DE2354490B2 - Gasturbinenanlage - Google Patents
GasturbinenanlageInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/16—Control of working fluid flow
- F02C9/20—Control of working fluid flow by throttling; by adjusting vanes
- F02C9/22—Control of working fluid flow by throttling; by adjusting vanes by adjusting turbine vanes
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage, bestehend aus einer Gasturbine mit zugehöriger
Brennkammer, einem von der Turbine getriebenen Kompressor und einer vor dem Kompressor auf dessen
Welle sitzenden Expansionsturbine mit verstellbaren Einlaufleitschatueln. Eine solche Gasturbinenanlage ist
bekannt aus der DE-AS 17 5! 845.
Bei der Verwendung von Gasturbinen für den Antrieb von Fahrzeugen oder anderen Aggregaten mit stark
veränderlichem Leistungsbedarf ist es schwierig, über einen genügend großen Belastungsbereich einen guten
Wirkungsgrad zu erzielen. Eine günstige Beeinflussung des Wirkungsgrades wird dadurch erzielt, daß man vor
dem Kompressor auf dessen Welle eine Expansionsturbine mit verstellbaren Einlaufleitschaufeln anbringt. Auf
diese Weise erhält man einen guten Wirkungsgrad bis herunter zu ein?ci Viertel der Vollast. Gleichzeitig
stellen die verstellbaren Einlaufleitschaufeln der Expansionsturbine
eine bequeme Möglichkeit zur Regelung der Gasturbine dar. Wenn die Expansionsturbine mit
gleicher Drehzahl wie der Komp,essor läuft, dann werden jedoch bei Vollast und damit voller Öffnung der
Einlaufleiischaufeln die Strömungsverhältnisse in der Expansionsturbine ungünstig, da die Expansionsturbine
unter diesen Bedingungen dazu neigt, als Kompressor zu arbeiten, wofür sich die Turbinenschaufelprofile sehr
schlecht eignen.
Um dieser Verschlechterung des Wirkungsgrades bei Vollast entgegenzuwirken, ist es aus der DE-AS
17 51 845 bekannt, zwischen der Expansionsturbine und
dem Kompressor eine. Überholkupplung anzuordnen, die ein Überholen der Luftturbine durch den Verdichter
gestattet, so daß der Kompressor schneller als die Expansionsturbine laufen kann. Es ist auch möglich, die
Expansionsturbine bei voller Öffnung der Leitschaufeln vom Verdichter abzukuppeln, so daß sie unbelastet und
sich in ihrer Drehzahl frei einstellend läuft.
Aber auch bei diesen Gasturbinenanlagen verursacht die Expansionsturbine erhebliche Drosselverluste, die
den Wirkungsgrad der gesamten Anlage verschlechtern. Außerdem bedeutet insbesondere die Verwendung
einer aufwendigen und anfälligen Übcrholkupplung einen hohen Aufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbinenanlage der eingangs genannten Art ohne
Verwendung einer Kupplung zwischen Expansionsturbine und Kompressor in ihrem Wirkungsgrad wesentlich
zu verbessern.
Zur Losung dieser Aufgabe wird ein Gasturbiricnaggregat
der eingang', genannten An vorgeschlagen, das
erfmdiingsgem.iß die im kennzeichnenden Teil des
f'.itcntiinspilichs genannten erfinderischen Merkmale
.lufweist. Bei kleiner Belastung und starker Drosselung
der Leitschaufeln arbeitet die Expansionsturbine also als Turbine, während sie bei Vollast und voll geöffneten
Leitschaufeln in den Kompressorbetrieb übergeht und gewissermaßen als erste Stufe des nachgeschalteten
Kompressors arbeitet. Gemäß der Erfindung arbeitet also die Expansionsturbine auch bei Vollast aktiv, ohne
Drosselungsverluste zu verursachen. Bei entsprechender Dimensionierung von Kompressor und Expansionsturbine
wird ein optimaler Wirkungsgrad über den ganzen Belastungsbereicn erzielt. Gleichzeitig kann auf
die Kupplung zwischen Kompressor und Expansionsturbine verzichtet werden.
Anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels
soll die Erfindung näher erläutert .verden. Es zeigt
F i g. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Gasturbinenanlage, bei der die Erfindung angewendet wird,
Fig.2 die Expansionsturbine mit den erfindungsgemäßen
Schaufeln und der Stellung der Schaufeln
a) bei kleiner Last und
b) bei Vollast.
b) bei Vollast.
