DE1931835C3 - Brennstoffregeleinrichtung für Gasturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregeleinrichtung für Gasturbinen, deren Brennstoffpumpe durch zwei hintereinandergeschaltete, mittels Membranen in Abhängigkeit von Betriebskennwerten, z. B. Drücken der Gasturbine steuerbare Ventile überbrückt ist, wobei der ein Ventil beaufschlagende Kompressorauslaßdruck durch einen Drehzahlgeber und gegebenenfalls ein Handeinstellglied änderbar ist.

In diesen bekannten Regeleinrichtungen (GB-PS 935 735) fördert die Brennstoffpumpe erheblich mehr Brennstoff, als der Gasturbine durch das Brennstoffventil geliefert wird. Deshalb weisen diese Regeleinrichtungen zusätzlich ein Überströmventil auf, um Brennstoff von der stromaufwärtigen Seite des Brennstoffventil zu einem niedrigeren Druck abzuleiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennstoffregeleinrichtung zu schaffen, bei der der zur Turbine fließende Brennstoff allein durch ein Überströmventil geregelt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schließkörper des ersten Ventils direkt mit einer Membran und in festem axialem Abstand unter Bildung der Auslaßkammer dieses Ventils mit einer weiteren Membran gleicher Wirkfläche verbunden ist. daß dieser Schließkörper auf seiner anderen Seite über eine Zugfeder unter Bildung einer vom änderbaren Kompressorauslaßdruck beaufschlagten Kammer mit einer Membran kleinerer Wirkfläche verbunden ist und daß die Außenseiten der äußeren Membranen vom Kompressoreinlaßdruck beaufschlagt sind, ferner daß der Schließkörper des zweiten Ventils mit einer Membran verbunden, durch seinen Einlaßdruck in Öffnungsrichtung und durch eine Feder und den Kompressor- fts auslaßdruck in Schließrichtung beaufschlagt ist.

Eine derartige Brennstoffregeleinrichtung weist kein mit der Pumpe in Reihe geschaltetes Brennstoffventil auf, so daß weniger Teile erforderlich sind und sowohl in der Herstellung als auch in der Unterhaltung Kosten eingespart werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die eine schematische Darstellung der Steuervorrichtung zeigt, näher erläutert.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine Verdrängerpumpe 1 zum Fördern des Brennstoffs zu den Brennern proportional der Drehzahl der Gasturbine angetrieben. Der Auslaß der Pumpe ist über einen Absperrhahn mit den Brennern verbunden.

Zum Regeln des Drucks, mit dem der Brennstoff den Brennern zugeführt wird, ist eine Steuereinrichtung 18 vorgesehen, die in Reihe zwei Ventile 3, 4 enthält, die ein Überströmen von Brennstoff zum Pumpeneinlaß steuern. Das Ventil 3 wird mittels zweier Membranen 12, 13 mit gleicher Wirkfläche gesteuert, die miteinander und mit einem Schließkörper 19 des Ventils 3 fest verbunden sind und zwischen sich eine Auslaßkammer 20 bilden. Die Membranen 12 und 13 werden ferner von einer Membran 14 gesteuert, die mit der Membran 12 über eine Feder 15 verbunden ist. Der Brennstoff druck beaufschlagt die Membranen 12 und \3 in entgegengesetzter Richtung derart, daß die Verstellung des Ventils 3 vom Brennstoffdruck unabhängig ist. Die eine Seite der Membran 13 und die entgegengesetzte Seite der Membran 14 werden vom Einlaßdruck Pl des Kompressors der Gasturbine beaufschlagt. Die eine Seite der Membran 12 und die gegenüberliegende Seite der Membran 14 bilden eine Kammer 21 und werden von einem Druck Pl beaufschlagt, der vom Kompressorausiaß abgeleitet wird und bis auf den Wert des Kompressoreinlaßdrucks mittels einer Steuereinrichtung 2 vermindert werden kann, die nachstehend beschrieben wird. Das Ventil 4 wird durch einen Schließkörper 22 und m'Uels einer am Schließkörper befestigten Membran 16 gesteuert, die an einer Seite vom gesteuerten Brennstoffdruck und an der anderen Seite vom Kompressorauslaßdruck Pl beaufschlagt wird. Ein Ansteigen des Brennstoffdrucks bewirkt das öffnen des Ventils 4, während ein Ansteigen des Kompressorauslaßdrucks ein Schließen des Ventils 4 bewirkt. Eine Feder 11 drückt das Ventil 4 in seine geschlossene Stellung.

