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Regelungsverfahren für Verpuffungsbrennkraftturbinenanlagen Die bisher
bekanntgewordenen Regelungen für Verpuffungsbrennkraftturbinenanlagen mit Verdichtern
zur Anlieferung der zum Betriebe von Verpuffungskammern erforderlichen verdichteten
Luft sind nicht voll befriedigend. So sind Regelungen bekanntgeworden, bei denen
durch Änderung der Umlaufzahl des die Ladeluft für die Verpuffungskammern fördernden
Verdichters die vom Verdichter in der Zeiteinheit geförderte Ladeluftmenge, gemessen
im Zustande der Anlieferung an die Verpuffungskammern, mit oder ohne gleichzeitige
Veränderung des Druckes unter entsprechender Änderung der Spielzahl der Verpuffungskammern
der Turbine verändert wird. Regelungen aber, die mit einer Änderung der Spielzahl
verbunden sind, bedingen stets besondere Vorkehrungen, um die Spielzahl durch Einlegung
von Pausen, Aussetzerzündungen o. dgl. zu ändern.
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Man hat daher bereits vereinfachte Lösungen vorgeschlagen, bei denen
die vom Verdichter in der Zeiteinheit geförderte Ladeluftmenge, gemessen im Zustande
der Anlieferung in die Verbrennungskammern, bei unveränderter Spielzahl und unveränderter
Anzahl der arbeitenden Kammern mittels Druckänderungen der verdichteten Luft über
den Regulierbereich in gleicher Höhe erhalten wird. Ein derartiges Regelungsverfahren
kann mit den baulich einfachsten Elementen durchgeführt werden, ist äußerst betriebssicher
und ergibt einen guten Wirkungsgrad. Für Verpuffungsbrennkraftturbinen, welche selbst
den Verdichter zur Erzeugung der Ladeluft antreiben, d. h. bei Anlagen, welche insbesondere
zum Antrieb von Fahrzeugen Verwendung finden, ist es auch schon vorgeschlagen worden,
die Zustandsänderungen der Ladeluft, welche in Durchführung des Regelungsverfahrens
notwendig werden, durch Drehzahländerungen des Verdichters einzustellen; es wurde
also die Drehzahl der Verpuffungsbrennkraftturbine in Durchführung des Regelungsverfahrens
verändert.
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Vorliegende Erfindung- geht nun von den besonderen Aufgaben aus, die
bei der Regelung von Verpuffurigsbrennkraftturbinenanlagen auftreten, bei denen
Abwärme in Antriebsleistung für die Verdichter der Spül- oder Ladeluft umgesetzt
wird. Während nämlich die Erhaltung desselben spezifischen Wärmeinhaltes der Ladung
bei den vorbekannten Anlagen mit Antrieb des Spül- und Ladeluftverdichters durch
eine besondere selbsttätige Kraftmaschine, insbesondereVerpuffungsbrennkraftturbine,nicht
die geringsten Schwierigkeiten macht, stellen sich diese ein, wenn die Antriebsmaschine
des Verdichters mit der Verpuffungsbrennkraftturbine dadurch gekoppelt ist, daß
ihr Leistungsbedarf mittels der Abwärme der Brennkraftturbinenanlage zu decken ist.
In diesem Falle ändert sich nämlich der Betrag der ausnutzbaren Abwärme nicht entsprechend
dem erforderlichen Aufwand an Verdichtungsarbeit, sondern es entsteht insbesondere
bei Teillast ein Energieüberschuß an ausnutzbarer Abwärme. Daß es trotz dieses Energieüberschusses
der Abwärme bei Teillast vorteilhaft ist, einen
konstanten spezifischen
Wärmeinhalt des Brennstoff-Luft-Gemisches über den gesamten Regelbereich einzustellen,
bildet die vorliegender Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis. Demgemäß kennzeichnet
sich das erfindungsgemäße Regelungsverfahren für Verpuffungsbrennkraftturbinenanlagen,
bei denen Abwärme in Antriebsleistung für die Verdichter der Spül- oder Ladeluft
umgesetzt wird, dadurch, daß die Leistung der Verpuffungskammern dem Leistungsbedarf
entsprechend durch Druckänderungen der Spül- oder Ladeluft unter Einstellung eines
gleichbleibenden spezifischen Wärmeinhaltes des Brennstoff-Luft-Gemisches bei unveränderter
Spielzahl und unveränderter Anzahl zu ladender Verpuffungskammern angepaßt wird.
