DE2728382A1 - Gasturbine - Google Patents

Gasturbine

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DE2728382A1 DE19772728382 DE2728382A DE2728382A1 DE 2728382 A1 DE2728382 A1 DE 2728382A1 DE 19772728382 DE19772728382 DE 19772728382 DE 2728382 A DE2728382 A DE 2728382A DE 2728382 A1 DE2728382 A1 DE 2728382A1
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Brown Boveri und Cie AG Germany
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    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Description

27283h-
BROWN, BOVERI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT kV,; j j
MANNHEIM BROWN BOVERI
Mp.-Nr. 587/77 Mannheim, den 20. Juni 1977
ZFE/P1-Wg/Bt
Gasturbine
Die Erfindung betrifft eine Gasturbine, insbesondere für eine Luftspeicheranlage, mit wenigstens einer von heißem Treibgas axial durchströmbaren Turbinenstufe.
In Gasturbinen dieser Art tritt nach dem Abstellen meist ein Wärmestau auf, der von der beim Auslaufen der Maschine geleisteten Ventilationsarbeit herrührt und zu unzulässig starker Temperatursteigerung von Turbinenteilen führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine durch die Ventilationsarbeit bewirkte Temperatursteigerung auszuschalten bzw. zumindest auf unschädliche Werte zu beschränken.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Gasturbine mit zumindest einer axial durchströmbaren Turbinenstufe erfindungsgemäß darin, daß der Turbinenstufe oder im Falle mehrerer Turbinenstufen wenigstens einer der Turbinenstufen ein gasförmiges Medium mit niedriger Temperatur, insbesondere Luft,
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nach dem Abstellen des TreibgasZuflusses zuführbar ist. Die beim Auslaufen der Turbine als Ventilator wirkende Beschaufelung verdichtet das zugeführte Medium, wonach dieses zum Abgasauslaß der Turbine weiterströmt. Da die Temperatur des zugeführten Mediums geringer ist als die Temperatur des \ Treibgases beim Turbinenbetrieb, vorzugsweise jedoch der | Temperatur der Umgebung entspricht, kann die Ventilationswärme vom Medium ohne unzulässige Temperatursteigerung aufge- \ nommen werden. Je nach Wahl der Temperaturhöhe des zugeführ- j ten Mediums kann hierbei noch zusätzlich eine Kühlung der Turbine erreicht werden. Bezüglich der zugeführten Menge des Mediums ist zu sagen, daß diese für die gewünschte Abfuhr der Ventilationswarme ohne unzulässige Temperaturerhöhung ausreichend sein muß.
Da die in Strömungsrichtung gesehen letzten laufschaufelreihen einer Turbinenstufe den größten Durchmesser haben und somit die größte Ventilationsarbeit leisten, kann es in vielen Fällen genügen, wenn das Medium vorteilhaft wenigstens einer der in Strömungsrichtung letzten Laufschaufelreihen mindestens einer Turbinenstufe zuführbar ist. Weist die Turbine hierbei mehrere Turbinenstufen auf, so ist es empfehlenswert, das Medium der letzten Turbinenstufe zuzuführen.
Im Falle der Zufuhr des Mediums zu der oder den Turbinenstufen ist es am einfachsten, wenn die der betreffenden Turbinenstufe zugeordnete Brennkammer vorteilhaft einen absperrbaren Anschluß für das Medium aufweist. Das Medium wird also jeweils über die Brennkammer der zugeordneten
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Turbinenstufe zugeführt, wodurch einmal eine Kühlung auch der Brennkammern und zum andern eine gewisse Vorwärmung des Mediums erreicht wird, wodurch eine schroffe Abkühlung der Turbinenbeschaufelung vermieden wird.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung, welche
ohne großen Aufwand die Zufuhr des Mediums zu den Laufschaufelreihen gestattet, kann darin bestehen, daß die Laufschaufel- \ reihe von einem Ringkanal umgeben ist, der Öffnungen zu der | LaufschaufeIreihe und einen absperrbaren Anschluß für das Medium aufweist.
Die Zufuhr des Mediums zu den Anschlüssen kann durch einen Verdichter oder einen Ventilator erfolgen, bei einer für eine Luftspeicheranlage vorgesehenen Gasturbine ist es jedoch am einfachsten, wenn die Anschlüsse an den Luftspeicher anschließbar sind.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der schematischen Zeichnung hervor, die eine zweistufige Gasturbine für eine Luftspeicheranlage im Längsschnitt zeigt.
Gemäß d?r Zeichnung ist auf der Turbinenwelle 10 eine erste Turbinenstufe 12 und eine zweite Turbinenstufe 14 angeordnet. Diese Turbinenstufen weisen jeweils auf der Welle befestigte Laufschaufeln und zugeordnete, vom Turbinengehäuse getragene Leitschaufeln auf. Von diesen Laufschaufeln ist, in Strömungsrichtung gesehen, die letzte LaufschaufeIreihe 16 der zweiten Turbinenstufe 14- in der Zeichnung angedeutet.
