Dispositif de réglage d'une installation à turbine à gaz La présente invention se rapporte à un dispo sitif de réglage d'une installation à turbine à gaz, comprenant un groupe à basse pression présentant un compresseur à basse pression commandé par une turbine à basse pression, un groupe à haute pres sion pourvu d'un compresseur à haute pression commandé par une turbine à haute pression, et un appareil pour régler le débit de combustible à l'installation.
Suivant l'invention, ce dispositif de réglage est caractérisé en ce que ledit appareil règle le débit de combustible en fonction de la vitesse d'un des compresseurs, de la pression d'entrée du compres seur à basse pression et de la température d'entrée du compresseur à basse pression afin de limiter à une valeur donnée la température d'entrée de la turbine à haute pression.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue du dispositif de réglage du débit de combustible suivant ladite forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe schématique de ce dis positif de réglage.
Le dispositif suivant les fig. 1 et 2 règle l'ali mentation en combustible d'un groupe à turbine à gaz comprenant un compresseur à basse pres sion 146 et un compresseur à haute pression 148, ces deux compresseurs étant entraînés respective ment par une turbine à basse pression 150 et une turbine à haute pression 152. L'air quittant le com presseur 148 passe dans des chambres de combus tion 156, dans lesquelles le combustible est injecté par des injecteurs 158, le débit du combustible injecté est réglé par un appareil de réglage 12. Les gaz moteurs sont évacués par une tuyère de pro pulsion après avoir entraîné les turbines 152 et 150.
Le combustible est fourni par une pompe 30, à travers un conduit 32, à l'appareil 12 et de là, par un conduit, aux injecteurs 158.
Un dispositif sensible à la température 36 situé près de l'entrée du compresseur à basse pression, est relié par un conduit 116 à un soufflet 118 de l'appareil 12. La vitesse du rotor de compresseur à haute pression est transmise par l'intermédiaire d'engrenages 178, 180 et d'un arbre 142' à un dis- positif sensible à la vitesse 40. Une prise de pres sion 38 disposée au voisinage de l'entrée de com- presseur à basse pression est reliée par un con duit 70 à un soufflet 68.
Le conduit de refoulement 32 de la pompe 30 est relié à un passage 44 communiquant par l'in termédiaire d'une soupape de commande 46, avec un passage 48, auquel est relié le conduit 34 menant aux injecteurs 158.
Une soupape 50, qui règle le débit maximum de combustible pouvant être fourni aux injec teurs 158, est montée dans un alésage 52, qui inter secte le passage 44.
La soupape 50 comporte un fourreau 54, dans lequel sont ménagés, en regard l'un de l'autre, des orifices rectangulaires 56, un manchon 58 pouvant tourner dans le fourreau et présentant des orifices rectangulaires 60 situés en regard des orifices 56,
et un piston 62 pouvant cou- lisser axialement dans le manchon et agencé de manière à fermer plus ou moins les orifices rec tangulaires 60. La rotation du manchon 58 est com mandée par une crémaillère 64 engrenant avec un pignon 66 monté à l'extrémité du manchon, la cré maillère étant actionnée par suite d'un changement de pression d'entrée du compresseur sollicitant le soufflet 68.
Lorsque la pression à l'entrée du com presseur augmente, le soufflet 68 se dilate à l'en contre de la force exercée par le soufflet 72 et fait tourner le manchon 58 dans une direction propre à augmenter la section des orifices coopérants 56 et 60.
Le piston 62 est déplacé axialement en fonction de la vitesse du compresseur à haute pression par l'entremise du dispositif 40. Ce dispositif est cons- titué par une pompe centrifuge 74 logée dans un carter 76, la pompe étant entraînée par l'arbre 142', en sorte que la pression régnant à la périphérie du carter 76 est une fonction de la vitesse du com presseur à haute pression et est transférée, par un conduit 78 à un cylindre 80, dans lequel est monté un piston 82.
Ce piston, qui est déplacé vers la droite par un ressort 84, porte une crémaillère 86 engre nant avec un pignon 88. Le pignon 88 et une rame 90 sont calés sur le même arbre 92 et la came coopère avec un galet 94 prévu à l'extrémité d'une tige 96 portée par le piston 62.
En choisissant convenablement le contour de la came 90-, la posi tion axiale du piston 62 peut constituer la fonc tion voulue de la vitesse du compresseur à haute pression de telle sorte que, lorsque cette vitesse augmente, la section de passage des orifices 60 est augmentée.
La chute de pression dans la soupape 50 est fonction de la température à l'entrée du compres seur. En principe, la chute de pression dans cette soupape est maintenue constante par une sou pape 98 sensible à la pression, disposée dans une dérivation 100 reliant le passage 44 à l'entrée de la pompe 50. La soupape 98 peut coulisser dans un alésage 102 jusqu'à fermer plus ou moins une rai nure annulaire 104 prévue dans cet alésage. La pression régnant dans le passage 44 est transmise au côté inférieur d'un diaphragme 106, par un ori fice 108 ménagé dans la soupape.
