DE69816660T2 - Regelungsvorrichtung für mikroturbine mit konstanter turbineneinlasstemperatur - Google Patents
Regelungsvorrichtung für mikroturbine mit konstanter turbineneinlasstemperatur Download PDFInfo
- Publication number
- DE69816660T2 DE69816660T2 DE69816660T DE69816660T DE69816660T2 DE 69816660 T2 DE69816660 T2 DE 69816660T2 DE 69816660 T DE69816660 T DE 69816660T DE 69816660 T DE69816660 T DE 69816660T DE 69816660 T2 DE69816660 T2 DE 69816660T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- load
- turbine
- generator
- power
- controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 23
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 21
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- DDZNRTJLFZLBPE-FBZJSIJRSA-N 82863-50-1 Chemical compound CC1CCCCC1.C([C@@H]1C2)C[C@@H]2[C@@H]2[C@H]1CCC2.C12C3C4C5C4CC3C5C1C1CC2CC1 DDZNRTJLFZLBPE-FBZJSIJRSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Sm] KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003831 deregulation Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001067 superalloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/32—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed
-
- 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
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- 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
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/14—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
- Technisches Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Mikroturbinen-Energieerzeugungssysteme. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf modulare, verteilte Energieerzeugungseinheiten.
- Stand der Technik
- Das United States Electric Power Research Institute (EPRI), das eine einheitliche Forschungseinrichtung für elektrische Haushalts-Energiebetriebe ist, sagt voraus, dass etwa im Jahr 2006 bis zu 40% der gesamten Neuerzeugung durch verteilte Generatoren geliefert werden könnte. In vielen Teilen der Welt wird das Fehlen von elektrischer Infrastruktur (Übertragungs- und Verteilungsleitungen) die Kommerzialisierung von verteilten Erzeugungstechnologien stark beschleunigen, da zentrale Anlagen nicht nur mehr Kosten pro Kilowatt, sondern auch teure installierte Infrastruktur haben müssen, um das Produkt an den Verbraucher zu liefern.
- Kleine, modulare verteilte Mehrbrennstoff-Mikroturbinen-Erzeugungseinheiten könnten helfen, gegenwärtige nachmittägliche "Verdunkelungen" und "Ausfälle" zu verringern, die in vielen Teilen der Welt weit verbreitet sind. Ein einfaches Konzept mit einem einzigen bewegbaren Teil würde eine Wartung mit wenig technischer Erfahrung und geringen Gesamtkosten einen weit verteilten Verkauf in diesen Teilen der Welt gestatten, wo Kapital knapp ist. Zusätzlich würde bei der in den Vereinigten Staaten für eine elektrische Deregulierung und der weltweite Trend in dieser Richtung Verbrauchern von Elektrizität nicht nur das Recht geben, die richtige Methode für den elektrischen Service zu wählen, sondern auch eine neue kosteneffektive Wahl, aus der sie auswählen können. US-Patent 4,754,607, das auf die Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Erfindung übertragen ist, beschreibt ein Mikroturbinen-Energieerzeugungssystem, das für Cogenerations-Anwendungen geeignet ist.
-
EP 0472294 beschreibt ein System, das eine Gasturbine aufweist, die mit einem Generator gekoppelt ist. um den thermischen Wirkungsgrad zu erhöhen und den spezifischen Brennstoffverbrauch zu senken, wird die Turbine innerhalb enger Grenzen bei einer konstanten Last unabhängig von dem externen elektrischen Energiebedarf an das System betrieben. Dies wird durch die Verwendung einer Batterie erreicht. Unter niedrigen Anforderungsbedingungen wird überschüssige Energie (erzeugt durch den Generator) in der Batterie gespeichert. Bei einem Leistungsbedarf über demjenigen, der von dem Generator erzeugt wird, wird der Fehlbetrag an Energie aus der Batterie ausgeglichen. Dies hat den Nachteil, daß das Leistungsvermögen der Gasturbine durch ihren durchschnittlichen Betrieb und nicht durch ihren maximalen Betrieb diktiert wird. - Um diese Einheiten trotzdem für die Verbraucher kommerziell attraktiv zu machen, sind Verbesserungen notwendig in den Bereichen, wie Erhöhen der Brennstoffeffizienz, Verringern von Größe und Gewicht und Absenken von thermischer Signatur, Lärm, Wartung und Kostennachteilen. Beispielsweise ist es schwierig, einen guten Brennstoff-Wirkungsgrad und akzeptable Emissionsraten zu erzielen, insbesondere für Turbinen, die Einalässe mit fester Geometrie haben. Höchste Effizienz der Energieerzeugungseinheit werden durch hohe Druckverhältnisse und hohe Turbineneinlasstemperaturen erreicht. Diese Verhältnisse und Temperaturen entstehen während Volllast und einem Betrieb bei voller Drehzahl, Last und Leerlauf. Eine feste Geometrie aufweisende Turbinen laufen üblicherweise bei verminderten Turbineneinlasstemperaturen und Teillast, wodurch ihr Brennstoff-Wirkungsgrad gesenkt wird.