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Der Treibgaseinlaß 18 der ersten Turbinenstufe 12 ist über
ein erstes Übergangsstück 20 an die erste Brennkammer 22 | angeschlossen· Diese erste Brennkammer 22 wird über eine \
Brennstoffleitung 24 mit Brennstoff und über einen ersten Man-! telraum 26 und eine Leitung 28 mit Verbrennungsluft versorgt, ; die über eine Gruppe von Regel- und AbsperrOrganen, welche j im vorliegenden Fall als ein einziges Ventil 29 angedeutet . >
ist, an einen nicht dargestellten Luftspeicher angeschlossen/
Der Treibgasauslaß 30 der ersten Turbinenstufe ist über
einen zweiten Mantelraum 32, eine zweite Brennkammer 34 und
ein zweites Übergangsstück 36 mit dem Treibgaseinlaß 38 der
zweiten Turbinenstufe 14 verbunden. Der Treibgasauslaß 40
der zweiten Turbinenstufe mündet in einen Abgaskanal 43.
Die letzte Laufschaufelreihe 16 der zweiten Turbinenstufe 14
ist von einem Ringkanal 42 umgeben, der Öffnungen 45 zu der
Lauf schaufelreihe 16 aufweist·. Außerdem ist am Ringkanal 42
ein nach außen führender Anschluß 44 für das Medium vorgesehen, der über eine Leitung 46 mit zwischengeschaltetem
Absperrorgan 48 mit einer Hauptleitung 50 für das Medium
verbunden ist.
Diese Hauptleitung 50 ist noch über eine Leitung 52 und ein J
Absperrorgan 54 mit einem Anschluß 56 verbunden, der am j
zweiten Mantelraum 32 der zweiten Brennkammer angeordnet ί
ist. In gleicher Weise führt eine weitere Leitung 58 über i
ein Absperrorgan 60 zu einem Anschluß 62, der am Mantel- i
raum 26 der ersten Brennkammer angeordnet ist und an den I
gleichzeitig die Leitung 28 für die Zufuhr der Verbrennungs- ' luft angeschlossen ist.
— 5 —
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_2P_..6,_19I2 587/77
Da im vorliegenden Beispiel das gasförmige Meditun aus Luft besteht, ist die Hauptleitung 50 an die Leitung 64 angeschlossen, welche vom Ventil 29 zu einem nicht dargestellten Luftspeicher führt. Ist die Turbine jedoch nicht für den Anschluß an einen Luftspeicher vorgesehen, so ist die Hauptleitung 50 an einen Luftventilator oder Luftverdichter 66 anzuschließen, der an einen z.B. elektrisch betriebenen Motor 68 gekuppelt ist. Dieser Fall ist in der Zeichnung gestrichelt dargestellt.
Am Ende des Turbinenbetriebs, wenn also die Brennstoffzufuhr abgestellt und die Zufuhr von Verbrennungsluft über das Ventil 29 unterbunden ist und der Rotor der Turbine ausläuft, werden die Absperrorgane 48, 54, 60 geöffnet, so daß Luft aus dem Luftspeicher über die Leitung 64 und die Hauptleitung 50 zu den Anschlüssen 44 t 56, 62 und in die Turbine strömt. Innerhalb der Turbine nimmt diese Luft den durch Pfeile angedeuteten Weg. Die dem Anschluß 62 zugeführte Luft fließt demnach über den ersten Mantelraum 26 in die erste Brennkammer 22 und über das erste Übergangsstück 20 zur ersten Turbinenstufe 12. Hierbei nimmt diese Luft Wärme von den heißen Turbinenteilen auf, so daß sie beim Eintritt in die erste Turbinenstufe 12 vorgewärmt ist. In der ersten Turbinenstufe 12, die während des Auslaufes des Rotors als Ventilator wirkt, nimmt die Luft die hierbei entstehende Ventilationswärme unter weiterer Temperaturerhöhung auf und strömt anschließend in den zweiten Mantelraum 32 der zweiten Brennkammer. Hier wird über den Anschluß 56 Luft zugeführt und beigemischt und durch die zweite Brennkammer der zweiten Turbinenstufe 14 zugeführt. Hierbei wird genau wie in der ersten Turbinenstufe eine Kühlung der berührten
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Turbinenteile erreicht, so daß auch der zweiten Turbinenstufe J vorgewärmte Luft zugeführt wird, die hier weitere Ventila- j tionswärme aufnimmt und anschließend in den Abgaskanal 43 j abfließt.
Der letzten Laufschaufelreihe 16 wird über die Öffnung 45 ebenfalls Luft aus dem Ringraum 42 zugeführt, Dies ist insbesondere bei Turbinen hoher Leistung von Vorteil, denn die letzten Laufschaufelreihen solcher Turbinen, insbesondere der letzten Turbinenstufen, weisen einen großen Durchmesser auf und erzeugen so erhebliche Mengen an Ventilationswärme, die durch die zusätzliche Luftzufuhr über die öffnung 45 sicher abgeführt wird.
Anstelle die Luft, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel sämtlichen Anschlüssen 44, 56, 62 gleichzeitig zuzuführen, j kann es in vielen Fällen genügen, die Luft lediglich einem j dieser Anschlüsse oder einer beliebigen Kombination dieser \ Anschlüsse zuzuführen.
2/Ö13T
ι .T Λ I I (i>,Ί ' f

