DE2008599B2 - Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

Zusammenwirken mit dem Gesamtkreislauf vorteilhaft auswirken.

Die Erfindung läßt sich selbstverständlich bei Gasturbinenanlagen mit offenem und geschlossenem Kreislauf anwenden.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen eriautert, in denen eine beispielhafte Ausführungsform schematisch dargestellt ist. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen schematisch dargestellten Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern und

Fig. 2 die erfindungsgemäße Gasturbinenanlage.

F i g. 1 stellt ein Ausführungsbeispiei eines Zentrifugalkompressors mit Flüssigkeitsbändern dar. Dieser Kompressor besteht aus einem Gehäuse 1 mit zwei parallelen Wänden 2 und 3, einem Eintrittskanal 4 für das gasförmige Strömungsmittel, einem Sammelraum 5 mit einem Austrittskanal 6 für das verdichtete gasförmige Mittel und einem "lit einer angetriebenen Welle 7 fest, verbundenen Rotor 8, der mit Schaufeln 9 zum Ansaugen des zu verdichtenden gasförmigen Mittels und mit Düsen 10 zur Bildung der Flüssigkeitsbänder versehen ist. Ein mit einer Welle 11 fest verbundener zweiter Rotor 12 ist die Welle 7 des Rotors 8 umhüllend und unabhängig von dieser drehbar angeordnet und am Umfang mit einem Schaufelkranz 13 versehen, dessen Schaufeln über ihre ganzen Vorderseiten durch eine herumgehende Gazewand 14 miteinar der verbunden sind, welche den seitlichen Austritt 15 des gasförmigen Mittels begrenzt. Die Flüssigkeit wird, nachdem sie den Schaufelkranz 13 durchströmt hat, durch die Zentrifugalkraft gegen die Innenseite 16 des Kompressorgehäuses geschleudert und in ein Spiralgehäuse 17 abgeführt, von wo sie mit Hilfe einer Pumpe 18 über eine Leitung 19 zum Rotor 8 geführt wird. Die Flüssigkeitsbänder werden zwischen der Wand 2 und dem zweiten Rotor 12 gebildet. Das von den Flüssigkeitsbändern mitgeführte und verdichtete Arbeitsmittel wird durch den seillichen Austritt 15 weitergeleitet, während die Flüssigkeit durch die Gazewand 14 in den Schaufelkranz 13 tritt, wo die in der Flüssigkeit noch vorhandene überschüssige Leistung, abgesehen von kleinen Verlusten, aufgenommen wird und dadurch den zweiten Rotor 12 antreibt. Diese zurückgewonnene Leistung kann von der Welle 11 abgenommen werden

In der in Fig. 1 schematisch dargestellten Gasturbinenanlage wird ei π derartiger Zentrifugalkom-

pressor mit Flüssigkeitsbändern und zwei Rotoren verwendet, wobei mit 20 der erste Rotor mit Flüssigkeitsbändern und mit 21 der zweite Rotor schematisch bezeichnet ist. Dieser Kompressor ist mittels einer Leitung 22 für das verdichtete gasförmige Ar-

beitsmittel, z.B. Luft, mit einem Wärmetauscher23 verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 24 mit einer Brennkammer 25 verbunden ist, die über eine Leitung 26 an den Eintrittsk v;al einer Turbine 27 angeschlossen ist. Der Austrittskar al dieser Turbine ist

ao über eine Leitung 28 an den Wärmetauscher 23 angeschlossen, von wo die Abgase über einen Austrittskanal 29 abgeführt werden. In einer Brennstoffzuführleitung 30 ist eine Regelvorrichtung 31 für die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 25 angeordnet.

*5 Der erste Rotor 20 ist mit einer Welle 32 der Turbine 27 fest verbunden.