Bei der Gasturbinenanlage nach Fig. 1 sind auf derselben Welle die Expansionsturbine 2, deren
verstellbare Einlaufleitschaufeln mit 1 bezeichnet sind, der Kompressor 3, die Gasturbine 5 und ein
Belastungsaggregat 7, z. B. ein Generator oder der Getriebekasten eines Fahrzeuges, angeordnet. Die Luft
zur Gasturbinenanlage strömt in Pfeilrichtung, d.h. durch die Leitschaufeln 1, die Expansionsturbine 2, den
Kompressor 3, den Wärmeübertrager 6, die Brennkammer 4, die Turbine 5 und erneut durch den
Wärmeübertrager 6 zum Abgasausgang. Im Wärmeübertrager 6 wird die vom Kompressor kommende Luft
von den Abgasen der Gasturbine 5 erwärmt.
Das Profil des Schaufelsystems für die Expansionsturbine 2 geht aus den F i g. 2a und 2b hervor. F i g. 2a zeigt
die Verhältnisse bei kleiner Last, wenn die Expansionsturbine 2 also als Turbine arbeitet. Fig. 2b zeigt die
Verhältnisse bei Vollast, wenn die Expansionsturbine 2 also als Kompressor arbeitet. Dank dir geraden oder
planen, d. h. unverwundenen Ausbildung der Laufschaufeln 8 wird für beide Betriebszustand ein angemessener
Wirkungsgrad erzielt. Die Laufschaufeln 8 arbeiten mit ausreichender Leistung, unabhängig von der Druckverteilung
auf den beiden Seiten. In Fig.2 sind die Einlaufleitschaufeln 1 mit Schwunghebeln 9 versehen,
die über einen Führungskranz 10 miteinander verbunden sind, der den gesamten Umfang der Expansionsturbine
umspannt.
so In F i g. 2a sind die Leitschaufeln 1 mit relativ starker
Drosselung eingestellt, was einer niedrigen Belastung entspricht, während die Leitschaufeln 1 in F i g. 2b
entsprechend Vollast ganz geöffnet sind.
Die Pfeile c bzw. w für die wirkliche Strömungsrichtung
bzw. für die relative Strömung der Luft im Verhältnis zu den Laufschaufeln 8 zeigt, daß Fig. 2a
dem Turbinenbetrieb mit dem höchsten Druck auf der Oberseite der Laufschaufeln 8 entspricht, während
Fig.2b dem Kompressorbetrieb mit höchstem Druck
auf der Unterseite der Laufschaufeln 8 entspricht. Dank ihres geraden, unverwundenen Profils arbeiten die
Laufschaufeln 8 in beiden Füllen mit gleichem Wirkungsgrad. Die Geschwindigkeit υ der Laufschaufeln
8 ist in beiden Fällen dieselbe.
Wenn die abgehende Welle der Gasturbinenanlage mit einer anderen Drehzahl laufen soll, kann die
Gasturbine 5 in /wei Turbinen aufgeteilt werden, von
denen die erste den Komnresor "J antreibt, während die
/weile mit drehbaren Einlaufleitschaufeln versehen
wird, durch deren Verstellung die gewünschte Drehzahl der abgehenden Welle erreicht werden kann. Dabei ist
eine gegenseitige Regulierung der beiden Leitschaufelsysteme erforderlich, was jedoch die Wirkungsweise der
Expansionsturbine 2 nicht beeinflußt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Gasturbinenanlage, bestehend aus einer Gasturbine mit zugehöriger Brennkammer, einem von der Turbine getriebenen Kompressor und einer vor dem Kompressor auf dessen Welle sitzenden Expansionsturbine mit verstellbaren Einlaufleitschaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionsturbine (2) mit geraden, unverwundenen Laufschaufeln (8), die ein symmetrisches Profil aufweisen, versehen ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE14684/72A SE369093B (de) | 1972-11-13 | 1972-11-13 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2354490A1 DE2354490A1 (de) | 1974-05-16 |
DE2354490B2 true DE2354490B2 (de) | 1980-04-24 |
DE2354490C3 DE2354490C3 (de) | 1981-01-08 |
Family
ID=20299487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2354490A Expired DE2354490C3 (de) | 1972-11-13 | 1973-10-31 | Gasturbinenanlage |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2354490C3 (de) |
GB (1) | GB1439397A (de) |
SE (1) | SE369093B (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE401710B (sv) * | 1976-09-24 | 1978-05-22 | Kronogard Sven Olof | Gasturbin-transmissionsanleggning |
BR9003421A (pt) * | 1989-07-17 | 1991-08-27 | Union Carbide Corp | Processo para operacao de um turbo-expansor e turbo-expansor |
-
1972
- 1972-11-13 SE SE14684/72A patent/SE369093B/xx unknown
-
1973
- 1973-10-31 DE DE2354490A patent/DE2354490C3/de not_active Expired
- 1973-11-12 GB GB5236873A patent/GB1439397A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1439397A (en) | 1976-06-16 |
DE2354490C3 (de) | 1981-01-08 |
DE2354490A1 (de) | 1974-05-16 |
SE369093B (de) | 1974-08-05 |
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