DE1476925B2 - Zuendueberwachungseinrichtung bei einer gasturbinenanlage - Google Patents

Description

ten Art zu schaffen, die die Hauptbrennstoffzufuhr für eine Gasturbine erst freigibt, wenn eine Zündung in jeder aufgetreten ist, und die für eine beliebig große Anzahl von Gasturbinen verwendbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im wesentlichen gegeben durch eine Steuereinrichtung zum Betätigen der Zündvorrichtung jedes Gasgenerators, durch einen Temperaturwandler zum Erzeugen eines Gleichstromsignals entsprechend dem absoluten Wert der Auslaßtemperatur eines Gasgenerators, durch eine an den Temperaturwandler angeschaltete Steuerschaltung zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das eine Funktion der Änderungsgeschwindigkeit der Auslaßgastemperatur ist, durch eine von der Steuerschaltung gesteuerte Diskriminatorschaltung zum Erzeugen eines Ausgangssignals bei einer vorbestimmten minimalen Ausgangsspannung der Steuerschaltung, wobei die Diskriminatorschaltung die Hauptbrennstoffzufuhr zu allen Generatoren steuert, und durch eine solche Einstellung des Diskriminators, daß dieser nur dann anspricht, wenn der Zündbrennstoff in jedem 0j) der Gasgeneratoren gezündet ist.

Vorzugsweise bildet die Steuerschaltung einen Differenzierkreis mit einem Widerstand, der in Serie mit einem Kondensator geschaltet ist, wobei die Diskriminatorschaltung an den Widerstand angeschaltet ist.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist die Steuerschaltung einen Differenzverstärker mit zwei Eingängen auf, dessen Ausgangssignal eine Funktion der Differenzspannnung zwischen den beiden Eingängen ist, wobei die Signalspannung an den einen Eingang des Differenzverstärkers geleitet ist und die Signalspannung ferner über ein Tiefpaßfilter an den anderen Eingang des Differenzverstärkers geleitet ist und die Diskriminatorschaltung an den Ausgang des Differenzverstärkers angeschaltet ist. Der Differenzverstärker wirkt dabei als Triggerschaltung, die die Hauptbrennstoffzufuhr freigibt.

Bei beiden Ausführungsformen sind die Einflüsse von Umgebungstemperaturänderungen so klein, daß sie die Triggerschaltung nicht auslösen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben.

F i g. 1 ist ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Zündüberwachungseinrichtung nach der Erfindung;

F i g. 2 ist ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform, die einen Tiefpaßfilter in Verbindung mit einem Differenzverstärker enthält;

F i g. 3 zeigt eine Gasturbinenanlage.

