DE1601662C

DE1601662C - Closed gas turbine plant

Info

Publication number: DE1601662C
Authority: DE
Inventors: David Dipl.-Ing. Erlenbach Schmidt (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Publication date: 1972-02-17

Description

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Die Erfindung betrifft eine geschlossene Gas- gen eine mit einem Regelventil 9 versehene Umturbinenanlage mit Kernreaktor, bei der ein Last- gehungsleitung 8 vorgesehen, die den Verdichter 3 regler bei kleineren Lastschwankungen auf ein Regel- und den Rückkühler 6 kurzschließt,
ventil in einer den Verdichter und den gegebenenfalls Bei größeren Lastschwankungen wird dem Kreisvorgeschalteten Rückkühler kurzschließenden Um- 5 lauf eine bestimmte Arbeitsmittelmenge entzogen und gehungsleitung und bei größeren Lastschwankungen" einem Speicher 10 zugeführt bzw. aus diesem zusätzauf zwei Ventile in einer weiteren derartigen Um- lieh in den Kreislauf eingespeist. Zu diesem Zweck gehungsleitung einwirkt, an die jedoch ein Arbeite- ist der Speicher 10 über die Leitungen 11 und 12, in mittel-Druckspeicher angeschlossen ist. denen einfache Auf-Zu-Ventile 13 und 14 vorgesehenThe invention relates to a closed gas generator with a control valve 9 and a nuclear reactor, in which a load monitoring line 8 is provided, which short-circuits the compressor 3 controller to a control cooler 6 and the recooler 6 in the event of smaller load fluctuations,
valve in a circuit that short-circuits the recooler connected upstream The circuit is fed in. For this purpose, a working line acts, to which, however, the accumulator 10 is connected via lines 11 and 12, in medium pressure accumulators, to which simple open-close valves 13 and 14 are provided

Es ist bekannt, die in einem Kernreaktor erzeugte io sind, parallel zum Regelventil 9 an die Leitung 8 an-It is known that the io generated in a nuclear reactor are connected to the line 8 in parallel with the control valve 9.

Wärme in einer geschlossenen Gasturbinenanlage, in geschlossen.Heat in a closed gas turbine plant, in closed.

der das Reaktorkühlmittel, ζ. B. Helium oder CO₂, Die Regelung der Anlage erfolgt in dem gezeigtenwhich the reactor coolant, ζ. B. helium or CO ₂ , the control of the system takes place in the one shown

als Arbeitsmittel verwendet wird, in elektrische Beispiel vom Regler 15 aus, der vom Drehzahlmesseris used as work equipment, in electrical example from the controller 15 from the tachometer

Energie umzuformen. Bei einer bekannten derartigen 16 der Welle 2 über die Signalleitung 17 beeinflußtTo transform energy. In the case of a known 16 of this type, the shaft 2 is influenced via the signal line 17

Anlage wird die Leistung z. B. in der Weise geregelt, 15 wird. Die Ausgangssignale des Reglers 15 wirken aufSystem is the performance z. B. regulated in the manner 15 is. The output signals of the controller 15 have an effect

daß in Abhängigkeit von der Drehzahl der Gas- die Ventile 9, 13 und 14 über die Signalleitungen 18, turbinenwelle kleine Leistungsänderungen durch 19 und 20 ein.that depending on the speed of the gas the valves 9, 13 and 14 via the signal lines 18, turbine shaft small changes in output through 19 and 20.

Änderung des Durchflusses einer Umgehungsleitung Erfindungsgemäß wird dem Regler 15 ein weiteresChange in the flow rate of a bypass line According to the invention, the controller 15 is a further

des Verdichters und große Leistungsänderung durch Eingangssignal auf geschaltet; dieses greift als Grenz-of the compressor and large change in capacity switched on by input signal; this acts as a border

Entnehmen von Arbeitsmittel an einem Speicher bzw. ao wertsignal bei Überschreiten eines bestimmten WertsRemoval of work equipment from a memory or ao value signal when a certain value is exceeded

Einspeisen in diesem ausgeglichen werden. der Änderungsgeschwindigkeit des Drucks dp/dt imFeeding in this will be balanced. the rate of change of pressure dp / dt im

Aufgabe der Erfindung ist es, die bei derartigen Bereich des Reaktors 5 in die Regelung ein. Dieses Anlagen auftretenden Druckschwankungen in be- Signal wird im Differenziergerät 22 erzeugt, das die zeitstimmten Grenzen zu halten, um die Brennstoff- liehen Änderungen des an der Stelle 23 durch den Fühler elemente des Reaktors nicht zu stark zu belasten. 35 24 gemessenen Drucks vor dem Reaktor 5 erhält undThe object of the invention is to include the control in such a region of the reactor 5. This Pressure fluctuations occurring in systems in the loading signal is generated in the differentiating device 22, which the timed To keep limits to the fuel borrowed changes of the at the point 23 by the sensor elements of the reactor not to be overloaded. 35 received 24 measured pressure upstream of the reactor 5 and

