DE1226828B - Selbsttaetige Einrichtung zum Anfahren und Stillsetzen einer Gasturbinenanlage - Google Patents

Selbsttaetige Einrichtung zum Anfahren und Stillsetzen einer Gasturbinenanlage

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DE1226828B
DE1226828B DEW27324A DEW0027324A DE1226828B DE 1226828 B DE1226828 B DE 1226828B DE W27324 A DEW27324 A DE W27324A DE W0027324 A DEW0027324 A DE W0027324A DE 1226828 B DE1226828 B DE 1226828B
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DEW27324A
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Palmer D Evans
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CBS Corp
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Westinghouse Electric Corp
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26Starting; Ignition
    • F02C7/268Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/34Turning or inching gear
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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Description

  • Selbsttätige Einrichtung zum Anfahren und Stillsetzen einer Gasturbinenanlage Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinenanlagen, die im wesentlichen aus Brennkammer, Verdichter und Turbine bestehen, wobei der Verdichter und die Turbine in mehrere Einheiten zerlegt sein können. Derartige Anlagen erfordern bekanntlich, da ein Selbstanlauf nicht möglich ist, wenigstens einen Andrehmotor zum Anlassen, der das Maschinenaggregat auf eine Drehzahl beschleunigt, auf der ein Eigenbetrieb der Anlage möglich ist.
  • Weiter pflegt man bei größeren Leistungen derartigen Gasturbinen auch noch Drehmotoren zuzuordnen, um zur Verhinderung von unerwünschten Formänderungen, besonders beim Abkühlen, die Wellen bzw. Läufer der Maschinenanlage mit kleiner Drehzahl antreiben zu können.
  • Es ist einleuchtend, daß es große Vorteile bietet, bei derartigen Anlagen selbsttätig arbeitende Steuervorrichtungen vorzusehen, um einen schnellen, schonenden Anlauf der Anlage sicherzustellen und gleichzeitig Fehlbedienungen auszuschalten.
  • Es ist bereits bekannt, zum selbsttätigen Anfahren bzw. Ausschalten von Gasturbinen motorisch angetriebene Steuerschaltwerke vorzusehen, die in Verbindung mit von Betriebsgrößen der Gasturbine abhängigen, z. B. geschwindigkeits- und temperaturabhängig arbeitenden Schaltern in der erforderlichen Weise beim Anfahren den Drehmotor der Drehvorrichtung, den Andrehmotor der Anlaßeinrichtung sowie die Brennstoffzufuhr und die Zündung einschalten und das rechtzeitige Abschalten von Drehmotor bzw. Andrehmotor und gegebenenfalls beim Stillsetzen des Maschinenaggregates ein erneutes vorübergehendes Einschalten des Andrehmotors bewirken, wobei Drehmotor bzw. Andrehmotor je durch gesonderte Überholkupplungen so mit dem Maschinensatz verbunden sind, daß bei höheren Drehzahlen die Verbindung zwischen Drehmotor bzw. Andrehmotor und der Welle des Gasturbinensatzes unterbrochen ist.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß das bei der erwähnten Einrichtung vorhandene Motorsteuerschaltwerk einen verhältnismäßig verwickelten Aufbau aufweist, der eine hohe Präzision der Fertigung und einen verhältnismäßig großen Aufwand erfordert. Noch ungünstiger werden dabei die Verhältnisse, wenn das Steuerschaltwerk umgesteuert werden muß, um beim Abschalten der Gasturbinenanlage und Abfallen der Drehzahl ein selbsttätiges Zuschalten des Drehmotors zu erzielen, um vor dem Stillsetzen der Maschine längere Zeit die Wellen und Läufer des Gasturbinensatzes mit einer verhältnismäßig kleinen Drehzahl anzutreiben. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß sich bei den verhältnismäßig hohen Drehzahlen der Gasturbine erhebliche Schwierigkeiten bei der Ausbildung der Überholkupplungen besonders für den bzw. die vorhandenen Andrehmotoren ergeben, die eine beträchtliche Leistung aufweisen.