Gemäß F i g. 1 ist ein Auslaßgastemperatur-Detektor 10 mit einem Kondensator 12 verbunden, der wiederum an das heiße Ende eines Potentiometers 14 angeschaltet ist, dessen anderes Ende geerdet ist. Der Schieber des Potentiometers 14 ist mit der Basis eines Transistors 16 verbunden. Es sind zwei Spannungsquellen von 20 V vorgesehen, wobei der negative Pol der Batterie 62 sowie der positive Pol der Batterie 64 geerdet sind. Der positive Pol der Batterie 62 ist mit dem Kollektor eines Transistors 18 und ferner über einen Widerstand 20 von 10 kOhm mit dem Kollektor des Transistors 16 verbunden. Die Basis des Transistors 18 ist geerdet. Die Emitter der Transistoren 16 und 18 sind über die Widerstandswicklung eines 100-Ohm-Kompensationswiderstands 24 miteinander verbunden, dessen Schieber über einen Widerstand 22 von 10 kOhm an den negativen Pol der Batterie 64 gelegt ist. Der Kollektor des Transistors 16 ist mit der Kathode einer 5-V-Zenerdiode 30 verbunden. Die Anode dieser Zenerdiode ist über einen Widerstand 34 mit dem negativen Pol der Batterie 64 verbunden und ferner über einen Gleichrichter 36 an die Basis eines Transistors 44 geleitet. Diese Basis ist über einen Widerstand 42 geerdet. Die Emitter des Transistors 44 und eines weiteren Transistors 46 sind über einen gemeinsamen Emitterwiderstand 48 von 1 kOhm an den negativen Pol der Batterie 64 angeschlossen. Die Emitter der Transistoren 44 und 46 sind ferner über einen Gleichrichter 50 geerdet. Der Kollektor des Transistors 44 ist mit der Kathode einer 10-V-Zenerdiode 56 und über einen Widerstand 52 von 900 Ohm mit dem positiven Pol der Batterie 62 verbunden. Der Kollektor des Transistors 46 ist über eine Wicklung 54 von 900 Ohm Widerstand mit dem positiven Pol der Batterie 62 verbunden, wofceLdiese Wicklung zur Betätigung der Hauptbrennstoffzufufir dient. Die Anode der Zenerdiode 56 ist über einen Widerstand 60 mit dem negativen Pol der Batterie 64 sowie über einen Widerstand 58 mit der Basis des Transistors 46 verbunden. Die Basis des Transistors 44 ist ferner über die Serienschaltung eines Widerstands 40 und eines normalerweise offenen, von Hand betätigbaren Schalters 38 mit dem positiven Pol der Batterie 62 verbunden.
Diese Schaltungsanordnung hat folgende Wirkungsweise: Der Kondensator 12 und das Potentiometer 14 bilden einen Hochpaßfilter. Die Transistoren 16 und 18 bilden einen kompensierten Gleichstromverstärker, und die Transistoren 44 und 48 bilden eine Triggerschaltung. Das Ruhepotential am Kollektor des Transistors 16 sollte 10 V betragen, so daß das Ruhepotential an der Anode der Zenerdiode 30 eine Höhe von 5 V hat. Wenn die Kennlinien der Transistoren 16 und 18 nicht aufeinander abgestimmt sind, wird der Schieber des Potentiometer 24 aus seiner Mittelstellung verstellt, um den richtigen Ruhezustand herzustellen. Dadurch wird der Gleichrichter 36 um 5 V rückwärts vorgespannt. Der Transistor 44 leitet, und der Transistor 46 ist nichtleitend, da dessen Emitter im wesentlichen auf Erdpotential liegt, während dessen Basis an eine Spannung von etwa — 8 V angeschlossen ist. Demgemäß fließt kein Strom durch die Wicklung 54, und die Hauptbrennstoffzufuhr ist unterbunden.

Wenn der Zündbrennstoff gezündet wird, nimmt die Temperatur der Auslaßgase im Vergleich zu den langsamen Änderungen der Umgebungstemperatur mit verhätlnismäßig hoher Geschwindigkeit zu, so daß dadurch z. B. ein positives Signal an der Basis des Transistors 16 auftritt. Der dadurch erhöhte KoI-lektorstrom dieses Transistors bewirkt eine Erniedrigung seiner Kollektorspannung und eine entsprechende Erniedrigung der Spannung an der Anode der Zenerdiode 30. Wenn deren Anode auf eine Spannung unter Erdpotential abfällt, leitet der Gleichrichter 36 und steuert die Basis und daher den Emitter des Transistors 44 ins Negative. Der Gleichrichter 50 ist nunmehr leitend und verhindert eine weitere negative Durchsteuerung des Emitters des Transistors 44, der nunmehr als Hochleistungsemitterverstärker arbeitet. Die Leitung durch den Transistor 44 nimmt ab, und demgemäß steigt sein Kollektorpotential. Wenn die Anode der Zenerdiode 56 auf Erdpotential ist, beginnt der Transistor 46 zu leiten. Nun tritt eine

