DE2163804B2

DE2163804B2 - Regeleinrichtung fuer eine gasturbinenanlage zum antrieb eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE2163804B2
Application number: DE19712163804
Authority: DE
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1971-12-22
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1977-04-21
Also published as: DE2163804A1; FR2164854B1; GB1422969A; SE388243B; US3886731A; IT972491B; FR2164854A1; JPS4868909A

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Gasturbinenanlage zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit einem Drehzahlregler, dessen Regelgröße aus der Drehzahl einer Turbine der Gasturbinenanlage und der Verdichtereintrittstemperatur gebildet wird und dessen Stellgröße die Brennstoffmenge ist wobei der Sollwert der Regelgröße durch einen Wählhebel einstellbar ist.

Eine Regeleinrichtung dieser Art ist durch die GB-PS 11 07 523 für eine Gasturbinenanlage bekannt die aber nicht ausdrücklich dem Antrieb eines Kraftfahrzeugs dient. Diese GB-PS beschäftigt sich nicht weiter mit dieser Regelgrößenbildung, sondern diese bekannte Regeleinrichtung ist in bestimmter Weise zur Verhinderung von Überdrehzahlen ausgebaut.

Aufgabe gemäß der Erfindung jedoch ist es, möglich Ku machen, daß Schwankungen der Leistung der Gasturbinenanlage im oberen Leistungsbereich, die durch sich ändernde Umgebungstemperaturen hervorgerufen werden, klein gehalten oder verhindert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, Haß der Höchstwert der Turbinendrehzahl in Abhängigkeit von der geforderten Höchstleistung der Gasturbinenanlage nach einer von der Verdichtereintrittstemperatur abhängigen Funktion änderbar ist.

Dadurch, daß es nun möglich ist trotz der sich ändernden Umgebungs- bzw. Verdichtereintrittstemperaturen die Höchstleistung der Gasturbinenanlage zumindest annähernd konstant zu halten, wird erreicht, daß die Zeiten zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs bei kleinen und großen Umgebungs- bzw. Verdichtereintrittstemperaturen zumindest ungefähr gleich groß werden können, was für Überholvorgänge, insbesondere bei einem Lastkraftfahrzeug, wichtig ist. Auch kann jetzt die Gasturbinenanlage geschont d. h. ihre Lebensdauer erhöht werden, weil bei zumindest annähernd «15 konstanter Leistung mit abnehmender Verdichtereintrittstemperatur, insbesondere also an Kalttagen, der Höchstwert der Turbinendrehzahl und damit auch der Turbineneintrittstemperatur verkleinert werden kann. Ferner kann ein Getriebe, das sich zwischen der die Nutzleistung abgebenden Welle und der Last befindet, jetzt leicht vor Überlast geschützt werden bzw. ein solches Getriebe kleiner gebaut d. h. eine Überdimensionierung im Abtrieb vermieden werden.

In vielen Fällen reicht es aus, wenn der Höchstwert der Turbinendrehzahl linear von der Verdichtereintrittstemperatur abhängt

Im Hinblick darauf, daß die Begrenzung der Leistung der Gasturbinenanlage an kalten Tagen od. dgl. von Bedeutung ist kann in Ausgestaltung der Erfindung so vorgegangen werden, daß die Änderbarkeit des Höchstwertes der Turbinendrehzahl nur unterhalb einer bestimmten Verdichtereintrittstemperatur vorhanden ist

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Regeleinrichtung gemäß der Erfindung jeweils im Form eines Blockschaltbilds dargestellt d. h. in

F i g. 1 das eine Ausführungsbeispiel, und zwar im Zusammenhang mit einem in Form eines Schaltbilds gezeigten Gasturbinentriebwerk zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, und in

Fig.? das andere Ausführungsbeispiel. wobei diese Regeleinrichtung in F i g. 1 an die Stelle der dortigen Regeleinrichtung gesetzt werden kann.

Das Gasturbinentriebwerk gemäß F i g. 1 ist eine Zweiwellenanlage mit einer Gaserzeugerturbine 10, die einen Verdichter 11 für die Verbrennungsluft (mit Überschußluft) antreibt und einer Freiturbine 12 mit verstellbarem Leitschaufelkran/ 13, die über ein Getriebe 14 Nutzleistung abgibt Das Triebwerk weist noch einen Luftvorwärmer 15, eine Brennkammer 16, eine Brennstoffpumpe 17 und eine Brennstofl'zumeßvorriciitung 18 auf Die Funktion des Triebwerks ist ohne weiteres aus F i g. 1 ersichtlich — siehe unter anderem die Pfeile, die den Luftstrom und die Gasströme kennzeichnen. Der Pfeil 19 kennzeichnet den Brennstofffluß.