  • Gemäß der Erfindung wird eine wesentlich vorteilhaftere Ausbildung einer derartigen selbsttätigen Einrichtung zum Anfahren und Stillsetzen einer Gasturbinenanlage, die einen elektrischen Andrehmotor mit Schaltkupplung und einen elektrischen Drehmotor mit Überholkupplung aufweist, dadurch erzielt, daß der Drehmotor durch eine überholkupplung mit dem Andrehmotor und dieser durch eine Schaltkupplung mit einer Welle des Maschinensatzes verbunden ist, daß zum Anfahren mittels einer Relaisgruppe in Verbindung mit einem bei kleiner Drehzahl geschlossenen Drehzahlschalter ein Magnetventil geöffnet und dadurch ein Kupplungsdruckschalter und eine Schaltkupplung betätigt werden, wodurch der Drehmotor bei eingerückter Schaltkupplung anläuft, daß anschließend mittels eines Zeitschalters der Andrehmotor mit . zeitlicher Verzögerung eingeschaltet wird, worauf der Drehmotor mit Hilfe der Überholkupplung leer läuft, daß bei steigender Drehzahl unter dem Einfluß des zunehmenden Verdichterenddruckes durch einen Verdichterdruckschalter der Drehmotor abgeschaltet, ein Brennstoffzuführventil geöffnet und die Zündung eingeschaltet wird, daß bei einer Teildrehzahl, beispielsweise von etwa 45 % der Normaldrehzahl, der Drehzahlschalter geöffnet und dadurch unter Umsteuerung des Kupplungsdruckschalters die Schaltkupplung zwischen Andrehmotor und Welle des Maschinensatzes ausgerückt wird. Beim Abschalten des Maschinensatzes und dem hiernach eintretenden Sinken der Drehzahl und Verminderung des Verdichterdruckes werden abhängig von dem erneuten Schließen des Drehzahlschalters und dem Öffnen des Verdichterdruckschalters unter Überwachung mittels eines im Abgasstrom der Gasturbine angeordneten Temperaturschalters der Druckschalter und die Schaltkupplung zur Verbindung des Drehmotors mit einer Welle des Maschinensatzes wieder umgesteuert und der Stromkreis für den Drehmotor so lange geschlossen, bis bei Verminderung der Turbinenabgastemperatur durch den Temperaturschalter über das Magnetventil die Schaltkupplung ausgerückt und über den Kupplungsdruckschalter der Drehmotor ausgeschaltet wird.
  • Der Vorschlag der Erfindung macht es möglich, die Steuerung erheblich zu vereinfachen und mit einer kleinen Anzahl von handelsüblichen Relais an Stelle eines Motorschaltwerkes in Verbindung mit drehzahlabhängig bzw. druckabhängig und temperaturabhängig gesteuerten Kontakten mittels einer einfachen Druckknopfsteuerung ein selbsttätiges Anlassen und ein selbsttätiges Stillsetzen mit Drehbetrieb während des Erkaltens des Maschinenaggregates herbeizuführen. Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß durch eine steuerbare Kupplung die beiden über eine überholkupplung sehr kleiner Leistung verbundenen Motoren (Drehmotor und Andrehmotor) zwangläufig von dem Gasturbinensatz in dem Bereich höherer Drehzahlen abgetrennt werden können, wodurch die Sicherheit der Anlage erhöht wird.
  • Die Erfindung soll im folgenden näher an Hand der Zeichnung erläutert werden.
  • Die Zeichnung zeigt schematisch eine Gasturbinenanlage mit einer Dreh- und Andreheinrichtung gemäß der Erfindung.
  • Die Gasturbinenanlage 10 umfaßt die üblichen Bestandteile, insbesondere einen Verdichter 11, eine Gasturbine 12 und eine Brennkammer 13, die zwischen dem Verdichter und der Turbine 12 eingeschaltet ist. Die Läufer der Turbine und des Kompressors sind durch eine gemeinsame Welle 14 verbunden. In die Brennkammer 13 wird Öl od. dgl. von einem Brennstoffbehälter über eine Regeleinrichtung 15 zugeführt. 16 bedeutet die Zündeinrichtung für das brennbare Gemisch aus Brennstoff und Luft innerhalb der Brennkammer 13.
