Claims (3)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Gasturbinenkraftwerk mit einer Gleichdruckluftspeicheranlage mit Wasservorlage, wobei in der Luftzuleitung zwischen dem Verdichter und dem Luftkanal der Speicherkaverne sowie in der Luftentnahmeleitung zwischen dem Luftkanal und der Brennkammer der Gasturbine je ein Absperrorgan vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Luftkanal (7) der Speicherkaverne (8) und den beiden Absperrorganen (5,11) im gemeinsamen Leitungszweig der Luftzuleitung (4) und der Luftentnahmeleitung (12) eine Schnellschlussabsperreinrichtung (6) mit einem Servomotor (15) vorgesehen ist, und dass ein diesem Servomotor zugeordneter Signalgeber (17) vorhanden ist, der auf einen raschen Druckabfall im Luftkanal (7) anspricht.1. Gas turbine power plant with a constant-pressure air storage system with water reservoir, with a shut-off device being provided in the air supply line between the compressor and the air duct of the storage cavern and in the air extraction line between the air duct and the combustion chamber of the gas turbine, characterized in that between the air duct (7) the Storage cavern (8) and the two shut-off devices (5, 11) in the common line branch of the air supply line (4) and the air extraction line (12), a quick-acting shut-off device (6) with a servo motor (15) is provided, and that a signal transmitter (17 ) is present, which responds to a rapid pressure drop in the air duct (7).
2. Gasturbinenkraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Absperrorgane (5,11) für die Zuleitung bzw. Entnahme der Druckluft aus der Speicherkaverne je einen Signalgeber (20,21 ) aufweisen, der über eine Signalleitung (18,19) Stellungsmeldungen an den Servomotor (15) liefert, um bei Fehlbedienung der Absperrorgane (5,11) ein Schliessen der Schnellschlussabsperreinrichtung auszulösen.2. Gas turbine power plant according to claim 1, characterized in that the two shut-off elements (5,11) for the supply or removal of compressed air from the storage cavern each have a signal transmitter (20,21) which reports position via a signal line (18,19). to the servomotor (15) in order to trigger a closing of the quick-acting shut-off device if the shut-off elements (5,11) are operated incorrectly.
3. Gasturbinenkraftwerk nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalgeber (20,21) Stellungsmeldungen an den Servomotor (15) derart liefern, dass die Schnellschlussabsperreinrichtung nur im gleichzeitig geschlossenen Zustand der beiden Absperrorgane (5,11) geöffnet werden kann.3. Gas turbine power plant according to claim 2, characterized in that the signal transmitter (20,21) deliver position reports to the servomotor (15) in such a way that the quick-acting shut-off device can only be opened when the two shut-off devices (5,11) are closed at the same time.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasturbinenkraftwerk mit einer Gleichdruckluftspeicheranlage mit Wasservorlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a gas turbine power plant with a constant-pressure air storage system with a water seal according to the preamble of patent claim 1.
Gleichdruckluftspeicheranlagen für Gasturbinenkraftwerke benötigen gegenüber gleich leistungsfähigen Luftspeicheranlagen mit variablem Luftdruck, der im Betrieb zwischen gewissen Grenzen schwanken darf, nur etwa ein Drittel des Volumens der letzteren. Dementsprechend sind der bauliche Aufwand und die Erstellungskosten einer Kaverne für Gleichdruckspeicherung weit geringer als bei Kavernen für variablen Luftdruck.Constant-pressure air storage systems for gas turbine power plants require only about a third of the volume of the latter compared to equally powerful air storage systems with variable air pressure, which may fluctuate between certain limits during operation. Accordingly, the structural effort and the construction costs of a cavern for constant pressure storage are far lower than for caverns for variable air pressure.