Die Brennstoffzumeßeinrichtung 18 wird von der Regeleinrichtung gesteuert Die Regeleinrichtung weist einen Drehzahlregler 21 auf. Dessen Regelgröße ist die von der Verdichtereintrittstemperatur Γι beeinflußte Drehzahl N der Gaserzeugerturbine 10, und dessen Stellgröße ist die Brennstoffmenge. Der Istwert der Turbinendrehzahl N ist mit N, und ihr Sollwert mit N_s bezeichnet. Der Sollwert N₅ ist eine Funktion der Wählhebelstellungen λ, also N₁=H<x). Die Beeinflussung der Drehzahl A/durch die Verdichtereintrittstemperatur Γι ist von der Art daß zur Begrenzung der Leistung des Triebwerks bzw. zum Kleinhalten oder Verhindern von Schwankungen dieser Leistung im oberen Leistungsbereich der Höchstwert des Sollwerts der Turbinendrehzahl N, also N₅ mtx, in Abhängigkeit von der Verdichtereintrittstemperatur Γι selbsttätig beeinflußt bzw. geändert wird. Dies geschieht in einem Korrekturblock 22 der Regeleinrichtung. Das Ergebnis dieser durch den Korrekturblock bewirkten Änderung ist ein von der Verdichtereintrittstemperatur Γι abhängiger Höchstwert des Sollwerts N_A also N₁ max-

Die Brennstoffzumeßvorrichtung 18 kann auch von der Regeleinrichtung gemäß F i g. 2 gesteuert werden. Die Regeleinrichtung weist einen Korrekturblock 20 für den Istwert Ni der Turbinendrehzahl N auf. Durch den Korrekturblock 20 wird im gesamten Drehzahlbereich der Istwert M selbsttätig in Abhängigkeit von der Verdichtereintrittstemperatur Γ] geändert. Die Regelgröße ist also die so korrigierte Drehzahl A4_om Ihr

Istwert ist mit Nt_0n- * ihr Sollwert mit Nkon s bezeichnet. Ntorr s ist eine Funktion der Wählhebeiitellungen «, also Nkorr S=Hp). Die Regeleinrichtung weist einen zugehörigen Regler 21 auf, von dem die Brennstoffmenge geändert wird Mit dieser Regeleinrichtung kann über den gesamten Drehzahlbereich die Leistung der Freiturbine i2 bei verschieden großen Außentemperaturen bei der jeweiligen Wählhebelstellung annähernd konstant gehalten werden. In gleicher Weise kann, was nicht dargestellt ist, anstelle des Istwerts N₁ ,der Sollwert M dieser Drehzahl N selbsttätig in Abhängigkeit von dieser Eintrittstemperatur Ti geändert werden. Die Regeleinrichtung weist zusätzlich einen Korrekturblock 23 für den Höchstwert des Sollwerts der korrigierten Drehzahl, also für N^n $ max, auf. Im Gegensatz zu Fig. 1, bei der der Korrekturblock 22 eine reine Drehzahl (N_s) begrenzt, wird gemäß Fig.2 eine Ti-korrigierte Drehzahl Nkon-s= ^a) begrenzt, und zwar auf die vom Korrekturblock 23 gebildete, Ti-abhängige, korrigierte Maximaldrehzahl Nkorr s max-

Bei der genannten Verdichtereintrittstemperatur Ti handelt es sich stets um eine Totaltemperatur.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für eine Gasturbinenanlage zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem Drehzahlregler, dessen Regelgröße aus der Drehzahl einer Turbine der Gasturbinenanlage und der Verdichtereintrittstemperatur gebildet wird und dessen Stellgröße die Brennstoffmenge ist, wobei der Sollwert der Regelgröße durch einen Wählhebel ι ο einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstwert (Nmu) der Turbinendrehzahl (N) in Abhängigkeit von der geforderten Höchstleistung der Gasturbinenanlage nach einer von der Verdichtereintrittstemperatur (7Ί) abhängigen Funktion änderbar ist

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstwert (N_mMx) der Turbinendrehzahl linear von der Verdichtereintrittstemperatur (Γι) abhängt

3. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderbarkeit des Höchstwertes (Nm^_x) der Turbinendrehzahl nur unterhalb einer bestimmten Verdichtereintrittstemperatur (Γι) vorhanden ist