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Das neue Verfahren steht dabei in unmittelbarem Gegensatz zu der bisher
üblichen Regelung von Anlagen, bei denen Abwärme in Antriebsleistung für den Verdichter
umgesetzt wird; denn bei dieser Regelung wird die gesamte anfallende Abwärme in
Leistung umgesetzt und die so erzeugte Leistung zum Antrieb des Verdichtungsaggregates
voll und ganz ausgenutzt. Die gesamte so erzeugte Luftmenge wurde dabei zur Aufladung
der Verpuffungsbrennkraftturbine verwandt. Da nach den Erkenntnissen vorliegender
Erfindung bei Teillast die Ausnutzung der verfügbaren Abwärme jedoch zur Erzeugung
einer Leistung führt, welche größer ist als diejenige, die zur Verdichtung der bei
Konstanthaltung des spezifischen Wärmeinhaltes des Gemisches erforderlichen Aufladeluft
nötig ist, so müssen bei der früheren, jetzt verlassenen Regelung die erheblichsten
Schwankungen des spezifischen Wärmeinhaltes über den gesamten Regelungsbereich eingetreten
sein. Nur die Gleicherhaltung des spezifischen Wärmeinhaltes der Ladung verbürgt
aber gleiche Strahlgeschwindigkeiten der Verbrennungsgase, so daß das Verhältnis
zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der beaufschlagten Turbinenräder und diesen
Strahlgeschwindigkeiten bei allen Belastungszuständen der Turbine das einmal eingestellte
günstigste Verhältnis beibehält.
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Da man durchweg mittels der Abwärme Dampf, gegebenenfalls überhitzten
Druckdampf, erzeugt, ergibt sich für diesen besonderen Fall eine besonders vorteilhafte
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch, daß in den Regulierungszuständen
unterhalb der Nennleistufig der den Verdichter antreibenden Dampfturbine die vom
Verdichter über den Bedarf der Verpuffungskammern hinaus geförderte überschüssige
Luft in die Dauerstromtuibinen der Brennkraftverbundturbine zur Arbeitsleistung
eingeführt wird; unter Dauerstromturbinen versteht man dabei Turbinen, die der als
Verpuffungsbrennkraftturbine ausgebildeten ersten Stufe der Turbinenanlage über
Ausgleicher nachgeschaltet sind, in denen sich die aus der Verpuffungsbrennkraftturbine
periodisch entlassenen Gasstöße in einen kontinuierlich fließenden Dauerstrom umwandeln.
Zweckmäßig wird die Überschußluft, die in die Dauerstromturbinen einzuführen ist,
in Abhängigkeit vom Druck der Spül- oder Ladeluft für die Verpuffungskammern in
die Dauerstromturbine geregelt eingeführt. Die Empfindlichkeit dieser Regelung kann
jedoch noch dadurch gesteigert werden, daß die Überschußluft nicht nur in Abhängigkeit
vom Druck der Spül- oder Ladeluft, sondern in weiterer, unmittelbarer Abhängigkeit
von den Drehzahlschwankungen der Verpuffungsbrennkraftturbine in die Dauerstromturbinen
geregelt eingeführt wird. Das kann dadurch geschehen, daß die Drehzahl der Antriebsdampfturbine
des Verdichters in Abhängigkeit von den Stellungen eines über das Stehzeug des Drehzahlreglers
der Verpuffungsbrennkraftturbine betätigten Dampfeinlaßorgans geändert wird.