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in mit einem festen oder einstellbaren Sollwert vergleicht, einem Differenziergerät die zeitlichen Druckänderun- In Abhängigkeit von der Drehzahl der Welle 2 ergen des von einem Fühler gemessenen Drucks in folgt die Lastregelung so, daß bei kleineren Schwandem Reaktor enthaltenden Teil des Kreislaufs ge- kungen der Drehzahl eine Teilmenge des verdichteten bildet und mit einem gegebenenfalls einstellbaren 30 Arbeitsmittels durch die mit dem Regelventil 9 verSollwert verglichen werden und daß die Abweichun- sehene Leitung 8 im Kurzschluß direkt vor den Rückgen als überspielendes Signal auf den Lastregler ge- kühler 6 zurückgeführt wird, ohne daß sie in der Turschaltet werden. bine 1 Arbeit leistet. Bei größeren LastschwankungenThe invention is characterized in that it compares with a fixed or adjustable setpoint, a differentiating device, the temporal pressure changes depending on the speed of shaft 2 result of the pressure measured by a sensor, the load control follows so that with smaller Schwandem Reactor-containing part of the circuit decreased the speed of a portion of the compressed forms and is compared with an optionally adjustable 30 working medium by means of which the control valve 9 verSollwert and that the deviation unseen line 8 in the short circuit directly in front of the return is fed back as a transferring signal to the load regulator cooler 6 without it switching in the door will. bine 1 does work. With larger load fluctuations

Mit der .Erfindung sollen sowohl langsam ver- wird Arbeitsmittel dem Kreislauf entzogen oder in laufende, länger andauernde Druckschwankungen als 35 diesen zusätzlich eingespeist. Dies geschieht durch auch kurzzeitige Schwankungen mit starken Druck- öffnen und Schließen der Ventile 13 und 14. Soll bei Schwankungen im Reaktor vermieden werden, wan- Lastabfall dem Kreislauf Gas entzogen werden, so rend kurzzeitige Druckschwankungen, deren Größe wird das Ventil 13 geöffnet, das über die Leitung 11 eiaen bestimmten Wert nicht übersteigt, un- mit der Druckseite des Verdichters verbunden ist. Da berücksichtigt j bleiben, um ein Pendeln der Last- 4° im Speicher 10 ein gegenüber diesem Höchstdruck regelung der Anlage zu vermeiden. Diese Forderen- des Kreislaufs niedrigerer Druck herrscht, strömt auf gen werden dadurch erfüllt, daß das als Korrektur- diese Weise eine bestimmte Gasmenge in den Speicher signal auf den Lastregler auf geschaltete Signal für die ein. Im umgekehrten Fall kann aus dem Speicher 10 Ariderungsgeschwindigkeit erst in die Regelung ein- eine bestimmte Menge dem Kreislauf zugeführt wergreift, wenn seine Größe einen bestimmten Wert 45 den, wenn das Ventil 14 geöffnet wird. Die Auf-Zuübersteigt. ; Regelung der Ventile 13 und 14 erfolgt immer so, daßWith the .Erfindung both work equipment is slowly withdrawn from the cycle or in ongoing, longer lasting pressure fluctuations than 35 additionally fed in. This is done through also short-term fluctuations with strong pressure opening and closing of valves 13 and 14. Should be at Fluctuations in the reactor are avoided, if the load drop is withdrawn from the gas cycle, so rend short-term pressure fluctuations, the size of which the valve 13 is opened, which is via the line 11 does not exceed a certain value and is connected to the pressure side of the compressor. There taken into account j remain in order to oscillate the load 4 ° in the accumulator 10 compared to this maximum pressure to avoid regulating the system. This demand- the circuit lower pressure prevails, flows on conditions are met by the fact that as a correction, this way a certain amount of gas in the memory signal to the load regulator to the switched signal for the on. In the opposite case, from the memory 10 The rate of change is only included in the regulation - a certain amount is fed into the circuit, if its size has a certain value 45 when the valve 14 is opened. The Auf-Zu surpasses. ; Control of the valves 13 and 14 always takes place in such a way that

Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen mindestens eines von ihnen geschlossen ist, wodurchAn additional advantage of the invention at least one of them is closed, whereby

Regelung besteht darin, daß unter Umständen in der eine zur Leitung 8 parallele KurzschlußverbindungRegulation consists in the fact that, under certain circumstances, a short-circuit connection parallel to line 8 is present

Anlage verwendete Doppelwand-Rohrleitungen, die vermieden wird.Plant used double-walled piping, which is avoided.

