DE19815914B4

DE19815914B4 - Verteiler

Info

Publication number: DE19815914B4
Application number: DE19815914A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr. Banhardt; Burkhard Josuhn-Kadner; Raiko Milanovic; Volker Dr. Schüle; Wolfgang Waldi; Hans-Jürgen Dr. Weidemann
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Ansaldo Energia Switzerland AG
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: DE19815914A1; US6189321B1; GB2339855A; GB2339855B; GB9908220D0

Abstract

Verteiler für die Versorgung von Brennern (15) einer Gasturbine mit Brennstoff, Luft und Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Brenner (15) mindestens eine Regeleinheit (4) vorgesehen ist, von der aus wenigstens eine Versorgungsleitung (12, 13, 14) für Brennstoff, Luft und Kühlmittel zu dem Brenner (15) geführt ist, und daß eine definierte Anzahl von Regeleinheiten (4) mit einer Verteilereinheit (2V) zu einem Modul (2) zusammengefasst sind, dem über Zuführungsleitungen (5, 6, 7) Brennstoff, Luft und Kühlmittel zuführbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verteiler für die Versorgung von Brennern einer Gasturbine mit Brennstoff, Luft und Kühlmittel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Verteiler werden dazu genutzt, den Brennern von Gasturbinen Brennstoff in der jeweils gewünschten Zusammensetzung und in der erforderlichen Menge zuzuführen.

Aus der US 4,918,925 ist ein Verteiler für den Brennstoff einer Gasturbine bekannt, der mit einem Regelventil für alle Brenner arbeitet.

Aus der US 4, 189, 914 und der US 5,339,635 sind Brenner bekannt bei denen die Brennstoffzufuhr naturgemäß ebenfalls zentral geregelt wird.

