DE102010061593A1

DE102010061593A1 - Systeme und Vorrichtungen für eine Brennstoffsteuereinrichtung zur Verwendung in einer Gasturbine

Info

Publication number: DE102010061593A1
Application number: DE102010061593A
Authority: DE
Inventors: Scott Arthur S.C. Tetzlaff; Joseph Louis S.C. Gambino; Jay Lynn S.C. Johnson; Vince N.Y. Futia; Edward Wayne S.C. Hardwicke jun.
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2011-07-14
Also published as: CN102155302A; US20110167782A1; CH702555A2; JP2011144806A

Abstract

Es ist eine Brennstoffsteuereinrichtung (28, 300) zur Verwendung in einer Gasturbine (10) geschaffen. Die Brennstoffsteuereinrichtung enthält eine erste Auslösevorrichtung (106), die konfiguriert ist, um wahlweise einen Fluiddruck aus einem Auslösefluidsystem (102) abzulassen, und wenigstens ein Gasbrennstoffsteuerventil (100, 302), das mit der ersten Auslösevorrichtung gekoppelt ist, wobei das Gasbrennstoffsteuerventil eine zweite Auslösevorrichtung (115) enthält, um während eines Spülluftbetriebs das Gasbrennstoffsteuerventil in eine sichere Stellung zu überführen.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Der hierin beschriebene Gegenstand betrifft allgemein Verbrennungssysteme zur Verwendung bei Gasturbinen und insbesondere eine Brennstoffsteuereinrichtung zur Verwendung in Gasturbinenverbrennungssystemen.
Wenigstens einige bekannte Gasturbinen enthalten einen Verdichterabschnitt, einen Brennkammerabschnitt und wenigstens einen Turbinenabschnitt. Der Verdichter verdichtet Luft, die mit einem Brennstoff vermischt und zu der Brennkammer geleitet wird. Das Gemisch wird anschließend unter Erzeugung heißer Verbrennungsgase gezündet. Die Verbrennungsgase werden zu der Turbine geleitet, die Energie aus den Verbrennungsgasen entzieht, um den Verdichter anzutreiben sowie um Nutzarbeit zu verrichten, um eine Last, wie beispielsweise einen elektrischen Generator, anzutreiben oder um ein Flugzeug im Flug anzutreiben.
Wenigstens einige bekannte Gasturbinenmaschinen arbeiten unter vielen unterschiedlichen Betriebsbedingungen, und die Brennkammerleistung unterstützt einen Maschinenbetrieb über einen weiten Bereich von Maschinenbetriebsbedingungen hinweg. Eine Steuerung der Brennkammerleistung kann eine Verbesserung der gesamten Betriebszustände der Gasturbinenmaschine ermöglichen. Außerdem kann eine Steuerung der Brennkammerleistung eine größere Streuung der Gasbrennstoffzusammensetzung, z. B. in Bezug auf den Heizwert und das spezifische Gewicht, zulassen, während NO_x-Emissionen und die Verbrennungsdynamik innerhalb vorbestimmter Grenzwerte gehalten werden. Gasturbinen, die mit DLN-Verbrennungssystemen (Dry Low NO_x, mager vorgemischte Verbrennungssysteme mit geringen NO_x-Emissionen) verwenden gewöhnlich Brennstoffzufuhrsysteme, die Mehrfachdüsen-Vormischbrennkammern enthalten. DLN-Brennkammerkonstruktionen nutzen eine mager vorgemischte Verbrennung, um geringe NO_x-Emissionen zu erreichen, ohne Verdünnungsmittel, wie beispielsweise Wasser oder Dampf, einzusetzen.
Eine mager vorgemischte Verbrennung umfasst ein Vormischen des Brennstoffs und der Luft stromaufwärts von der Flammenzone der Brennkammer und einen Betrieb in der Nähe der mageren Entflammbarkeitsgrenze des Brennstoffs, um Spitzenflammentemperaturen und die NO_x-Erzeugung gering zu halten. Um die Stabilitätsprobleme, die mit einer mager vorgemischten Verbrennung einhergehen, und den weiten Brennstoff-zu-Luft-Verhältnisbereich, der in dem Gasturbinenbetriebsbereich auftritt, zu bewältigen, enthalten wenigstens einige bekannte DLN-Brennkammern gewöhnlich mehrere Gasbrennstoffsteuerventile. Das Gasturbinenbrennstoffsystem weist einen gesondert gesteuerten Zufuhrkreislauf auf, um jedes Gasbrennstoffsteuerventil zu versorgen. Das Steuersystem variiert den Brennstofffluss zu jedem (die Brennstoffaufteilung auf jedes) Gasbrennstoffsteuerventil über den Betriebsbereich der Turbine hinweg, um die Flammenstabilität, geringe Emissionen und eine akzeptable Lebensdauer der Brennkammer zu erhalten. Die Brennstoffaufteilung dient dazu, den gesamten Brennstofffluss auf die aktiven Gasbrennstoffsteuerventile aufzuteilen, um den gewünschten Brennstofffluss zu der Brennkammer zu erreichen.
Während des Betriebs bekannter Gasturbinen ist es häufig erwünscht, gezielt zu wählen, welche Gasbrennstoffsteuerventile im Betrieb sind. Zum Beispiel werden in einigen Maschinen mehrere Brennstoffkreisläufe verwendet, um unterschiedliche Brennstoffe während unterschiedlicher Betriebsstufen zuzuführen. Wenn ein Betrieb eines anderen Brennstoffkreislaufs gewählt wird, ist es üblich, den aktiven Brennstoffkreislauf zunächst von jedem überschüssigen Brennstoff freizuspülen, der vorhanden sein kann, bevor der neue Kreislauf aktiviert wird. Dies wird in einem Spülluftbetrieb bewerkstelligt, der restlichen Brennstoff aus dem Brennstoffkreislauf spült. In bekannten Systemen wird während des Spülluftbetriebs wenigstens ein Gasbrennstoffsteuerventil in eine Schließstellung überführt. Jedoch ist es in bekannten Systemen möglich, dass während des Spülluftbetriebs das Gasbrennstoffsteuerventil beim Empfang eines unvorhergesehenen oder außerplanmäßigen Steuersignals öffnet. Ein Öffnen eines derartigen Ventils während eines Spülbetriebs kann zulassen, dass Brennstoff durch das Ventil entweicht, was eine Beschädigung an der Gasturbine hervorrufen kann. Genauer gesagt, kann Brennstoff, der in die Spülluft entweicht, gezündet werden und gegebenenfalls die Gasturbine beschädigen. Demgemäß ist es erwünscht, ein Brennstoffsteuersystem zu haben, das einzelne Gasbrennstoffsteuerventile während eines Spülluftbetriebs hydromechanisch schließen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt ist eine Brennstoffsteuereinrichtung zur Verwendung in einer Gasturbine geschaffen. Die Brennstoffsteuereinrichtung enthält eine erste Auslösevorrichtung, die konfiguriert ist, um wahlweise einen Fluiddruck aus einem Auslösefluidsystem abzulassen. Mit der ersten Auslösevorrichtung ist wenigstens ein Gasbrennstoffsteuerventil gekoppelt. Das Gasbrennstoffsteuerventil enthält eine zweite Auslösevorrichtung zur Überführung des Gasbrennstoffsteuerventils in eine sichere Stellung während eines Spülluftbetriebs.