Zur Konstanthaltung des Luftdruckes bei Gleichdruck-speicherung dient eine das in der Kaverne verbrauchte Luftvolumen ausgleichende Wasservorlage mit einer Wassersäule, die in ein freies, gewöhnlich an der Erdoberfläche liegendes Bassin mündet und deren statische Druckhöhe dem in der Kaverne aufrechtzuerhaltenden Druck entspricht. Beim Laden der Kaverne, die bei heutigen Anlagen in 600-800 m Tiefe liegt, entsprechend einem statischen Druck der Wassersäule von 60-80 bar, wird das Wasser in das Bassin hinaufgedrückt, beim Entladen läuft das Wasser aus dem Bassin in die Kaverne nach, um den gleichen Druck sicherzustellen.To keep the air pressure constant during constant-pressure storage, a water reservoir is used to balance the air volume consumed in the cavern, with a water column which opens into a free basin usually located on the earth's surface and whose static pressure level corresponds to the pressure to be maintained in the cavern. When loading the cavern, which is at a depth of 600-800 m in today's systems, corresponding to a static pressure of the water column of 60-80 bar, the water is pushed up into the basin, when unloading, the water runs out of the basin into the cavern, to ensure the same pressure.
Um ein abwechselndes Laden und Entladen der Speicherkaverne zu ermöglichen, befinden sich zwischen dem aus der Kaverne aufsteigenden Luftkanal und dem Verdichter einerseits und vor der Brennkammer der Turbine andererseits Absperrorgane, die beim Übergang vom Lade- zum Entladebetrieb und umgekehrt entsprechend betätigt werden müssen. Wenn diese Umschaltung nicht korrekt ausgeführt wird, z.B. unabsichtlich ganz oder teilweise offen bleibt oder wenn eine Rohrleckage oder eine Havarie der Verdichterbeschaufelung auftritt, so kann die Druckluft aus der Kaverne entweichen, wodurch das Wasser in der Kaverne steigt. Falls die Fehlbedienung der erwähnten Absperrorgane nicht sofort berichtigt oder die Rohrleckage nicht schnellstens behoben werden kann, droht dann infolge der im Luftkanal wegen der hydrostatischen Druckabnahme ausgasenden Luft mit entsprechender Volumenzunahme des Wasser/Luft-Gemisches ein Hochjagen des Wassers in die Turbinenanlage mit eventuell verheerenden Folgen für die ganze Anlage.In order to enable the storage cavern to be loaded and unloaded alternately, there are shut-off devices between the air duct rising from the cavern and the compressor on the one hand and in front of the combustion chamber of the turbine on the other hand, which must be activated accordingly when changing from loading to unloading operation and vice versa. If this switching is not carried out correctly, e.g. unintentionally left completely or partially open, or if there is a pipe leak or damage to the compressor blading, the compressed air can escape from the cavern, causing the water in the cavern to rise. If the incorrect operation of the above-mentioned shut-off devices cannot be corrected immediately or the pipe leak cannot be remedied as quickly as possible, then as a result of the air escaping in the air duct due to the hydrostatic pressure drop, with a corresponding increase in volume of the water/air mixture, there is a risk that the water will be spurted up into the turbine system with possibly devastating consequences for the whole plant.
Die vorliegende, im Patentanspruch 1 definierte Erfindung entstand aus der Aufgabe, ein solches Vorkommnis zu verhindern.The present invention, which is defined in claim 1, arose from the task of preventing such an occurrence.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung näher erläutert. In ihr bedeuten 1 den Verdichter, der während Schwachlastperioden unabhängig von der Gasturbine 3 durch einen Elektromotor 2 angetrieben wird, um über eine Luftzuleitung 4, ein Absperrorgan 5 und eine Schnellschlussabsperreinrich-. tung 6 durch einen senkrechten Luftkanal 7 die Kaverne 8 aufzuladen. Der Druck in der Kaverne wird durch eine Wassersäule in einem Steigrohr 9 konstant gehalten, das die Kaverne mit einem oberirdisch angelegten Ausgleichsbecken 10 verbindet.The invention is explained in more detail below with reference to the single figure of the drawing. In it mean 1 the compressor, which is driven during off-peak periods independently of the gas turbine 3 by an electric motor 2 to an air supply line 4, a shut-off device 5 and a Schnellschlussabsperreinrich-. device 6 to charge the cavern 8 through a vertical air duct 7 . The pressure in the cavern is kept constant by a water column in a riser pipe 9, which connects the cavern to an equalizing reservoir 10 created above ground.
