DE2029690A1

DE2029690A1 - Gas turbine power plant with electromotive compressed air storage

Info

Publication number: DE2029690A1
Application number: DE19702029690
Authority: DE
Inventors: Theodor 8520 Buckenhof Schwarz
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1970-06-16
Filing date: 1970-06-16
Publication date: 1971-12-23
Also published as: CH531640A

Description

Gasturbinen-Kraftanlage mit elektromotorischer Druckluftspeicherung Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinen-Kraftanlage mit Druckluftspeicherung, bei der die zu speichernde Verbrennungsluft während Stillstandszeiten der Gasturbine elektromotorisch verdichtet wird. Auf diese Weise gelingt es, in Schwachlastzeiten überschüssige Energie zu speichern und zur Deckung der Lastspitzen die Kraftanlage heranzuziehen. Im Gegensatz zu gebräuchlichen Gasturbinenanlagen werden dabei Gasturbine und Luftverdichter unabhängig voneinander zu verschiedenen Zeiten betrieben.Gas turbine power plant with electromotive compressed air storage The invention relates to a gas turbine power plant with compressed air storage, in which the combustion air to be stored during downtimes of the gas turbine is compressed by an electric motor. In this way it succeeds in off-peak times to store excess energy and to cover the load peaks the power plant to use. In contrast to conventional gas turbine systems, gas turbines are used and air compressors operated independently at different times.

Zum Antrieb der Verdichter dienen im allgemeinen Elektromotore; die vom Netz gespeist sind und während der Schwachlastzeiten überschüssige Energie aufnehmen. In den Zeiten, in denen keine Speicherung stattfindet, und in den Zeiten, während die Gasturbine arbeitet, sind dabei die Motoren nicht genutzt. Demgegenüber zeigt die Erfindung einen Weg, wie man diese Maschinen während der Zeit des Verdichter-Stillstands, d.h. auch während des Arbeitens der Gasturbine nutzbar einsetzen kann.Electric motors are generally used to drive the compressors; the are powered by the grid and absorb excess energy during off-peak times. In the times when there is no storage and in the times during the gas turbine is working, the engines are not used. In contrast, shows the invention of a way how to operate these machines during the time of the compressor standstill, i.e. can also be used while the gas turbine is working.

Die Erfindung besteht darin,daß der Verdichter-Antriebsmotor über eine lösbare, im Stillstand odr bei Xurn-Drehzahl einrückbare Kupplung mit dem Verdichter kuppelbar und von solcher Bauart ist, daß er als Phasenschieber betreibbar ist. Die Vorteile einer Blindleistungskompensation, die der Einsatz der Verdichterantriebsmaschine als Phasenschieber während der Tagesstunden bietet, können darüber hinaus auch unabhängig vom Gasturbineneinsatz genutzt werden, wobei dann der Generator auch bis zu seiner Nennleistung, d.h. mit Leistungsfaktor 1 betrieben werden kann. Der Antriebsmotor, der sich als Synchronmotor ausbilden läßt, kann' mit Hilfe des Gasturbinengenerators frequenzabhängig auf Netz-Synchrondrehzahl hochgefahren werden.The invention consists in that the compressor drive motor over a releasable clutch with the compressor that can be engaged at standstill or at Xurn speed can be coupled and is of such a design that it can be operated as a phase shifter. The advantages of reactive power compensation that the use of the compressor drive machine as a phase shifter during daytime hours can also be used independently from gas turbine use be used, then the generator can also be operated up to its nominal power, i.e. with power factor 1. The drive motor, which can be designed as a synchronous motor, can 'with the help of the Gas turbine generator can be run up to the synchronous speed of the network depending on the frequency.

Die Wellenkupplung zwischen Antriebsmotor und Verdichter kann als eine im Stillstand selbsttätig ein- und ausrückbare Kupplung oder als Uberholkupplung ausgebildet sein. Bei einer Ausbildung in Form einer Uberholkupplung oder dergleichen kann der Antriebsmotor für den Betrieb als Phasenschieber unter Umkehrung der Drehrichtung in Gang gesetzt werden. Erst wenn nach vorangegangenem Stillsetzen die Drehrichtung wieder in den ursprünglichen, zum Antrieb der Verdichter erforderlichen Drehsinn gebracht ist, rückt die Uberholkupplung vor Erreichen der Turn-Drehzahl selbsttätig ein.The shaft coupling between the drive motor and the compressor can be used as a a clutch that can be engaged and disengaged automatically at a standstill or as an overrunning clutch be trained. With a training in the form of an overrunning clutch or the like the drive motor can be used as a phase shifter by reversing the direction of rotation be set in motion. Only if the direction of rotation after a previous shutdown back into the original direction of rotation required to drive the compressor is brought, the overrunning clutch moves automatically before reaching the turn speed a.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, schematischer Darstellung.The figure shows an embodiment in its for the invention essential parts in a greatly simplified, schematic representation.