In einem weiteren Aspekt ist ein Gasturbinensystem geschaffen. Das Gasturbinensystem enthält wenigstens eine Brennkammer und eine Brennstoffsteuereinrichtung, die mit der Brennkammer gekoppelt und eingerichtet ist, um ein Brennstoffzufuhr zu der Brennkammer zu regeln. Die Brennstoffsteuereinrichtung enthält eine erste Auslösevorrichtung, die konfiguriert ist, um wahlweise einen Fluiddruck aus einem Auslösefluidsystem abzulassen. Wenigstens ein Gasbrennstoffsteuerventil ist mit der ersten Auslösevorrichtung gekoppelt. Das Gasbrennstoffsteuerventil enthält eine zweite Auslösevorrichtung zur Überführung des Gasbrennstoffsteuerventils zu einer sicheren Stellung während eines Spülluftbetriebs.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer beispielhaften Gasturbine.
2 zeigt eine schematisierte Darstellung einer beispielhaften Brennstoffsteuereinrichtung, die bei der in 1 veranschaulichten Gasturbine verwendet werden kann.
3 zeigt eine schematisierte Darstellung einer alternativen Brennstoffsteuereinrichtung, die bei der in 1 veranschaulichten Gasturbine verwendet werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Während die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren im Zusammenhang mit einer Gasturbinenanlage beschrieben sind, die in einer industriellen Umgebung eingesetzt wird, ist es vorgesehen, dass die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren die Verwendung in anderen Anwendungen von Verbrennungsturbinensystemen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Turbinen, die in einem Flugzeug eingebaut sind, finden können. Außerdem sind die hierin angegebenen Prinzipien und Lehren auf Gasturbinenmaschinen bzw. -triebwerke anwendbar, die mit vielfältigen brennbaren Brennstoffen, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, Erdgas, Benzin, Kerosin, Dieselbrennstoff und Düsentreibstoff, arbeiten. Die hierin nachstehend enthaltene Beschreibung ist folglich nur zur Veranschaulichung und nicht zur Beschränkung angegeben. Allgemein ermöglichen die hierin beschriebenen Ausführungsformen eine wahlweise Steuerung wenigstens eines Gasbrennstoffsteuerventils in einer Gasturbinenmaschine bzw. einem Gasturbinentriebwerk durch Implementierung der hierin beschriebenen Merkmale.
1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Gasturbinensystems 10. In der beispielhaften Ausführungsform enthält das Gasturbinensystem 10 einen Verdichter 12, wenigstens eine Brennkammer 14, eine mit dem Verdichter 12 antriebsmäßig verbundene Turbine 16, ein Steuersystem oder einen Kontroller 18 und eine Brennstoffsteuereinrichtung 28. Die Brennkammer 14 ist mit dem Verdichter 12 derart gekoppelt, dass die Brennkammer 14 mit dem Verdichter 12 in Strömungsverbindung steht. Die Brennstoffsteuereinrichtung 28 ist mit der Brennkammer 14 gekoppelt und ist konfiguriert, um Brennstoff in die Brennkammer 14 zu leiten. Ein Einlasskanal 20 leitet Umgebungsluft zu dem Verdichter 12. In einer Ausführungsform werden eingespritztes Wasser und/oder andere Befeuchtungsmittel ebenfalls zu dem Verdichter 12 durch den Einlasskanal 20 geleitet. Der Einlasskanal 20 kann mehrere Kanäle, Filter, Siebe und/oder schallabsorbierende Vorrichtungen enthalten, die zu Druckverlusten der Umgebungsluft beitragen, die durch den Einlasskanal 20 hindurch in eine oder mehrere Einlassleitschaufeln 21 des Verdichters 12 strömt.
Während des Betriebs leitet der Einlasskanal 20 Luft zu dem Verdichter 12 hin. Die Einlassluft wird auf höhere Drücke und Temperaturen komprimiert. Die komprimierte Luft wird zu der Brennkammer 14 ausgegeben, in der sie mit einem Brennstoff vermischt und gezündet wird, um Verbrennungsgase zu erzeugen, die zu der Turbine 16 strömen, die den Verdichter 12 antreibt. Die Verbrennungsgase werden erzeugt und zu der Turbine 16 geleitet, in der Wärmeenergie des Gasstroms in mechanische Drehenergie umgewandelt wird. Abgase verlassen die Turbine 16 und strömen durch den Abgaskanal 22.
In der beispielhaften Ausführungsform leitet ein Abgaskanal 22 Verbrennungsgase aus der Turbine 16 durch z. B. eine Emissionssteuerung und/oder schallabsorbierende Vorrichtungen. Der Abgaskanal 22 kann schallabsorbierende Materialien und/oder Emissionssteuereinrichtungen enthalten, die einen Gegendruck für die Turbine 16 hervorrufen. Die Größe der Einlassdruckverluste und des Gegendrucks kann im Laufe der Zeit aufgrund der Hinzufügung von Komponenten zu den Kanälen 20, 22 und/oder der Ansammlung von Staub und Schmutz, die die Einlass- und/oder Abgaskanäle 20 bzw. 22 zusetzen, variieren. Die Turbine 16 kann einen Generator 24 antreiben, der elektrischen Strom erzeugt. Die Einlassverluste an dem Verdichter 12 und die Turbinenabgasdruckverluste sind generell von dem korrigierten Durchfluss durch das Gasturbinensystem 10 abhängig. Außerdem kann die Größe der Einlassverluste und des Turbinengegendrucks mit der Durchflussrate durch das Gasturbinensystem 10 variieren.
Der Betrieb des Gasturbinensystems 10 kann anhand verschiedener Sensoren 26 überwacht werden, die verschiedene Zustände der Turbine 16, des Generators 24 und der Umgebung erfassen. Zum Beispiel können Temperatursensoren 26 die Umgebungstemperatur, die das Gasturbinensystem 10 umgibt, die Verdichterauslasstemperatur, die Turbinenabgastemperatur und andere Temperaturmesswerte des durch das Gasturbinensystem 10 hindurchströmenden Gasstroms überwachen. Drucksensoren 26 können den Umgebungsdruck sowie statische und dynamische Druckniveaus an dem Einlasskanal 20, an dem Verdichter 12, an dem Abgaskanal 22 und/oder an anderen Stellen in dem Gasstrom, die in dem Gasturbinensystem 10 definiert sind, überwachen. Feuchtesensoren 26, wie beispielsweise Feucht- und Trockenthermometer bzw. Psychometer, messen Umgebungsfeuchte an dem Einlasskanal 20. Die Sensoren 26 können auch Strömungssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Flammendetektorsensoren, Ventilpositionssensoren, Leitschaufelwinkelsensoren und/oder sonstige Sensoren enthalten, die verschiedene Parameter in Bezug auf den Betrieb des Gasturbinensystems 10 erfassen. In dem hierin verwendeten Sinne bezeichnet der Ausdruck „Parameter” physikalische Eigenschaften, deren Werte verwendet werden können, um die Betriebszustände des Gasturbinensystems 10, wie beispielsweise Temperaturen, Drücke und Gasflüsse an definierten Stellen, zu definieren.