  • Mit der Verdichterwelle 17 ist über das Getriebe 19 ein elektrischer Generator 18 mit Erregermaschine 20 gekuppelt. Der Generator kann üi üblicher Weise durch den Schalter 23 auf ein Netz 22 geschaltet werden.
  • Wie bekannt ist, können Gasturbinen nicht aus eigener Kraft anlaufen, sondern sie müssen zur Inbetriebsetzung zunächst durch einen Andrehantrieb auf etwa 40 % der Nenndrehzahl gebracht werden. Es ist weiter bei größeren Anlagen dieser Art notwendig, die Möglichkeit vorzusehen, die umlaufenden Teile (Läufer) der Gasturbinenanlage nach dem Ausschälten längere Zeit mit einer geringen Drehzahl anzutreiben (Turnbetrieb), um eine gleichmäßige Abkühlung der Maschinenteile sicherzustellen und ein Verwerfen oder Krümmen der Welle sowie der Gehäuseteile zu vermeiden. Um diesen Forderungen zu genügen, ist einerseits eine Einrichtung 32 zum Hochfahren der Gasturbine auf die niedrigste Betriebsdrehzahl und andererseits als weiterer Antrieb der Drehmotor 36 zum Drehen der Welle bzw. Läufer mit niedriger Drehzahl nach dem Ausschalten der Turbine vorgesehen.
  • Der Andrehmotor 32 ist mit der Welle 34 der Erregermaschine 20 über die Schaltkupplung 35 verbunden. Weiter ist der Drehmotor 36 für den Turnbetrieb läuferseitig über die Überholkupplung 38 mit dem Läufer des Andrehmotors 32 verbunden. 39 bedeutet ein Getriebe zwischen der Überholkupplung 38 und dem Drehmotor 36. Der Andrehmotor 32 ist so bemessen, daß er unter Berücksichtigung des Zwischengetriebes 19 das Gasturbinenaggregat auf etwa 40 % der Nenndrehzahl der Gasturbine beschleunigen kann, oberhalb welcher die Turbinenanlage aus eigener Kraft arbeitet. Der Drehmotor 36 ist geeignet, den Gasturbinensatz mit einer extrem niedrigen Drehzahl anzutreiben, die nur einen kleinen Bruchteil der Betriebsdrehzahl beträgt (z. B. 1%).
  • Die Schaltkupplung 35 kann als pneumatische Kupplung ausgebildet sein, der als Arbeitsmittel Druckluft zugeführt wird. Selbstverständlich wäre es aber auch möglich, eine hydraulisch oder elektrisch betätigte Kupplung vorzusehen. 41 bedeutet ein Magnetventil zur Steuerung der Kupplung über die Druckleitung 42. Oberhalb des Ventils 41 ist ein Abzweig 43 vorgesehen, in dem ein Druckschalter 44 liegt. Der Druckschalter 44 hat zwei Paar normalerweise offene Kontakte 45, 46, über welche die Motorenstromkreise der Motoren 36 und 32 geführt sind.
  • Der Generatorwelle ist ein Drehzahlschalter 47 zugeordnet, der bei einer bestimmten Generatorgeschwindigkeit bzw. Geschwindigkeit der Anlage betätigt wird. Die Kontakte 48 dieses Schalters werden geöffnet, sobald der Generatorläufer mit steigender Drehzahl eine bestimmte Grenzgeschwindigkeit, beispielsweise von etwa 45 % der normalen Drehzahl des Maschinensatzes, erreicht, eine Drehzahl, die etwas oberhalb der unteren Betriebsdrehzahl liegt, bei der die Turbine aus eigener Kraft arbeitet.
  • Eine Zündeinrichtung 16 wird von der Sekundärwicklung eines Zündtransformators gespeist. An dem Auslaßstutzen des Kompressors 11 ist weiter ein druckabhängiger Schalter 51 vorhanden. Seine Kontakte 52 werden geschlossen, sobald der Sekundärdruck des Kompressors oberhalb eines Wertes liegt, bei dem in der Brennkammer eine Verbrennung möglich ist, d. h. bei etwa 20 % der normalen Drehzahl des Maschinensatzes.
  • Außerdem ist ein Temperaturschalter 54 vorhanden, der abhängig von der Abgastemperatur arbeitet. Seine normalerweise offenen Kontakte 55 werden geschlossen, sobald die Abgastemperatur auf einen bestimmten Wert, beispielsweise von 65° C, angestiegen ist.