- Es besteht ein Bedürfnis, den Brennstoff-Wirkungsgrad zu verbessern und Emissionsraten für ein Mikroturbinen-Energieerzeugungssystem zu denken, das eine Turbine mit einer festen Einalssdüsengeometrie aufweist.
- Das Betreiben der Turbine innerhalb enger Grenzen, wie in EP-A-0472294, ist nicht das gleiche wie das Halten des Turbineneinlasses an oder nahe der maximalen Turbineneinlass temperatur, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung offenbart wird. In dem bekannten Verfahren sind die Turbinenleistung, Drehzahl und Temperatur konstant, so daß, wenn sich die Last ändert, der Akkumulator die Lastdifferenz aufnehmen oder abgeben muss, solange die Last gefordert wird. Im letzteren Fall werden die Turbinenleistung und Drehzahl verändert und nur die Temperatur wird konstant gehalten. Der Akkumulator absorbiert oder emittiert die Lastdifferenz (zwischen dem Bedarf und der Turbinenleistung) temporär, bis die Turbinenleistung auf die geforderte Leistung gebracht ist. Diese Lösung hat signifikante Nachteile.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Mikroturbinen-Energieerzeugungssystem geschaffen, das eine Turbine mit einer festen Einlaßdüse, eine Energiespeichervorrichtung enthält und gekennzeichnet ist durch eine Steuerung bzw. Regelung, um die Turbineneinlasstemperatur an oder nahe der maximalen Turbineneinlasstemperatur zu halten, wobei die Steuerung bzw. Regelung die Energiespeichervorrichtung veranlasst, eine Last zeitweise zu speisen, wenn eine Lasterhöhung von dem System gefordert ist, bis die Turbinenleistung auf die geforderte Last gebracht ist.
- Vorzugsweise enthält das System ferner einen elektrischen Generator, der durch Turbinenleistung angetrieben ist; und die Energiespeichervorrichtung eine Batterie aufweist, wobei die Steuerung bewirkt, daß elektrische Energie durch den Generator liefert wird, bis eine Energiebedarf erhöht wird, woraufhin die Steuerung zeitweise bewirkt, daß elektrische Energie durch die Batterie geliefert wird.
- Vorzugsweise bewirkt die Steuerung ferner, daß die Batterie zeitweise den gesamten Leistungebedarf liefert, wenn der Leistungsbedarf erhöht wird, wodurch die Turbinendrehzahl erhöht wird, während die Batterie die Last versorgt.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren geschaffen zum Regeln eines Mikroturbinen-Energieerzeugungssystems, wobei das System einen elektrischen Genera tor, eine Turbine einer festen Einlassdüsengeometrie und eine externe Speichervorrichtung aufweist, wobei das Verfahren enthält: Halten der Einlaßdüse auf einer konstanten Temperatur, Verwenden des elektrischen Generators, um die von dem System geforderte Leistung zu erfüllen, bis die geforderte Leitung erhöht wird, und gekennzeichnet durch Verwenden der externen Speichervorrichtung, um die geforderte zeitweise zu erfüllen, wenn die geforderte Leistung erhöht wird, bis die Turbinenleistung auf die geforderte Leistung gebracht ist, wobei die Düseneinlaßtemperatur auf der konstanten Temperatur ist, während der Leistungsbedarf durch die externe Speichervorrichtung erfüllt wird.
- In den Zeichnungen:
-
1 ist eine Darstellung von einem Energieerzeugungsystem gemäß der vorliegenden Erfindung und -
2 ist eine Darstellung von einem Triebwerkskern für das Energieerzeugungssystem. - In
1 ist ein Energieerzeugungssystem10 gemäß der Erfindung dargestellt. Das Energieerzeugungssystem10 enthält einen Verdichter12 , eine Turbine14 und einen elektrischen Generator16 . Der elektrische Generator16 ist auskragend von dem Verdichter12 . Der Verdichter12 , die Turbine14 und der elektrische Generator16 können von einer einzigen Welle18 gedreht werden. Obwohl der Verdichter12 , die Turbine14 und der elektrische Generator16 an getrennten Wellen angebracht sein können, vergrößert die Verwendung von einer gemeinsamen Welle18 für den Verdichter12 , die Turbine14 und den elektrischen Generator die Kompaktheit und die Sicherheit des Energieerzeugungssystems10 . - Die Welle
18 kann durch sich selbst unter Druck setzende Luftlager, wie beispielsweise Folienlager, gehaltert sein. Wie in2 gezeigt ist, wird die Welle18 durch Gleitfolienlager76 und78 und Schubfolienlager80 gehaltert. Die Folienlager eliminieren das Erfordernis für ein getrenntes Lagerschmiersystem und verringern das Auftreten von Wartungsarbeiten. - In den Einlass des Verdichters