Die Brennstoffsteuereinrichtung 28 ist mit der Brennkammer 14 gekoppelt und regelt den Brennstoff, der von einer Brennstoffversorgung zu der Brennkammer 14 strömt, und sie steuert die Aufteilung auf die Brennstoffflüsse auf verschiedene (in 2 veranschaulichten) Gasbrennstoffsteuerventilen 100, die mit einer in der Brennkammer 14 definierten Verbrennungskammer verbunden sind. Die Brennstoffsteuereinrichtung 28 kann ferner die Art des der Brennkammer 14 zugeführten Brennstoffs auswählen. Die Brennstoffsteuereinrichtung 28 kann ferner Brennstoffaufteilungsbefehle erzeugen und ausführen, die eine Menge des zu primären Gasbrennstoffsteuerventilen 100 strömenden. Brennstoffs und eine Menge des Brennstoffs, der zu sekundären Gasbrennstoffsteuerventilen 100 strömt, bestimmen.
Das Steuersystem 18 kann ein Computersystem sein, das wenigstens einen Prozessor enthält, der Programme ausführt, um unter Verwendung von Sensoreingaben und Anweisungen von menschlichen Bedienern den Betrieb des Gasturbinensystems 10 zu steuern. Durch das Steuersystem 18 ausgeführte Programme können z. B. Ablaufalgorithmen zur Regelung des Brennstoffzuflusses zu der Brennkammer 14 enthalten. Durch das Steuersystem 18 erzeugte Befehle veranlassen die Brennstoffsteuereinrichtung 28, die Gasbrennstoffsteuerventile 100 einzustellen, die den Durchfluss, die Brennstoffaufteilungen und die Art des zu der Brennkammer 14 gelieferten Brennstoffs steuern/regeln, und andere Steuereinstellungen an dem Gasturbinensystem 10 zu aktivieren.
In der beispielhaften Ausführungsform steuert/regelt das Steuersystem 18 das Gasturbinensystem 10 zum Teil auf der Basis von Algorithmen, die in einem Computerspeicher des Steuersystems 18 abgespeichert sind. Derartige Algorithmen ermöglichen dem Steuersystem 18, die NO_x- und CO-Emissionen in dem Turbinenabgas innerhalb bestimmter vordefinierter Emissionsgrenzen zu halten und die Feuerungstemperatur der Brennkammer innerhalb vordefinierter Temperaturgrenzen zu halten. Die Algorithmen enthalten Eingaben hinsichtlich Parametervariablen für das momentane Verdichterdruckverhältnis, die momentane spezifische Umgebungsfeuchtigkeit, den momentanen Einlassdruckverlust und den momentanen Turbinenabgasgegendruck. Wegen der Parameter in den Eingaben, die durch die Algorithmen verwendet werden, berücksichtigt das Steuersystem 18 saisonale Schwankungen der Umgebungstemperatur und -feuchte sowie Veränderungen der Einlassdruckverluste durch den Einlasskanal 20 des Gasturbinensystems 10 sowie des Abgasgegendrucks an dem Abgaskanal 22. Eingangsparameter für die Umgebungsbedingungen sowie Einlassdruckverluste und Abgasgegendruck ermöglichen NO_x-, CO- und Turbinenfeuerungsalgorithmen, die in dem Steuersystem 18 ausgeführt werden, saisonale Schwankungen in dem Betrieb des Gasturbinensystems 10 sowie Veränderungen der Einlassverluste und des Gegendrucks automatisch auszugleichen. Folglich ist der Bedarf nach einem Bediener, der ein Gasturbinensystem 10 von Hand anpasst, um saisonale Schwankungen der Umgebungsbedingungen sowie Veränderungen der Einlassdruckverluste oder des Turbinenabgasgegendrucks zu berücksichtigen, reduziert.
In der beispielhaften Ausführungsform kann die Brennkammer 14 ein DLN-Verbrennungssystem sein. Das Steuersystem 18 kann programmiert sein und modifiziert werden, um das DLN-Verbrennungssystem zu steuern und Brennstoffaufteilungen festzusetzen.
2 zeigt eine schematisierte Darstellung einer beispielhaften Brennstoffsteuereinrichtung 28, die bei dem (in 1 veranschaulichten) Gasturbinensystem 10 eingesetzt werden kann. In der beispielhaften Ausführungsform enthält die Brennstoffsteuereinrichtung 28 ein Auslösefluidsystem 102, ein Hydraulikfluidsteuersystem 104, eine erste oder primäre elektrische Auslösevorrichtung 106 und wenigstens ein Gasbrennstoffsteuerventil 100. Das Auslösefluidsystem 102 liefert eine Strömung eines Auslösefluids mit einem vorbestimmten positiven Druck zu der Brennstoffsteuereinrichtung 28. Das Hydraulikfluidsteuersystem 104 leitet eine Strömung eines Hydraulikfluids zu der Brennstoffsteuereinrichtung 28.
Die primäre elektrische Auslösevorrichtung 106 ist mit einer Auslösefluidablassleitung 108 verbunden und leitet ein Auslösefluid von dem Auslösefluidsystem 102 zu der Auslösefluidablassleitung 108. Das Steuersystem 18 (wie es in 1 veranschaulicht ist) ist mit der primären elektrischen Auslösevorrichtung 106 gekoppelt, um den Betrieb der primären elektrischen Auslösevorrichtung 106 zu steuern. Beim Empfang eines Signals von dem Steuersystem 18 ist die primäre elektrische Auslösevorrichtung 106 wirksam, um durch Ableiten von Auslösefluid aus dem Auslösefluidsystem 102 zu der Auslösefluidablassleitung 108 wahlweise den Fluiddruck in dem Auslösefluidsystem 102 abzulassen. In einer Ausführungsform sendet das Steuersystem 18 ein 125 V Gleichspannungssignal (DC-Signal) zu der primären elektrischen Auslösevorrichtung 106. In einer alternativen Ausführungsform sendet das Steuersystem 18 entweder ein 120 V Wechselspannungssignal (AC-Signal) oder ein 24 V DC-Signal oder irgendwelche sonstigen Signalspannungen, die der Brennstoffsteuereinrichtung 28 ermöglichen, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren.