Regenerativwirkung auf, da ein Spannungsanstieg an den gemeinsamen Emittern der Transistoren 44 und 46 auftritt, der die Stromleitung durch den Transistör 44 weiter verringert. Der Transistor 44 ist schließlich nichtleitend und der Transistor 46 leitend. Sieht man vom Spannungsabfall am Transistor 46 ab, so ist der Strom durch die Wicklung 54 und den Widerstand 48 etwa 21 mA. Der Spannungsabfall an der Wicklung 54 beträgt 19 V. Der Spannungsabfall am Widerstand 48 ist 21 V. Das Potential an den ge- ίο meinsamen Emittern 44 und 46 beträgt demnach 4-1 V. Selbst wenn kein Strom durch den Gleichrichter 36 fließt, so daß der Widerstand 42 die Basis des Transistors 44 auf Erdpotential halten würde, würde der Transistor 44 auf Grund der negativen Vorspannung von 1 V noch vollständig abgeschalttet sein. Der Strom durch die Wicklung 54 erzeugt ein Magnetfeld, welches entweder dazu verwendet werden kann, ein Relaissolenoid zu betätigen, das die Hauptbrennstoffzufuhr steuert, oder ein Klappenventil in einer hydraulischen Servoeinrichtung zur Steuerung der Hauptbrennstoffzufuhr. -

Wenn die Gasturbine abgeschaltet und dann wieder gestartet wird, muß der aus den Transistoren 44 und 46 gebildete Flip-Flop zurückgestellt werden. Beim abermaligen Starten wird der Druckknopf 38 betätigt, um eine positive Spannung an die Basis des Transistors 44 zu legen. Diese Basis muß mindestens auf eine Spannung von +1 V gebracht werden, wie sie an den gemeinsamen Emittern der Transistoren 44 und 46 herrscht, wenn der Transistor 46 leitet. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Widerstände 40 und 42 so gewählt, daß bei Betätigung des Schalters 38 ein merklicher Basisstrom an den Transistor 44 fließt, um diesen mit Sicherheit umzusteuern.

Die Zündung des Zündbrennstofls führt gewöhnlieh zu einem Temperaturanstieg des Auslaßgases zwischen 10 und 37,8° C. Der Kondensator 12 sollte so klein bemessen sein, daß langsame Änderungen der Umgebungstemperatur praktisch keine Spannung am Potentiometer 14 entstehen lassen. Der Kondensator 12 muß jedoch andererseits so groß sein, daß schnelle Änderungen der Auslaßgastemperatur auf Grund der Zündung des Zündbrennstoffs praktisch ungeschwächt an das Potentiometer 14 gelangen. Der Schieber des Potentiometers 14 läßt sich z. B. so einstellen, daß eine schnelle Temperaturänderung des Auslaßgases von 22° C einen Spannungsabfall von 5 V am Kollektor des Transistors 16 erzeugt. Mit dieser Einstellung der Verstärkung wird der Flip-Flop getriggert, wenn die Zündung des Zündbrennstoffs einen Temperaturanstieg des Auslaßgases ergibt, der nur etwas größer ist als die Hälfte des erwarteten Minimalwerts.

Bei der Schaltung nach F i g. 2 ist der Ausgang des Temperaturdetektors 10 über einen änderbaren Widerstand 14a mit der Basis eines Transistors 16 und über einen Widerstand 14 b mit der Basis des Transistors 18 verbunden. Diese ist über einen Kondensator 12 a geerdet. Der Widerstand 20 ist in den Kollektorkreis des Transistors 18 gelegt. Der Schieber des Kompensationspotentiometers 24 ist mit dem Kollektor eines Konstantstromtransistors 22 a verbunden. Der Emitter dieses Transistors ist über einen Widerstand 22 b von 5 kOhm an den negativen Pol der Batterie 64 angeschlossen. Die Basis des Transistors 22 a ist über eine 10-V-Zenerdiode 22 d an den negativen Pol der Batterie 64 gelegt. Die Basis des Transistors 22 a ist ferner über einen Widerstand 22 c geerdet. Der Kollektor des Transistors 18 ist an die Kathode einer 14-V-Zenerdiode 30 a geschaltet. Deren Anode ist über einen Widerstand 34 a mit dem negativen Pol der Batterie 64 und über einen Gleichrichter 36 α mit der Basis des Transistors 44 verbunden. Diese Basis ist ferner über eine Serienschaltung aus einem Widerstand 40 a und einem Schalter 38 mit dem negativen Pol der Batterie 64 verbunden. In F i g. 2 ist der Gleichrichter 50 nicht erforderlich. Die Wicklung 54 liegt im Kollektorkreis des Transistors 44, während der Widerstand 52 in der Kollektorleitung des Transistors 46 liegt. .

