DE2822575C2 - Method for starting up an air storage gas turbine system - Google Patents

Method for starting up an air storage gas turbine system

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DE2822575C2 DE2822575A DE2822575A DE2822575C2 DE 2822575 C2 DE2822575 C2 DE 2822575C2 DE 2822575 A DE2822575 A DE 2822575A DE 2822575 A DE2822575 A DE 2822575A DE 2822575 C2 DE2822575 C2 DE 2822575C2
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    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Description

trittsleitung 15 vom Niederdruckteil 9 der Verdichtergruppe 7 geöffnet bleibt Die Ausblasventile 25 und 26, sowie die Bypassventile 27,28, welche als Dreiwegeventile ausgebildet sind, werden so gestellt, ditß sowohl der Mitteldruckteil 9, als auch der Hochdruckteil 10 des Verdichterteiles 7 Luft aus der Atmosphäre ansaugen kann und durch die genannten Ventile 25,26, wieder in die Atmosphäre ausblasen könnea Dadurch entsteht im Mittel- und Hochdruckteil des Verdichterteiles 7 nur ein geringer Widerstand und es kann eine Antriebsmaschine mit kleiner Leistung verwendet werden. Nach dem Einschalten des Anwurfmotors 11 fördert der Niederdruckteil 8 der Verdichtergruppe 7 Luft über die Austrittsleitung 15 direkt in die Niederdruckbrennkammer 5 des Niederdruckteiles 4 der Gasturbine 1. Nach Erreichen der Zünddrehzahl des Niederdruckteiles 4 wird die Niederdruckbrennkammer 5 gezündet und die Anlage auf die Nenndrehzahl und die Netzfrequenz hochgefahren. Um eine Rückströmung in den Hochdi uckteil 2 der Gasturbine 1 zu verhindern, wodurch eine Überhitzung dieses Teiles erfolgen könnte, können, das Absperrventil 35 und das Absperrorgan 30 geöffnet, jedoch muß das Absperrorgan 31 zum Luftspeicher 19 dann geschlossen werden. Vorzugsweise werden das Absperrventil 35 und das Absperrorgan 30 jedoch nur soweit geöffnet, daß ein reduzierter Anschluß zum Hochdruckteil 2 erfolgt, wodurch dieser gespült wird und Wärmestauungen vermieden werden. Sobald die volle Nenndrehzahl und damit die Netzfrequenz des Motor-Generators 14 erreicht ist, wird der Motor-Generator 14 über die Anschlüsse 37 an das Netz geschaltet und wirkt nun als Antriebsmotor. Die Niederdruckbrennkammer 5 wird gelöscht und das Absperrventil 35 geschlossen, während das Absperrorgan 31 geöffnet und am Ausblasventil 24 der Luftdurchfluß zum Zwischenkühler 23 ganz freigegeben wird. Das Ventil 36 in der Austrittsleitung 15 wird ebenfalls geschlossen und die Gasturbine 1 über die Kupplung 13 vom Motor-Generator 14 getrennt Nunmehr fördert der Niederdruckteil 8 der Verdichtergruppe 7 über die Austrittsleitung 15, die Leitung 21, den Kühler 23, die Rückschlagklappe 32 und die Zuführungsleitung 18 direkt in den Luftspeicher 19.inlet line 15 from the low-pressure part 9 of the compressor group 7 remains open The exhaust valves 25 and 26, and the bypass valves 27, 28, which are designed as three-way valves are designed so that both the Medium-pressure part 9 and the high-pressure part 10 of the compressor part 7 suck in air from the atmosphere can and can blow out again into the atmosphere through the valves 25, 26 Middle and high pressure part of the compressor part 7 only a low resistance and it can be a prime mover can be used with small power. After the starter motor 11 has been switched on, the low-pressure part delivers 8 of the compressor group 7 air via the outlet line 15 directly into the low-pressure combustion chamber 5 of the low-pressure part 4 of the gas turbine 1. After reaching the ignition speed of the low-pressure part 4, the The low-pressure combustion chamber 5 is ignited and the system is run up to the nominal speed and the mains frequency. In order to prevent a backflow into the high pressure part 2 of the gas turbine 1, as a result of which overheating this part could be done, the shut-off valve 35 and the shut-off element 30 open, but the shut-off element 31 to the air reservoir 19 must then be closed will. Preferably, however, the shut-off valve 35 and the shut-off element 30 are only opened to the extent that there is a reduced connection to the high-pressure part 2, whereby it is flushed and heat build-up is avoided will. As soon as the full rated speed and thus the line frequency of the motor generator 14 is reached is, the motor generator 14 is connected to the network via the connections 37 and now acts as a drive motor. The low-pressure combustion chamber 5 is extinguished and the shut-off valve 35 is closed while the shut-off element 31 is opened and the air flow to the intercooler 23 is completely released at the blow-off valve 24 will. The valve 36 in the outlet line 15 is also closed and the gas turbine 1 via the coupling 13 separated from the motor-generator 14 The low-pressure part 8 of the compressor group 7 now delivers Via the outlet line 15, the line 21, the cooler 23, the non-return valve 32 and the supply line 18 directly into the air reservoir 19.