Die bis jetzt bekannten Vorrichtungen dieser Art umfassen eine Kombination von Ringleitungen und Stichleitungen, über welche der Brennstoff auf die einzelnen Brenner verteilt wird. Der Austausch von defekten Bauelementen ist hierbei sehr aufwendig. In fast allen Fällen muss nicht nur ein Bauteil ausgebaut und durch ein Neues ersetzt werden. Vielmehr ist es fast immer notwendig, mehrere Bauteile für die Reparatur auszubauen. In extremen Fällen muss die gesamte Vorrichtung demontiert werden. Die bekannten Vorrichtungen ermöglichen zudem keine gezielte Regelung der Brenner. Ebenso fehlt es an einer Prüfvorrichtung, mit der Leckstellen in dem Rohrleitungssystem zwischen den Verteilern und den Brennern ermittelt werden können. Ferner lässt sich bei keinem der Brenner der Verschleiß, die Verschmutzung und die Alterung ermitteln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verteiler für die Brenner von Gasturbinen zu schaffen, bei dem die Nachteile der bekannten Einrichtungen ausgeschlossen sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Verteiler,
2 ein Ausschnitt des in 1 dargestellten Verteilers,
3 ein Regeleinheit, die über drei Versorungsleitungen mit einem Brenner verbunden ist,
4 die in 3 dargestellte Regeleinheit im Detail,
5 einen Brenner mit Anschlußflansch,
6 eine Dichtungsscheibe.
Der in 1 dargestellte Verteiler 1 weist zwei Module 2 auf, die beide aus je einer Verteilereinheit 2V und mehreren Regeleinheiten 4 lösbar zusammengebaut sind. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeder Verteilereinheit 2 fünfzehn Regeleinheiten 4 zugeordnet. Die Anzahl der Regeleinheiten 4 richtet sich nach der Gesamtzahl der Brenner 15. Jedem Modul 2 können über Zuführungsleitungen 5, 6, und 7 Brennstoff, Luft und ein Kühlmedium zugeführt werden. Die Regeleinheiten 4 sind für die Versorgung der Brenner 15 mit Brennstoff, Luft und wenigstens einem Kühlmedium (hier nicht dargestellt) sowie für die Mengenregelung dieser Medien vorgesehen. Durch jede Versorungseinheit 2V sind bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel drei Versorgungsleitungen 5V, 6V, 7V geführt, deren nach außen geführte Enden mit den Zuführungsleitungen 5, 6, 7 verbunden sind. Wie 2 zeigt, sind die Versorungsleitungen 5V, 6V, 7V im Bereich einer jeden Regeleinheit 4 mit jeweils einem Abzweig 5Z, 6Z, 7Z versehen. Die Abzweige 5Z, 6Z, 7Z sind bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zu den Versorungsleitungen 5V, 6V und 7V ausgerichtet. Wie in den 2 und 4 dargestellt, ist jeder Abzweig 5Z, 6Z, 7Z an eine Anschlußleitung 8, 9 und 10 der Regeleinheit 4 angeschlossen, deren Längsachsen parallel und in einem geringen Abstand zueinander verlaufen. Wie 4 zeigt, ist in jede Anschlußleitung 8, 9 und 10 ein Ventil 8V, 9V und 10V eingebaut. Die drei Ventile 8V, 9V und 10V werden von einer Meß- und Regeleinrichtung 11 betätigt, an welche die Ventile 8V, 9V und 10V über jeweils eine Signalleitung 11A angeschlossen sind. Als Meß- und Regeleinrichtung 11 wird vorzugsweise ein Mikroprozessor verwendet. Jede Regeleinheit 4 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit drei Sensoren 31 versehen, die mit den Innenbereichen der Anschlußleitungen 8, 9, und 10 in Verbindung stehen. Mit diesen Sensoren wird der Druck, die Temperatur und der Massenstrom von Brennstoff, Luft und Kühlmittel erfaßt. Die Sensoren 31 sind so installiert, daß die Meßwerte unmittelbar vor der Verbindungsstelle zwischen der Regeleinheit 4 und den ersten Enden 12A, 13A, 14A der Versorungsleitungen 12, 12, 13 ermittelt werden. Drei weitere Sensoren 31 mit der gleichen Funktion sind an den zweiten Enden 12B, 13B, 14B von jeweils drei Versorungsleitungen 12, 13, 14 installiert, die zu einem Brenner 15 geführt sind. Alle Sensoren 31 stehen über Signalleitungen 11B mit dem Mikroprozessor 11 und über Feldbusleitungen (hier nicht dargestellt) mit einer Leittechnikeinheit (hier nicht dargestellt) in Verbindung. Die von den Sensoren 31 ermittelten Meßsignale werden an die zugehörigen Mikroprozessoren 11 und an die Leittechnikeinheit (hier nicht dargestellt) zu Auswertung weitergeleitet.
Mit Hilfe der Meßsignale wird von dem Mikroprozessor 11 einer jeden Regeleinheit 4 die Funktionsfähigkeit des zugehörigen Brenners 15 überprüft. Entspricht der aus den Meßsignalen ermittelte Istwert am Brenner 15 nicht dem von der Leittechnikeinheit (hier nicht dargestellt) vorgegebenen Sollwert, so ändert der Mikroprozessor 11 die Einstellung der Ventile 8V, 9V und 10V in den Anschlußleitungen 8, 9, 10. Wird von dem Mikroprozessor 11 festgestellt, daß der Istwert nicht auf den Sollwert geregelt werden kann, so gibt er eine Meldung an ein Anzeigegerät der Leittechnikeinheit (hier nicht dargestellt), daß der Brenner 15 auf Verschleiß und Verschmutzung zu prüfen ist bzw. die Versorungsleitungen 12, 13, 14 zwischen der Regeleinheit 4 und dem Brenner 15 auf eine Leckstelle zu untersuchen ist. Wie 2 zu entnehmen ist, sind für die Verbindung der Regeleinheit 4 mit den Versorungsleitungen 12, 13, 14 deren erste Enden 12A, 13A, 14A mit einem gemeinsamen Verbindungsflansch 21 versehen. Zwischen diesem Verbindungsflansch 21 und der Regeleinheit 4 ist eine Dichtungsscheibe 17 angeordnet. Der Verbindungsflansch 21 wird mittels Schrauben (hier nicht dargestellt) an der Regeleinheit 4 befestigt.
Die Brenner 15 sind kreisförmig in gleichen Winkelabständen je nach Anzahl angeordnet. Jeder Brenner 15 ist mit einem Anschlußflansch 23 versehen. Für die Verbindung der Versorgungsleitungen 12, 13, 14 mit dem Anschlußflansch 23 sind deren zweite Enden 12B, 13B, 14B mit einem gemeinsamen Verbindungsflansch 21 versehen. Zwischen dem Anschlußflansch 23 und dem Verbindungsflansch 21 ist ebenfalls eine Dichtungsscheibe 17 angeordnet. Die Dichtungsscheiben 17, Verbindungsflansche 21 sowie die Anschlußflansche 23 weisen gleiche Durchmesser auf. Sie sind an gleichen Stellen mit Durchlässen 16 für die Medien (hier nicht dargestellt), die durch die Versorungsleitungen 12, 13 und 14 strömen, sowie mit Durchlässen 22 für Schrauben (hier nicht dargestellt) versehen, mit denen die Verbindung zwischen den Versorungsleitungen 12, 13, 14 und den Regeleinheiten 4 bzw. den Brennern 15 erfolgt. Die Durchlässe 16 der Dichtungsscheiben 17 sind von Metalldichtringen 18 begrenzt. Hiermit werden die Versorungsleitungen 12, 13, 14 zusätzlich abgedichtet, so daß eine leckfreie Verbindung zwischen den Verbindungsflanschen 21 und den Regeleinheiten 4 bzw. den Brennern 15 ausgebildet wird. Die Schrauben (hier nicht dargestellt) werden durch die Durchlässe 22 in den Verbindungsflanschen 21 und den Dichtungsscheiben 17 gesteckt und mit den Regeleinheiten 4 bzw. den Anschlußflanschen 23 der Brenner 15 fest verschraubt.
Wie 1 zu entnehmen ist, sind die beiden Module 2 parallel zur Mittelachse einer Gasturbine (hier nicht dargestellt) installiert, zu der die Brenner 15 gehören. Die Module 2 sind in der gleichen Ebene wie die Anschlußflansche 23 der Brenner 15 montiert, um die Länge der Versorungsleitungen 12 13 14 möglichst kurz zu halten. Wie 1 zeigt, sind alle von den Regeleinheiten 4 abzweigenden Versorungsleitungen 12, 13 und 14 um die kreisförmig angeordneten Brenner 15 herum, in einer gemeinsamen horizontalen Ebene zu den Brennern 15 geführt. Die drei von einer jeden Regeleinheit 4 abzweigenden Versorungsleitungen 12, 13, 14 sind zudem so zu einem Brenner 15 geführt, daß sie etwa die gleiche Länge aufweisen.