  • Die obenerwähnten Steuereinrichtungen werden durch eine Anzahl von elektrischen Relais A bis E betätigt, welche über besondere elektrische Steuerkreise von einer Hilfsstromsammelschiene 57 erregt werden können.
  • A bedeutet das Einschaltrelais, das zum Ein- und Ausschalten der Anlage dient. Das Einschaltrelais A wird über den Anlaßknopf 60 eingeschaltet und hat einen Selbsthaltekreis über die Kontakte A-1. Es kann durch den Halteknopf 59 ausgeschaltet werden. Das Relais A hat sechs Paar Steuerkontakte A-1 bis A-6.
  • Das Relais B, im folgenden als Zwische=nrelais bezeichnet, dient nach dem Ausschalten von A zur Vorbereitung des Stromkreises für die Einschaltung des Turnantriebes. Der Steuerkreis des Relais B wird mit der Hilfsstromsammelschiene über den Kontakt A-2 verbunden und weist drei Kontaktpaare B-1 bis B-3 auf. Ein Selbsthaltekreisrelais verläuft über Kontakte E-1 und B-1.
  • Das Relais D dient im wesentlichen der Steuerung der Kupplung (Kupplungsrelais). Es ist an der Hilfssammelschiene über das Leiterpaar 63 und 64 angeschlossen. Dabei ist der Stromkreis über die Kontakte 48 des Drehzahlschalters 47 geführt. Das Relais D weist die Steuerkontakte D-1 und D-2 auf. Das Relais E ist für die temperaturabhängige Steuerung des Drehmotors 36 der Drehvorrichtung vorgesehen (Temperaturrelais). Das Relais E ist mit der Hilfssammelschiene über die beiden Leiter 65 und 66 verbunden. Der Steuerstromkreis ist im Zuge dieser Leiter über Kontakte 55 eines die Abgastemperatur erfassenden Temperaturschalters 54 geführt. Das Relais E ist mit zwei Kontaktpaaren E-1 und E-2 versehen.
  • Weiter ist das abhängig von dem Kompressordruck betätigte Relais C (Kompressorrelais) zur Steuerung der Brennstoffzufuhr und Zündung der Gasturbine sowie zur Ein- und Ausschaltung des Drehmotors 36 vorhanden. Das Relais 10 wird an die Hilfsstromsammelschiene über die Leiter 68, 69 angeschlossen. In dem Steuerstromkreis sind Kontakte des Verdichterdruckschalters 51 eingeschaltet. Das Relais hat zwei Kontaktpaare C-1 und C-2.
  • Der Andrehmotor 32 wird ebenfalls von der Hilfssammelschiene über die Leiter 70 und 71 gespeist. In seinen Stromkreis ist ein Zeitschalter 72 eingeschaltet. Außerdem ist der Motorstromkreis mittels der Leitungen 73 und 74 über die Schalterkontakte 46 des Druckschalters, der von dem Steuerdruck der Kupplung betätigt wird, und die Relaiskontakte A-4 geführt. Das Magnetventil 41 wird über die Leiter 75 und 76 gesteuert, in welche die Kontaktpaare D-1, A-3 und B-3 in Serienschaltung eingeschaltet sind. Parallel zu den Kontakten A-3 liegen noch die Kontakte E-2 des Temperaturrelais E.
  • Der Motor 36 der Drehvorrichtung ist einerseits an die Hilfssammelschiene durch den Leiter 77 angeschlossen, andererseits über den Leiter 78, Relaiskontakte C-1 sowie die Leiter 79 und 80 und die Druckschalterkontakte 45 mit der Hilfssammelschiene verbunden.
  • Der Steuerstrom für das Brennstoffregelorgan wird diesem über die Leiter 81 und 82 zugeführt. In dem Stromkreis liegen die Relaiskontakte C-2 und A-5 in Reihenschaltung. Über die gleichen Kontakte und das in Reihe geschaltete Kontaktpaar D-2 verläuft der Stromkreis der Primärwicklung des Zündtransformators 50.