Das Gasbrennstoffsteuerventil 100 enthält ein umschließendes Gehäuse 112, das ein erstes oder primäres Auslöserelaismodul 114, ein zweites oder sekundäres Auslöserelaismodul 115, ein Gasventil 116, einen Hydraulikzylinder 117, der mit dem Gasventil 116 gekoppelt ist, eine zweite oder sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 118, ein Servoventil 120, eine Niederdruck-Ablassleitung 122 und eine Hydraulikfluidfiltereinrichtung 124 enthält.
Das Hydraulikfluidsteuersystem 104 liefert ein Hydraulikfluid zu dem Gasbrennstoffsteuerventil 100, um einen Betrieb des Gasventils 116 zu ermöglichen. Das Hydraulikfluidsteuersystem 104 enthält einen ersten oder hydraulischen Betriebskreislauf 126 und einen zweiten oder hydraulischen Auslösekreislauf 128. Eine Blende 130 ist mit dem Hydraulikfluidsteuersystem 104 gekoppelt und ist zwischen dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 und dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 angeordnet. Die Blende 130 dient im Betrieb dazu, einen geeigneten Hydraulikdruck in dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 aufrechtzuerhalten, um einen Betrieb des Hydraulikzylinders 117 und des Gasventils 116 zu unterstützen. In der beispielhaften Ausführungsform ermöglicht die Blende 130 die Aufrechterhaltung eines positiven Hydraulikdrucks in dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 bei einem Verlust des Hydraulikfluids und/oder des Hydraulikfluiddrucks in dem hydraulischen Auslösekreislauf 128.
Der Hydraulikbetriebskreislauf 126 leitet das Hydraulikfluid zu dem Hydraulikzylinder 117 zur Betätigung des Gasventils 116. Das Gasventil 116 ist hydraulisch betätigt und lässt sich zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegen. Ein Servoventil 120 ist mit dem Hydraulikzylinder 117 und dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 gekoppelt, um einen Fluss des Hydraulikfluids zu dem Hydraulikzylinder 117 zu regeln. Das Steuersystem 118 ist mit dem Servoventil 120 gekoppelt, um den Betrieb des Servoventils 120 zu steuern. Beim Empfang eines Signals von dem Steuersystem 18 ist das Servoventil 120 wirksam, um gezielt Hydraulikfluiddruck in dem Hydraulikzylinder 117 abzulassen, indem es das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 zu dem Gasventil 116 leitet. Das Gasventil 116 ist wahlweise zwischen einer Offen- und einer Schließstellung positionierbar, nachdem es eine Strömung eines Hydraulikfluids von dem Servoventil 120 empfängt. Da das Servoventil 120 das Hydraulikfluid zu dem Hydraulikzylinder 117 leitet, betätigt der Hydraulikzylinder 117 das Gasventil 116, um den Brennstoffdurchfluss zu der (in 1 veranschaulichten) Brennkammer 14 zu regeln.
Das primäre Auslöserelaismodul 114 ist mit dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 und dem hydraulischen Betriebskreislauf 126 gekoppelt. Das primäre Auslöserelaismodul 114 ist auf einen Verlust des Hydraulikfluiddrucks in dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 hin bewegbar. Das primäre Auslöserelaismodul 114 ist mit dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 gekoppelt und zwischen dem Servoventil 120 und dem Hydraulikzylinder 117 angeordnet, um einen Durchfluss des Hydraulikfluids von dem Servoventil 120 zu dem Hydraulikzylinder 117 zu steuern. Das primäre Auslöserelaismodul 114 lässt beim Erfassen eines Verlustes des Hydraulikfluiddrucks in dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 den Hydrauliksystemdruck in dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 ab. Das primäre Auslöserelaismodul 114 ist ferner mit der Niederdruck-Ablassleitung 122 gekoppelt, so dass das primäre Auslöserelaismodul 114 während eines Hydraulikfluiddruckverlustes in dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 ableitet.
Das primäre Auslöserelaismodul 114 ist zwischen einer ersten oder nicht ausfallsicheren Stellung (nicht veranschaulicht) und einer (in 2 veranschaulichten) zweiten oder ausfallsicheren Stellung bewegbar. In der nicht-ausfallsicheren Stellung leitet das primäre Auslöserelaismodul 114 einen Hydraulikfluidstrom von dem Servoventil 120 zu dem Hydraulikzylinder 117, um einen Betrieb des Gasventils 116 zu ermöglichen. In der ausfallsicheren Stellung verhindert das primäre Auslöserelaismodul 114 eine Hydraulikfluidströmung von dem Servoventil 120 zu dem Hydraulikzylinder 117 und leitet eine Hydraulikfluidströmung von dem Hydraulikzylinder 117 zu der Niederdruck-Ablassleitung 122, so dass verhindert wird, dass ein hinreichender Hydraulikdruck zu dem Hydraulikzylinder 117 und dem Gasventil 116 geleitet wird. In der beispielhaften Ausführungsform befindet sich das primäre Auslöserelaismodul 114 in der nicht ausfallsicheren Stellung, wenn ein positiver Hydraulikdruck dem primären Auslöserelaismodul 114 von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 zugeführt wird. Bei einem Verlust bzw. Abfall des Hydraulikdrucks von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 geht das primäre Auslöserelaismodul 114 von der nicht ausfallsicheren Stellung zu der ausfallsicheren Stellung über.
Der hydraulische Auslösekreislauf 128 leitet das Hydraulikfluid zu der sekundären elektrischen Auslösevorrichtung 118, dem primären Auslöserelaismodul 114 und dem sekundären Auslöserelaismodul 115. Die sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 118 steht in Strömungsverbindung mit dem primären Auslöserelaismodul 114 und mit dem sekundären Auslöserelaismodul 115 über den hydraulischen Auslösekreislauf 128. Die sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 118 ist konfiguriert, um wahlweise Fluiddruck aus dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 abzulassen. Die Niederdruck-Ablassleitung 122 ist mit der sekundären elektrischen Auslösevorrichtung 118 gekoppelt, um der sekundären elektrischen Auslösevorrichtung 118 zu ermöglichen, das Hydraulikfluid aus dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 abzuleiten. Das Steuersystem 18 ist mit der sekundären elektrischen Auslösevorrichtung 118 gekoppelt, um den Betrieb der sekundären elektrischen Auslösevorrichtung 118 zu steuern, und ist konfiguriert, um ein Signal zu der sekundären elektrischen Auslösevorrichtung 118 zu übertragen.
Das sekundäre Auslöserelaismodul 115 steht in Strömungsverbindung mit dem primären Auslöserelaismodul 114 und mit der sekundären elektrischen Auslösevorrichtung 118 über den hydraulischen Auslösekreislauf 128. Das sekundäre Auslöserelaismodul 115 ist ferner mit der primären elektrischen Auslesevorrichtung 106 über das Auslösefluidsystem 102 gekoppelt. Das sekundäre Auslöserelaismodul 115 ist konfiguriert, um wahlweise Fluiddruck aus dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 abzulassen. Die Niederdruck-Ablassleitung 122 ist mit dem sekundären Auslöserelaismodul 115 gekoppelt, um dem sekundären Auslöserelaismodul 115 zu ermöglichen, Hydraulikfluid von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 zu leiten. In der beispielhaften Ausführungsform ermöglicht das sekundäre Auslöserelaismodul 115 die Aufrechterhaltung eines positiven Hydraulikdrucks in dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 bei einem positiven Auslösefluiddruck von dem Auslösefluidsystem 102. Bei einem Verlust (Abbau) des Auslösefluiddrucks von dem Auslösefluidsystem 102 leitet das sekundäre Auslöserelaismodul 115 eine Hydraulikfluidströmung von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 zu der Niederdruck-Ablassleitung 128, um einen Abbau des Hydraulikdrucks des hydraulischen Auslösekreislaufs in dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 und an dem primären Auslöserelaismodul 114 zu ermöglichen.
Das Hydraulikfluidsteuersystem 104 leitet das Hydraulikfluid durch die Hydraulikfluidfiltereinrichtung 124, so dass das Hydraulikfluid zur Verwendung in dem Servoventil 120 und dem Hydraulikzylinder 117 geeignet ist. Die Hydraulikfluidfiltereinrichtung 124 enthält einen Hochleistungsfilter 132 zur Filterung eines Hydraulikfluids und eine optische Anzeige 134. Der Hochleistungsfilter 132 ermöglicht das Entfernen großer Ölverunreinigungen, Schmutz und Fremdkörper aus dem Hydraulikfluid. Die optische Anzeige 134 zeigt an, wann der empfohlene Differenzdruck über der Hydraulikfluidfiltereinrichtung 124 überschritten worden ist, so dass der Hochleistungsfilter 132 ersetzt werden sollte.
In der beispielhaften Ausführungsform enthält das Gasventil 116 ein Vorspannelement 136, das das Gasventil 116 bei einem Hydraulikdruckabfall in eine sichere Stellung vorspannt. Das primäre Auslöserelaismodul 114 ist mit dem Servoventil 120 gekoppelt, um während eines Hydraulikfluiddruckabfalls von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 eine Strömung des Hydraulikfluids von dem Servoventil 120 zu dem Gasventil 116 zu verhindern. In der beispielhaften Ausführungsform ist die sichere Stellung für das Gasventil 116 eine vollständig geschlossene Stellung. In einer alternativen Ausführungsform ist die sichere Stellung für das Gasventil 116 eine vollständig offene Stellung, eine teilweise geöffnete Stellung oder eine teilweise geschlossene Stellung.
In der beispielhaften Ausführungsform enthält das primäre Auslöserelaismodul 114 eine oder mehrere hydraulisch betätigte Zweistellungs-Ventile 200, einen Gasventilanschluss 210, einen Hydraulikfluidanschluss 212 und einen Ablassleitungsanschluss 214. Das Ventil 200 ist zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar. In der ersten Stellung ist das Ventil 200 in Strömungsverbindung zwischen dem Hydraulikfluidanschluss 212 und dem Gasventilanschluss 210 angeschlossen, so dass der Hydraulikbetriebskreislauf 126 mit dem Hydraulikzylinder 117 strömungsmäßig verbunden ist. In der zweiten Stellung (wie sie in 2 veranschaulicht ist) ist das Ventil 200 zwischen dem Ablassleitungsanschluss 214 und dem Gasventilanschluss 210 angeschlossen, so dass der Hydraulikzylinder mit der Niederdruck-Ablassleitung 122 strömungsmäßig verbunden ist. Wenn während des Betriebs das primäre Auslöserelaismodul 114 einen positiven Hydraulikfluiddruck von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 empfängt, bewegt sich das Ventil 200 zu der ersten Stellung, so dass der Hydraulikfluiddruck von dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 dem Hydraulikzylinder 117 zugeführt wird. Wenn der Hydraulikfluiddruck des hydraulischen Auslösekreislaufs sinkt, bewegt sich das Ventil 200 zu der zweiten Stellung, so dass der Hydraulikzylinder 117 von dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 getrennt wird und so dass der Hydraulikfluiddruck in dem Hydraulikzylinder 117 und dem Gasventil 116 verringert ist. Wenn der Hydraulikdruck in dem Hydraulikzylinder 117 absinkt, bewegt das Vorspannelement 136 das Gasventil 116 in eine sichere Stellung.
In der beispielhaften Ausführungsform enthält die sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 118 ein oder mehrere elektrisch betätigte Ventile 216. Das Ventil 216 ist zwischen einer ersten oder erregten Stellung und einer zweiten oder entregten Stellung bewegbar. In der ersten Stellung ist das Ventil 216 positioniert, um einen Durchfluss des Hydraulikfluids von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 zu verhindern, um einen positiven Fluiddruck in der hydraulischen Auslöseschaltung 128 zu ermöglichen. In der zweiten Stellung (wie sie in 2 veranschaulicht ist) ist das Ventil 216 positioniert, um eine Strömung des Hydraulikfluids von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 zu leiten. Während des Betriebs befindet sich das Ventil 216 normalerweise in der ersten Stellung, die es ermöglicht, dass ein positiver Fluiddruck des hydraulischen Auslösekreislaufs dem primären Auslöserelaismodul zugeführt wird. Beim Empfang eines ersten Signals von dem Steuersystem 18 bewegt sich das Ventil 216 zu der ersten Stellung, so dass das Hydraulikfluid des hydraulischen Auslösekreislaufs daran gehindert wird, von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 geleitet zu werden, was folglich einen positiven Hydraulikfluiddruck des hydraulischen Auslösekreislaufs an dem primären Auslöserelaismodul 114 ergibt. Beim Ausbleiben bzw. Verlust des ersten Signals von dem Steuersystem 18 bewegt sich das Ventil 216 von der ersten Stellung zu der zweiten Stellung, so dass das Hydraulikfluid des hydraulischen Auslösekreislaufs von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 geleitet wird, was folglich eine Verringerung des Hydraulikfluiddrucks des hydraulischen Auslösekreislaufs an dem primären Auslöserelaismodul 114 ergibt. In einer alternativen Ausführungsform bewegt sich das Ventil 216 beim Empfang eines zweiten Signals von dem Steuersystem 18 von der ersten Stellung zu der zweiten Stellung. In einer anderen Ausführungsform ist das Steuersystem 18 konfiguriert, um ein 125 V DC-Signal zu der sekundären elektrischen Auslösevorrichtung 118 zu übertragen.
In der beispielhaften Ausführungsform enthält das sekundäre Auslöserelaismodul 115 ein oder mehrere hydraulisch betätigte Zweistellungs-Ventile 218. Das Ventil 218 ist zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar. In der ersten Stellung ist das Ventil 218 derart positioniert, dass eine Strömung des Hydraulikfluids von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 daran gehindert wird, durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 geleitet zu werden, wobei ein positiver Hydraulikfluiddruck in dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 dem primären Auslöserelaismodul 114 zugeführt wird. In der (in 2 veranschaulichten) zweiten Stellung ist das Ventil 218 derart positioniert, dass der hydraulische Auslösekreislauf 128 mit der Niederdruck-Ablassleitung 122 strömungsmäßig verbunden ist, wobei der Hydraulikfluiddruck aus dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 abgelassen wird, während eine Hydraulikfluidströmung von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 geleitet wird. Das Auslösefluidsystem 102 ist mit dem sekundären Auslöserelaismodul 115 gekoppelt, um eine Auslösefluidströmung mit einem positiven Fluiddruck zu dem sekundären Auslöserelaismodul 115 zu liefern. Während des Betriebs befindet sich das sekundäre Auslöserelaismodul 115 in der ersten Stellung bei einem positiven Auslösefluiddruck, der von dem Auslösefluidsystem 102 empfangen wird. Bei einem Verlust des Auslösefluiddrucks von dem Auslösefluidsystem 102 bewegt sich das sekundäre Auslöserelaismodul 115 zu der zweiten Stellung.
Während eines normalen Betriebs des Gasturbinensystems 10 können vielfältige Brennstoffe der Brennstoffsteuereinrichtung 28 von einem (nicht veranschaulichten) Brennstoffzuführsystem aus zugeführt werden. Die Brennstoffsteuereinrichtung 28 regelt den Fluss des Brennstoffs zu der Brennkammer 14 durch mehrere Gasbrennstoffsteuerventile 100. Wenn eine Änderung der Brennstoffart oder eine Änderung des Brennstoffgemisches, die bzw. das in dem Gasturbinensystem 10 verwendet wird, eintritt, wird während eines Spülbetriebs überschüssiger Brennstoff aus einem oder mehreren Gasbrennstoffsteuerventilen 100 entfernt. Dies ermöglicht es, den vorherigen Brennstoff aus dem Gasbrennstoffsteuerventil 100 zu entfernen, wodurch dem Gasbrennstoffsteuerventil 100 gestattet wird, für den Empfang des neuen Brennstoffgemisches bereit zu sein. Während eines Spülbetriebs sendet das Steuersystem 18 ein Signal zu der sekundären elektrischen Auslösevorrichtung 118. Beim Empfang eines Signals von dem Steuersystem 18 lässt die sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 118 Fluiddruck aus dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 ab und gibt das Hydraulikfluid durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 aus. Wenn der Hydraulikdruck von dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 abgelassen wird, lässt das primäre Auslöserelaismodul 114 den Hydraulikfluiddruck von dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 ab und leitet das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikzylinder 117 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122. Bei einem Verlust des Fluiddrucks in dem Hydraulikzylinder 117 wird das Gasventil 116 hydromechanisch durch das Vorspannelement 126 zu einer sicheren Stellung überführt. Der Druckverlust in dem Hydraulikzylinder 117 stellt sicher, dass das Gasventil 116 nicht betätigt werden kann. An sich betätigt ein unplanmäßiges Steuersignal, das von dem Steuersystem 18 zu dem Servoventil 120 übertragen wird, das Gasventil 116 nicht. Die sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 118 wirkt, um dem Gasbrennstoffsteuerventil 100 zu ermöglichen, unabhängig von anderen Gasbrennstoffsteuerventilen sicher geschlossen zu sein, so dass auf diese Weise ein fortgeführter Betrieb der anderen Gasbrennstoffsteuerventile während eines Spülbetriebs eines einzelnen Gasbrennstoffsteuerventils 100 ermöglicht und auf diese Weise eine Reduktion der Gefahr, dass während der Spülluftbetriebsvorgänge ein unplanmäßiges Zündereignis auftritt, unterstützt wird.
Während eines Betriebs des Gasturbinensystems 10 überwacht das Steuersystem 18 eine Anzahl von Betriebsparametern, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, die Temperatur, den Abgasdruck und die Verbrennungsemissionen. An sich ist das Steuersystem 18 wirksam, um das Gasturbinensystem 10 während Zeiträumen, in denen das Gasturbinensystem 10 nicht innerhalb der normalen Betriebsparameter arbeitet, abzuschalten. Während einer Abschaltung des Gasturbinensystems 10 ist es erforderlich sicherzustellen, dass die Brennstoffsteuereinrichtung 28 nicht wirksam sein kann, um Brennstoff zu der Brennkammer 14 zu liefern. Das Steuersystem 18 überträgt ein Signal zu der primären elektronischen Auslösevorrichtung 106, die dann wirksam ist, um das Auslösefluid aus dem Auslösefluidsystem 102 abzulassen, so dass jedes Gasbrennstoffsteuerventil 100 der Brennstoffsteuereinrichtung 28 einen Auslösefluiddruckverlust erfährt. Bei einem Verlust des Auslösefluiddrucks ist jedes sekundäre Auslöserelaismodul 115 in jedem Gasbrennstoffsteuerventil 100 wirksam, um den Hydraulikfluiddruck in dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 zu verringern. Während der Hydraulikdruck aus dem hydraulischen Auslösekreislauf 128 abgelassen wird, lässt das primäre Auslöserelaismodul 114 den Hydraulikfluiddruck aus dem Hydraulikbetriebskreislauf 126 ab, was zur Folge hat, dass jedes Gasventil 116 sich zu einer sicheren Stellung hin bewegt, wie dies vorstehend beschrieben ist. Dieser Betrieb ermöglicht jedem Gasbrennstoffsteuerventil 100 gleichzeitig hydromechanisch zu der sicheren Stellung bewegt zu werden.
3 zeigt eine schematisierte Darstellung einer alternativen Brennstoffsteuereinrichtung 300, die bei dem Gasturbinensystem 10 verwendet werden kann. Komponenten, die in 2 veranschaulicht sind, sind in 3 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der alternativen Ausführungsform enthält die Brennstoffsteuereinrichtung 300 ein Auslösefluidsystem 102, ein Hydraulikfluidsteuersystem 104, eine primäre elektrische Auslösevorrichtung 106 und mehrere Gasbrennstoffsteuerventile 302. Das Gasbrennstoffsteuerventil 302 enthält ein Auslöserelaismodul 304, eine sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 306, ein Gasventil 116, einen Hydraulikzylinder 117, ein Servoventil 120, eine Niederdruck-Ablassleitung 122 und eine Hydraulikfluidfiltereinrichtung 124. Das Auslöserelaismodul 304 ist mit dem Auslösefluidsystem 102 derart gekoppelt, dass sich das Auslöserelaismodul 304 bei einem Verlust des Auslösefluiddrucks bewegen lässt. Das Auslöserelaismodul 304 ist ferner mit dem Hydraulikfluidsteuersystem 104 gekoppelt, um beim Erfassen eines Verlustes des Auslösefluiddrucks den Hydrauliksystemdruck abzulassen. Das Auslöserelaismodul 304 ist auch mit der Niederdruck-Ablassleitug 122 gekoppelt, so dass das Auslöserelaismodul 304 während eines Verlustes des Auslösefluiddrucks das Hydraulikfluid durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 leitet. Die sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 306 ist mit dem Auslöserelaismodul 304 gekoppelt und ist konfiguriert, um wahlweise Fluiddruck aus dem Auslösefluidsystem 102 abzulassen. Die Niederdruck-Ablassleitung 122 ist mit der sekundären elektrischen Auslösevorrichtung 306 gekoppelt, um der sekundären elektrischen Auslösevorrichtung 306 zu ermöglichen, das Auslösefluid durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 zu leiten.
In der alternativen Ausführungsform ist das Auslöserelaismodul 304 zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar. In der ersten Stellung schafft das Auslöserelaismodul 304 eine Strömungsverbindung zwischen dem Hydraulikfluidsteuersystem 104 und dem Hydraulikzylinder 117. In der (in 3 veranschaulichten) zweiten Stellung verhindert das Auslöserelaismodul 304 im Wesentlichen eine Strömung des Hydraulikfluids von dem Hydraulikfluidsteuersystem 104 zu dem Hydraulikzylinder 117 und leitet eine Strömung des Hydraulikfluids von dem Hydraulikzylinder 117 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122.
In der alternativen Ausführungsform ist die zweite elektrische Auslösevorrichtung 306 zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar. In der ersten Stellung stellt die sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 306 eine Strömungsverbindung zwischen dem Auslösefluidsystem 102 und dem Auslöserelaismodul 304 her, wobei der Auslösefluiddruck dem Auslöserelaismodul 304 zugeführt wird. In der (in 3 veranschaulichten) zweiten Stellung verhindert die sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 306 im Wesentlichen eine Strömung des Auslösefluids zu dem Auslöserelaismodul 304 und leitet eine Strömung des Auslösefluids von dem Auslöserelaismodul 304 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122. Während des Betriebs wird, wenn sich die sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 306 in der ersten Stellung befindet, ein positiver Auslösefluiddruck über das Auslösefluidsystem 102 dem Auslöserelaismodul 304 zugeführt. Wenn sich die sekundäre elektrische Auslösevorrichtung 306 in der zweiten Stellung befindet, wird das Auslösefluid von dem Auslöserelaismodul 304 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122 geleitet, was eine Verringerung des Auslösefluiddrucks an dem Auslöserelaismodul 304 zur Folge hat. Bei einem Verlust des Auslösedrucks leitet das Auslöserelaismodul 304 das Hydraulikfluid von dem Hydraulikzylinder 117 durch die Niederdruck-Ablassleitung 122, wodurch eine Betätigung des Gasventils 116 verhindert wird.
Die Brennstoffsteuereinrichtung, wie sie hierin beschrieben ist, ermöglicht eine Reduktion der Beschädigung an einem Gasturbinensystem, indem sie eine Reduktion der Gefahr eines unplanmäßigen Zündereignisses während eines Spülluftbetriebs ermöglicht. Insbesondere ermöglichen die hierin beschriebenen Verfahren und Systeme eine Reduktion des Hydraulikdrucks an einem einzelnen Gasventil und eine hydromechanische Überführung des Gasventils in eine sichere Stellung, so dass ein unplanmäßiges Signal von dem Steuersystem zu einem Servoventil während eines Spülluftbetriebs das Gasventil nicht betätigt, was ansonsten zu einem unplanmäßigen Zündereignis führen kann. An sich wird eine Verlängerung der Betriebslebensdauer der Gasturbinenanordnung ermöglicht, was möglicherweise reduzierte Reparatur- und Instandhaltungskosten von Gasturbinensystemen zur Folge hat.
Die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren ermöglichen eine individuelle hydromechanische Überführung von Gasbrennstoffsteuerventilen in eine sichere Stellung während Spülluftbetriebsvorgängen. An sich ermöglichen die hierin beschriebenen Ausführungsformen eine Reduktion der Gefahr, dass während eines Spülluftbetriebs ein unplanmäßiges Zündereignis auftritt. Insbesondere ermöglicht eine hydromechanische Überführung eines Gasbrennstoffsteuerventils zu einer sicheren Stellung eine Reduktion der Gefahr, dass ein unplanmäßiges Steuersignal während eines Spülluftbetriebs das Gasbrennstoffsteuerventil betätigt. An sich kann aufgrund der Reduktion der Beschädigung, die im Laufe des Betriebslebens der Gasturbine eintreten kann, die Betriebslebensdauer der Gasturbine verlängert werden.
Vorstehend sind beispielhafte Ausführungsformen von Systemen und Verfahren zum Aufbau einer Brennstoffsteuereinrichtung zur Verwendung in einer Gasturbine in Einzelheiten beschrieben. Die Systeme und Verfahren sind nicht auf die speziellen Ausführungsformen, wie sie hierin beschrieben sind, beschränkt, so dass vielmehr Komponenten der Systeme und/oder Schritte des Verfahrens unabhängig und gesondert von anderen hierin beschriebenen Komponenten und/oder Schritten verwendet werden können. Zum Beispiel können die Systeme und Verfahren auch in Verbindung mit anderen Verbrennungssystemen und -verfahren verwendet werden und sind nicht auf eine Umsetzung bei lediglich der hierin beschriebenen Gasturbine beschränkt. Vielmehr kann die beispielhafte Ausführungsform in Verbindung mit vielen anderen Anwendungen von Verbrennungssystemen ausgeführt und verwendet werden.
Obwohl spezielle Merkmale verschiedener Ausführungsformen der Erfindung in einigen Zeichnungen veranschaulicht sein können und in anderen nicht, ist dies nur der Einfachheit wegen. Gemäß den Prinzipien der Erfindung kann jedes Merkmal einer Zeichnung in Verbindung mit jedem beliebigen Merkmal irgendeiner anderen Zeichnung zusammengenommen und/oder beansprucht werden.
Diese Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jedem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung umzusetzen, wozu eine Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und eine Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.
Es ist eine Brennstoffsteuereinrichtung 28, 300 zur Verwendung in einer Gasturbine 10 geschaffen. Die Brennstoffsteuereinrichtung enthält eine erste Auslösevorrichtung 106, die konfiguriert ist, um wahlweise einen Fluiddruck aus einem Auslösefluidsystem 102 abzulassen, und wenigstens ein Gasbrennstoffsteuerventil 100, 302, das mit der ersten Auslösevorrichtung gekoppelt ist, wobei das Gasbrennstoffsteuerventil eine zweite Auslösevorrichtung 115 enthält, um während eines Spülluftbetriebs das Gasbrennstoffsteuerventil in eine sichere Stellung zu überführen.