Beim Entladen der Kaverne gelangt Luft über ein Absperrorgan 11 und eine Luftentnahmeleitung 12 in die Brennkammer 13 der Gasturbine 3, die den Generator 14 antreibt.When the cavern is unloaded, air enters the combustion chamber 13 of the gas turbine 3 , which drives the generator 14 , via a shut-off element 11 and an air extraction line 12 .
Die Schnellschlussabsperreinrichtung 6 ist zwischen dem oberen Ende des Luftkanals 7 und den beiden Absperrorganen 5 und 11 angeordnet. Diese Schnellschlussabsperrein-richtung wird durch einen Servomotor 15 betätigt, der seine Auslöseimpulse über eine Signalleitung 16 von einem Signalgeber 17 erhält. Dieser Signalgeber 17 spricht auf einen raschen Druckabfall im Luftkanal 7 an, wie er bei einer der eingangs erwähnten Störungsfälle in der Gasturbinenanlage auftritt. Es erfolgt also ein rasches Schliessen der Schnell-schlussabsperreinrichtung, so dass nur wenig Luft entweicht und ein Entleeren der Kaverne und Eindringen von Wasser in die Anlage mit Sicherheit vermieden wird.The quick-acting shut-off device 6 is arranged between the upper end of the air duct 7 and the two shut-off devices 5 and 11 . This quick-acting shut-off device is actuated by a servo motor 15 which receives its trigger pulses from a signal generator 17 via a signal line 16 . This signal generator 17 responds to a rapid drop in pressure in the air duct 7, as occurs in one of the aforementioned cases of malfunction in the gas turbine system. The quick-acting shut-off device is therefore closed quickly, so that only a small amount of air escapes and the cavern is reliably prevented from being emptied and water from entering the system.
Zwei weitere Signalleitungen 18 und 19 verbinden Signalgeber 20 und 21 an den beiden Absperrorganen 5 und 11 mit dem Servomotor der Schnellschlussabsperreinrichtung. Sie dienen zur Übertragung von Stellungsmeldungen der Absperrorgane 5 und 11, aufgrund deren bei einer Fehlbedienung derselben der Servomotor 15 ein Schliesssignal erhält und die Schnellschlussabsperreinrichtung augenblicklich schliesst. Auf diese Weise ist sowohl gegen eine Fehlbedienung der Absperrorgane 5 und 11 als auch gegen unkontrolliertes Ausströmen der Luft bei Havarien in der Anlage wirksame Vorsorge getroffen.Two further signal lines 18 and 19 connect signal generators 20 and 21 on the two shut-off devices 5 and 11 to the servomotor of the quick-acting shut-off device. They are used to transmit position reports of the shut-off devices 5 and 11, based on which the servo motor 15 receives a closing signal in the event of incorrect operation and the quick-acting shut-off device closes immediately. In this way, effective precautions are taken both against incorrect operation of the shut-off devices 5 and 11 and against uncontrolled outflow of air in the event of accidents in the system.
Die Signalgeber 20 und 21 können so ausgelegt sein, dass sie Stellungsmeldungen an den Servomotor 15 liefern, die ein Öffnen der Schnellschlussabsperreinrichtung verhindern, solange die beiden Absperrorgane 5 und 11 nicht gleichzeitig geschlossen sind.The signal transmitters 20 and 21 can be designed in such a way that they provide position reports to the servo motor 15 which prevent the quick-closing shut-off device from opening as long as the two shut-off devices 5 and 11 are not closed at the same time.
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1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings