DE2242901C3 - Einrichtung zur Drehzahl- und Beschleunigungsregelung fur eine Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, da- Brennstoffmenge in Abhängigkeit vom Verdichterdurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (6, 7) austrittsdruck darstellenden Diagramms gesteuert. am Ende je eines um eine gehäusefeste Achse Die Aufrechterhaltung der zugehörigen Luft-Brennschwenkbaren Winkelhebels (32, 33) ausgebildet stoff-Verhältnisse wird dadurch erzielt, daß unter sind, zwischen deren anderen Enden ein an der 35 Verwendung der Brennstoffdosiervorrichtung, deren Steuerbuchse (3) fester Keil (31) anliegt. Dosierschieberstangenende sich zwischen zwei gleichzeitig bewegbaren Anschlägen verschieben kann, erstens die Anschläge derart angeordnet sind, daß sich bei ihrer Bewegung ihre gegenseitiger Abstand

40 ändert, und zweitens die Bewegung der Anschläge vom Stellkolben in Abhängigkeit von der Führungsgröße gesteuert wird. Die Anschläge sind insbesondere so angeordnet, daß dieser Abstand sich in Abhängigkeit von der Stellung der Anschläge derart 45 ändert, daß er den Änderungen der Brennstoffmengendifferenz zwischen den beiden genannten Begren-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zungslinien, die mit steigendem Verdichteraustrittszur Drehzahl- und Beschleunigungsregelung für eine druck divergieren, wenigstens annähernd folgt. Die Gasturbinenanlage, die einen Verbrennungsluftver- Anschläge sind durch zwei zueinander einstellbare dichter und eine Gasturbine auf einer gemeinsamen 50 Schwenkhebel gebildet.

Welle aufweist, mit einem Brennstoffzufuhrventil, auf Weiterhin ist eine Regeleinrichtung (DT-OS

dessen Steuerschieber ein Fliehkraftregler dieser 14 76835) für insbesondere kleine Gasturbinen-Welle mit einer Gegenfeder von durch einen Dreh- triebwerke bekannt, die ein Brennstoffzufuhrventil zahlwählhebel änderbarer Spannung einwirkt, wobei etwa anfangs genannter Art aufweisen, indem auf der Steuerschieber von einer Steuerbuchse umhüllt 55 dessen Steuerbuchse der Fliehkraftregler und die ist, die über einen Stellhebel von einem Stellkolben Gegenfeder einwirken und der Steuerschieber über in Abhängigkeit von einer sich mit der Drehzahl der den Stellhebel nicht von einem Stellkolben, sondern Welle ändernden Führungsgröße verschiebbar ist. direkt in Abhängigkeit von der Führungsgröße ver-

Eine dieser Regeleinrichtung ähnliche, bekannte schiebbar ist. Der Stellhebel hat ein veränderliches Brennstoffregeleinrichtung (DT-AS 11 29 773) ist für 60 Übersetzungsverhältnis, wodurch die Anwendung der ein Gasturbinentriebwerk, das eine Luftschraube an- gleichen Regeleinrichtung für Triebwerke verschiedetreibt, vorgesehen und weist ebenfalls ein Ventil der ner Leistungsbereiche ermöglicht wird,
anfangs genannten Art auf, jedoch handelt es sich Es ist auch eine Brennstoffregeleinrichtung (deut-

um ein für ein hydraulisches Steuermittel vorgesehe- sehe Patentschrift 9 76 959) für ein Gasturbinentriebnes Steuerventil, das den Stellkolben steuert; der 65 werk bekannt, bei der eine Nockenanordnung ein Stellkolben betätigt dabei ein besonderes Brennstoff- Brennstoff-Hauptregelventil übersteuert. Die Nockenregelventil. Ein weiterer Unterschied ist der, daß für anordnung ist so ausgebildet, daß das Triebwerk bei die eenannte Verschiebbarkeit keine Führungsgröße maximaler Temperatur betrieben werden kann, ohne

daß die Gefahr des Pumpens des Verdici.ters besteht, In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der

wodurch die Beschleunigung relativ schnell erfolgt. Regeleinrichtung gemäß der Erfindung fur ein r lug

rwse Brennstoffregeleinrichtung .st relativ auf- triebwerk schematisch dargestellt. Dieses mit hydrau