Bezugszeichenliste

10: Gasturbinensystem
12: Verdichter
14: Brennkammer
16: Turbine
18: Steuersystem
20: Einlasskanal
21: Einlassleitschaufeln
22: Abgaskanal
24: Generator
26: Drucksensoren
28: Brennstoffsteuereinrichtung
100: Gasbrennstoffsteuerventil
102: Auslösefluidsystem
104: Hydraulikfluidsteuersystem
106: Primäre elektrische Auslösevorrichtung
108: Auslösefluidablassleitung
112: Gehäuse
114: Primäres Auslöserelaismodul
115: Sekundäres Auslöserelaismodul
116: Gasventil
117: Hydraulikzylinder
118: Sekundäre elektrische Auslösevorrichtung
120: Servoventil
122: Niederdruck-Ablassleitung
124: Hydraulikfluidfiltereinrichtung
126: Hydraulikbetriebskreislauf
128: hydraulischer Auslösekreislauf
130: Blende
132: Hochleistungsfilter
134: Optische Anzeige
136: Vorspannelement
200: Hydraulisch betätigte Ventile
210: Gasventilanschluss
212: Hydraulikfluidanschluss
214: Ablassleitungsanschluss
216: Elektrisch betätigte Ventile
218: Hydraulisch betätigte Ventile
300: Brennstoffsteuereinrichtung
302: Gasbrennstoffsteuerventil
304: Auslöserelaismodul
306: Sekundäre elektrische Auslösevorrichtung

Claims

Brennstoffsteuereinrichtung (28, 300) zur Verwendung in einer Gasturbine (10), wobei die Brennstoffsteuereinrichtung aufweist: eine erste Auslösevorrichtung (106), die eingerichtet ist, um wahlweise einen Fluiddruck aus einem Auslösefluidsystem (102) abzulassen; und wenigstens ein Gasbrennstoffsteuerventil (100, 302), das mit der ersten Auslösevorrichtung gekoppelt ist, wobei das Gasbrennstoffsteuerventil eine zweite Auslösevorrichtung (115) zur Überführung des Gasbrennstoffsteuerventils in eine sichere Stellung während eines Spülluftbetriebs aufweist.
Brennstoffsteuereinrichtung (28, 300) nach Anspruch 1, die ferner ein Hydraulikfluidsteuersystem (104) aufweist, das mit dem Gasbrennstoffsteuerventil (100, 302) gekoppelt ist, wobei die zweite Auslösevorrichtung (115) eingerichtet ist, um den Fluiddruck aus dem Hydraulikfluidsteuersystem abzulassen.
Brennstoffsteuereinrichtung (28, 300) nach Anspruch 2, wobei das Gasbrennstoffsteuerventil (100, 302) ferner ein Gasventil (116) aufweist, das mit der zweiten Auslösevorrichtung (115) gekoppelt ist, wobei das Gasventil bei einem Verlust des Fluiddrucks von dem Hydraulikfluidsteuersystem (104) in eine sichere Stellung vorgespannt ist.
Brennstoffsteuereinrichtung (28, 300) nach Anspruch 3, wobei das Hydraulikfluidsteuersystem (104) einen ersten Fluidkreislauf und einen zweiten Fluidkreislauf aufweist, wobei das Gasventil (116) mit dem ersten Fluidkreislauf gekoppelt ist, wobei die zweite Auslösevorrichtung mit dem zweiten Fluidkreislauf gekoppelt ist, um den Fluiddruck aus dem zweiten Fluidkreislauf abzulassen.
Brennstoffsteuereinrichtung (28, 300) nach Anspruch 4, wobei das Gasbrennstoffsteuerventil (100, 302) ferner ein erstes Auslöserelaismodul (114) aufweist, das mit der zweiten Auslösevorrichtung (118) und mit dem Gasventil (116) gekoppelt ist, wobei das erste Auslöserelaismodul eingerichtet ist, um bei einem Verlust des Fluiddrucks von dem zweiten Fluidkreislauf den Fluiddruck aus dem ersten Fluidkreislauf abzulassen, wobei das Gasventil bei einem Verlust des Fluiddrucks von dem ersten Fluidkreislauf in eine sichere Stellung vorgespannt ist.
Brennstoffsteuereinrichtung (28, 300) nach Anspruch 5, wobei das Gasbrennstoffsteuerventil (100, 302) ferner eine Niederdruck-Ablassleitung (122) aufweist, wobei das erste Relaismodul (114) eingerichtet ist, um während eines Verlustes des Fluiddrucks von dem zweiten Fluidkreislauf das Hydraulikfluid von dem ersten Fluidkreislauf durch die Niederdruck-Ablassleitung zu leiten.
Brennstoffsteuereinrichtung (28, 300) nach Anspruch 4, wobei das Gasbrennstoffsteuerventil (100, 302) ferner eine Niederdruck-Ablassleitung (122) aufweist, wobei die zweite Auslösevorrichtung (118) eingerichtet ist, um das Hydraulikfluid von dem zweiten Fluidkreislauf durch die Niederdruck-Ablassleitung zu leiten.
Brennstoffsteuereinrichtung (28, 300) nach Anspruch 5, wobei das Gasbrennstoffsteuerventil (100, 302) ferner ein zweites Auslöserelaismodul (115) aufweist, das mit der zweiten Auslösevorrichtung (118) und mit dem ersten Auslöserelaismodul (114) gekoppelt ist, wobei das zweite Auslöserelaismodul eingerichtet ist, um bei einem Verlust des Auslösefluiddrucks von dem Auslösefluidsystem den Fluiddruck aus dem zweiten Fluidkreislauf abzulassen.
Brennstoffsteuereinrichtung (28, 300) nach Anspruch 5, wobei das Gasbrennstoffsteuerventil (100, 302) ferner ein Servoventil (120) aufweist, das mit dem Gasventil (116) gekoppelt ist, um einen Durchfluss des Hydraulikfluids von dem ersten. Fluidkreislauf zu dem Gasventil zu regeln, wobei das erste Auslöserelaismodul (114) mit dem Servoventil gekoppelt ist, um während eines Verlustes des Fluiddrucks von dem zweiten Fluidkreislauf einen Fluss des Hydraulikfluids von dem Servoventil zu verhindern.
Brennstoffsteuereinrichtung (28, 300) nach Anspruch 1, die ferner ein Steuersystem aufweist, das mit der zweiten Auslösevorrichtung (118) gekoppelt ist, um den Betrieb der zweiten Auslösevorrichtung zu steuern, wobei die zweite Auslösevorrichtung eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von einem von dem Steuersystem empfangenen Signal den Fluiddruck aus dem Hydraulikfluidsteuersystem (104) abzulassen.