L'autre côté du diaphragme est soumis à une pression fonction de celle régnant en aval de la soupape de com mande 46, au moyen d'un passage 110 mettant le passage 48 en communication avec la chambre 112, au côté supérieur du diaphragme 106. Un ressort hélicoïdal 114 détermine la chute de pression dési rée dans les soupapes 50 et 46. Lorsque la chute de pression dans ces soupapes augmente, les diffé rences de pression du diaphragme 106 tendent à amener la soupape 98 à se déplacer vers le haut, de manière à dériver plus de combustible et à ten dre ainsi à restaurer la chute de pression désirée.
Le dispositif sensible à la température 36 est connecté par un conduit 116 à un soufflet 118. Ce soufflet porte à son extrémité mobile une tige de soupape 120 solidaire d'une soupape 122, qui fait varier la section de passage au siège de soupape 124 situé dans le conduit 110. Pour maintenir une cir culation dans le conduit 110, un conduit de déri vation 126 s'étend du passage d'entrée 44 au con duit<B>110</B> en amont de la soupape 122 et ce con duit 126 présente un orifice étranglé 128.
De cette manière, une circulation de combustible est entre- tenue dans le conduit<B>110</B> et, en faisant varier l'ou verture de la soupape 122, en fonction de la tem pérature à l'entrée du compresseur, la pression dans la chambre 112 agissant sur le diaphragme 106 est également modifiée en fonction de la température à l'entrée du compresseur. La variation de pression dans la chambre 112 affecte la position de la sou pape 98, de façon que la chute de pression dans la soupape 50 devienne fonction de la température à l'entrée du compresseur basse pression.
La température à l'entrée du compresseur basse pression, la pression à l'entrée de ce compresseur et la vitesse du compresseur haute pression agissent de manière à établir le débit maximum dans le passage 44 vers les gicleurs à combustible. La sou pape 50 établit ainsi le débit maximum de combus tible, qui peut être utilisé par le moteur dans une condition de marche instantanée quelconque, et empêche la température à l'entrée de la turbine haute pression d'excéder la limite établie par le contrôle ou l'ajustement du débit par les trois para mètres.
Dans la plupart des conditions de marche stable, il est clair que le débit de combustible maximum permis est supérieur au débit de combustible requis par le moteur, pour maintenir un fonctionnement stable. En conséquence, la soupape 50 est disposée en série avec la soupape de commande ou de réglage 46 susmentionnée. Cette soupape de com mande 46 affecte la forme d'un piston 130 pouvant coulisser dans un passage 132 et agencée pour obtu rer plus ou moins un orifice 134 prévu à l'extré mité du passage 44. Le piston 130 est sollicité dans une direction propre à ouvrir l'orifice, par un res sort 136 entourant la tige 138 du piston.
Le piston est amené dans la position de fermeture de l'ori fice 134, grâce à des balourds 140 montés à l'ex trémité d'un arbre 142 entraîné par les engrena ges 178, 180, de façon que la section de passage de la soupape 46 soit modifiée en fonction inverse de la vitesse de la turbine à haute pression. On peut faire varier la vitesse de la turbine en réglant la tension du ressort 136, par l'intermédiaire d'un bras de levier 144, comme il est de pratique courante pour ajuster un dispositif de commande.
Dans certaines conditions, il peut être préférable d'associer le dispositif sensible à la vitesse au com presseur à basse pression.
The present invention relates to a device for adjusting a gas turbine installation, comprising a low pressure unit having a low pressure compressor controlled by a low pressure turbine. , a high pressure group provided with a high pressure compressor controlled by a high pressure turbine, and a device for regulating the flow of fuel to the installation.
According to the invention, this adjustment device is characterized in that said apparatus adjusts the fuel flow as a function of the speed of one of the compressors, of the inlet pressure of the low pressure compressor and of the temperature of the compressor. low pressure compressor inlet in order to limit the inlet temperature of the high pressure turbine to a given value.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a view of the device for adjusting the fuel flow according to said embodiment.
Fig. 2 is a schematic section of this positive adjustment device.
The device according to FIGS. 1 and 2 regulates the fuel supply of a gas turbine unit comprising a low pressure compressor 146 and a high pressure compressor 148, these two compressors being respectively driven by a low pressure turbine 150 and a high pressure turbine 152. The air leaving the compressor 148 passes into combustion chambers 156, into which the fuel is injected by injectors 158, the flow rate of the injected fuel is regulated by a regulating device 12. The gases engines are evacuated by a propulsion nozzle after having driven the turbines 152 and 150.
Fuel is supplied by a pump 30, through a conduit 32, to the apparatus 12 and thence, by a conduit, to the injectors 158.
A temperature sensitive device 36 located near the inlet of the low pressure compressor is connected by a conduit 116 to a bellows 118 of the apparatus 12. The speed of the high pressure compressor rotor is transmitted through it. of gears 178, 180 and of a shaft 142 'to a speed sensitive device 40. A pressure tap 38 disposed in the vicinity of the low pressure compressor inlet is connected by a conduit. 70 to a bellows 68.