^fL lischen Mitteln dargestellte Prinzip ist auch mit elek-

Die°Xufgabe, die bei der zuerstgenannten bekann- 5 trisch-elektronischen Bauteilen zu vei-wirkhcnen

ten Regeleinrichtung gelöst werden soll, ist nicht Die Regeleinrichtung weist em ""^""²¹S"

deich der später noch aufgeführten Aufgabe gemäß ventü auf, auf dessen Steuerschieber5 en j-iien-

der Erfindung. Bei den anderen drei genannten be- kraftregier — einer anfangs genannten weile ω

kannten Regeleinrichtungen werden bei Verwendung Fliehgewichten 8 und eine Gegenfeder 9 mit einer umerschiedücher Brennstoffarten bzw. Betriebs- io durch einen Drehzahlwählnocken 10 and erb aren

bedingungen die beiden genannten Begrenzungslinien Spannung einwirken. Der Steuerschieber 5 ist von

von Hand eingestellt, wenn man dabei kurze Be- einer axial verschiebbaren Steuarbuchse 3 umhuUt

^hleunieunes- und Verzögerungszeiten erhalten Von einer Tankanlage kommender Brennston wira

schleunigungs g von einer Einspritzpumpe 1 über ein Differenzdruck-

Aufeabe gemäß der Erfindung ist es, bei einer 15 ventil 2 zur Steuerbuchse 3 gefordert. An_ einer Regeleinrichtung anfangs genannter Art bei Ände- Steueröffnung 4, die durch eine Kante des Steuernfngen von Betriebsbedingungen oder -zuständen Schiebers S begrenzt wird, wird ein k°nstanterM selbsttätig eine genaue Regelung einer eingestellten ferenzdruck gehalten; dadurch ist die wirksame Solldrehzahl zu Irreichen. Es sollen selbsttätig best- Steuerfläche ein Maß für die zu einer Einspritzdüsenmögliche Beschleunigungs- und Verzögerungsbegren- *o leitung 23 gelangende Brennstoffmenge -Der™ zur Singen eingestellt werden bzw. möglichst kleine Be- Einspritzung benotigte J^f^^^f^^l schleunigungs- und Verzögerungszeiten erreicht wer- wird von- Differenzdruckventil 2 über eineLe tung den ohne daß der Verdichter ins Pumpen kommt 24 zum Pumpeneinlauf zuruckgele.tet Fur die Brennbzw Se Brennkammer erlischt. Es soll bei allen vor- stoffzumessung während einer Beschleumgung w rd »enden Betriebszuständen oder -bedingungen, ,5 die Steuerbuchse 3 über einen ^»J«^"™™ Sch bei Wirkungsgradabweichungen in großen Flug- einen Servokolben 12 in linearer Abhängigkeit vom höhen sow e bei Verwendung unterschiedlicher Austrittsdruck P_{7 4} des Verdichters axial verschoben. P eSstoffarten oder Auftreten unterschiedlicher Die Fonn to SleueiWmimg 4 Bt fur B^tejm^n- «offtemperaturen, selbsttätig bestmögliche Be- gen und Verzögerungen unterhalb,der Verigter schleunigung ohne dieses Pumpen bzw. Erlöschen er- 30 pumpgrenze bzw oberhalb der Brennkammloscn eS wlrden. Die Regeleinrichtung soll aber auch grenze für Betrieb in Bodennahe ausgelegt S chst wenig aufwendig sein. Dosen 11 sind außen durch einen mittels eines