Nach Erreichen eines entsprechenden Ladezustandes des Luftspeichers 19 wird beim Ausblasventil 25 und beim Bypassventil 27 die Freigabe zur Atmosphäre geschlossen und zu den Leitungen 16 und 21 und zur Rückschlagklappe 32,33 geöffnet und die weitere Aufladung des Luftspeichers 19 vom Niederdruckteil 3 und dem Mitteldruckteil 9 gemeinsam weitergeführt Bei weiterem Druckanstieg im Luftspeicher 19, welcher das Hinzuschalten des Hochdruckteiles 10 des Verdichterteiles 7 erforderlich macht, wird durch eine Umstellung des Ausblasventil 26 und des Bypassventiles 2h analog zu der vorher beschriebenen des Mitteldruckteiles 9, der Hochdruckteil 10 zur Aufladung des Luftspeichers 19 herangezogen. Nunmehr erfolgt im letzten Teil des Füllvorganges der Luftdurchfluß zum Luftspeicher noch zusätzlich über die Austrittsleitung 17, die Rückschlagklappe 34 und die Zuführungsleitung 18.After a corresponding state of charge of the air reservoir 19 has been reached, the blowout valve 25 and the bypass valve 27 closes the release to the atmosphere and to lines 16 and 21 and to the non-return valve 32,33 opened and the further charging of the air accumulator 19 from the low-pressure part 3 and the Medium-pressure part 9 continued together of the high-pressure part 10 of the compressor part 7 is required, is achieved by converting the Blow-out valve 26 and the bypass valve 2h analogous to the previously described medium-pressure part 9, the high-pressure part 10 for charging the air reservoir 19 used. Now, in the last part of the filling process, the air flow to the air reservoir also takes place Via the outlet line 17, the non-return valve 34 and the supply line 18.

Falls der Luftspeicher 19 aus irgendwelchen Gründen, beispielsweise eine Revision, nicht zur Verfügung steht, könnte die Anlage als normale Gasturbinenanlage betrieben werden, d. h. daß nach Zuschaltung des Motor-Generators 14 an das Netz die Hochdruckbrennkammer 3 gezündet wird und die Ausblasventile 25, 26 und die Bypassventile 27, 28 des Verdichterteiles 7 so gestellt werden, daß auch der Mitteldruckteil 9 und der Hochdruckteil 10 des Verdichterteiles Luft in die Gasturbine 1 fördern. Hierfür muß das Ventil 36 geschlossen werden und die Kupplungen 13 zwischen der Gasturbine 1 und dem Motor-Generator 14, sowie zwischen dem Motor-Generator 14 und dem Verdichterteil 7 bleiben eingekuppeltIf the air reservoir 19 is not available for any reason, for example a revision, the plant could be operated as a normal gas turbine plant, i. H. that after switching on the motor-generator 14 to the network, the high-pressure combustion chamber 3 is ignited and the exhaust valves 25, 26 and the bypass valves 27, 28 of the compressor part 7 are set so that the medium pressure part 9 and the High-pressure part 10 of the compressor part convey air into the gas turbine 1. For this, the valve 36 must be closed are and the clutches 13 between the gas turbine 1 and the motor generator 14, as well as between the Motor generator 14 and the compressor part 7 remain coupled

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

1 2 Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß Patentansprüche: durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruchs 1 gelöst1 2 The above object is achieved according to the invention claims: by the characterizing features of claim 1 1. Verfahren zum Anfahren einer einen mehrteili- Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gen Verdichter, eine mehrteilige Gasturbine und ei- 5 insbesondere darin zu erblicken, daß als Anwurfmotor nen elektrischen Motor-Generator aufweisenden eine Maschine mit niedriger Leistung verwendet wer-Luftspeicher-Gasturbinenanlage auf die der Netz- den kann, welche keine besondere Netzleitung benötigt, frequenz entsprechende Nenndrehzahl bei entlade- so daß eine besondere Anfahrgruppe nicht erforderlich nem Luftspeicher, dadurch gekennzeich- ist1. Method for starting a multi-part The advantage of the method according to the invention is gen compressor, a multi-part gas turbine and a 5 in particular to be seen in that as a starter motor An electric motor-generator having a low power machine uses air storage gas turbine system to which the network end, which does not require a special power line, can frequency corresponding nominal speed when discharging so that a special start-up group is not required nem air storage, thereby marked net, daß ίο Femer kann beim Anfahren der Gasturbinenanlagenet that ίο further can when starting up the gas turbine plant der Mittel- und Hochdruckteil der Verdichtergruppethe middle and high pressure part of the compressor group — Verdichter (7), Motor-Generator (14) und Gas- Luft aus der Atmosphäre entnehmen und in diese förturbine (1) miteinander gekuppelt sind und dem.- Take the compressor (7), motor generator (14) and gas-air from the atmosphere and feed it into the turbine (1) are coupled together and the. durch einen Anwurfmotor (11) angedreht wer- Gemäß einer weiteren Ausbildung des Verfahrensaccording to a further embodiment of the method den, wobei die von einem Niederdruckteil (8) is kann der Hochdruckteil der Gasturbine beim Hochfah-the, whereby the of a low pressure part (8) is the high pressure part of the gas turbine when starting des Verdichters (7) komprimierte Luft über eine ren mit einem reduzierten Luftstrom beaufschlagt wer-of the compressor (7) compressed air can be subjected to a reduced air flow via a ren Brennkammer (5) in einen separaten Nieder- dea Dadurch wird verhindert, daß der HochdruckteilCombustion chamber (5) in a separate lower dea This prevents the high pressure part from druckteil (4) der Gasturbine geleitet wird, der Gasturbine, dessen Brennkammer nicht gezündetpressure part (4) of the gas turbine is passed, the gas turbine, the combustion chamber of which is not ignited — beim Erreichen der Zünddrehzahl die Brenn- ist, durch die komprimierte Luft zu stark erhitzt wird,
kammer (5) gezündet und die Gasturbinenanla- 20 In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel als ge auf Nenndrehzahl hochgefahren wird, und Schaltschema dargestellt, wobei mit 1 eine Gasturbine- when the ignition speed is reached the combustion is due to the compressed air being heated too much,
chamber (5) ignited and the gas turbine system 20 In the drawing, an embodiment is shown as a ge to the nominal speed, and a circuit diagram is shown, with 1 being a gas turbine — beim Erreichen der Nenndrehzahl der Motor- mit einem Hochdruckteil 2 und einer Hochdruckbrenn-Generator (14) an das Netz geschaltet wird. kammer 3, und einem Niederdruckteil 4 mit einer Niederdruckbrennkammer 5 bezeichnet ist Auf einer ge-- When reaching the nominal speed of the engine with a high pressure part 2 and a high pressure combustion generator (14) is switched to the mains. chamber 3, and a low pressure part 4 with a low pressure combustion chamber 5 is designated on a ge 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 meinsamen Welle 6 ist mit der Gasturbine 1 ein Verdichzeichnet, daß beim Anfahren der Gasturbinenanlage terteil 7 mit einem Niederdruckteil 8, einem Mittelder Mittel- (9) und Hochdruckteil (10) der Verdich- druckteil 9 und einem Hochdruckteil 10 angeordnet tergruppe (7) Luft aus der Atmosphäre entnehmen Zwischen sinem Anwurfmotor 11 und dem Verdichterund in diese fördern. teil 7 ist ein Getriebe 12, beispielsweise ein Reduzierge-2. The method according to claim 1, characterized in that the common shaft 6 is combined with the gas turbine 1, that when starting up the gas turbine plant part 7 with a low pressure part 8, a middle of the Middle (9) and high pressure part (10) of the compression pressure part 9 and a high pressure part 10 are arranged Subgroup (7) Take air from the atmosphere between your starter motor 11 and the compressor promote in this. part 7 is a gear 12, for example a reducer 3. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekenn- 30 triebe, vorgesehen. Die Gasturbine 1 und der Verdichzeichnet, daß der Hochdruckteil (2) der Gasturbine terteil 7 sind auf der Welle 6 durch Kupplungen 13 (1) beim Hochfahren mit einem reduzierten Luft- abkuppelbar mit einem Motor-Generator 14 verbunstrom beaufschlagt wird. den. Der Niederdruckteil 8 der Verdichtergruppe 7 ist3. The method according to claim I 1 thereby marked 30 drives, provided. The gas turbine 1 and the compressor shows that the high pressure part (2) of the gas turbine part 7 is connected to the shaft 6 by clutches 13 (1) when starting up with a reduced air disconnectable from a motor generator 14. the. The low pressure part 8 of the compressor group 7 is über eine Austrittsleitung 15 mit dem Niederdruckteil 4via an outlet line 15 to the low-pressure part 4 35 der Gasturbine 1 verbunden, während die Austrittsleitungen 16,16', 17 der Verdichterteile 9,10 in eine gemeinsame Zuführungsleitung 18 zu einem Luftspeicher35 of the gas turbine 1 connected, while the outlet lines 16,16 ', 17 of the compressor parts 9,10 in a common Feed line 18 to an air reservoir Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum 19 münden, welche über eine Abzweigleitung 20 mit der Anfahren einer Luftspeicher-Gasiurbinenanlage gemäß Hochdruckbrennkammer 3 der Gasturbine 1 verbunden Oberbegriff des Patentanspruchs 1. 40 ist Weiterhin ist jeweils der Austritt aus dem Verdich-The present invention relates to a method for 19 open, which via a branch line 20 with the Starting up an air storage gas turbine system according to the high pressure combustion chamber 3 of the gas turbine 1 connected The preamble of claim 1. 40 is also the exit from the compression Die bisher in Betrieb befindlichen Gasturbinenanla- ter-Niederdruckteil 8 über eine Leitung 21 mit dem Eingen mit Luftspeichern mußten bei entladenem Luftspei- tritt des Verdichterteiles des Mitteldruckteiles 9 und der eher zum Anfahren der Verdichtergruppe, welche ne- Austritt des letzteren mit dem Eintritt in den Hochben der Versorgung der Gasturbinenbrennkammer mit druckteil 10 über eine Leitung 22 verbunden. In den Luft auch zur Füllung des Luftspeichers dient, außer 45 Leitungen 21,22 sind Zwischenkühler 23, sowie als Dreieinem Generator auch noch eine eigene Antriebsma- Wegeventile ausgebildete Ausblasventile 24,25, 26 und schine aufweisen. Um die Verdichtergruppe anzufahren, Bypassventile 27, 28 angeordnet. In der Zuführungsleiwurde dieser Generator über eine zusätzliche, vom tung 18 zum Luftspeicher 19 ist ein weiterer Kühler 29 übrigen Netz getrennte Leitung mit dem Antriebsmotor und Absperrorgan 30, 31 vorgesehen. Die Austrittsleider Verdichtergruppe elektrisch gekuppelt. Die Ver- 50 tungen 16, 16', 17 zur Zuführungsleitung 18 sind mit dichtergruppe wurde dann im sogenannten Frequenz- Rückschlagklappen 32, 33, 34 versehen. Vor dem Ein-Hochlauf von Drehzahl Null, d. h. vom Stillstand bis zur tritt der Abzweigleitung 20 in der Hochdruckbrennkam-Netzfrequenz des Generators hochgefahren. Nach Er- mer 3 ist ein Absperrventil 35 und in der Austrittsleitung reichen der Netzfrequenz wurde der Antriebsmotor der 15 ein Ventil 36 angeordnet. Die Strömungsrichtungen Verdichtergruppe an das Netz geschaltet und damit die 55 in den einzelnen Leitungen sind durch Pfeile angedeutet. Antriebsleistung für die Verdichtergruppe aus dem Über Anschlüsse 37 kann der Motor-Generator 14 an Netz gespeist, wonach der nunmehr freie Generator in das Netz angeschlossen werden,