  • Schließlich ist noch der Generatorschalter 23 vorhanden. Seine Steuerung ist über die Leiter 83 und 84 von den Kontakten A-6 des Einschaltrelais abhängig gemacht.
  • Bemerkt sei, daß sämtliche Relaiskontakte normalerweise bei unerregtem Relais geöffnet sind. Ausgenommen sind hiervon die Relaiskontakte C-1, die geschlossen sind, wenn das Relais C unerregt ist. Die Relais A bis E können entfernt von der Kraftanlage auf einer geeigneten Schalttafel 85 angeordaet sein, welche gleichzeitig Anlaß- und Halteschalter 60 bzw. 59 in Form von Druckknöpfen enthält. Andrehen der Anlage Zum Andrehen der Kraftanlage 10 wird der Andreh- oder Startknopf 60 kurzzeitig niedergedrückt, der dann die im folgenden näher behandelten Schaltvorgänge herbeiführt.
  • Relais A wird erregt, so daß alle seine Kontakte geschlossen werden. über den Kontakt A-1 wird ein Haltestromkreis geschlossen. Ferner wird das Relais B über die Kontakte A-2 eingeschaltet. Durch Schließen der Relaiskontakte B-2 wird nunmehr das Relais D eingeschaltet, wobei der Stromkreis über die geschlossenen Kontakte 48 des Drehzahlschalters verläuft. Die Relaiskontakte D-1 und D-2 werden infolgedessen geschlossen. Dementsprechend wird der Steuerstromkreis für das Magnetventil 41 über die Kontakte D-1, A-3 und B-3 hergestellt, so daß das Magnetventil 41 geöffnet wird. Nunmehr kann Druckluft von einer geeigneten Druckluftquelle über die Leitung 42 der Schaltkupplung 35 zuströmen. Diese wird eingerückt. Außerdem wird über die Leitung 43 der Druckschalter 44 umgesteuert.
  • Da die Relaiskontakte C-1 normalerweise geschlossen sind, wird ferner über die Leiter 77 bis 80 und die Kontakte 45 des Druckschalters 41 der Drehmotor 36 an die Hilfssammelschienen 57 angeschlossen. Der Motor läuft an und treibt über die überholkupplung 38 und den Läufer des Andrehmotors 32 die Wellen des Maschinensatzes, d. h. der Erregermaschine 20, des Generators 18 und über das Getriebe 19 die Turbinenanlage mit den Wellen 17 und 14 mit einer verhältnismäßig niedrigen Drehzahl an.
  • Mit einer geringen Zeitverzögerung schaltet anschließend der Zeitschalter 72 den Stromkreis für den Andrehmotor 32 über die geschlossenen Kontakte 46 des Druckschalters 44 und Relaiskontakte A-4 ein. Nunmehr beschleunigt der Andrehmotor 32 die umlaufenden Maschinenwellen über die geschlossene Schaltkupplung 35. Die Drehzahl übersteigt dabei schnell die des Drehmotors 36. Die überholkupplung 38 kommt zur Wirkung, und der Drehmotor 36 läuft leer. Erreicht die Drehzahl der Läufer des Maschinensatzes die für die Verbrennung ausreichende Drehzahl (Zünddrehzahl), die bei etwa 20 % der Normaldrehzahl liegt, so wird der Verdichterdruckschalter 51 abhängig von dem ansteigenden Enddruck des Verdichters 11 umgesteuert; seine Kontakte 52 werden geschlossen und das Relais C erregt. Der elektrische Stromkreis des Drehmotors 36, der über den Leiter 78 verläuft, wird durch die Relaiskontakte C-1 unterbrochen und der Motor abgeschaltet. Gleichzeitig wird der Steuerstromkreis für das Brennstoffsteuerorgan 15 über die Relaiskontakte C-2 und A-5 geschlossen und Brennstoff aus dem Vorratsbehälter der Brennkammer 13 zugeführt. Da die Kontakte D-2 bereits vorher geschlossen waren, wird der Zündtransformator 50 gleichzeitig erregt, so daß über die Sekundärwicklung der Zündeinrichtung 13 Spannung zugeführt wird.