The delivery pipe 32 of the pump 30 is connected to a passage 44 communicating by means of a control valve 46, with a passage 48, to which the pipe 34 leading to the injectors 158 is connected.
A valve 50, which regulates the maximum flow of fuel that can be supplied to the injectors 158, is mounted in a bore 52, which intersects the passage 44.
The valve 50 comprises a sleeve 54, in which are formed, facing one another, rectangular orifices 56, a sleeve 58 which can rotate in the sleeve and having rectangular orifices 60 located opposite the orifices 56,
and a piston 62 able to slide axially in the sleeve and arranged so as to close more or less the rec tangular orifices 60. The rotation of the sleeve 58 is controlled by a rack 64 meshing with a pinion 66 mounted at the end of the sleeve. sleeve, the cre mesh being actuated following a change in compressor inlet pressure requesting the bellows 68.
When the pressure at the inlet of the compressor increases, the bellows 68 expands against the force exerted by the bellows 72 and rotates the sleeve 58 in a direction suitable for increasing the section of the cooperating orifices 56 and 60 .
The piston 62 is displaced axially as a function of the speed of the high pressure compressor by means of the device 40. This device is constituted by a centrifugal pump 74 housed in a casing 76, the pump being driven by the shaft 142. ', so that the pressure prevailing at the periphery of the housing 76 is a function of the speed of the high pressure compressor and is transferred, through a duct 78 to a cylinder 80, in which is mounted a piston 82.
This piston, which is moved to the right by a spring 84, carries a rack 86 eng ning with a pinion 88. The pinion 88 and a ream 90 are wedged on the same shaft 92 and the cam cooperates with a roller 94 provided at the end of a rod 96 carried by the piston 62.
By suitably choosing the contour of the cam 90-, the axial position of the piston 62 can be the desired function of the speed of the high pressure compressor such that, as this speed increases, the passage section of the orifices 60 is increased.
The pressure drop in the valve 50 is a function of the temperature at the inlet of the compressor. In principle, the pressure drop across this valve is kept constant by a pressure sensitive valve 98, disposed in a bypass 100 connecting the passage 44 to the inlet of the pump 50. The valve 98 can slide in a bore 102. until closing more or less an annular groove 104 provided in this bore. The pressure in the passage 44 is transmitted to the lower side of a diaphragm 106, through an orifice 108 in the valve.
The other side of the diaphragm is subjected to a pressure which depends on that prevailing downstream of the control valve 46, by means of a passage 110 putting the passage 48 in communication with the chamber 112, on the upper side of the diaphragm 106. A coil spring 114 determines the desired pressure drop across valves 50 and 46. As the pressure drop across these valves increases, the pressure differences of diaphragm 106 tend to cause valve 98 to move upward. so as to bypass more fuel and thereby try to restore the desired pressure drop.
The temperature-sensitive device 36 is connected by a conduit 116 to a bellows 118. This bellows carries at its movable end a valve stem 120 integral with a valve 122, which varies the passage section at the valve seat 124 located. in the conduit 110. To maintain circulation in the conduit 110, a bypass conduit 126 extends from the inlet passage 44 to the <B> 110 </B> conduit upstream of the valve 122 and this con pipe 126 has a constricted orifice 128.
In this way, a circulation of fuel is maintained in the pipe <B> 110 </B> and, by varying the opening of the valve 122, as a function of the temperature at the inlet of the compressor, the pressure in the chamber 112 acting on the diaphragm 106 is also modified as a function of the temperature at the inlet of the compressor. The pressure variation in the chamber 112 affects the position of the valve 98, so that the pressure drop in the valve 50 becomes a function of the temperature at the inlet of the low pressure compressor.
The temperature at the inlet of the low pressure compressor, the pressure at the inlet of this compressor and the speed of the high pressure compressor act so as to establish the maximum flow rate in the passage 44 towards the fuel jets. The valve 50 thus establishes the maximum fuel flow, which can be used by the engine in any instantaneous operating condition, and prevents the temperature at the inlet of the high pressure turbine from exceeding the limit established by the control. or the flow adjustment by the three parameters.
Under most stable operating conditions, it is clear that the maximum allowable fuel flow is greater than the fuel flow required by the engine, to maintain stable operation. Accordingly, the valve 50 is arranged in series with the aforementioned control or adjustment valve 46. This control valve 46 takes the form of a piston 130 which can slide in a passage 132 and arranged to more or less close an orifice 134 provided at the end of the passage 44. The piston 130 is biased in its own direction. to open the orifice, by a res out 136 surrounding the rod 138 of the piston.
The piston is brought into the closed position of the ori fice 134, thanks to unbalances 140 mounted at the end of a shaft 142 driven by the gears 178, 180, so that the passage section of the valve 46 is changed as a reverse function of the speed of the high pressure turbine. The speed of the turbine can be varied by adjusting the tension of the spring 136, through a lever arm 144, as is common practice for adjusting a controller.
Under certain conditions, it may be preferable to combine the speed sensitive device with the low pressure compressor.