <SEP> Richtung <SEP> der <SEP> zu i!ehirienden <SEP> Brennstofförderung <SEP> nach <SEP> links
<tb> gezogen <SEP> wird. <SEP> Die <SEP> Vermehrung <SEP> der <SEP> Arbeits inittelmenge <SEP> bewirkt <SEP> eine <SEP> Erniedrigung <SEP> der
<tb> üri <SEP> Brennraum <SEP> B <SEP> entstehenden <SEP> Temperatur,
<tb> während <SEP> die <SEP> Vermehrung <SEP> der <SEP> Brennstoff iiaenge <SEP> diese <SEP> Temperatur <SEP> zu <SEP> erhöhen <SEP> bestrebt
<tb> ist;
<SEP> der <SEP> entgegengesetzte <SEP> Einfluss <SEP> dieser <SEP> zwei
<tb> Regelvorgänge <SEP> auf <SEP> die <SEP> entlang <SEP> des <SEP> Strö inungsweges <SEP> verschiedenen <SEP> Temperaturwerte
<tb> bleibt <SEP> auch <SEP> an <SEP> andern <SEP> Stellen, <SEP> so <SEP> z. <SEP> B. <SEP> auch
<tb> an <SEP> der <SEP> warmen <SEP> Seite <SEP> des <SEP> Wärmeaustauschers
<tb> t1', <SEP> beim <SEP> Eintritt <SEP> des <SEP> entspannten <SEP> Arbeits mittels <SEP> bzw. <SEP> beim <SEP> Austritt <SEP> des <SEP> vorgewärm ten <SEP> fri,,ehen <SEP> Arbeitsmittels, <SEP> bestehen.
<SEP> Wenn
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nun <SEP> als, <SEP> Gesamtwirkung <SEP> dieser <SEP> zwei <SEP> Regel vorgänge <SEP> die <SEP> Temperatur <SEP> an <SEP> der <SEP> Stelle <SEP> des
<tb> Thermostaten <SEP> T <SEP> beim <SEP> Austritt <SEP> des <SEP> frisehen
<tb> Arbeitsmittels <SEP> aus <SEP> dem <SEP> Wärmeaustauscher
<tb> nicht <SEP> konstant <SEP> bleibt, <SEP> sondern <SEP> sich <SEP> z. <SEP> B. <SEP> in
<tb> beträchtlicher <SEP> Weise <SEP> erhöht,.so <SEP> wird <SEP> sich <SEP> der
<tb> Arm <SEP> 16 <SEP> des <SEP> sich <SEP> allmählich <SEP> durchwärmenden;
<tb> Thermostaten <SEP> in <SEP> Pfeilrichtung <SEP> I <SEP> verdrehen
<tb> und <SEP> dadurch <SEP> die <SEP> Ausdehnung <SEP> der <SEP> in <SEP> zu sammengedrückter <SEP> Lage <SEP> gehaltenen <SEP> Feder <SEP> 17
<tb> ermöglichen, <SEP> -wobei <SEP> diese <SEP> letztere <SEP> durch <SEP> Ver mittlung <SEP> der <SEP> in <SEP> ihrem <SEP> Federteller <SEP> befestigten
<tb> Zugstange <SEP> 18 <SEP> und <SEP> des <SEP> bereits <SEP> erwähnten
<tb> Hebels <SEP> 15 <SEP> das <SEP> Hubeinstellorgan <SEP> der <SEP> Brenn stoffpumpe <SEP> ohne <SEP> Rückwirkung <SEP> auf <SEP> die <SEP> vor her <SEP> eingestellten <SEP> Stellungen <SEP> des <SEP> Hebels <SEP> 18
<tb> und <SEP> des <SEP> Drosselventils <SEP> D <SEP> in <SEP> der <SEP> Richtung <SEP> der <SEP> i
<tb> abnehmenden <SEP> Brennstofförderung <SEP> zurück schiebt.
<SEP> Infolgedessen <SEP> vermindert <SEP> sich <SEP> die
<tb> Leistung <SEP> einigermassen, <SEP> und <SEP> der <SEP> Fliehkraft regler <SEP> R <SEP> bekommt <SEP> einen <SEP> neuen <SEP> Regelimpuls,
<tb> -vorauf <SEP> schliesslich <SEP> in <SEP> dem <SEP> .sich <SEP> unter <SEP> der
<tb> gemeinsamen <SEP> Wirkung <SEP> der <SEP> Regler <SEP> R <SEP> und <SEP> T
<tb> einstellenden <SEP> neuen <SEP> Beharrungszustand <SEP> bei
<tb> Entwicklung <SEP> der <SEP> nötigen <SEP> Leistung <SEP> auch <SEP> die
<tb> Temperatur <SEP> des <SEP> Arbeitsmittels <SEP> den <SEP> gewünsch ten <SEP> Temperaturwert <SEP> der <SEP> überwachten <SEP> Stelle
<tb> annimmt.
<tb> Die <SEP> von <SEP> Thermostaten <SEP> in <SEP> der <SEP> Anordnung
<tb> gemäss <SEP> Fig. <SEP> 2 <SEP> verlangte <SEP> Wirkung, <SEP> d.
<SEP> h.
<tb> die <SEP> Überwachung <SEP> der <SEP> an <SEP> der <SEP> warmen <SEP> Seite
<tb> des <SEP> Wärmeaustauschers <SEP> herrschenden <SEP> Tem-:
<tb> peratitr <SEP> und <SEP> das <SEP> Erhalten <SEP> derselben <SEP> auf
<tb> einem <SEP> möglichst <SEP> konstanten <SEP> Werte, <SEP> lässt <SEP> sich,
<tb> abweichend <SEP> von <SEP> der <SEP> Anordnung <SEP> gemäss <SEP> Fig. <SEP> 2,
<tb> auch <SEP> dann <SEP> erzielen, <SEP> wenn <SEP> der <SEP> Thermostat
<tb> nicht <SEP> zwischen <SEP> dem <SEP> Wärmeausbauscher <SEP> und
<tb> dem <SEP> Brennraum <SEP> in <SEP> die <SEP> Druckleitung <SEP> des
<tb> Verdichters, <SEP> sondern <SEP> -Tor <SEP> die <SEP> Niederdruck eintrittsöffnung <SEP> des <SEP> Wärmeaustauschers@ <SEP> in
<tb> die <SEP> Auslassleitung <SEP> der <SEP> Turbine <SEP> G2 <SEP> eingeschal tet <SEP> wird.
<SEP> Ausserdem <SEP> kann, <SEP> hauptsächlich
<tb> -wenn, <SEP> wie <SEP> im <SEP> Falle <SEP> der <SEP> Anordnung <SEP> gemäss
<tb> Fig.2, <SEP> mehr <SEP> als <SEP> eine <SEP> Gasturbine <SEP> verwendet
<tb> wird, <SEP> von <SEP> dieser <SEP> Anordnung <SEP> abweichend <SEP> auch
<tb> eine <SEP> Mehrzahl <SEP> von <SEP> an <SEP> verschiedenen <SEP> Stellen
<tb> des <SEP> Strömungsweges <SEP> angebrachten <SEP> Thermo- <SEP> i
<tb> sta.ten <SEP> verwendet <SEP> -werden. <SEP> Eine <SEP> in <SEP> diesem ,Sinne vorgenogene Abänderung der Ein richtung nach Fig. 2 ist in Fig. 3 veranschau licht.
Die Verbindungen des Verdichters, des Wärmeaustauschers und der Turbinen unter einander und die Wirkungsweise der ganzen Einrichtung in etationärem Betriebe sind gleich wie bei der Anordnung gemäss Fig. 2, so dass es sich erübrigt, hierauf an dieser Stelle besonders einzugehen.
Darüber hinaus besteht die vom Stand punkt der Regelung wesentliche Änderung im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 darin, dass jeder der in Reihe geschalteten Turbinen ein eigener Brennraum B, bzw. Bz und jedem Brennraum eine eigene Brennstoffpumpe P1 bzw.
P, zugeordnet ist, wobei jedoch diese Brennstoffpumpen beispielsweise durch einen gemeinsamen Fliehkraftregler R geregelt. werden können.
Im Sinne der Anordnung gemäss Fig. 2 betätigt dieser Fliehkraftregler auch das Drosselventil D in der Umgehungs- leitung zwischen dem Einlassstutzen und der Druckleitung des Verdichters.
Zwecks Über- wachung der Temperatur des in die Hoch druckturbine G,. eintretenden Arbeitsmittels ist zwischen der Einlassöffnung dieser Tur- bine und der Brennkammer B,. der mit der Brennstoffpumpe P,. in Funktionsverbindung stehende Thermostat T,. angeordnet,
während behufs Überwachung der Temperatur des aus der Niederdruckturbine G2 austretenden Ar- beitsmittels bzw. der Temperatur des Wärme- austauschers, W an der warmen Seite des selben in der Auslassleitung der Turbine G2 der mit der Brennstoffpumpe,
P2 in. Funk= tionsverbindung stehende Thermostat Tz an gebracht ist. Die Funktionsverbindung der Thermostaten und des Fliehkraftreglers mit den Brennstoffpumpen sowie die Funktions verbindung des Fliehkraftreglers- mit dem Drosselventil <B>D</B> ist mittels der Impulsleitun gen 19-21 nur schematisch angedeutet.
Diese Einrichtung könnte selbstverständlich auch so abgeändert werden, dass zu jeder Brennstoffpumpe ein. eigener Fliehkraftregler gehört und in diesem Falle das Drosiselventil D entweder von dem einen oder von dem andern Fliehkraftregler betätigt wird.
Es können iArigens. auch mehr als zwei mitein ander in Reihe geschaltete Turbinen vorhan den sein, was besonders dann zweckentspre chend ist, wenn auch die Verdichtung siel: auf mehrere miteinander in Reihe, geschaltete Verdichter verteilt, wobei jeder Verdichter von einer eigenen Turbine der in Reihe ge schalteten Turbinen angetrieben wird. In sol chen Fällen können Thermostate für den erfindungsgemässen Zweck in der Anlage auch in noch grösserer Anzahl angeordnet.
werden als im. Falle der Anordnung gemäss Fig. 3.
Die besprochenen Regeleinrichtungen können ausser bei offenen Gasturbinenanla.gen auch in Anlagen mit einem Kreislauf des Arbeitsmittels verwendet werden; in solchen Fällen kann jedoch zur Regelung der Lei stung auch die untere Druckgrenze des Ar beitsprozesses verändert werden.
Im obigen wurde zwecks Änderung der Arbeitsmittelmenge einmal eine Drosselung in der Saugleitung des Verdichters angewen det, das andere Mal eine Umgehungsleitung am Verdichter vorgeschlagen. Im Fälle von hintereinandergeschalteten Turbinen kann zur relativen Änderung der in den einzelnen Tur binen strömenden Arbeitsmittelmengen und zur Beeinflussung der Leistung in. dieser Weiee auch eine bzw. können einige der Tur binen mit einer Umgehungsleitung versehen werden.
Statt Umgehungsleitungen können ; für diesen Zweck auch Anzapfleitungen ver wendet werden, in denen die abgeführte Ar beitsmittelmenge nicht den ganzen Verdich ter bzw. die ganze Turbine, sondern nur je einen Teil derselben umgeht. Ausser diesen Möglichkeiten kann jedoch die Regelung der Arbeitsmittelmenge auch durch Verdrehung der Schaufeln des Verdichters bewerkstelligt werden, wenn die für diesen Zweck praktisch allein in Frage kommenden Leitschaufeln wenigstens in einigen Schaufelkränzen ver- drehbar ausgebildet sind.
Diese Regelorgane werden zusammen mit den Regelorganen der Brennstoffzufuhr von irgendeinem bekann ten Regler, z. B. einem Umlaufzahlregler, oder bei .Handregelung je nach Notwendig-
EMI0007.0001
heit <SEP> von <SEP> dem <SEP> Masehinenwä.rter <SEP> betätigt, <SEP> wäh rend <SEP> die <SEP> Verbindung <SEP> zwischen <SEP> dem <SEP> Thermo staten <SEP> und <SEP> den <SEP> Regelorganen <SEP> eine <SEP> derartige
<tb> ist:
, <SEP> dass <SEP> seine <SEP> Regelung <SEP> entweder <SEP> auf <SEP> beide
<tb> s <SEP> bzw. <SEP> auf <SEP> sämtliche <SEP> Regelorgane <SEP> (Fig. <SEP> 1) <SEP> oder
<tb> aber <SEP> nur <SEP> auf <SEP> das <SEP> eine <SEP> der <SEP> die <SEP> Temperatur
<tb> beeinflussenden <SEP> Regelorgane, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> wie <SEP> in
<tb> Fig. <SEP> ?, <SEP> auf <SEP> die <SEP> Regelung <SEP> der <SEP> Brenäst.off litunpe, <SEP> zurückwirkt. <SEP> Wenn <SEP> in <SEP> einem <SEP> solchen
<tb> halle <SEP> der <SEP> Thermostat <SEP> nur <SEP> die <SEP> Arbeitsmittel nnenge <SEP> verändert, <SEP> so <SEP> geschieht <SEP> nach <SEP> erfolgter
<tb> Leistungsregelung <SEP> die <SEP> Naehregelung <SEP> der
<tb> Tempcratur <SEP> in <SEP> der <SEP> Weise, <SEP> dass <SEP> der <SEP> Thermo stat <SEP> bei.