  • Die Verbrennung setzt ein; die in der Brennkammer erzeugten heißen Gase strömen jetzt der Turbine 12 zu und rufen ein Drehmoment hervor, das dazu beiträgt, die umlaufenden Teile des Maschinen- Satzes im Zusammenwirken mit dem Andrehmotor 32 zu beschleunigen. Auf diesem Wege erreicht nun die Anlage 40% der Normaldrehzahl, bei der der Maschinensatz in der Lage ist, aus eigener Kraft zu laufen und sich weiter zu beschleunigen (niedrigste Betriebsdrehzahl). Der Andrehmotor kann nun angeschaltet werden.
  • Sobald die Drehzahl von der niedrigsten Betriebsdrehzahl auf einen Wert von etwa 45 % der Normaldrehzahl angestiegen ist, wird der Drehzahlschalter 47 umgesteuert und werden dadurch seine Kontakte 48 geöffnet, so daß das Relais D entregt und ausgeschaltet wird. Die Kontakte D-1 und D-2 werden daher geöffnet. Infolgedessen wird das Magnetventil 41 entregt, so daß die Druckluftzufuhr zu dem Druckschalter 44 und der Schaltkupplung 35 unterbrochen wird. Die Druckluft, die in den Leitungen 42 und 43 gespeichert ist, wird durch eine entsprechende Abflußleitung; wie bei 86 angedeutet ist, in die Atmosphäre abgeleitet. Die Schaltkupplung 35 wird ausgerückt; die Druckschalterkontakte 45 und 46 werden unterbrochen. Infolgedessen werden die Stromkreise für den Andrehmotor 32 und den Drehmotor 36 ausgeschaltet bzw. verriegelt. Weiter werden die Kontakte D-2 ausgeschaltet und die Energiezufuhr zu der Zündvorrichtung 16 unterbrochen. Die Kraftanlage kann sich nun aus eigener Kraft auf die normale Drehzahl beschleunigen. Der Steuerkreis für den Generatorschalter23 der über die Relaiskontakte A-6 geführt ist; kann nun geschlossen werden, so daß der Generator auf die Sammelschienen 22 geschaltet wird. Diese Verbindung kann in bekannter Weise von Hand oder automatisch hergestellt werden.
  • Sobald die Abgase der Turbine auf eine Temperatur von über etwa 65° C ansteigen, wird der Temperaturschalter 54 umgesteuert. Seine Kontakte 55 schließen den Schaltstromkreis des Relais E. Infolgedessen wird über die Kontakte E-1 und B-1 der Haltestromkreis für das Relais B hergestellt. Gleichzeitig schließen die Kontakte E-2 einen parallelen Stromkreis zu den Kontakten A-3 in dem Stromkreis des Magnetventils 41 durch die Leiter 75 und 76. Solange indessen das Relais D ausgeschaltet ist, wird die Spule des Magnetventils 41 nicht erregt. Sie ist jedoch für eine folgende Einschaltung vorbereitet. Stillsetzen der Anlage Um die Anlage 10 stillzusetzen, wird der Halteschalter 59 niedergedrückt. Infolgedessen wird das Relais A ausgeschaltet, so daß alle Kontakte A-1 bis A-6 geöffnet werden. Auch wenn die Relaiskontakte A--2 unterbrochen sind, bleibt das Relais B über den Haltestromkreis durch die Relaiskontakte B-1 und E-1 eingeschaltet. Der Stromkreis für den Andrehmotor 32 ist durch die Kontakte A-4 unterbrochen. Ebenso wird der Steuerkreis für den Netzschalter 23 über die Kontakte A-6 und der Steuerkreis für das Brennstoffzufuhrorgan 15 durch die Kontakte A-5 ausgeschaltet. Hierbei wird die Brennstoffzufuhr zu der Brennkammer 13 unterbrochen. Sobald die Brennstoffzufuhr abgeschaltet ist, sinkt die Geschwindigkeit der Gasturbine ab. Ist sie auf etwa 45 % der Normaldrehzahl gesunken, so wird der Drehzahlschalter 47 umgesteuert. Die Kontakte 48 werden wieder geschlossen und das Relais D über die in der Einschaltstellung befindlichen Kontakte B-2 erneut eingeschaltet. über die Kontakte D-1 wird infolgedessen der Stromkreis für das Magnetventil 41 über die Relaiskontakte E-2, B-3 wiederhergestellt. Infolgedessen wird das Ventil in die Öffnungsstellung umgesteuert und der Schaltkupplung 35 und dem Druckschalter 44 Druckluft zugeführt. Die Kupplung 35 wird geschlossen. Außerdem werden die Kontakte 45 und 46 eingeschaltet.