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Würde man bei denjenigen Anlagen, bei denen die Verdichterantriebsleistung
durch eineDampfturbine entwickelt wird, die gesamte durch die Abwärme der Brennkraftturbinenanlage
entwickelte Dampfmenge allein über das unter dem Einfluß der Drehzahlschwankungen
der Verpuffungsbrennkraftturbine gesteuerteDampfeinlaßorgan in die Turbine einführen,
so würden jedoch die für die Erzeugung von Überschußluft zur Verfügung stehenden
Dampfmengen abgedrosselt werden; eine Mehrerzeugung von Dampf, welche über die Speicherfähigkeit
des Dampfkessels hinausginge, müßte durch ein Sicherheitsventil abgeblasen werden,
ohne Leistung abzugeben, In weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens wird daher
zur Vermeidung eines derartig unwirtschaftlichen und sich träge abwickelnden Regelvorganges
der Antriebsdampfturbine des Verdichters Dampf, der nicht durch das in Abhängigkeit
von den Drehzahlschwankungen der Verpuffungsbrennkraftturbine betätigte Dampfeinlaßorgan
geregelt worden ist, zugeführt, sobald der Druck im Dampferzeuger eine vorbestimmte
Höhe, zweckmäßig volle Kesselspannung, erreicht hat.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. i die Charakteristik eines Kreiselverdichters,
während Abb. 2 in schematischer Darstellung die Einrichtungen zur Durchführung des
neuen Regelverfahrens wiedergibt.
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In Abb. i stellen die Abszissen die angesaugten Fördermengen, in Prozenten
gemessen, dar, während die Ordinaten dem Förderdruck, ebenfalls nach Prozenten bemessen,
entsprechen. Eingezeichnet sind weiter die Drosselkurven, d. h. die Linien gleicher
Drehzahl, die feststellbar sind, wenn bei unveränderter Drehzahl n des Verdichters
die Fördermenge durch verschiedene
Einstellung eines in die Druckleitung
eingebauten Drosselschiebers geändert und die zusammengehörigen Werte von Fördermenge
und Förderdruck aufgetragen werden. Außer diesen Kennlinien enthält die Charakteristik
die Kurven gleichen Wirkungsgrades. Es bezeichnet weiter A den günstigsten Betriebspunkt,
von dem aus nach allen Seiten ein Abfallen des Wirkungsgrades eintritt. Schließlich
ist die Parabel gestrichelt eingezeichnet, welche die unteren Scheitelpunkte der
Wirkungsgradkurve verbindet. Würde die Drehzahl des Verdichters entsprechend dieser
Parabel verändert werden, so würden die größten Änderungen in den Zustandsbedingungen
der erzeugten Ladeluft mit den geringsten Abweichungen vom besten Wirkungsgrad Oma"
des Betriebspunktes A erreicht. Eine derartige Drehzahlregelung des Verdichters
würde jedoch, wenn sie auch an sich durchführbar ist, verhältnismäßig verwickelte
Einrichtungen erfordern, während erfindungsgemäß ein besonders einfaches Regelungsverfahren
erstrebt wird. Wird nun die Antriebsmaschine des Verdichters nach dem Verfahren
gemäß der Erfindung in Abhängigkeit von den Drehzahlschwankungen der Verpuffungsbrennkraftturbine
geregelt, so kennzeichnet sich das neue Regelungsverfahren in der Charakteristik
des Kreiselverdichters durch die Kennlinie A-B. Es zeigt sich, daß diese Kennlinie
ungefähr denselben Verlauf aufweist wie die die unteren Scheitelpunkte der Wirkungsgradkurven
verbindende Parabel, so daß in Durchführung des neuen Regelungsverfahrens erhebliche
Zustandsänderungen der Ladeluft mit verhältnismäßig unerheblichen Änderungen im
Wirkungsgrad herbeigeführt werden können, d. h. das erfindungsgemäß durchgebildete
Regelungsverfahren führt selbst bei geringeren Teilbelastungen zu guten Wirkungsgraden.
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Abb. 2 zeigt in schematischer Darstellung die Einrichtung zur Durchführung
des neuen Regelungsverfahrens; es bezeichnen i die Verpuffungsbrennkraftturbine,
2 die mit ihr jiber Leitung 3 verbundene Dauerstromturbine, 4 den Generator, 5 den
Verdichter und 6 die Antriebsdampfturbine des Verdichters, die mit Dampf beaufschlagt
wird, welcher mittels der Abwärme der Brennkraftverbundturbine 1, 2 erzeugt worden
ist. Der Verpuffungsbrennkraftturbine i wird die erzeugte Ladeluft über Leitung
7 zugeführt. Es bezeichnen weiter 8 die Brennstoffpumpen, welche über Druckleitung
9 mit den verschiedenen Kammern der Verpuffungsbrennkraftturbine i in Verbindung
stehen. Der mittels der Abwärme der Verbundturbine i, 2 erzeugte Dampf wird der
Dampfturbine 6 über eine Sammelleitung io zugeführt.
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Die bei Durchführung des Regelungsverfahrens nach der Erfindung nötigen
Drehzahländerungen der Dampfturbine 6 werden über ein Dampfeinlaßorgan ii herbeigeführt,
das zwischen die Sammelleitung io und die Zufuhrleitung i2 zur Dampfturbine eingeschaltet
ist. Die Steuerung dieses Dampfeinlaßorgans erfolgt in unmittelbarer Abhängigkeit
von den Drehzahlschwankungen der Verpuffungsbrennkraftturbine i, indem das Stellzeug
13 des Drehzahlregulators 14 der Verpuffungsbrenn= kraftturbine i das Organ ii entsprechend
betätigt. Zur Vermeidung unzulässiger Rückdrücke auf den Regulator 14 der Verpuffungsbrennkraftturbine
i wirkt das Stellzeug 13 zunächst auf den Steuerschieber 15 eines Servomotors 16.
Je nach den Stellungen des Steuerschiebers wird der Kolben 17 des Servomotors unter
den Einfluß eines bei 18 zugelassenen, gespannten Mittels gesetzt oder von ihm über
Leitung i9 entlastet. Wird nun beispielsweise die Belastung des Generators 4 herabgemindert,
so spricht der Drehzahlregulator 14 der Verpuffungsbrennkraftturbine i sofort auf
die unmittelbar einsetzende Drehzahlschwankung an, Steuerkolben 15 wird etwas angehoben,
so daß gespanntes Mittel über Leitung 18 auf den Kolben 17 des Servomotors zur Wirkung
kommt. Unter dem Einfluß des abwärts gehenden Kolbens 17 drosselt das Ventil ii
die Dampfzufuhr zur Dampfturbine 6 entsprechend ab, so daß die Drehzahl der Turbine
und damit des Verdichters 5 sinkt. Die Drehzahlverminderung ist dabei durch entsprechende
Bemessung aller Einflußgrößen so vorbestimmt, daß der Verdichter die Ladeluft in
ihrem Zustand so verändert anliefert, daß bei der geänderten Belastung des Generators
die Leistung der Verbundbrennkraftturbine seinem Leistungsbedarf entspricht. Dadurch,
daß Kolben 17 eine neue Stellung eingenommen hat, ist Kolbenschieber 15 in die wirkungslose
Mittellage zurückgeführt worden, so daß das Einlaßorgan ii seine dem Belastungsfall
entsprechende Stellung beibehält, bis eine weitere Änderung in der Belastung des
Generators 4 zu einer geänderten Stellung der Steuerung führt. In an sich bekannter
Weise steht das die Brennstoffördermenge regelnde Organ 2o der Brennstoffpumpe 8
über Leitung 21 und Kolben 22 unter dem Einfluß des Druckes der Ladeluft, so daß
unabhängig von den in Durchführung des Regelungsverfahrens auftretenden Zustandsänderungen
der Ladeluft ein konstanter, spezifischer Wärmeinhalt der den Verpuffungskammern
der Turbiile zuzuführenden Ladungen eingestellt werden kann.
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Die vorbeschriebene Einrichtung berücksichtigt noch nicht den dem
neuen Regelungsverfahren eigenen Umstand, daß Gleichheit zwischen verfügbarer Leistung
der Dampfturbine 6 und dem Leistungsbedarf des Verdichters 5 nur bei einem bestimmten
Ladeluftdruck besteht. Erfindungsgemäß wird daher
vorgeschlagen,
in den Regulierzuständen unterhalb der Nennleistung der Antriebsdampfturbine 6 des
Verdichters 5 die Überschußluft des letzteren zur Arbeitsleistung nutzbar zu machen,
sie insbesondere in die Dauerstromturbine 2 zur Arbeitsleistung. einzuführen. Unter
Nennleistung ist dabei die Schnittpunktleistung zu verstehen, bei der die Kurve
der verfügbaren Dampfturbinenleistung die Kurve des Verdichterleistungsbedarfs schneidet.
Insbesondere berücksichtigt auch die vorgeschlagene Anordnung noch nicht den Umstand,
daß bei Drosselung der Dampfzufuhr durch das Da#m;,#bpfeinlaßorgan ii bei den Teilbelastungen
l# eTSChußdampf entsteht, der nutzbringend verwertet werden kann. Dieser Dampf könnte
beispielsweise gespeichert und bei einer Belastungsspitze wieder verwendet werden.
Wird jedoch erfindungsgemäß dieser Überschußdampf zur Erzeugung von in der Dauerstromturbine
ausnutzbarer Überschußluft verwandt, so fallen die besonderen Einrichtungen zur
Speicherung dieses Dampfes fort. Immerhin sollte die Speicherfähigkeit des die Abwärme
ausnutzendenDampfkessels nach Möglichkeit berücksichtigt werden. Es wäre deshalb
nicht richtig, sämtlichen erzeugten Dampf ohne Regelung der den Verdichter antreibenden
Dampfturbine zuzuführen und die Regelung allein durch Ablassen der Ladeluft unmittelbar
in die Dauerstromturbine vorzunehmen. In diesem Falle würde die Regelung träge und
unwirtschaftlich sein. Ist das Aggregat voll belastet und findet eine plötzliche
Entlastung statt, so würde der in dem Dampfkessel gespeicherte Dampf weiterhin seine
volle Arbeitsfähigkeit abgeben unter langsamem Nachlassen des Dampfdruckes. Diese
Uberschußleistung, die der Speicherfähigkeit des Dampfkessels entspricht, würde
verhältnismäßig unwirtschaftlich durch Ablassen der überschüssigen Ladeluftrrienge
in die Dauerstromturbine ausgenutzt. Es ist wirtschaftlicher, den Dampfdruck im
Kessel auf voller Höhe zu halten und die aufgespeicherte Energie für kommende Belastungen
in Bereitschaft zu halten. Im Falle niederer Belastung der Dampfturbine würde es
nicht möglich sein, den Ladeluftdruck schnell entsprechend zu steigern, wenn plötzliche
Belastungserhöhungen auftreten. Nur wenn im Kessel der volle Dampfdruck gehalten
wird, ist genügend Energie gespeichert worden, um den Ladedruck plötzlich zu erhöhen.
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Die Regelung der Überschußluft unter Erhaltung des vollen Kesseldruckes
wird erfindungs-_ gemäß auf folgende Weise erreicht. Außer dem durch den Regulator
14 der Verpuffungsbrennkraftturbine i betätigten Dampfeinlaßventil ii ist ein zweites
Dampfeinlaßventil 38 in der Dampfumführungsleitung 37 angeordnet, die sich mit Umgehung
des Dampfeinlaßorgans ii unmittelbar an die Sammelleitung io anschließt. Das Ventil
38 steht durch Anordnung des Steuerkolbens 32 auf der einen Seite unter dem
Einfluß einer Druckfeder 33, auf der anderen Seite über Leitung 34 unter dem Einfluß
des Dampfdruckes. Sobald dieser Dampfdruck eine bestimmte Spannung, zweckmäßig die
volle Kesselspannung, erreicht hat, öffnet sich Ventil 38 selbsttätig, so daß der
Dampfturbine 6 über Dampfzufuhrleitung 35 der über Leitung x2 nicht verbrauchte
Überschußdampf zugeführt wird.
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Das Ventil ii und die Dampfturbine sind zweckmäßig so bemessen, daß
sich bei voll geöffnetem Ventil ii dann der volle Dampfdruck vor der Turbine einstellt,
wenn das Gesamtaggregat bis zur Nennleistung belastet ist. Sinkt die Belastung des
Generators q., so wird, wie oben beschrieben, durch den Regler 1q. das Ventil ii
entsprechend geschlossen. Hierdurch sinkt die Drehzahl der Dampfturbine 6 und des
gekuppelten Verdichters 5, wodurch der Ladeluftdruck und damit die Drehzahl der
Verpuffungsturbine abfallen. Dauert die Belastungsverminderung nur kurze Zeit, so
ist die vorgesehene Regelung ausreichend, da die Speicherfähigkeit des Dampfkessels
ausgenützt wird, und genügt, um entwickelten Überschußdampf zeitweise aufzunehmen.
Dauert jedoch die Belastungsverminderung länger, als der Speicherfähigkeit des Kessels
entspricht, so wird sich der Dampfdruck im Kessel unzulässig erhöhen. Hierdurch
öffnet sich das obenerwähnte Ventil 38 selbsttätig und läßt den Überschußdampf durch
die Leitung 35 in die Dampfturbine einströmen. Da hierdurch die Drehzahl von Dampfturbine
6 und Verdichter 5 steigt, wird der Ladeluftdruck erhöht und die Drehzahl der Verpuffungsturbine
beschleunigt. Um dieses zu verhindern, ist zwischen der Ladeluftzufuhrleitung 7
zur Brennkraftturbine i und der Verbindungsleitung 3 für die Verbrennungsgase zwischen
den zwei Stufen i und 2 der Verbundturbine ein Überströmventil 23 angeordnet. Dieses
Überströmventi123 wird über einen Winkelhebel 24 von einem Kolben 25 aus gesteuert.
Je nach der Stellung der von der Stange 13 mitbewegten Büchse 36 wird der Kolben
25 unter den Einfluß eines bei 27 eintretenden gespannten Mittels gebracht oder
von ihm über Leitung 28 entlastet. Tritt also durch Zulassung von Überschußdampf
durch Ventil 38 in Turbine 6 eine Erhöhung der Drehzahl des Verdichters 5 und damit
des Ladeluftdruckes ein und wir$ hierdurch die Verpuffungsturbine beschleunigt,
so wird der Regler, wie beschrieben, Ventil ii weiter schließen. Diese Tätigkeit
des Reglers ist auf die Dauer ohne Einfluß auf die Drehzahl des Verdichters 5, da
der durch das Ventil ii gesperrte Dampf durch das Ventil 38 fließen kann. Mit der
Bewegung des Ventils ii und der zugehörigen Spindel 13 wird aber auch
die
Büchse 36 bewegt und hierdurch das Überströmventil 23 geöffnet. Um diese Öffnung
des Überströmventils 23 auf das richtige Maß zu begrenzen, ist bekanntlich eine
Rückführung notwendig, die bei der gezeichneten Ausführung durch die Wirkung des
Ladeluftdruckes selbst auf den Kolben 29 über die Leitung 30 erfolgt. Bei
dem betrachteten Vorgang würde diese Rückführung folgendermaßen wirken: Durch die
Mitnahme der Büchse 36 mittels der Spindel 13 wurde durch die Leitung 27
ein gespanntes Druckmitte unter den Kolben 25 geführt. Hierdurch wurde das Überströmventil
23 über den Winkehebel 24 geöffnet. Der Ladeluftdruck sinkt und ermöglicht der Feder
31 den Kolben 29 und den anhängenden Schieber 26 abwärts zu bewegen. Das gespannte
Mittel der Leitung 27 wird durch diese Abwärtsbewegung des Schiebers 26 vom Kolben
25 abgesperrt und nach Bedarf durch die Leitung 28 abgelassen. Das Überströmventi123
wird also durch die Rückführung in der dem Beharrungszustand entsprechenden Lage
festgehalten.
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Es liegt verhältnismäßig nahe, die Anlage auch ohne die Teile 32,
33, 34, 36, 37 und 38 zu betreiben. Ohne Nachteile für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Anlage würde das auch möglich sein, wenn die Belastungsänderungen außerordentlich,
d. h. unnatürlich langsam erfolgen würden. Erfolgen aber die Belastungsänderungen
plötzlich, wie dies beim praktischen Betrieb stets der Fall sein wird, wird z. B.
die Brennkraftturbine plötzlich von Vollast auf geringere Last entlastet, so würde
die im Dampfkessel aufgespeicherte Wärme eine größere Dampfmenge erzeugen als dem
Beharrungszustand der Anlage entspricht. Diese Über= schußwärme ist dabei in den
Wandungen und vor allem in dem Wasserinhalt des Kessels aufgespeichert. Bei sinkendem
Dampfdruck wird diese Wärme frei; bleibt nun der Austrittsquerschnitt für den Dampf
durch Weiteröffnung des Ventils ii konstant, so wird während einer beträchtlichen
Zeitspanne von der Dampfturbine 6 ein Leistungsüberschuß entsprechend der im Kessel
frei werdenden Speicherwärme erzeugt, wobei die Überschußleistung unter Verzicht
auf höchste Wirtschaftlichkeit in Form von Überschußluft über das geöffnete Ventil
23 der Dauerstromturbine zugeführt wird. Wird umgekehrt die Gasturbine plötzlich
stark belastet, so wäre eine Erhöhung der Luftförderung im Verdichter 5 erforderlich.