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung nicht dargestellten Druckwandlers «Juj^ J^ darin daß am Stellhebel gesondert eine Kolben- dichteraustnttsdmck P₇₄ =0,5 P₇₄ und ini^n durch stange eines Stellkolbens angelenkt ist, der über ein 35 den statischen Druck P₀ der das Ftag^ebwerk mn Schieberventil von einem weiteren Stellhebel hydrau- gebenden atmosphäre^ Luft ^aufschlagt ta einem Sch verstellbar ist, der am Steuerschieber angreift Diagramm »Brennstoffmenge (kg/h) über der Druck und am Gehäuse schwenkbar gelagert ist. Die Wir- differenz 0,5 P₇₄-P₀ (kg/cm*)« allen die Brenn Engen und Vorteile der Erfindung können dem stoffmengui aller Flugbetnebspunkte (fur 0 bis.22.km Sr folgenden Ausführungsbeispiel entnommen 40 Flughöhe bei unterschiedhchen Drehzahbn und Rug Sn. Vorerst sei nur darauf hingewiesen, daß geschwindigkeiten günstig zwischen ^d« B^emu_ durch die Erfindung, also durch diese Trimmvorrich- gungsbegrenzungslime und J¹'* ^Verao^™^^eg^en fünf eine entsprechend den Betriebszuständen oder zungslinie. Bei jedem drehzahIgeregelten Be tnebs-Sedingungen unterschiedliche Zuordnung der Lage punkt ohne Ungleichförmigst_befindet sich «n am der Stluerbuchse zur Lage des von der Führungs- 45 Steuerschiebers ester Bund 25 immer in de g^ei größe betätigten Stellkolbens bewirkt wird und daß chen axialen Stellung zw.schen zwei Anschlag» SS der Erfindung bei Verwendung unterschiedlicher und 7 in ax.alem Abstand von beiden. Tritt bei An Brennstoffarten oder Auftreten unterschiedlicher derung der Betriebsbedingungen, z. B. der Huglage B nnStemperaturen selbsttätig bestmögliche Be- und/oder der ^^Ρ^ΪΓ^^^¹^ schleunigung erreicht wird, ohne daß das spezifische 50 stoffart und/oder der ^Bre.^nnsto^^mPf"*^ur{_nf^e Gewicht und die Temperatur des Brennstoffs gemes- axiale Abweichung von dieser Mittellage infolge fen werden müssen. Auch werden BrennstorTheiz- Änderung der Uretejhl der Wdk^ and ₌^ te wert-Verschiedenheiten selbsttätig berücksichtigt. Lage der Fliehgewicnte 8 ein,

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lieber und das Schiebeventil auf den Stdlkolb»

Wärmetluscher beim übergang vom Be- stellung eingenommen hat undI

genannten Diagramm die beiden genannten Begrenzungslinien zusammen nach oben oder unten verschoben sind.

Diese Steuervorrichtung bewirkt also:

1. Eine genaue Regelung der am Drehzahlwählnocken 10 eingestellten Solldrehzahl ohne Ungleichförmigkeit und

2. eine entsprechend den Betriebsbedingungen unterschiedliche Zuordnung der Lage der Steuerbuchse 3 zur Lage des vom Verdichteraustrittsdruck betätigten Servokolbens 12.

Vor Einleitung einer Beschleunigung oder Verzögerung befindet sich der Bund 25 in der Regellage zwischen den Anschlägen 6 und 7. Eine Betätigung des Wählnockens 10 bewirkt eine Verstellung des Steuerschiebers 5 bis zum Anschlagen des Bunds 25 am Anschläge bzw. 7 und verursacht damit einen Einspritzmengensprung, der eine Drehzahländerung auslöst. Die weitere Drehzahländerung entlang der Begrenzungslinie erfolgt nun durch Bewegung der Steuerbuchse 3 in Abhängigkeit vom Verdichteraustrittsdruck. Während dieses Übergangs bis zum Erreichen der neuen Solldrehzahl bleibt der Steuerschiebers an seinem Abschlage bzw. 7; in dieser Lage ist die Steuervorrichtung durch das Schieberventil 16 blockiert, um Fehlstcuerungen während der Drehzahländerungen zu unterbinden. Beim Einschwingen auf die Solldrehzahl wird der Steuerschieber 5 durch die Fliehgewichte 8 aus seiner Anschlaglage gelöst, und das Schieberventil 16 macht

ίο die Steuervorrichtung wieder wirksam. Um eine Störung der Drehzahlstabilität zu vermeiden, ist die Verstellgeschwindigkeit des Stellkolbens 17 durch Drosseln 18 und 18' in den Steuerleitungen 27 und 28 begrenzt.