<SEP> zu <SEP> hoher <SEP> Temperatur <SEP> die <SEP> Menge <SEP> des
<tb> @tiii <SEP> .Irbeitsprozess <SEP> teilnehmenden <SEP> Arbeit@.mit te<U>l</U>s <SEP> erhöht, <SEP> im <SEP> entgegengesetzten <SEP> Falle <SEP> hin gegen <SEP> vermindert.
<tb> Anstatt <SEP> der <SEP> in <SEP> Fig. <SEP> 2 <SEP> beispielsweise <SEP> dar be-tellten <SEP> Ausführung <SEP> des <SEP> Thermostaten <SEP> in
<tb> Form <SEP> einer <SEP> Meta <SEP> llbandspule <SEP> können <SEP> Thermo state <SEP> von <SEP> mannigfaltigster <SEP> Ausbildung <SEP> ver wendet <SEP> werden, <SEP> so <SEP> z. <SEP> B. <SEP> gasgefüllte <SEP> Tempera turfühler, <SEP> thermoelektrische <SEP> Apparate <SEP> usw.
<tb> Hinsichtlich <SEP> der <SEP> Ausführung <SEP> der <SEP> Nachrege ;
<SEP> hing <SEP> kann <SEP> ausserdem <SEP> das <SEP> temperaturempfind liche <SEP> Organ <SEP> - <SEP> ivie <SEP> ein <SEP> Wärmerelais, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> ein
<tb> NontakttherTnometer <SEP> - <SEP> auch <SEP> mittelbar <SEP> ar beiten, <SEP> in <SEP> welchem <SEP> Falle <SEP> dasselbe <SEP> noch <SEP> ein
<tb> besonderes <SEP> Betätigungsorgan, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> einen
<tb> Servomotor, <SEP> von <SEP> grösserer <SEP> Leistungsfähigkeit
<tb> steuert. <SEP> Bei <SEP> der <SEP> Ausffihrung <SEP> mit <SEP> Metallbän dern <SEP> ist <SEP> es <SEP> besonders <SEP> vorteilhaft, <SEP> Bimetall ljänder <SEP> zu <SEP> verwenden, <SEP> mit <SEP> deren <SEP> Anwendung
<tb> <B>Man</B> <SEP> bei <SEP> grosser <SEP> Kraftwirkung <SEP> sehr <SEP> empfind ;
<SEP> liebe <SEP> Thermostaten <SEP> erzeugen <SEP> kann.
<tb> Das <SEP> temperaturempfindliche <SEP> Organ <SEP> kann
<tb> ,statt <SEP> die <SEP> Temperatur <SEP> des <SEP> Arbeitsmittels, <SEP> z. <SEP> B.
<tb> mittels <SEP> eines <SEP> in <SEP> .eine <SEP> feststehende <SEP> Turbinen schaufel <SEP> eingebauten <SEP> Thermoelementes, <SEP> un mittelbar <SEP> auch <SEP> die <SEP> Temperatur <SEP> irgendeines
<tb> Bestandteils <SEP> der <SEP> Anlage <SEP> überwachen. <SEP> Schliess lich <SEP> kann <SEP> anstatt <SEP> eines <SEP> temperaturempfind lichen <SEP> Organes <SEP> auch <SEP> ein. <SEP> solcher <SEP> Regler <SEP> ver wendet <SEP> werden, <SEP> der <SEP> durch <SEP> eine <SEP> andere, <SEP> mit
<tb> der <SEP> Änderung <SEP> der <SEP> Temperatur <SEP> gleichsinnig
<tb> v <SEP> er, <SEP> änderlie <SEP> lie <SEP> Betriebsgrösse, <SEP> z. <SEP> B.
<SEP> Druck, <SEP> be ttltigt <SEP> wird.