Da aber der Dampfdruck im Abwärmekessel verhältnismäßig niedrig ist, so kann bei
diesem verminderten Dampfdruck die Dampfturbine 6 die erhöhte Antriebsleistung für
den Verdichter 5 nicht aufbringen. Es muß also durch erhöhte Brennstoffzufuhr unter
einem gewissen Luftmangel in der Gasturbine i eine erhöhte Wärmemenge freigemacht
werden, so daß durch den entsprechend erhöhten Wärmeinhalt der Ausströmgase im Abwärmedampfkessel
zusätzlicher Dampf erzeugt und damit der Dampfdruck gesteigert wird. Es zeigt sich
somit bei einer Anlage ohne die eingangs erwähnten Teile, daß sich die geschilderten
Vorgänge zu langsam und zu träge abwickeln, um einen geregelten Turbinenbetrieb
bei schwankender Last durchführen zu können. Diese Nachteile werden vermieden, wenn
gemäß den Schaltungen nach Abb.2 der Zeichnung durch die Ventile ii und 38 der Druck
im Abwärmedampfkessel stets auf voller Höhe gehalten wird.
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Zusammengefaßt ist also zu sagen Für kurzzeitige Belastungsschwankungen
geschieht die Veränderung des Ladeluftdruckes mit Hilfe des Dampfeintrittsventils
ii, wobei die Speicherfähigkeit des Dampfkessels ausgenutzt wird. Für länger andauernde
Belastungsschwankungen, welche die Speicherfähigkeit des Dampfkessels überschreiten,
wird die Steuerung durch ein Dampfeinlaßventil ii wirkungslos. Die Steuerung erfolgt
dann durch Betätigung des Überströmventils 23, welches die überschüssige Ladeluftmenge
zur Dauerstromturbine 2 abläßt. Im gezeichneten Falle ist eine hydraulische Steuerung
dieses Überströmventils 23 vorgesehen, welche eine durch den Ladeluftdruck selbst
betätigte Rückführung besitzt.
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Im Falle niedriger Belastung und plötzlich einsetzender Zusatzlast
ist der Vorgang umgekehrt. Zunächst wird die Drehzahl der Verpuffungsturbine i sich
vermindern und der Regler 14 in beschriebener Weise das Dampfeinlaßventil ii öffnen.
Auf Grund der Speicherfähigkeit des Dampfkessels wird sofort die Drehzahl der Dampfturbine
6 und des Verdichters 5 erhöht und damit der Ladeluftdruck und die Leistung der
Verpuffungsturbine vergrößert. Für kurzzeitige Belastungsstöße wäre diese Regelungsart
ausreichend. Bei länger andauernder Belastungszunahme wird der Dampfdruck im Dampfkessel
absinken und das automatische Dampfeinlaßventil 38 schließen. Die Drehzahl der Verpuffungsturbine
sinkt unter dem Einfluß des sinkenden Ladeluftdruckes und öffnet weiterhin das Dampfeinlaßventil
ii. Die Spindel 13 nimmt hierbei die Büchse 36 mit und entlastet den Kolben 25 über
die Leitung 28 von dem gespannten Mittel, so daß das Überströmventi123 über den
Winkelhebel 24 geschlossen wird. Damit steigt der Ladeluftdruck, und es wird die
Rückführung im umgekehrten Sinne, wie vorher beschrieben, betätigt.
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Durch das Zusammenwirken der beschriebenen Einrichtungen wird die
Empfindlichkeit der Regulierung auf ein Höchstmaß getrieben, so daß das neue Regelungsverfahren
alle Vorbedingungen, die an ein Regulierverfahren zu stellen sind, erfüllt.
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Aus dem Dargelegten geht hervor, daß das
erfindungsgemäße
Regelungsverfahren naturgemäß auch ohne die Teile 32, 33, 34, 36, 37 und 38 durchgeführt
werden kann, so daß diese Teile kein wesentliches Merkmal der Erfindung bilden;
durch zweckentsprechende Anordnung dieser Teile erreicht man jedoch die größtmögliche
Empfindlichkeit des Verfahrens.