Die Flüssigkeit, z. B. Wasser, wird über eine Flüssigkeitszufuhrleitung 33, in der eine Mengenverstellvorrichtung 34 angeordnet ist, aus einem

Flüssigkeitsbehälter 35 mit Hilfe einer Pumpe 36 dem ersten Rotor 20 zugeführt. Die Flüssigkeit durchströmt unter Arbeitsabgabe die Schaufeln des zweiten Rotors 21 und wird danach zum Flüssigkeitsbehälter 35 zuiückgeführt.

Der zweite Rotor 21 ist mit einer Welle 37, von der Leistung abgenommen werden kann, fest verbunden.

Durch die Mengenverstellvorrichtung 34 wird die von der Gasturbinenanlage abgegebene Leistung gesteuert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Zu diesem Zweck ist eine oder sind bei der den Patentansprüche: Raum für die Flüssigkeitsbänder begrenzenden par allelen Wände mit einem Schaufelkranz besetzt und

1. Gasturbinenanlage mit einem von der Tür- kann diese Wand bzw. können diese Wände konzenbine angetriebenen Zentrifugalkompressor für das 5 trisch zum angetriebenen Rotor frei rotieren. Diese Arbeitsmittel einer Brennkammer mit automati- Wand wird nachstehend als zweiter Roior bezeichnet, scher Regelung der Brennstoffzufuhr zur Das gasförmige Mittel wird vom Schaufelkranz, Konstanthaltung der Turbinenaustrittstemperati-r dessen Vorderseiten der Schaufeln durch eine Gaze- und einem Wärmetauscher zur Übertragung der wand miteinander verbunden sind, seitlich abgeführt; Wärme der Turbinenabgase auf das verdichtete io die durch die Gazewand geschleuderte Flüssigkeit Arbeitsmittel, dadurch gekennzeichnet, treibt den zweiten Rotor an.

daß mindestens ein Zentrifugalkompre.ssor mit Für die Zufuhr der Flüssigkeit zum Kompressor ist

riüssigkeitsbändern mit zwei Rotoren (20, 21) eine kleine Pumpe erforderlich, die z. B. von üer

verwendet wird, daß sein erster, das Arbeitsmittel Turbine angetrieben wird.

verdichtender Rotor (20) mit der Turbine (27) ge- 15 Der Kompressor ist derart entworfen, daß die von koppelt ist und daß in der Flüssigkeits-Zitfuhr- der Gasturbine abgegebene Nutzleistung der Welle leitung (331 zum Kompressor eine Mengen- des zweiten Rotors zur Verfügung kommt, d. h., daß verstellvorrichtung (34) angeordnet ist, mit die am Ende des Verdichtungsvorgangs in der Flüssigweicher die von der Anlage abgegebene Leistung keit noch vorhandene Leistung entspricht, abgesehen steuerbar ist. 20 von einigen Verlusten, der von der Gasturbine ab-

2. Gasturbinenanlage nach Anspruch !, da- gegebenen Leistung.

durch gekennzeichnet, daß auf derselben Tür- Die Steuerung der abgegebenen Leistung kann

binenwelle (32) noch mindestens ein gewöhnlicher durch die Verstellung der dem Kompressor zugeführ-

Kompressor angeordnet und mit dem Zentrifugal- ten Flüssigkeitsmenge erfolgen.

kompressor mit Flüssigkeitsbändern in Serie ge- 25 Die erfindungsgemäße Gasturbinenanlage ist al..o

schaltet ist. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zencri-

fugalkompressor mit Flüssigkeitsbänu^rn mit zwei Rotoren verwendet wird, daß sein erster, das Arbeitsmittel verdichtender Rotor mit der Turbine ge-

30 koppelt ist und daß in der Flüssigkeitszufuhrleitung Z".m Kompressor eine Mengenverstellvorrichtung an-

GegensUnd der Erfindung ist eine Gasturbinen- geordnet ist, mit welcher die von der Anlage ab-

anlage mit einem von der Turbine angetriebenen gegebene Leistung steuerbar ist. Die Austrittstemp-"-

Zentrifugalkompressor für das Arbeitsmittel einer ratur der Turbine wird dabei unter allen Umständen

Brennkammer mit automatischer Regelung der 35 auf bekannte Weise durch automatische Regelung

Brennstoffzufuhr zur Konstanthaltung der Turbinen- der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer konstant ge-

austrittstemperatur und einem Wärmetauscher zur halten.