12 eintretende Luft wird verdichtet. Verdichtete Luft, die einen Auslass des Verdichters12 verlässt, wird durch kalte Seitenkanäle20 in einer kalten Seite von einem Rekuperator22 umgewälzt. In dem Rekuperator22 absorbiert die verdichtete Luft Wärme, was die Verbrennung verbessert. Die erwärmte, verdichtete Luft, die die kalte Seite des Rekuperators22 verlässt, wird einem Brenner24 zugeführt. - Dem Brenner
24 wird auch Brennstoff zugeführt. Es können sowohl gasförmige als auch flüssige Brennstoffe verwendet werden. Die Wahlmöglichkeiten des Brennstoffes umfassen Diesel, Riechöl, Abgas, Benzin, Erdöl, Propan, JP-8, Methan, Erdgas und andere von Menschen gemachte Gase. - Die Brennstoffströmung wird durch ein Strömungssteuerventil
26 gesteuert. Der Brennstoff wird durch eine Einspritzdüse28 in den Brenner24 eingespritzt. - Innerhalb des Brenners
24 werden der Brennstoff und die verdichtete Luft gemischt und durch einen Zünder27 in einer exothermen Reaktion gezündet. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält der Brenner24 einen geeigneten Katalysator, der das verdichtete, eine hohe Temperatur aufweisende Brennstoff/Luft-Gemisch bei den Prozessbedingungen verbrennen kann. Einige bekannte Katalysatoren, die in dem Brenner24 verwendbar sind, umfassen Platin, Palladium und auch einen Metalloxid-Katalysatoren mit aktiven Nickel- und Kobaltelementen. - Nach der Verbrennung werden heiße, expandierende Verbrennungsgase zu einer Einlassdüse
30 der Turbine14 geleitet. Die Einlassdüse30 hat eine feste Geometrie. Die heißen, expandierenden Gase, die aus der Verbrennung entstehen, werden durch die Turbine14 expandiert, um dadurch Turbinenleistung zu erzeugen. Die Turbinenleistung treibt ihrerseits den Verdichter12 und den elektrischen Generator16 an. - Turbinenabgas wird durch heiße Seitenkanäle
32 in einer heißen Seite von dem Rekuperator22 umgewälzt. Innerhalb des Rekuperators wird Wärme aus dem Turbinenabgas auf der heißen Seite auf die verdichtete Luft auf der kalten Seite übertragen. Auf diese Weise wird ein Teil der Verbrennungswärme zurückgewonnen und verwendet, um die Temperatur der verdichteten Luft auf dem Weg zum Brenner24 zu erhöhen. Nach Übergabe eines Teils ihrer Wärme treten die Verbrennungsprodukte aus dem Rekuperator22 aus. Es könnten auch zusätzliche Wärmerückgewinnungsstufen zu dem Energieerzeugungssystem10 hinzugefügt werden. - Der Generator
16 kann eine ringgewickelte, zweipolige, zahnlose (TPTL) bürstenlose Permanentmagnetmaschine sein, die einen Permanentmagnet-Rotor34 und Statorwicklungen36 hat. Die von der umlaufenden Turbine14 erzeugte Turbinenleistung wird verwendet, um den Rotor34 zu drehen. Der Rotor34 ist an der Welle18 befestigt. Wenn der Rotor34 durch die Turbinenleistung gedreht wird, wird in den Statorwicklungen36 ein Wechselstrom induziert. Die Drehzahl der Turbine34 kann gemäß den externen Energiebedürfnissen variiert werden, die dem System10 gestellt werden. Änderungen in der Wellendrehzahl erzeugen eine Änderung in der Frequenz des Wechselstroms (d. h. wilde Frequenzen), der durch den elektrischen Generator16 erzeugt wird. Unabhängig von der Frequenz der AC Leistung, die von dem elektrischen Generator16 erzeugt wird, kann die AC Leistung durch einen Gleichrichter38 in DC Leistung gleichgerichtet und dann durch einen elektronischen Festkörper-Wechselrichter40 zerhackt werden, um AC Leistung mit einer festen Frequenz zu erzeugen. wenn also weniger Leistung benötigt wird, kann die Wellendrehzahl und deshalb die Drehzahl der Turbine14 verringert werden, ohne die Frequenz der AC Ausgangsleistung zu beeinflussen. - Wenn der Gleichrichter
38 elektrische Leistung aus dem Generator16 zieht, wird eine Last an den Generator angelegt. Wenn die Menge der entzogenen Energie vergrössert wird, wird die Last vergrössert. Wenn die Menge der entzogenen Energie verkleinert wird, wird die Last verkleinert. - Weiterhin verkleinert die Senkung der Wellendrehzahl die Luftströmung, weil der Verdichter langsamer läuft. Infolgedessen bleibt die Turbineneinlasstemperatur im wesentlichen konstant und somit wird ein hoher Wirkungsgrad bei Teillast beibehalten.
- Die Verwendung des Gleichrichters
38 und des Wechselrichters40 gestattet eine breite Flexibilität bei der Bestimmung des elektrischen Nutzungsdienstes, der von dem Energieerzeugungssystem gemäß der Erfindung geliefert werden soll. Da irgendein Wechselrichter40 gewählt werden kann, kann die Frequenz der AC Leistung von dem Verbraucher gewählt werden. Wenn es eine direkte Verwendung für AC Leistung bei wilden Frequenzen gibt, können der Gleichrichter38 und der Wechselrichter40 eliminiert werden. - Das Energieerzeugungssystem
10 kann auch eine Batterie46 enthalten, um zusätzliche Speicher- und Unterstützungsleistung zu liefern. Der Regler42 veranlasst die Batterie46 , eine Last zu versorgen, wenn eine Lasterhöhung angefordert wird. Die Batterie46 kann in der Grösse so bemessen sein, daß sie den Spitzenlastbedarf an das System10 handhaben kann. Wenn sie zusammen mit dem Wechselrichter40 verwendet wird, kann die Kombination ununterbrechbare Leistung für Stunden nach einem Generatorausfall liefern. - Während des Betriebs des Energieerzeugungssystems
10 wird Wärme in dem elektrischen Generator16 aufgrund von Verlusten in der Generatorkonstruktion erzeugt. Um die Lebensdauer des elektrischen Generators16 zu verlängern und auch nutzbare Wärme einzufangen, strömt Verdichtereinlassluft über den Generator16 und absorbiert überschüssige Wärme von dem Generator16 . Der Gleichrichter38 und der Wechselrichter40 können ebenfalls in der Luftströmung angeordnet sein. Nachdem die Luft Wärme aus den oben genannten Quellen absorbiert hat, wird sie in dem Verdichter12 verdichtet und in dem Rekuperator22 weiter vorgewärmt. - Ein Regler
42 regelt die Turbinendrehzahl, indem die Brennstoffmenge gesteuert wird, die zum Brenner24 strömt. Der Regler42 verwendet Sensorsignale, die durch eine Sensorgruppe44 generiert werden, um die externen Anforderungen an das Ener gieerzeugungssystem10 zu ermitteln. Die Sensorgruppe44 könnte Sensoren, wie beispielsweise Stellungssensoren, Turbinendrehzahlsensoren und verschiedene Temperatur- und Drucksensoren, zum Messen der Betriebstemperaturen und -drucke in dem System10 enthalten. Unter Verwendung der vorgenannten Sensoren steuert der Regler42 sowohl das Anlaufen als auch das optimale Leistungsvermögen während des stationären Betriebs. Der Regler42 kann auch den Zustand des Gleichstromvorrats in der Batterie46 ermitteln und Operationen einstellen, um Zustände der Nettoladung, des Nettoabflusses und der konstanten Ladung der Batterie beizubehalten. - Der Regler
42 verwendet auch die Drehzahl- und Temperatursignale aus der Sensorgruppe44 , um die von dem System geforderte Last zu berechnen, wobei der Regler, erleichtert durch den berechneten Lastbedarf, ermittelt, ob der Generator16 die Last speisen sollte oder ob die Batterie46 die Last speisen sollte. - Wenn ein konstanter Energiebedarf gespeist wird, veranlasst der Regler den Generator
16 , den gesamten Systemlastbedarf zu liefern. Wenn der Lastbedarf vergrössert wird, veranlasst der Regler42 , daß die Batterie46 den gesamten Lastbedarf erfüllt, aber nur für eine kurze Zeit. Während die Batterie46 die gesamte Last speist, ist der Generator16 unbelastet, wodurch die Rotordrehzahl auf einen neuen hohen Wert ansteigt. Sobald die höhere Rotordrehzahl erreicht ist, veranlasst der Regler42 , daß der Generator die gesamte Last speist. - Das Vershieben der Last zur Batterie
46 gestattet, daß der Turbineneinlass30 an oder nahe der maximalen Temperatur gehalten wird, wodurch das System10 bei maximaler Effizienz arbeitet und die Rate der Emissionen gesenkt wird. - Der Regler
42 befiehlt dem Brennstoffströmungs-Steuerventil26 , die Turbineneinlasstemperatur an oder nahe dm Maximum zu halten. Zusätzlich steuert der Regler42 die Turbinenlast unabhängig von dem elektrischen Lastbedarf an das System10 , indem die Belastung auf den Generator16 gesteuert wird. Wenn die Turbinendrehzahl unter einen Sollwert (der Drehzahl-Sollwert hängt von dem Wert des Systemlastbedarfs ab) abfällt, gibt der Regler42 dem Gleichrichter38 und dem Wechselrichter40 den Befehl, die Belastung auf den Generator16 zu senken. Wenn die Turbinendrehzahl über den Sollwert ansteigt, gibt der Regler42 dem Gleichrichter38 und dem Wechselrichter40 den Befehl, die Belastung auf den Generator16 zu erhöhen. Wenn der Lastbedarf erhöht wird, speist die Batterie46 die Last, wodurch der Generator16 entlastet wird und der Rotor38 seine Drehzahl erhöhen kann. - Eine Schalter/Startersteuerung
48 kann ausserhalb vorgesehen sein, um das Energieerzeugungssystem10 zu starten. Eine Drehung der Welle18 kann unter Verwendung des Generators16 als ein Motor gestartet werden. Während des Startens liefert die Schalter/Startersteuerung48 einen Erregerstrom an die Statorwicklungen34 des elektrischen Generators16 . Startleistung wird durch die Batterie48 zugeführt. Als Alternative könnte eine mit verdichteter Luft arbeitend Vorrichtung verwendet werden, um die Energieerzeugungseinrichtung im Motorbetrieb anzutreiben. - In
2 ist der Triebwerkskern50 von dem Energieerzeugungssystem10 gezeigt. Der Verdichter12 enthält ein Laufrad52 mit einer Bohrung, einer Verdichterspirale54 und einem Diffusorkanal56 . In einen Lufteinlass58 eintretende Luft wird durch einen Luftfilter59 gefiltert und zu der Verdichterspirale54 geleitet. Aus der Verdichterspirale54 herausströmende Luft wird zum Rekuperator22 geleitet. - Die Turbine
14 enthält eine Turbinenspirale60 , mehrere feststehende Düsenschaufeln62 und ein bohrungsloses Turbinenrad54 . Heiße expandierende Gase, die den Brenner24 verlassen, werden in die Turbinenspirale60 und durch die Düsenschaufeln62 geleitet, die das heiße expandierende Gas auf das Turbinenrad64 umlenken. Turbinenabgas verlässt die Turbine14 durch einen Auslassdiffusor66 , der die Temperatur und den Lärm des Turbinenabgases verringert. - Der Rotor
34 des elektrischen Generators16 enthält Magnete68 , die aus einem Material der Seltenen Erden, wie beispielsweise Samarium-Kobalt, hergestellt sind. Die Magnete68 sind von einer Einschlusshülse70 umgeben, die aus einem nichtmagnetischen Material, wie beispielsweise Inkonel718 , hergestellt ist. Die Statorwicklungen36 sind in einem Generatorgehäuse73 untergebracht. Der Rotor34 hat eine Bohrung und eine optionale Einschlusshülse (nicht gezeigt), die mit einer Oberfläche der Bohrung in Kontakt ist. Stromleiter72 gehen von den Statorwicklungen36 aus und enden in einem Netzverbinderstutzen74 , der an dem Generatorgehäuse73 befestigt ist. Die Basis bildet eine Halterung für einen Brennstoffeinlass, den Lufteinlass53 , den Verdichter12 , die Turbine14 , den Generator16 , den Rekuperator22 , den Brenner24 , den Gleichrichter38 und den Wechselrichter40 , damit das System10 als eine gepackte Einheit bestehen kann. - Die einzige Welle
18 ist in2 als eine Verbindungswelle75 gezeigt, die sich durch die Bohrungen in dem Rotor34 und dem Laufrad52 des Verdichters erstreckt. Die Verbindungswelle75 ist dünn, sie hat einen Durchmesser von etwa 0,25 Zoll bis 0,5 Zoll. Die Bohrungen haben Spielräume, damit sich die Verbindungswelle75 durch den Rotor34 und das Laufrad52 erstrecken kann. Die Verbindungswelle75 erstreckt sich jedoch nicht durch das Turbinenlaufrad64 . Stattdessen ist die Verbindungswelle75 an dem Turbinenrad64 befestigt. Die Verbindungswelle75 kann an der Mitte von der Turbinenradnabe durch eine Trägheitsschweißung befestigt sein. Somit ist das Turbinenrad64 bohrungslos, da es keine Bohrung hat, durch die die Verbindungswelle75 hindurchführt. Das Eliminieren der Bohrung verringert Beanspruchungen in dem Turbinenrad64 . - Wenn sie durch die Verbindungswelle
75 zusammengeklemmt sind, rotieren das Verdichterlaufrad52 , das Turbinenrad64 und der Rotor34 als eine einzige Einheit. Unter hohen Betriebstemperaturen und Drehzahlen haben jedoch das Laufrad, das Turbinenrad64 und der Rotor34 die Tendenz, zu expandieren und auseinander zu wachsen, und ihre Stirnflächen haben die Tendenz, Kontakt zu verlieren. Eine Biegung der Verbindungswelle75 wäh rend des Betriebs hat ebenfalls die Tendenz, die Stirnflächen zu trennen. Um einen Kontakt zwischen den Stirnflächen des Laufrades52 , des Turbinenrades64 und des Rotors bei hohen Drehzahlen (80.000 U/Min. und darüber) beizubehalten, ist die Verbindungswelle75 vorbelastet. Beispielsweise kann eine aus Titan hergestellte Verbindungswelle75 auf Zug vorbelastet sein bis zu etwa 90% der Streckgrenze. Während der Montage wird die Verbindungswelle75 unter Zug angeordnet, das Laufrad52 und der Rotor38 werden über die Verbindungswelle75 geschoben und eine Mutter77 wird an einem Gewindeende von der Verbindungswelle75 befestigt. Der Zug wird beibehalten, wenn die Mutter77 gedreht wird. Der Zug ist am höchsten an den Mittelpunkten von dem Laufrad52 und dem Rotor38 . Wenn das Laufrad52 und der Rotor38 gedreht werden, wird den hohen Beanspruchungen in dem äußeren Abschnitt von diesen Komponenten durch den auf die Verbindungswelle75 ausgeübte Spannung entgegengewirkt. - Die rotierende Einheit