Die Schaltung nach Fig. 2 hat folgende Wirkungsweise: Der Widerstand 14 b und der Kondensator 12 α bilden einen Tiefpaßfilter. Die Transistoren 16 und 18 bilden einen kompensierten Differentialverstärker. Die Transistoren 44 und 46 bilden wieder eine Triggerschaltung. Das Ruhepotential am Kollektor des Transistors 18 soll 10 V betragen, so daß das Ruhepoteatjal^an der Anode der Zenerdiode 30 a — 4V beträgt. Wenn die Kennlinien der Transistoren 16 und 18 nicht aneinander angepaßt sind, kann der Schieber des Potentiometers 14 aus seiner Mittelstellung heraus verschoben werden, um den richtigen Ruhezustand einzustellen. Der Gleichrichter 36 wird dann auf 4 V nach rückwärts vorgespannt. Jeder der Transistoren 16 und 18 führt einen Strom von 1 mA, so daß der Gesamtstrom durch den Widerstand 22 & 2 mA beträgt. Dadurch entsteht eine Spannung am Emitter des Transistors 22 α von — 10 V, welche gleich der Bezugsspannung an der Basis des Transistors 22 a auf Grund der Zenerdiode 22 d ist. Der Transistor 22a wirkt als Konstantstromquelle für einen Strom von 2 mA. Der Transistor 46 leitet dabei, und der Transistor 44 ist nichtleitend, da dessen Basis im wesentlichen auf Erdpotential liegt, während dessen Emitter ein Potential von etwa +1 V führt. Demgemäß fließt kein Strom durch die Wicklung 54, und die Hauptbrennstoffzufuhr ist unterbunden.

Wenn der Zündbrennstoff gezündet wird, entsteht an dem Temperaturdetektor 10 beispielsweise-ein positives Ausgangssignal. Das Potential an der Basis des Transistors 18 wird durch den Kondensator 12 a näherungsweise konstant gehalten. Das Potential an der Basis des Transistors 16 steigt jedoch durch den Stromfluß durch den Widerstand 14«. Die Leitfähigkeit des Transistors 16 nimmt zu und diejenige des Transistors 18 nimmt ab, so daß der Gesamtstrom konstant 2 mA beträgt. Der abnehmende Strom durch den Transistor 18 führt zu einem Spannungsanstieg an dessen Kollektor und demgemäß zu einem Spannungsanstieg an der Anode der Zenerdiode 30 a. Wenn deren Anode über 4 V Erdpotential führt, leitet der Gleichrichter 36 a. Der Transistor 44 ist jedoch noch nichtleitend, da dieser durch eine Spannung von IV negativ vorgespannt ist. Wenn die Anode der Zenerdiode 30 α um 5 V, d. h. von — 4 V bis +1 V höher vorgespannt ist, wird die Basis des Transistors 44 auf eine Spannung von +1 V gesteuert. Der Transistor leitet sodann, wodurch der Flip-Flop getriggert wird. Der Transistor 46 ist sodann nichtleitend. Der Strom durch die Wicklung 54 erzeugt ein Magnetfeld, welches die Hauptbrennstoffzufuhr entweder über ein Relaissolenoid oder über ein hydraulisches Servoventil steuert.