Die Anlage enthält außerdem einen Drehzahlregler 17, der von der Pumpenwelle angetrieben wird. Der Regler enthält einen oder mehrere umlaufende Fliehgewichte 5, die mittels einer Feder oder mittels Federn 6 nach innen vorgespannt sind. Das Gewicht 5 ist an einen Hebel 7 gekoppelt, der die Bewegung vergrößert und der an einem Ende am Gehäuse und am anderen Ende an einem zweiten Hebel 8, und zwar zwischen dessen Enden angeienkt ist, der die Bewegung weiter vergrößert. Der Hebel 8 ist an einem Ende mit einer Bedienstange 9 verbunden. Auf den Hebel 8 wirkt zwischen dessen Anlenkstellen der Hebel 7 und an der Stange 9 eine Feder 10. Das entgegengesetzte Ende des Hebeis 8 bildet eine Drosselplatte 23, die eine kinetische Düse der Steuereinrichtung 2 steuert. Für eine gegebene Einstellung der Bedienstange 9 wird die Stellung der Drosselplatte 23 relativ zur kinetischen Düse durch die Drehzahl der Fließgewichte bestimmt. Durch eine Erhöhung der Drehzahl der Gasturbine wird die Drosselplatte mehr zwischen die Düsen der Steuereinrichtung 2 eingeschoben, so daß ein größerer Anteil des Luftstroms zwischen den Düsen abgeleitet wird, wobei der Hebel 8 um sein Verbindungsgelenk mit der Stange 9 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. In gleicher Wei-

se bewirkt die Bewegung der Bedienstange 9 in Richtung einer Drehzahlerhöhung das Schwenken des Hebels 8 um sein Verbindungsgelenk mit dem Hebel 7 gegen den Uhrzeigersinn, so daß die Drosselplatte 23 zwischen den Düsen der Steuereinrichtung 2 zurückgezogen wird.

Das Ventil 4 bestimmt den geringsten Brennstoffdruck in Abhängigkeit vom Komoressorauslaßdruck. Im normalen gleichförmigen Betrieb ist der Druck des den Brennern zugeführten Brennstoffs höher als der geringste Brennstoffdruck, und zwar um einen Betrag, der durch die Stellung des Ventils 3 und das Ausmaß der StrcTiung des Brennstoffs durch den Überströmkreislauf bestimmt wird. Die Stellung des Ventils 3 wird durch das Verhältnis zwischen der Soll- und der 1stdrehzahl der Gasturbine und dem Kompressoreinlaßdruck bestimmt. Ein Ansteigen des Kompressoreinlaßdrucks Fl bewirkt ein Öffnen des Ventils 3, wodurch der Druck des den Brennern zugeführten Brennstoffs herabgesetzt wird. Falls die Istdrehzahl höher als die Solldrehzahl ist, fällt der auf die Membranen 12, 13 wirkende Druck auf einen Minimalwert ab, der etwa gleich dem Kompressoreinlaßdruck ist, und das Ventil 3 wird geöffnet. Indem sich die Istdrehzahl der Solldrehzahl nähert, erhöht sich der Druck auf die Membranen 12 und 14.. und auf Grund der Differenz der Wirkflächen der beiden Membranen 12 und 14 wird das Ventil in Schließrichtung bewegt. Wenn die Istdrehzahl der Gasturbine niedriger als die Solldrehzahl wird, erhöht sich der Druck auf die Membranen 12 und 14 noch weiter, wodurch das Überströmen von Brennstoff vermindert und der Druck des den Brennern zugeführten Brennstoffs erhöht wird.

ίο Während der Beschleunigung wird die Steuereinrichtung 2 vollständig geöffnet, so daß der Druck in der Kammer zwischen den Membranen 12 und 14 näherungsweise gleich dem Kompressorauslaßdruck ist. Dieser hohe Druck bewirkt, daß die Membranen 12 und 14 gegen dir- Wirkung der Feder 15 voneinander entfernt werden, bis die Membran 14 an einem Anschlag anliegt. Die Stellung des Ventils 3 ist jetzt durch den Kompressoreinlaßdruck und den Kompressorauslaßdruck bestimmt mit einem für die Ventilstellung maßgeblichen Rückkopplungssignal, das von der Feder 15 erzeugt wird. Auf diese Weise hat die Steuereinrichtung während der Beschleunigung eine andere Charakteristik als während des normaien gleichförmigen Betriebs.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. I 931

   Patentanspruch:

   Brennstoffregeleinrichtung für Gasturbinen, deren Brennstoffpumpe durch zwei hintereinandergeschaltete, mittels Membranen in Abhängigkeit von Betriebskennwerten, z. ß. Drücken der Gasturbine steuerbare Ventile überbrückt ist, wobei der ein Ventil beaufschlagende Kompressorauslaßdruck durch einen Drehzahlgeber und gegebenenfalls ein ι ο Handeinstellglied änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (19) des ersten Ventils (3) direkt mit einer Membran (12) und in festem axialen Abstand unter Bildung der Auslaßkammer (20) dieses Ventils mit einer weiteren Membran (13) gleicher Wirkfläche verbunden ist, daß dieser Schließkörper auf seiner anderen Seite über eine Zugfeder (15) unter Bildung einer vom änderbaren Kompressorauslaßdruck beaufschlagten Kammer (21) mit einer Membran (14) kleinerer Wirkfläche verbunden ist und daß die Außenseiten der äußeren Membranen (13, 14) vom Kompressoreinlaßdruck beaufschlagt sind, ferner daß der Schließkörper (22) des zweiten Ventils (4) mit einer Membran (16) verbunden, durch seinen Einlaßdruck in Öffnungsrichtung und durch eine Feder (11) und den Kompressorauslaßdruck in Schließrichtung beaufschlagt ist.