52 ,64 ,38 und18 wird in einer radialen Richtung durch innere und äußere Foliengleitlager76 und78 gehaltert. Die rotierende Einheit52 ,64 ,38 und18 wird in einer axialen Richtung durch ein Folienschublager80 gehaltert. Eine Basis79 bildet eine Halterung für einen Brennstoffeinlass, den Lufteinlass58 , den Verdichter12 , die Turbine14 , den Generator16 , den Rekuperator22 , den Brenner24 , den Gleichrichter38 und den Wechselrichter40 , damit das System10 als eine gepackte Einheit bestehen kann. - Für den Triebwerkskern
50 sind verschiedene Kühlmittelöffnungen vorgesehen. So sind Öffnungen82 und 84 zum Zirkulieren eines Kühlmittels über die Statorwicklungen40 vorgesehen. Weiterhin sind Öffnungen86 und88 zum Zirkulieren eines Kühlmittels über die Lager76 ,78 und80 vorgesehen. - Das Energieerzeugungssystem
10 kann in mehreren Hauptmoduln aufgebaut sein, wie beispielsweise als ein rotierendes Modul, ein Wärmetauschermodul, ein Brennermodul und ein Elektronikmodul. Jedes dieser Moduln hat ein relativ leichtes Gewicht und ist kompakt. Die Moduln können ausgetauscht werden, ohne dass Flüssigkeitsleitungen unterbrochen werden müssen. Die Verwendung von Folienlagern52 und54 eliminiert das Erfordernis für ein Schmiersystem auf Ölbasis und hat deshalb wenig Wartung für das Energieerzeugungssystem10 zur Folge. Eine planmäßige Wartung würde primär in dem Austausch des Zünders27 , des Filters59 und von Katalysatorelementen in dem Brenner24 bestehen. - Das Energieerzeugungssystem
10 arbeitet in einem üblichen Wärmerückgewinnungs-Brayton-Zyklus. Der Brayton-Zyklus kann bei einem relativ kleinen Druckverhältnis (3,8) arbeiten, um den Gesamtwirkungsgrad zu maximieren; denn es gilt in Wärmerückgewinnungs-Zyklen, je kleiner das Druckverhältnis, desto enger ist die Turbinenabgastemperatur an der Einlasstemperatur. Dies gestattet eine Wärmezufuhr zum Zyklus bei hoher Temperatur und, gemäß dem Gesetz von Carnot, werden die entropischen Verluste verringert, die mit der Zufuhr von Wärme zu dem Zyklus verbunden sind. Diese Wärmezufuhr bei hoher Temperatur hat einen erhöhten Wirkungsgrad des Gesamtzyklus zur Folge. Luft wird in einem einstufigen Radialverdichter auf 3,8 bar verdichtet. Die verdichtete Luft kann zum Rekuperator22 geleitet werden, wo die Temperatur der verdichteten Luft unter Verwendung der Abwärme von dem Turbinenabgas erhöht wird. Die Temperatur des Abgases aus der Temperatur ist auf etwa 704,4°C (1300°F) begrenzt, um zu helfen, dass die Lebensdauer des Rekuperators22 verlängert wird. Für Abgastemperaturen über 704,4°C (1300°F) kann der Rekuperator22 aus Superlegierurngen anstatt aus rostfreiem Stahl hergestellt werden. Der Rekuperator22 kann für einen Wirkungsgrad von etwa 85% oder 90% ausgelegt sein, was von den ökonomischen Notwendigkeiten des Kunden abhängt. In der effizientesten Konfiguration und unter Verwendung der 90% Rekuperation beträgt der resultierende Gesamtwirkungsgrad des Zyklus 30%, wodurch eine hohe Heizwert-Erwärmungsrate von etwa 11.900 BTU/kWh für Diesel erzielt wird. - Nachdem sie in dem Rekuperator