Der Widerstand 14 & und der Kondensator 12a

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bilden einen Tiefpaßfilter. Die Zeitkonstante dieses 212 mit dem Eingang eines Gleichstromverstärker Filters sollte genügend klein sein, so daß allmäh- 217 hoher negativer Verstärkung verbunden. Der liehe Änderungen der Umgebungstemperatur unge- Ausgang dieses Verstärkers ist über einen variablen schwächt an die Basis des Transistors 18 gelangen. Widerstand 214 zum Eingang gegengekoppelt. Die Die Zeitkonstante dieses Tiefpaßfilters sollte jedoch 5 Bauteile 112, 114 und 117 sowie 212, 214 und 217 so groß sein, daß schnelle Änderungen der Auslaß- bilden jeweils eine Differenzierschaltung. Demgemäß gastemperatur auf Grund der Zündung des Zünd- ergeben die Verstärker 117 und 217 Ausgangsspanbrennstoffs praktisch keine Spannungsänderungen an nungen, die von der Änderungsgeschwindigkeit der der Basis des Transistors 18 erzeugen. Für allmäh- Auslaßgastemperaturen abhängen. Die Ausgangsliche Änderungen der Umgebungstemperatur sind 10 spannungen der Verstärker 117 und 217 steuern die die Potentiale an den Basiselektroden der Transisto- Flip-Flops 145 bzw. 245. Deren Ausgänge sind wieren 16 und 18 gleichlaufend, so daß kein Span- derum mit entsprechenden Eingängen einer UND-nungsunterschied an dem Differentialverstärlcer mit Schaltung 82 verbunden. Ferner ist eine Steuereinden Transistoren 16 und 18 auftritt. Demgemäß an- richtung 80 vorgesehen, die aufeinanderfolgende dert sich auch die Spannung am Kollektor des Tran- 15 Ausgangssignale abgibt, welche den elektrischen Ansistors 18 nicht. lasser S, die Zündbrennstoffzufuhr P und die Zünd-

Es ist ein Konstantstromtransistor 22 α vorgesehen, vorrichtung / jedes Gasgenerators in Gang setzen, der gewährleistet, daß große Änderungen der Um- Der Ausgang der UND-Schaltung 82 betätigt die gebungstemperatur keine Änderungen der Kollektor- Hauptbrennstoffzufuhr M jedes Gasgenerators....
spannung des Transistors 18 ergeben. Die Schaltung 20 Die Anlage_nach Fig. 3 hat folgende Wirkungsnach F i g. 2 arbeitet so lange richtig, wie die Um- weise:' Die Steuereinrichtvfng 80 betätigt zuerst den j£) gebungstemperaturänderungen die" Spannung an den elektrischen Anlasser S jedes Gasgenerators. NachEmittern der Transistoren 16 und 18 nicht über dem diese auf eine genügende Drehzahl gebracht +10 V oder —10 V hinaus vorspannen. Dies er- worden sind, gibt die Steuereinrichtung 80 die Zündfordert einen Umgebungstemperaturbereich entspre- 25 brennstoffzufuhr P frei und betätigt gleichzeitig die chend einer Gesamtspannungsänderung von 20 V am Zündvorrichtung / jedes Gasgenerators. Wenn eine Ausgang des Temperaturdetektors 10. Zündung des Zündbrennstoffs in der Brennkammer

Der Widerstand 14 α kann so eingestellt werden, 174 auftritt, steigt die Temperatur der Auslaßgase

daß eine schnelle Änderung der Auslaßgastemperatur der Turbine 172 schnell um etwa 42° C. Das posi-

von beispielsweise 22° C einen Spannungsanstieg am 30 tive Ausgangssignal des Temperaturdetektors 110 ist

Kollektor des Transistors 18 von 5 V ergibt. Diese an die Differenzierschaltung angeschaltet, die den

Verstärkungseinstellung gewährleistet eine Trigge- Flip-Flop 145 triggert. Der Widerstand 114 sollte so

rung des Flip-Flops, selbst wenn die Zündung des groß gewählt sein, daß die normale Anstiegs-

Zündbrennstoffs einen minimalen Anstieg der Aus- geschwindigkeit der Auslaßgastemperatur bei der

laßgastemperatur ergibt. 35 Zündung des Zündbrennstoffs eine Triggerung des

Der Flip-Flop mit den Transistoren 44 und 46 Flip-Flops gewährleistet. Der Widerstand 114 darf

wird durch den Knopf 38 zurückgestellt, bevor die jedoch nicht so hoch sein, daß Störspannungen aus

Gasturbine wieder gestartet wird. Die Basis des Tran- dem Temperaturdetektor 110 den Flip-Flop 145

sistors 44 muß auf eine etwas höhere negative Span- triggern können.

nung als — 4 V gebracht werden, bevor der Tran- 4° Es ist ersichtlich, daß die Differenzierung der Si-

sistor 46 zu leiten anfängt und die Regenerativwir- gnale eine Betonung irgendwelcher hochfrequenten

kung zum Zurücksetzen des Flip-Flops einleiten Komponenten des Signals zur Folge hat. Demgemäß

kann. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Wider- kann der Temperaturdetektor 10 eine Thermo-

stände 40 a und 42 so gewählt, daß die Basis des element-Brückenschaltung umfassen, welche eine von

Transistors 44 auf eine Spannung von — 8 V ge- 45 Störspannungen auf Grund von Leistungszufuhr-

steuert wird, um ein sicheres Zurückstellen des Flip- änderungen freie Ausgangsspannung ergibt.

