DE2442452C3 - Brennstoffregeleinrichtung für eine Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Brennstoffregeleinnditung ist aus der DE-OS 22 00 358 bekannt. Fällt bei dieser bekannten Brennstoffregeleinrichtung das Vorsteuerventil oder die das Vorsteuerventil steuernde Einrichtung aus, so kann in die Brennstoffregeleinrichtung nicht mehr korrigierend eingegriffen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennstoffregeleinrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß bei Ausfall des Vorsteuerventils oder der das Vorsteuerventil steuernden Einrichtung das Servodrucksignal manuell steuerbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I aufgeführten Merkmale gelöst.

Hierdurch wird es möglich, das geregelte Vorsteuerventil von dem Überströmventil zu trennen und ein zweites Vorsteuerventil einzusetzen, das von Hand gesteuert wird und das Überströmventil beeinflußt. Hierdurch wird die Sicherheit der Brennstoffregeleinrichtung wesentlich erhöht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die den mechanischen Teil eines Regelsystems für flüssigen Brennstoff schematisch darstellt.

Eine Gasturbinenanlage 10 weist eine Verdichterturbine 10a und eine getrennte, freie Arbeitsturbine 106 auf. Die Gasturbinenanlage 10 weist zwei Brennersammelleitungen 11, 12 auf, wobei die Sammelleitung 11 zur Versorgung einer geringen Zahl von Zündbrennern dient.

Brennstoff wird von einem Tank 13 mittels einer Kreiselpumpe 14 und einer Filtereinheit 15 zu einer Zahnradpumpe 16 gepumpt. Der Filtereinheit 15 ist ein Überdruckventil 15a zugeordnet, das für eine Umgebung der Filtereinheit 15 sorgt, wenn diese zugesetzt ist Die Pumpen 14, 16 werden beide von der Welle der Turbine 10a angetrieben. An die Pumpendruckleitung ist ein Überströmventil 17 mit einem Kugelventilteil 18 angeschlossen, das gegen den Förderdruck dor Pumpe

16 durch ein Servodrucksignal in einer Signaldn>ekleitung 19 zugedrückt werden kann.

Der Signaldruck in der Leitung 19 wird von dem Förderdruck der Pumpe 16 über ein Mediumpotentiometer abgeleitet, bestehend aus einer unveränderlichen Drosselstelle 20 und einer veränderlichen Drosselstelle. DJe veränderliche Drosselstelle wird durch ein tellerförmiges Vorsteuerventil 21 gebildet, das von einem Drehmomentenmotor 22 gesteuert wird. Der Drehmomentenmotor 22 spricht auf ein elektrisches Stcuersignal von einer elektronischen Schaltungsanordnung 23 an, so daß das Ventil 21 eine Gleichgewichtslage einnimmt, in der ein durch das elektrische Steuersignal geliefertes Schiießdrehmoment durch das Drehmoment ausgeglichen wird, das von dem Druck in der Leitung 19 herrührt. Der Druck in der Leitung 19 und damit der Druck des Brennstoffs stromabwärts von der Pumpe 16 ist somit proportional zur Größe des elektrischen Signals zum Drehmomentmotor 22. Die Schaltungsanordnung 23 liefert das Signal zum Drehmomentmotor 22 in Abhängigkeit von den Drehzahlen Ng und AvVder Verdichterturbine 10a bzw. der Arbeitsturbine 106, und auch in Abhängigkeit von der Position θ eines Betätigungshebels 24, mittels dessen eine Solldrehzahl gewählt werden kann.

Eine von Hand betätigbare Vorrichtung 25 mit einem Absperiventil hat zwei Einlasse 26, 27 und zwei Auslässe 28, 29. In der normalen Arbeitsposition des Ventils 25, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, verbindet es die Leitung 19 mit dem Ventil 21 über den Einlaß 26 und den Auslaß 28. Ferc τ kann in allen Stellungen des Ventils 25, außer in einer Absperrsteilung bzw. Stillstandsstellung, die Druckseite der Pumpe 16 mit den Brennersammelleitungen II, 12 über den Einlaß 27, den Auslaß 29 und ein Druckbeaufschlagungsventil 30 in Verbindung stehen.

Das Ventil 30 hat ein Schaftregelelement 31, das mit einer Schulter 32 und einem konischen Ende versehen ist. Das konische Ende greift an der Ventilöffnung an, und die Schulter 32 wird vom Druck stromabwärts von der Pumpe 16 beaufschlagt, um den Schaft 31 gegen eine Feder 33 in eine Richtung zum Öffnen des Ventils 30 zu drücken. Eine einstellbare Durchflußdrosselstelle 34 ist parallel zum Druckbeaufschlagungsventil 30 geschaltet und sorgt selbst dann für einen Fluß zum Triebwerk, wenn das Druckbeaufschlagungsventil 30 geschlossen ist. Wenn das Ventil 30 geschlossen ist, wirkt der Druck stromabwärts von der Drosselstelle 34 auf das konische Ende des Schafts 31, um diesen gegen die Feder 33 zu drücken.

⁶" Da die Durchflußquerschnittsfläche des Druckbeaufschlagungsventils 30 mit der Erhöhung des Drucks stromaufwärts davon größer wird, ist die Änderungsrate des Durchflusses durch das Ventil 30 größer bei höheren Drücken als bei niedrigeren Drücken. Diese Durchfluß-

^M charakteristik, wenn sie zur Quadratgesetz-Charakteristik der Triebwerk-Brennstoffbrenncr addiert wird, hat den Effekt, daß ein Durchfluß durch diese Brenner proportional zum Druck des ungeteilten Brennstoffs ist.

der von der Pumpe gefördert wird, und damit ist er auch proportional zur Größe des elektrischen Signals zum Vorsteuervenvil 21,

Die Brennersammelleitungen 11, 12 sind an den gemeinsamen Auslaß des Ventils 30 und der Drosselstelle 34 angeschlossen. Brennstoff kann zur Sammelleitung 12 über ein Ventil 35 fließen, das durch einen federgespannten Kolben 36 zugespannt wird. Die effektive Querschnittsfläche des Kolbens 36 ist größer als die der Einlaßöffnung des Ventils 35, so daß dann, wenn das Ventil 35 sich einmal geöffnet hat, und zwar in Abhängigkeit vom Druck in diesem Einlaß, es offen gehalten wird, bis der Einlaßdruck wesentlich unter den anfänglichen öffnungsdruck abfällt. Bei niedrigem Brennstoffdruck während des Anlaufens des Triebwerks wird deshalb der gesamte Durchfluß zur Sammelleitung 11 geleitet Die Sammelleitung 12 ist größer als die Sammelleitung 11, um eine Kompensation für die zusätzlichen Brenner an der Sammelleitung 12 zu schaffen, nachdem sich das Ventil 35 einmal geöffnet hat.

Die Steuerdruckleitung 19 steht mit einem federbelasteten zweiten Vorsteuerventil 37 in Verbindung, das als Überdruckventil arbeitet. Die Federbelastung des Ventils 37 ist durch einen Schaft 38 veränderlich, der an einer Kurvenfläche 39 an der Vorrichtung 25 angreifv, Im Notfall wird zur Erreichung einer manuellen Bedienung des Oberströmventils 17 die Vorrichtung 25 in Richtung nach links aus der in der Zeichnung gezeigten Position bewegt, so daß der Auslaß 28 geschlossen wird, um das Vorsteuerventil 21 von der

ίο Leitung 19 zu trennen. In diesem Zustand der Vorrichtung 25 hängt der Qruck in der Leitung 19 von

der Änderung der Federvorspannung des zweiten Vorsteuerventils 37 durch die Kurvenfläche 39 ab.

Eine Wand der elektrischen Schaltungsanordnung 23 steht mit einem Wärmeaustauschblock 40 in Kontakt, durch den Brennstoff fließt, nachdem er den Tank 13 verlassen hat Ein federgespanntes Ventil 41 ist vorgesehen, so daß dann, wenn die Gasturbinenanlage 10 stillgesetzt ist, ein Kühldurchfluß durch eine Hilfspumpe 42 innerhalb des Tanks 13 erzeugt werden kann. Unter diesen Umständen geht der Kühldurchfluß über eine Rückflußleitung 43 zum Tan* 13 zurück.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   J, Brennstoffregelejnriebtqng für eine Gasturbinenanlage mit einer Brennstoffpumpe, einem von einem Drucksignal gesteuerten Oberströmventil zum Absteuem überschüssigen Brennstoffs von der Pumpendruckseite, einem elektrisch angesteuerten Vorsteuerventil zur Änderung des Drucksignals, einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung des elektrischen Steuersignals in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Gasturbinenanlage und einer Drossel zwischen Pumpendruckseite und Signaldruckleitung, wobei das Vorsteuerventil Steuerdruckmittel aus der Signaldruckleitung, zur Pumpensaugseite absteuert, dadurch gekennzeichnet, daß eine manuell betätigbare Vorrichtung (25) zum Abschalten des Vorsteuerventils (21) von der Signaldruckleitung (19) vorgesehen ist und parallel zu dem abschaltbaren Vorsteuerventil (21) ein zweites Vo-:steuerventil (37) mit der Signaldruckleitung verbunden ist, wobei durch die Vorrichtung (25) die Menge des abzusteuernden Signaldruckmittels des zweiten Vorsteuerventils (37) einstellbar ist

   Z Brennstoff regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Vorsteuerventil (37) ein vom Signaldruck gegen die Kraft einer Feder öffnendes Ventilglied aufweist, wobei die Federvorspannung durch die Vorrichtung (25) veränderbar ist.