22 erwärmt worden ist, wird die verdichtete Luft zum Brenner24 geleitet, wo zusätzliche Wärme zugeführt wird, um die Temperatur der verdichteten Luft auf 898,9°C (1650°F) zu erhöhen. Ein nach einer üblichen Konstruktion ausgelegter Brenner24 kann einen NOx Wert von we niger als 25 PPM erzielen, und ein Brenner24 , der einen Katalysator verwendet kann eine NOx Rate erzielen, die praktisch nicht mehr feststellbar ist (übliche NOx Sensoren sind auf einen 2 bis 3 PPM Erfassungsbereich begrenzt). Das eine hohe Enthalpie aufweisende Gas wird dann durch die Turbine14 expandiert. Der Verdichter12 , die Turbine14 , der Generator16 und die einzige Welle18 – das einzige sich bewegende Teil in dem Triebwerkskern50 – rotiert bei hohen Drehzahlen von etwa 80.000 U/Min. oder mehr. Die entstehende hohe Frequenz von etwa 1200 Hertz wird mit dem Wechselrichter38 auf Netz-kompatible50 oder60 Perioden gesenkt. Es entsteht eine hohe Leistungsdichte, die durch ein geringes Gewicht (etwa ein Drittel der Größe von einem vergleichbaren Diesel-Generator) und eine kleine Grundfläche (beispielsweise etwa 90 cm × 150 cm bei einer Höhe von 180 cm) typisiert ist. - Die hohe Leistungsdichte und das geringe Gewicht der Technologie wird möglich gemacht durch die Hochgeschwindigkeitskomponenten, die große Energiemengen bei Verwendung von einem Minimum an Material gestatten. Die Einheit ist vollständig in sich selbst geschlossen in einem wettersicheren Mantel. Das Energieerzeugungssystem
10 ist in der "plug and play" Technologie ausgeführt und erfordert wenig mehr als eine Zufuhr von sauberem Brennstoff, Flüssigkeit oder Gas. - Somit wurde ein höchst effizientes Energieerzeugungssystem
10 offenbart. Obwohl die Turbine14 von Natur aus eine instabile Turbine14 ist, arbeitet sie in einem stabilden System10 . Die Turbine14 kann bei oder nahe maximaler Einlasstemperatur betrieben werden, trotzdem gibt es keinen Strömungsabriss (Stall), wenn eine Bedarfssteigerung erfüllt wird. Da die Turbine bei maximaler Einlasstemperatur betrieben wird, wird der thermische Wirkungsgrad des Systems maximiert und Emissionen werden reduziert. Wenn eine Bedarfssteigerung durch die Energiespeichervorrichtung erfüllt wird, kann die elektrische Leistungsabgabe des Generators gesenkt werden. Somit wird die Turbinenlast unabhängig von dem Systemlastbedarf gesteuert. - Das Mikroturbinen-Energieerzeugungssystem
10 kann viele Brennstoffe verwenden, einschließlich Erdgas, Diesel und JP-8. Das Energieerzeugungssystem10 hat eine kleine thermische Signatur und eine minimale Lärmerzeugung. Die Verwendung von Luftlagern eliminiert das Erfordernis für ein Schmiersystem auf Ölbasis. Das elektrische Energieerzeugungssystem10 hat eine hohe Betriebssicherheit und minimale Service-Anforderungen aufgrund der Konstruktion mit einem einzigen sich bewegenden Teil. Die Verwendung von einem elektronischen Festkörper-Wechselrichter gestattet, dass das System10 eine variable AC Ausgangsleistung liefert. Die Installation ist einfach aufgrund einer modularen und in sich geschlossenen Konstruktion, und der Service ist einfach, weil das System10 ein einziges bewegtes Teil und Hauptteile hat, die einfach zugänglich sind. Die Breite, Länge und Höhe von dem Triebwerkskern50 kann eingestellt werden, um in eine breite Vielfalt von Abmessungserfordernissen zu passen. - Das Energieerzeugungssystem
10 ist kleiner, leichter, ist Brennstoff-effizienter und hat weniger thermische Signatur, Lärm, Wartung und Kostennachteile als vergleichbare Triebwerke mit Innenverbrennung. Aufgrund seiner niedrigen ersten Anfangskosten, der geringen Installationskosten, des hohen Wirkungsgrades, der hohen Betriebssicherheit und der einfachen billigen Wartung sorgt deshalb das elektrische Energieerzeugungssystem10 für geringere Betriebs- und Festkosten als Energieerzeugungstechnologien vergleichbarer Größe. - Es gibt viele und diverse mögliche Anwendungen für das Energieerzeugungssystem
10 . Die Anwendungsmöglichkeiten umfassen eine Verwendung in netzlosen Anwendungen zur alleinstehenden Energieerzeugung, Netzanwendungen zum Spitzenausgleich, Lastfolge- oder Basislastservice, Notunterstützung und nicht unterbrechbare Energieversorgung, Arbeitsmaschinenanwendungen (z. B. Pumpe, Klimaanlage) und Automobil-Hybridfahrzeuge. - Die Erfindung ist nicht auf die oben offenbarten speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise könnte ein Schwungrad als eine Energiespeichervorrichtung anstelle der Batterie
46 verwendet werden. Wenn spitzenleistung gefordert wird, gestattet das Trägheitsmoment von dem Schwungrad, daß zusätzliche Energie geliefert und eine zusätzliche Last an dem elektrischen Generator16 angeordnet wird, ohne daß die Turbine16 blockiert. Deshalb ist die vorliegende Erfindung gemäß den Ansprüchen ausgelegt, die folgen.