Flops zu gewährleisten. Die Triggerung des Flip-Flops 145 reicht jedoch

F i g. 3 zeigt einen ersten Gasgenerator mit einem noch nicht aus, um die Hauptbrennstoffzufuhr M zu Kompressor 170, einer Verbrennungseinrichtung 174 einem der Gasgeneratoren freizugeben. Wenn die und einer Turbine 172. Ferner ist ein zweiter Gas- 50 Zündung in der Brennkammer 274 erfolgt, tritt ein generator vorgesehen mit einem Kompressor 270, schneller Anstieg des Ausgangssignals des Tempeeiner Verbrennungseinrichtung 274 und einer Tür- raturdetektors 210 auf, der ein genügend großes Sibine 272. Die Auslaßgase der Turbinen 172 und 272 gnal von der Differenzierschaltung an den Triggerwerden über parallele Leitungen 176 bzw. 276 an Flip-Flop 245 leitet. Die UND-Schaltung 82 ergibt eine freie Turbine 84 geleitet, deren Abtriebswelle 86 55 dabei nur dann eine Ausgangsspannung, wenn beide einen Verbraucher 88 antreibt, etwa einen Strom- Flip-Flops 145 und 245 getriggert worden sind. Es erzeuger. Die freie Turbine 84 stößt Abgase durch entsteht also an der UND-Schaltung nur dann eine die Leitung 90 aus. Der Temperaturdetektor 110 Ausgangsspannung, wenn der Zündbrennstoff in beimißt die Temperatur der Auslaßgase der Turbine 172 den Gasgeneratoren gezündet worden ist. Der Ausin der Leitung 176. Der Temperaturdetektor 210 60 gang der UND-Schaltung 82 gibt dann die Hauptmißt die Temperatur der Auslaßgase der Turbine brennstoffzufuhr M für beide Gasgeneratoren frei.
272 in der Leitung 276. Der Ausgang des Tempe- Es sei erwähnt, daß die Hauptbrennstoffzufuhr M raturdetektors 110 ist über einen Kondensator 112 an alle Gasgeneratoren unterbunden wird, bis die mit dem Eingang eines Gleichstromverstärkers 117 Zündung des Zündbrennstoffs in jedem der Gashoher negativer Verstärkung verbunden. Dieser Ver- 65 generatoren eingetreten ist. Hierzu dient die UND-stärker ist von seinem Ausgang über den Widerstand Schaltung 82. Würde man diese weglassen, so würde 114 zum Eingang gegengekoppelt. Der Ausgang des der Ausgang des Flip-Flops 145 die Hauptbrennstoff-Temperaturdetektors 210 ist über einen Kondensator zufuhr lediglich für die Brennkammer 174 freigeben.

Der Ausgang des Flip-Flops 245 würde lediglich die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 274 freigeben. Wenn man weiter annimmt, daß die Zündung des Zündbrennstoffs lediglich in der Brennkammer 174 aufgetreten ist, so würde die differenzierte Ausgangsspannung des Temperaturdetektors 110 den Flip-Flop 145 triggern und dieser die HauptbrennstoS-zufuhr zur Brennkammer 174 freigeben. Die Temperatur und der Druck in der Leitung 176 würden ansteigen. Ein Teil der Verbrennungsgase der Gasturbine 172 fließt dann durch die freie Turbine 84. Ein Teil der Verbrennungsgase der Gasturbine 172 fließt jedoch durch die Leitung 276 zurück in die Gasturbine 272. Dadurch würde ein Ausgangssignal am Temperaturdetektor 210 auftreten, wodurch irrtümlicherweise angezeigt wird, daß der Zündbrennstoff in der Brennkammer 274 gezündet worden ist. Sodann würde das differenzierte Ausgangssignal des Temperaturdetektors 210 den Flip-Flop 245 triggern und in nicht gewünschter Weise die Hauptbrennstoffzufuhr zur Brennkammer 274 freigeben. In dieser sammelt sich dann Brennstoff an, und die heißen Auslaßgase der Gasturbine 172, die durch die Leitung 276 zurückströmen, gelangen durch die Turbine 272 in die Brennkammer 274. Früher oder später wird dann der angesammelte Brennstoff gezündet, wodurch entweder eine Explosion oder so hohe Temperaturen und Drücke erzeugt werden, daß die