Übertragung der Wärme der Turbinenabgase auf das Verringert sich über die Mengenverstellvorrichtung verdichtete Arbeitsmittel. die Flüssigkeitszufuhr zum ersten Rotor des Kom-Es ist allgemein bekannt, daß eine solche mit einem 40 pressors, so wird das Verdichtungsverhältnis des Wärmetauscher versehene Gasturbinenanlage zwar Kompressors vermindert, was zusammen mit der oben besonders wirtschaftlich aber auch besonders träge beschriebenen Brennstoffzufuhrregelung wieder zu bei auf Leistungsänderungen ist. einer geringeren durch die Gasturbine strömenden Es ist auch bekannt, daß bei einer solchen, an einen Menge des gasförmigen Mittels führt. Die dabei aufelektrischen Generator angeschlossenen Gasturbinen- 45 tretenden Drossdverluste in der Regelvorrichtung anlage diese Trägheit vermindert werden kann, indem sind gegenüber der abgegebenen Leistung vernachdie nicht abgenommene Leistung in Form von Wärme lässigbar gering.

in den Gasturbinenkreislauf zurückgeführt wird, wo- Soll bei laufender Anlage keine Leistung abgegeben bei die Regelung der Brennstoffzufuhr zur Brenn- werden, so wird die Zufuhr von Flüssigkeit zum Kornkammer automatisch die Turbinenaustrittstemperatur 50 pressor ganz geschlossen. Die Gasturbine arbeitet konstant hält. dann mit dem geringen Druckverhältnis, das der erste Aufgabe der Erfindung ist es, auch bei einer Gas- Rotor durch die auf ihm angeordneten für den stoßturbinenanlage, die nicht an einen elektrischen Gene- freien Eintritt des gasförmigen Mittels in den Rotor rator angeschlossen ist, die Trägheit bei Leistungs- erforderlichen Schaufeln noch abgibt,
änderungen zu vermindern. 55 Der Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern Zu diesem Zweck wird in der erfindungsgemäßen und die Turbine können dabei derart entworfen wer-Gasturbinenanlage mindestens ein Zentrifugal- den, daß bei jeder abgenommenen Leistung von Nullkompressor mit Flüssigkeitsbändem und zwei Rotoren last bis Vollast, also bei jeder Einstellung der Mengenverwendet, wobei der erste, das Arbeitsmittel ver- verstellvorrichtung für die Flüssigkeitszufuhr zum dichtender Rotor mit der Turbine gekoppelt und in 60 Kompressor, die Drehzahl des ersten Rotors und dader Flüssigkeits-Zufuhrleitung zum Kompressor eine mit der Turbine konstant bleibt. Dadurch entfällt so-Mengenverstellvorrichtung angeordnet ist, mit der die mit auch das Problem der Trägheit, die durch das von der Anlage abgegebene Leistung steuerbar ist. Beschleunigen und Verlangsamen der Anlage entsteht. Bei einem solchen Zentrifugalkompressor mit Flüssig- Auch kann auf derselben Turbinenwelle mehr als keitsbändern werden Flüssigkeit und gasförmige Mit- 65 ein Zentrifugalkompressor mit Flüssigkeitsbändern tel wirkungsvoll getrennt und kann die in der Flüssig- und mit zweitem Rotor verwendet werden, oder minkeit noch vorhandene überschüssige Energie zurück- destetis einer, der mit mindestens einem gewöhnlichen gewonnen werden. Kompressor in Serie geschaltet ist. Dies kann sich im