das Netz Strom liefern, oder abgestellt werden konnte Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfah-The previously in operation gas turbine system low-pressure part 8 via a line 21 with the inlet with air accumulators had to be used when the air feed of the compressor part of the medium-pressure part 9 was discharged and the rather to start up the compressor group Raise the supply of the gas turbine combustion chamber with pressure part 10 connected via a line 22. In the air it is also used to fill the air reservoir, apart from 45 lines 21,22 there are intercoolers 23, as well as a three-part generator also have their own drive-way valves designed blow-out valves 24,25, 26 and machine. In order to start up the compressor group, bypass valves 27, 28 are arranged. In the supply line, this generator was provided via an additional line with the drive motor and shut-off device 30, 31, separated from the device 18 to the air reservoir 19. The discharge line compressor group is electrically coupled. The branches 16, 16 ', 17 to the supply line 18 are provided with a sealing group in the so-called frequency non-return flaps 32, 33, 34. Before the start-up run from zero speed, ie from standstill to, the branch line 20 is run up in the high-pressure combustion chamber network frequency of the generator. After Ermer 3 there is a shut-off valve 35 and the drive motor of FIG. The flow directions of the compressor group connected to the network and thus the 55 in the individual lines are indicated by arrows. Drive power for the compressor group from the motor-generator 14 can be fed to the network via connections 37, after which the now free generator can be connected to the network,
the grid supply electricity, or could be turned off. (siehe BBC-Mitteilungen Nr. 65/1975, Nr. 7/8). rens ist folgende: Vor dem Einschalten des Anwurfmo-(see BBC announcements No. 65/1975, No. 7/8). rens is as follows: Before switching on the starter Bei dieser bekannten Anordnung wirkte sich der gro- 60 tors 11 werden die Kupplungen 13 zwischen der Gasturße technische Aufwand besonders nachteilig aus, da ei- bine 1 und dem Motor-Generator 14. sowie zwischen ne Antriebsmaschine mit hoher Leistung vorgesehen dem Motor-Generator 14 und dem Verdichterteil 7 einwerden mußte. gekuppelt, so daß ein ununterbrochener WellenstrangIn this known arrangement, the gro- 60 gate 11 acted the couplings 13 between the gas doors technical effort is particularly disadvantageous, since ei- bine 1 and the motor generator 14 and between ne drive machine with high power provided the motor generator 14 and the compressor part 7 a had to. coupled so that an uninterrupted strand of waves Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein An- in der ganzen Anlage entsteht. Das Ausblasventil 24 fahrverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, 65 wird geschlossen, so daß weder zur Atmosphäre noch bei welchem eine Verdichtergruppe die Gasturbinenan- zur Zuführungsleitung 18 eine Verbindung besteht. Das lage mit relativ geringer Leistung mit der erforderlichen Absperrventil 35 zur Hochdruckbrennkammer 3 ist Verbrennungsluft versorgen kann. ebenfalls geschlossen, während das Ventil 36 in der Aus-It is the object of the present invention to create an area in the entire system. The blowout valve 24 To create driving method of the type mentioned, 65 is closed, so that neither to the atmosphere nor in which a compressor group the gas turbine to the supply line 18 is connected. That location with relatively low power with the required shut-off valve 35 to the high pressure combustion chamber 3 is Can supply combustion air. also closed, while the valve 36 in the off
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