Claims (6)

  1. 2 7 V S :*
    BROWN, BOVERI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT
    MANNHEIM DMOWN BOVL" R!
    Mp.-Nr. 587/77 Mannheim, den 20. Juni 1977
    ZFE/P1-Wg/J3t
    Patentansprüche
    U. Gasturbine, insbesondere für eine Luftspeicheranlage, mit wenigstens einer von heißem Treibgas axial durchströmbaren Turbinenstufe, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenstufe oder im Falle mehrerer Turbinenstufen wenigstens einer der Turbinenstufen (12, 14) ein gasförmiges Medium mit niedriger Temperatur, insbesondere Luft, nach dem Abstellen des TreibgasZuflusses zuführbar ist.
  2. 2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium wenigstens einer der in Strömungsrichtung letzten Laufschaufelreihen (16) mindestens einer Turbinenstufe (12, 14) zuführbar ist.
  3. 3. Gasturbine nach Anspruch 1 oder 2, mit mehreren Turbinenstufen, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium der letzten turbinenstufe (14) suführbar ist.
  4. 4. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit Zufuhr des Mediums zu der oder den Turbiner^tufen, dadurch gekennzeichnet, daß die der betreffenden Turbinenstufe (12, 14) zugeordnete Brennkammer (22, 34) einen absperrbaren Anschluß (56, 62) für das Medium auf v/eist.
    809*32/0138
    ORIGINAL INSPECTED
    Λ T~l /"· .—. ί-~
    20.6.1977 _____ 587/77
  5. 5. Gasturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufelreihe (16) von einem Ringkanal (42) umgeben ist, der Öffnungen (45) zu der Laufschaufelreihe und einen absperrbaren Anschluß (44) für das Medium aufweist.
  6. 6. Gasturbine für eine Luftspeicheranlage nach Anspruch ! 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse ; (44, 56, 62) für das Medium an den Luftspeicher an- ' schließbar sind.
    809^82/0135
    ORIGINAL INSPECTED
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