aus eirier kalten Außenwand mit hoher Festigkeit 5* Diese Art der Lastregelung ist beispielsweise aus und einer dünnen heißen Innenwand bestehen, zwi- dem Aufsatz >Zur Theorie der Regelung von aeroschen denen eine gasdurchsetzte Schicht aus Isolier- dynamischen Wärme-Kraftanlagen mit geschlossenem material vorhahden ist, vor zu großen Druckunter- Kreislauf« von F. Salzmann (schweizerische Bauschieden geschlitzt werden. Diese Doppelwand-Rohr- zeitung, 65. Jahrgang, 1947, Heft 10 und 11, S. 123 leitungen werden vorzugsweise für den heißen Be- 53 bis 128 und 137 bis 140) bekannt. Weiterhin ist bereich der Anlage verwendet, also vor allem als Ver- kannt, daß dabei erhebliche Druckschwankungen im bindungen des Reaktors mit der Turbine. Kreislauf auftreten können, die besonders für diemade of a cold outer wall with high strength 5 * This type of load control is off, for example and a thin, hot inner wall between the attachment > On the theory of the regulation of aerosols, a gas permeated layer of insulating dynamic thermal power plants with closed material is present, from excessive pressure sub-cycle «by F. Salzmann (Swiss construction boilers be slotted. This double-walled tube newspaper, 65th year, 1947, issues 10 and 11, p. 123 Lines are preferably known for the hot 53 to 128 and 137 to 140). Furthermore is area of the system used, so above all as a misnomer, that there are considerable pressure fluctuations in the connections of the reactor with the turbine. Can occur especially for the circulatory system

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäß aus- Brennstoffelemente und das Kühlmittelsystem desIn the drawing is a fuel elements according to the invention and the coolant system of the

gebildete Gasturbinenanlage in schematischer Dar- direkt im Kreislauf liegenden Reaktors S schädlichformed gas turbine plant in schematic Dar- directly in the circuit reactor S harmful

Stellung gezeigt. Dabei treibt die Gasturbine 1 über 60 sein können.Position shown. The gas turbine 1 drives over 60.

die Welle 2 den Verdichter 3 und gleichzeitig den Unzulässig hohe zeitliche Druckänderungen im BeGenerator 4. Dem geschlossenen Gaskreislauf, in dem reich des Reaktors 5 und damit auch in den bekanntz. B. CO₂ oder Helium strömen können, wird im Hch gegebenenfalls im heißen Teil der Anlage zwi-Kernreaktor 5 Wärme von außen zugeführt, während sehen dem Reaktor 5 und der Turbine 1 verwendeten der Rückkühler 6 der Wärmeabfuhr dient, und zwar 63 Doppelwand-Rohrleitungen werden durch die eran ein in der Kühlschlange 7 fließendes Kühlmittel, findungsgemäße Vorrichtung vermieden,
vorzugsweise Wasser. Deren Signal greift nämlich in die Regelung ein,the shaft 2 the compressor 3 and at the same time the impermissibly high temporal pressure changes in BeGenerator 4. The closed gas circuit, in the realm of the reactor 5 and thus also in the known. B. CO ₂ or helium can flow in the Hch optionally in the hot part of the plant zwi-nuclear reactor 5 heat from the outside, while see the reactor 5 and the turbine 1 used the cooler 6 is used to dissipate heat, namely 63 double-walled pipelines are avoided by the eran a coolant flowing in the cooling coil 7, device according to the invention,
preferably water. Their signal intervenes in the regulation,

Für die Lastregelung ist bei kleineren Schwankun- sobald der am Differenziergerät 22 eingestellte Soll-For the load control, in the event of smaller fluctuations, as soon as the target value set on the differentiating device 22

wert für zeitliche Druckschwankungen überschritten wird, und zwar in der Weise, daß es das Signal des Drehzahlmessers 16 überspielt und eine Verstellung der Ventile 9, 13 und 14 in den auftretenden Druckschwankungen entgegenwirkender Weise bewirkt.value for temporal pressure fluctuations is exceeded, in such a way that it is the signal of the Tachometer 16 played over and an adjustment of the valves 9, 13 and 14 in the pressure fluctuations that occur causes counteracting way.

Die erfindungsgemäße Aufschaltung der zeitlichen Druckschwankungen kann ebenso bei mehrwelligen Anlagen mit mehreren Verdichtungs- und Entspannungsstufen vorgenommen werden. Weiterhin kann das in Abhängigkeit von der Drehzahl stehende Signal durch ein anderes die geforderte Last wiedergebendes Signal ersetzt sein.The application of the temporal pressure fluctuations according to the invention can also be used in the case of multi-wave Systems with several compression and relaxation stages are made. Farther the signal, which is dependent on the speed, can be reproduced by another signal that reflects the required load Signal to be replaced.

Claims

Claim:

Closed gas turbine plant with nuclear reactor, in which a load regulator is used for smaller load

Fluctuations on a control valve in the compressor and possibly upstream Dry cooler short-circuiting bypass line and in the event of larger load fluctuations acts on two valves in a further bypass line of this type, but on which one Working fluid pressure accumulator is connected, characterized in that in one Differentiator (22) the pressure changes over time measured by a sensor (23) Pressure formed in the reactor (5) containing part of the circuit and with a possibly adjustable setpoint values are compared and that the deviations are considered to be copying Signal can be switched to the load regulator (15).

1 sheet of drawings