ίο Brennkammer beschädigt wird. Die UND-Schaltung 82 verhindert die vorstehend genannte Ereignisfolge, indem sie die Hauptbrennstoffzufuhr zu allen Gasgeneratoren sperrt, bis gewährleistet ist, daß jeder Gasgenerator gezündet hat.

Langsame Änderungen der Umgebungstemperatur haben keinen Einfluß auf die Zündüberwachungsschaltung. Beide Ausführungsformen sprechen nur auf Temperaturänderungen und nicht auf die Temperaturen der Auslaßgase selbst an.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 Die Erfindung betrifft eine Zündüberwachungs- Patentansprüche· einrichtung für das Anlassen mehrerer parallel geschalteter Gasgeneratoren einer Gasturbinenanlage mit freier Nutzlastturbine, wobei die Generatoren

1. Zündüberwachungseinrichtung für das An- 5 nacheinander durch einen Anlaßmotor auf Selbstlauflassen mehrerer parallelgeschalteter Gasgenerato- drehzahl gebracht, mit Zündbrennstoff versorgt und ren einer Gasturbinenanlage mit freier Nutzlast- gezündet werden.

turbine, wobei die Generatoren nacheinander Beim Verwenden einer Anzahl parallelgeschalteter

durch einen Anlaßmotor auf Selbstlaufdrehzahl Gasturbinen als Gasgeneratoren zum Antrieb einer gebracht, mit Zündstoff versorgt und gezündet io einzigen freien Turbine ist es.wesentlich, daß in jewerden, gekennzeichnet durch eine dem dieser Gasgeneratoren auch tatsächlich eine Steuereinrichtung (80) zum Betätigen der Zünd- Zündung eingetreten ist. Zuerst wird jeder Gasgenevorrichtung (/) jedes Gasgenerators, durch einen rator auf eine bestimmte Drehzahl gebracht und so-Temperaturwandler (10,110, 210) zum Erzeugen dann Zündbrennstoff eingespeist und zugleich die eines Gleichstromsignals entsprechend dem ab- 15 Zündanlage in Tätigkeit gesetzt. Danach wixd das soluten Wert der Auslaßtemperatur eines Gas- Hauptbrennstoffventil geöffnet, um den Gasgenerator generators, durch eine an den Temperaturwandler ■ auf die Betriebsdrehzahl zu beschleunigen. Wenn die angeschaltete Steuerschaltung (12,14,12 a, 14 b, Zündung in einem der parallelgeschalteten Gasgene-112,114 oder 212,214) zum Erzeugen eines Aus- ratoren ausfällt, werden bei Betätigung des Hauptgangssignals, das eine Funktion der Änderungs- so brennstoffventils große Brennstoflmengen in_diesem geschwindigkeit der Auslaß'gastemperatur ist, angesammelt. Wesn-nun die Zündung in irgendeinem durch eine von der Steuerschaltung gesteuerte der anderen Generatoren stattfindet, können die aus Diskriminatorschaltung (44 bis 46, 145 bis 147) diesem ausgestoßenen heißen Gase den in dem nicht zum Erzeugen eines Ausgangssignals bei einer gezündeten Generator angesammelten Brennstoff zur vorbestimmten minimalen Ausgangsspannung der 25 Explosion bringen.