Von der Gasturbinen-Kraftanlage mit Druckluftspeicherung ist in der Zeichnung ein Druckluftspeicher mit 1, eine Brennkammer mit 2 und die Gasturbine mit 3 bezeichnet. Die Gasturbine ist mit einem Generator 4 gekuppelt, der über den Transformator 5 Energie in das Netz 6 einspeist. Die Gasturbine kann so ausgelegt sein, daß sie nur kurzzeitig zur vorübergehenden Spitzenlastdeckung in Betrieb ist. Während der Nachtstunden oder anderer Schwachlastzeiten wird vom Netz 6 über den Transformator 5 der Antriebsmotor 7 gespeist, der unmittelbar oder über das Getriebe 8 einen oder mehrere Verdichter 9 und 10 antreibt.From the gas turbine power plant with compressed air storage is in the Drawing a compressed air reservoir with 1, a combustion chamber with 2 and the gas turbine labeled 3. The gas turbine is coupled to a generator 4, which via the Transformer 5 feeds energy into the network 6. The gas turbine can be designed be that it is only in operation for a short time to cover temporary peak loads. During the night or other off-peak times, the network 6 via the Transformer 5 of the drive motor 7 is fed directly or via the transmission 8 drives one or more compressors 9 and 10.

Erfindungsgemäß ist der Antriebsmotor 7 so ausgebildet, daß er als Phasenschieber zu arbeiten vermag. Hierfür ist die Welle 11 des Motors 7 mit der Verdichterwelle oder der Welle 12 des Getriebes 8 mit Hilfe einer ein- und ausrockbaren Kupplung 13 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 13 als Überholkupplung ausgestaltet.According to the invention, the drive motor 7 is designed so that it as Phase shifter is able to work. For this purpose, the shaft 11 of the motor 7 with the Compressor shaft or the shaft 12 of the transmission 8 with the help of a dryable and Clutch 13 tied together. In the illustrated embodiment the clutch 13 is designed as an overrunning clutch.

Der Antriebsmotor 7 ist als Synchronmotor ausgebildet und kann frequenzabhängig vom Generator 4 der Gasturbine 3 bis zur Netz-Synchrondrehzahl hochgefahren werden. Wenn diese Drehzahl erreicht ist, wird der Transformator 5, der zuvor durch den Schalter 14 vom Netz 6 getrennt war, an das Netz 6 gelegt und der Generator 4 abgeschaltet. Beim Betrieb des Motors 7 als Phasenkompensator wird im Falle der Verwendung einer Uberholkupplung die Drehrichtung umgekehrt, damit die Überholkupplung 13 nicht ansprucht. Zur Umkehrung der Drehrichtung dient beispielsweise ein Phasenumsehalter 15.The drive motor 7 is designed as a synchronous motor and can be frequency-dependent are run up by the generator 4 of the gas turbine 3 up to the network synchronous speed. When this speed is reached, the transformer 5, which was previously through the Switch 14 was disconnected from the network 6, placed on the network 6 and the generator 4 switched off. When operating the motor 7 as a phase compensator in the case of using a Overrunning clutch reversed the direction of rotation so that the overrunning clutch 13 is not used. A phase reverser 15 is used, for example, to reverse the direction of rotation.

5 Patentansprüche 1 Figur5 claims 1 figure

Claims

Claims 1. Gas turbine power plant with compressed air storage, in which the combustion air to be stored during downtimes of the gas turbine Is compressed by an electric motor, characterized in that the compressor drive motor (7) Via a readable clutch that can be engaged at standstill or at turning speed (13) can be coupled to the compressor (9,10) and is of such a design that it is used as Phase shifter is operable.

2. Plant according to claim 1, characterized in that the compressor drive motor (7) is designed as a synchronous motor and with the help of the gas turbine generator (4) depending on the frequency, can be ramped up to the mains synchronous speed.

3. Plant according to claim 1 and 2, characterized in that the Gas turbine generator (4) with simultaneous operation of the compressor drive motor (7) as a phase shifter with the generator nominal power, deh. at a power factor 1 is operable.

4. Plant according to claim 1 to 3, characterized in that as releasable clutch (13) an automatically engaging and disengaging clutch, in particular an overrunning clutch is provided.

5. Plant according to claim 4, characterized in that a phase switching device (15) for reversing the direction of rotation of the motor (7) during phase shifting operation is.