Claims

Verteiler für die Versorgung von Brennern (15) einer Gasturbine mit Brennstoff, Luft und Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Brenner (15) mindestens eine Regeleinheit (4) vorgesehen ist, von der aus wenigstens eine Versorgungsleitung (12, 13, 14) für Brennstoff, Luft und Kühlmittel zu dem Brenner (15) geführt ist, und daß eine definierte Anzahl von Regeleinheiten (4) mit einer Verteilereinheit (2V) zu einem Modul (2) zusammengefasst sind, dem über Zuführungsleitungen (5, 6, 7) Brennstoff, Luft und Kühlmittel zuführbar sind.
Verteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Versorgung der Brenner (15) einer Gasturbine wenigstens zwei Module (2) mit wenigstens jeweils einer Verteilereinheit (2V) vorgesehen sind, die eine definierte Anzahl von Regeleinheiten (4) aufweist, die nebeneinander in einer Ebene mit den Anschlussflanschen (23) der mit ihnen verbundenen Brenner (15) positioniert sind.
Verteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Versorgungseinheit (2V) wenigstens drei Versorgungsleitungen (5V, 6V, 7V) aufweist, deren nach außen geführte Enden mit den Zuführungsleitungen (5, 6, 7) verbunden und die im Bereich einer jeden Regeleinheit (4) mit je einem Abzweig (5Z, 6Z, 7Z) versehen sind, der an jeweils eine Anschlussleitung (8,9,10) der Regeleinheit (4) angeschlossen ist.
Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen einer jeden Regeleinheit (4) und einem Brenner (15) geführten Versorgungsleitungen (12, 13, 14) an ihren ersten Enden (12A, 13A, 14A) mit einem gemeinsamen Verbindungsflansch (22) versehen und unter Zwischenfugen einer Dichtungsscheibe (18) an der Regeleinheit (4) so festgeschraubt sind, daß die ersten Enden (12A, 13A, 14A) der Versorgungsleitungen (12, 13, 14) in die Anschlussleitungen (8, 9, 10) der Regeleinheit (4) münden.
Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Enden (12B, 13B, 14B) der zwischen einer Regeleinheit (4) und einem Brenner (15) geführten Versorgungsleitungen (12, 13, 14) ebenfalls mit einem gemeinsamen Verbindungsflansch (21) versehen und unter Zwischenfügen einer Dichtungsscheibe (18) am Anschlussflansch (23) des Brenners (15) festgeschraubt sind.
Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Anschlussleitung (8, 9, 10) einer jeden Regeleinheit (4) wenigstens ein Ventil (8V, 9V, 10V) eingebaut ist, das über eine Signalleitung (11A) an eine in die Regeleinheit (4) integrierte Mess- und Regeleinrichtung (11) in Form eines Mikroprozessors angeschlossen ist, und daß in jede Anschlussleitung (8, 9, 10) ein Sensor (31) eingebaut ist, der über eine Signalleitung (11B) mit der Mess- und Regeleinrichtung (11) und über eine Feldbusleitung mit einer Leittechnikeinheit verbunden ist.
Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Anschlussflansch (23) eines jeden Brenners (15) in die Versorgungsleitungen (11, 12, 13) ebenfalls Sensoren (31) eingebaut und über Signalleitungen an die Mess- und Regeleinrichtung (11) der zugehörigen Regeleinheit (4) und über Feldbusleitungen an die Leittechnikeinheit angeschlossen sind.
Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (15) kreisförmig in einem vorgegebenen gleichmäßigen Winkelabstand voneinander angeordnet sind, daß die beiden Module (2) in einem Abstand so voneinander positioniert sind, daß die kreisförmig angeordneten Brenner (15) bereichsweise dazwischen angeordnet sind, und daß die Versorgungsleitungen (12, 13, 14) außen um die kreisförmig angeordneten Brenner (15) parallel in einer vertikalen Ebene, in einem geringen Abstand voneinander zu den Anschlussflanschen (23) eines jeden Brenners (15) geführt sind.