Steuerschaltung, wobei die Diskriminatorschal- Es ist bereits eine Steuereinrichtung bekannt, bei

tung die Hauptbrennstoffzufuhr (M) zu allen Gas- der die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit zum Herturbinengeneratoren steuert, und durch eine solche unterschalten des Triebwerks verwendet wird, wenn Einstellung des Diskriminators, daß dieser nur zu erwarten ist, daß sonst eine Temperaturgrenze dann anspricht, wenn der Zündbrennstoff in jedem 30 überschritten wird. Bei dieser bekannten Schaltung der Gasgeneratoren gezündet worden ist. ist keine Differenzierschaltung vorgeschlagen, um die

2. Zündüberwachungsschaltung nach An- Temperaturanstiegsgeschwindigkeit zu messen.
Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schal- Es ist auch eine Anzahl voreilender Schaltungen tungsanordnung (12 bis 42; 112 bis 117, 212 bis bekannt, welche dazu dienen, die Nacheilung von 217) einen Differenzierkreis bildet mit einem 35 Temperaturwandlern im Auslaß von Gasturbinen zu Widerstand (14; 114 m, 214), der in Serie mit kompensieren. Diese Schaltungen werden lediglich einem Kondensator (12; 112, 212) geschaltet ist, als Schutzschaltungen verwendet, um zu verhindern, und daß die Diskriminatorschaltung an den daß die maximale Betriebstemperatur der Triebwerke Widerstand angeschaltet ist. überschritten wird.

3. Zündüberwachungsschaltung nach An- 40 Es ist ferner bekannt, zum Überwachen des Zünspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Diffe- dens von zwei Brennkammern je ein Thermoelement renzierschaltung ein Hochpaßfilter vorgesehen ist. in jeder der Brennkammern vorzusehen, wobei die

4. Zündüberwachungsschaltung nach An- beiden Thermoelemente gegensinnig in Reihe gespruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltet sind. Wenn eine der beiden Brennkammern Schaltungsanordnung einen kompensierten Gleich- 45 nicht zündet, entsteht eine Differenzspannung an den spannungsverstärker umfaßt. Thermoelementen, welche die gesamte Anlage ein-

5. Zündüberwachungsschaltung nach An- schließlich der Brennstoffzufuhr und Zündung zu spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schal- beiden Brennkammern abschaltet. Wenn Brennstoff tungsanordnung einen Differenzverstärker mit injiziert und sodann die Zündspulen betätigt werden, zwei Eingängen umfaßt, dessen Ausgangssignal 50 zünden die beiden Brennkammern wahrscheinlich eine Funktion der Differenzspannung zwischen nicht gleichzeitig. Dadurch wird bereits eine Spanden beiden Eingängen ist, daß die Signalspannung nungsdifferenz an den beiden Thermoelementen heran den einen Eingang dieses Verstärkers geleitet vorgerufen und die gesamte Anlage abgeschaltet. Mögist und daß die Signalspannung ferner über ein licherweise sind 10 und bis zu 100 Startversuche erTiefpaßfilter an den anderen Eingang des Ver- 55 forderlich, damit beide Brennkammern zur gleichen stärkers geleitet ist und daß die Diskriminator- Zeit zünden, so daß erst dann keine Differenzspanschaltung an den Ausgang des Differenzverstär- nung an den Thermoelementen besteht. Diese Sicherkers angeschaltet ist. heitsschaltung ist auch um so ungeeigneter, je höher

6. Zündüberwachungsschaltung nach An- die Anzahl der zu zündenden und zu überwachenden spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffe- 60 Gasturbinenbrennkammern ist, denn mit steigender renzverstärker über eine Konstantstromquelle ge- Anzahl der Brennkammern nimmt die Wahrscheinspeist ist. lichkeit ab, daß sämtliche Brennkammern gleichzeitig

7. Zündüberwachungsschaltung nach An- zünden. Dadurch wird die Anzahl der Startversuche spruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als beträchtlich erhöht, die erforderlich ist, um keine Diskriminatorschaltung eine Flip-Flop-Schaltung 65 Differenzspannung an der Serienschaltung der verwendet ist. Thermoelemente entstehen zu lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündüberwachungseinrichtung der eingangs genann-