  • Da der Andrehmotor 32 über die Kontakte A-4 des Relais A von den Hilfssammelschienen abgeschaltet ist, ist er nur mechanisch mit den umlaufenden Teilen der Kraftanlage gekuppelt. Infolge seiner Massenträgheit bewirkt er, daß die umlaufenden Teile der Anlage schneller verzögert werden.
  • Sobald die Geschwindigkeit der Kraftanlage 10 auf etwa 20% der Drehzahl absinkt, fällt der Kompressordruck auf einen niedrigen Wert, so daß die Kontakte 52 des Druckschalters 51 geöffnet werden. Das Relais C wird ausgeschaltet, und die Kontakte C-1 werden geschlossen, während seine Kontakte C-2 geöffnet werden. Nunmehr wird, da die Kontakte 46 des Druckschalters geschlossen sind, über die Kontakte C-1 der Stromkreis des Drehmotors 36 über die Leiter 77 und 78 hergestellt. Die Drehbewegung des eingeschalteten Motors 36 ist zunächst ohne Bedeutung, da die Geschwindigkeit der umlaufenden Wellen bzw. Läufer der Anlage noch erheblich größer als die Geschwindigkeit des Drehmotors 36 ist. Dieser ist jedoch gegen eine gefährliche Drehzahlbeanspruchung durch die Überholkupplung 38 geschützt. Sobald die Drehzahl der umlaufenden Teile der Kraftanlage auf einen Wert absinkt, der die Drehzahl des Motors 36 überschreitet, übernimmt dieser die Last und dreht die Läufer und Wellen der Anlage mit der vorgesehenen niedrigen Turndrehzahl. Diese langsame Umdrehung der Läufer der Anlage wird so lange fortgesetzt, als die Temperatur in der Anlage einen bestimmten Grenzwert übersteigt. Sinkt die Temperatur der Anlage unter diesen Grenzwert, beispielsweise auf 65° C, so wird der Temperaturschalter 54 wirksam. Durch Unterbrechung der Kontakte 55 wird das Relais E ausgeschaltet und die Unterbrechung der Relaiskontakte E-1 und E-2 herbeigeführt. Durch Öffnen der Kontakte E-1 wird das Relais B abgeschaltet, und über Kontakte B-2 wird das Relais D entregt. Die Kontakte D-1 werden geöffnet und der Steuerkreis für das Magnetventil 41 unterbrochen. Infolgedessen wird die Luftzufuhr zu der Kupplung 35 und dem Druckschalter 44 unterbrochen. Die Kupplung wird ausgerückt, und die Schaltkontakte 45 werden wieder geöffnet. Auf diesem Wege wird der Drehmotor abgeschaltet. Infolgedessen kommen die Läufer der Kraftanlage zur Ruhe.