Die Anschläge 6 und 7 sind durch Hebel 32 und 33 axial verstellbar, die in Abhängigkeit von der axialen Stellung der Steuerbuchse 3 mittels eines Steuerbuchsenfesten Keils 31 schwenkbar sind. Bei Verschiebung der Steuerbuchse 3 nach links wird der

»ο gegenseitige Abstand der Anschläge 6 und 7 größer, wodurch ein zueinander divergenter Verlauf der beiden genannten Begrenzungslinien berücksichtigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2

zuständig ist, sondern die Wirkung des Stellkolbens Patentansprüche: ^{aui das} Brennstoffregelventil dazwischen durch eine

veränderliche Betriebsgröße korrigierbar ist. Durch

1 Einrichtung zur Drehzahl- und Beschleu- die Verschiebbarkeit der Steuerbuchse über den Stellnigu'ngsregelung für eine Gasturbinenanlage, die 5 hebel vom Stellkolben soll gewährleistet sein, daß die einen Verbrennungsluftverdichter und eine Gas- Lage des Stellkolbens im wesentlichen der Stellung turbine auf einer gemeinsamen Welle aufweist, des Steuerschiebers entspricht, wodurch die gemit einem Brennstoffzufuhrventil, auf dessen wünschte Drosselung der Brennstoffzuführung entSteuerschieber ein Fliehkraftregler dieser Welle steht. Diese Regeleinrichtung weist weitere Vorrichmit einer Gegenfeder von durch einen Drehzahl- io tungen auf; sie soll sich dadurch vorübergehend gewänlhebel änderbarer Spannung einwirkt, wobei änderten Betriebszuständen mit ausreichender Empder Steuerschieber von einer Steuerbuchse umhüllt findlichkeit anpassen und nicht durch Nachlauf fehler ist, die über einen Stellhebel von einem Stellkol- zwischen Einstellungen der Brennstoffzuführung und ben in Abhängigkeit von einer sich mit der Dreh- der Flügelanstellung der Luftschraube beeinflußt zahl der Welle ändernden Führungsgröße ver- 15 werden.

schiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, Es ist ferner eine Vorrichtung (DT-AS 1050126)

daß am Stellhebel (13) gesondert eine Kolben- zum Regeln der Leistung eines Gasturbinentriebstange (34) eines Stellkolbens (17) angelenkt ist, werks bekannt, die ebenfalls ein Ventil der anfangs der über ein Schieberventil (16) von einem wei- genannten Art als Steuerventil aufweist, jedoch ohne teren Stellhebel (15) hydraulisch verstellbar ist, 20 verschiebbare Steuerbuchse; dieses Steuerventil der am Steuerschieber (5) angreift und am Ge- steuert einen Servomotor, und dieser betätigt eine häuse schwenkbar gelagert ist. Brennstoffdosiervorrichtung. Hier wird bei Ände-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- rung der Einstellung der Solldrehzahl die Änderung kennzeichnet, daß am Steuerschieber (5) als An- der Drehzahl bis zur neuen Solldrehzahl von einem griffssteile ein Bund (25) ausgebildet ist, dem auf »5 Stellkolben, aber nicht über einen Stellhebel, in Abjeder Seite ein Anschlag (6, 7) im Abstand gegen- hängigkeit von einer genannten Führungsgröße, und übersteht, innerhalb dessen der Fliehkraftregler zwar vom Austrittsdruck des Verdichters, wenigstens (8) auf den Steuerschieber (5) und das Schieber- annähernd entlang der Beschleunigungsbegrenzungsventil (16) auf den Stellkolben (17) einwirken linie (Pumpgrenze) bzw. Verzögerungsbegrenzungskann. 30 linie (Brennkammerlöschgrenze) des die stündliche