  • Die Erfindung ist nicht im einzelnen auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es möglich, die verwendeten Schalteinrichtungen durch gleichwirkende Geräte zu ersetzen. Beispielsweise ist es möglich, die Kontakte 45, 46 direkt dem Anker des Ventils 41 zuzuordnen. An Stelle des Fliehkraftschalters 47 könnte auch eine elektrisch wirkende Einrichtung treten, die durch eine Tachomaschine und ein Relais gebildet wird.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Selbsttätige Einrichtung zum Anfahren und Stillsetzen einer Gasturbinenanlage, die einen elektrischen Andrehmotor mit Schaltkupplung und einen elektrischen Drehmotor mit überholkupplungaufweist, dadurch gekennzeichn e t, daß der Drehmotor (36) durch eine überholkupplung (38) mit dem Andrehmotor (32) und dieser durch eine Schaltkupplung (35) mit einer Welle (34) des Maschinensatzes verbunden ist, daß zum Anfahren mittels einer Relaisgruppe (A bis E) in Verbindung mit einem bei kleiner Drehzahl geschlossenen Drehzahlschalter (47) ein Magnetventil (41) geöffnet und dadurch ein Kupplungsdruckschalter (44) und eine Schaltkupplung (35) betätigt werden, wodurch der Drehmotor (36) bei eingerückter Schaltkupplung (35) anläuft, daß anschließend mittels eines Zeitschalters (72) der Andrehmotor (32) mit zeitlicher Verzögerung eingeschaltet wird, worauf der Drehmotor (36) mit Hilfe der überholkupplung (38) leer läuft, daß bei steigender Drehzahl unter dem Einfluß des zunehmenden Verdichterenddruckes durch einen Verdichterdruckschalter (51) der Drehmotor (36) abgeschaltet, ein Brennstoffzufuhrventil (15) geöffnet und die Zündung eingeschaltet wird, daß bei einer Teildrehzahl, beispielsweise von etwa 451/o der Normaldrehzahl, der Drehzahlschalter (47) geöffnet und dadurch unter Umsteuerung des Kupplungsdruckschalters (44) die Schaltkupplung (35) zwischen Andrehmotor (32) und Welle (43) des Maschinensatzes ausgerückt wird; beim Abschalten des Maschinensatzes und dem hiernach eintretenden Sinken der Drehzahl und Verminderung des Verdichterdruckes werden abhängig von dem erneuten Schließen des Drehzahlschalters (47) und dem öffnen des Verdichterdruckschalters (51) unter überwachung mittels eines im Abgasstrom der Gasturbine (12) angeordneten Temperaturschalters (54) der Kupplungsdruckschalter (44) und die Schaltkupplung (35) zur Verbindung des Drehmotors (36) mit einer Welle des Maschinensatzes wieder umgesteuert und der Stromkreis für den Drehmotor (36) so lange geschlossen, bis bei Verminderung der Turbinenabgastemperatur durch den Temperaturschalter über das Magnetventil (41) die Schaltkupplung (35) ausgerückt und über den Kupplungsdruckschalter (44) der Drehmotor (36) ausgeschaltet werden.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Steuerung der Turbinenanlage beim Einschalten und Stillsetzen dienende Relaisgruppe aus einem Ein- und Ausschaltrelais (A), einem die Drehmotorsteuerung nach dem Abschalten abhängig von der Gasturbinentemperatur ermöglichenden Zwischenrelais (B), einem durch den Drehzahlschalter (47) gesteuerten Schaltrelais (Kupplungsrelais D) für den Steuerkreis der Schaltkupplung (35), einem von dem Verdichterdruckschalter, (51) gesteuerten Relais (C) für die Steuerung des Drehmotors (36) und der Brennstoffzufuhr (15) nebst einer Zündeinrichtung (16, 50) und einem abhängig von dem Temperaturschalter (54) der Gasturbine (12) gesteuerten Relais (Temperaturrelais E) für die Einschaltung des Zwischenrelais (B), welches zur Vorbereitung des Kupplungssteuerstromkreises beim Stillsetzen der Anlage dient, besteht.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis des Andrehmotors (32) abgesehen von Kontakten (A-4) des Einschaltrelais (A) und zugleich mit der Schaltkupplung (35) gesteuerten Kontakten (46) über Kontakte eines Verzögerungsschalters (72) geführt ist, der den Stromkreis des Andrehmotors (32) erst mit einer Zeitverzögerung nach dem Einschalten des Drehmotors (36) schließt, so daß die Bewegung der umlaufenden Teile des Maschinensatzes aus dem Stillstand durch den Drehmotor bewirkt wird.
  4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für Gasturbinenanlage, die zum Antrieb eines elektrischen Generators dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltung des Generatorschalters ebenfalls von Schaltkontakten des Einschaltrelais abhängig ist.
  5. 5. Abänderung einer Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsdruckschalter (44) durch andere Kontakte ersetzt ist, die bei Betätigung der Schaltkupplung (35) gesteuert werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 926133; deutsche Auslegeschrift Nr. 1020 987; USA.-Patentschrift Nr. 2 617 253.
DEW27324A 1959-06-09 1960-02-24 Selbsttaetige Einrichtung zum Anfahren und Stillsetzen einer Gasturbinenanlage Pending DE1226828B (de)

Applications Claiming Priority (1)

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