Claims (12)
- Mikroturbinen-Energieerzeugungssystem (
10 ), enthaltend: eine Turbine (14 ) mit einer festen Einlaßdüse (30 ), eine Energiespeichervorrichtung (46 ) und gekennzeichnet durch eine Steuerung, um die Turbineneinlasstemperatur an oder nahe der maximalen Turbineneinlasstemperatur zu halten, wobei die Steuerung die Energiespeichervorrichtung (46 ) veranlasst, eine Last zeitweise zu speisen, wenn eine Lasterhöhung von dem System (10 ) gefordert ist, bis die Turbinenleistung auf die geforderte Last gebracht ist. - System (
10 ) nach Anspruch 1, wobei das System ferner einen elektrischen Generator (16 ) enthält, der durch Turbinenleistung angetrieben ist, und die Energiespeichervorrichtung (4 ,6 ) eine Batterie (4 ,6 ) aufweist, wobei die Steuerung bewirkt, daß elektrische Energie durch den Generator liefert wird, bis eine Energiebedarf erhöht wird, woraufhin die Steuerung zeitweise bewirkt, daß elektrische Energie durch die Batterie geliefert wird. - System (
10 ) nach Anspruch 2, wobei die Steuerung bewirkt, daß die Batterie (4 ,6 ) zeitweise den gesamten Leistungebedarf liefert, wenn der Leistungsbedarf erhöht wird, wodurch die Turbinendrehzahl erhöht wird, während die Batterie die Last versorgt. - System (
10 ) nach Anspruch 1, wobei ferner ein Generator (16 ) vorgesehen ist und eine elektronische Leistungseinheit mit der Steuerung in Verbindung ist, um die Generatorlast zur Regelung der Turbinendrehzahl einzustellen, wobei die Energiespeichervorrichtung (46 ) die Last zeitweise speist, wenn der Lastbedarf erhöht wird. - System (
10 ) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung die Triebwerkstemperatur und Triebwerksdrehzahl überwacht und ferner enthält: einen elektrischen Generator (16 ), eine Einrichtung, die auf die Steuerung anspricht zum Regeln der Brennstoffströmung, um die Triebwerkstemperatur konstant zu halten, selbst wenn sich der Lastbedarf des System ändert, und wobei die Steuerung ferner eine Einrichtung enthält, um zu ermitteln, ob ein Lastbedarf von dem Generator zu der Energiespeichervorrichtung verschoben werden soll, wenn sich der Lastbedarf ändert. - System (
10 ) nach Anspruch 5, wobei die Triebwerksdrehzahl geregelt wird durch Einstellen einer Last an dem Generator (16 ), um einen Drehzahl-Sollwert beizubehalten. - System (
10 ) nach Anspruch 6, wobei der Sollwert der Triebwerksdrehzahl durch den Lastbedarf ermittelt wird und durch Steuern der Generatorlast unabhängig von dem Lastbedarf des System erreicht wird. - System (
10 ) nach Anspruch 5, wobei die Steuerung ein Einrichtung hat, damit die Last an dem Generator (16 ) ansteigt, wenn die Turbinendrehzahl über den Drehzahl-Sollwe3rt ansteigt. - System (
10 ) nach Anspruch 5, wobei die Steuerung eine Einrichtung hat, damit die Regeleinrichtung die Triebwerkstemperatur unabhängig von der Turbinendrehzahl konstant hält. - System (
10 ) nach Anspruch 5, wobei die Energiespeichervorrichtung (46 ) in der Größe so bemessen ist, um den Spitzenlastbedarf an dem System zu erfüllen. - Verfahren zum Regeln eines Mikroturbinen-Energieerzeugungssystems (
10 ), wobei das System einen elektrischen Generator (16 ), eine Turbine (14 ) einer festen Einlassdüsen geometrie (30 ) und eine externe Speichervorrichtung (46 ) aufweist, wobei das Verfahren enthält: Halten der Einlaßdüse auf einer konstanten Temperatur, Verwenden des elektrischen Generators, um die von dem System geforderte Leistung zu erfüllen, bis die geforderte Leitung erhöht wird, und gekennzeichnet durch: Verwenden der externen Speichervorrichtung, um die geforderte zeitweise zu erfüllen, wenn die geforderte Leistung erhöht wird, bis die Turbinenleistung auf die geforderte Leistung gebracht ist, wobei die Düseneinlaßtemperatur auf der konstanten Temperatur ist, während der Leistungsbedarf durch die externe Speichervorrichtung erfüllt wird. - Verfahren nach Anspruch 11, wobei die externe Speichervorrichtung (
46 ) verwendet wird, um den gesamten Leistungsbedarf zeitweise zu erfüllen, wenn der Leistungsbedarf des Systems (10 ) erhöht wird.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US99546497A | 1997-12-20 | 1997-12-20 | |
US995464 | 1997-12-20 | ||
PCT/US1998/027163 WO1999032769A1 (en) | 1997-12-20 | 1998-12-21 | Constant turbine inlet temperature control of a microturbine power generating system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69816660D1 DE69816660D1 (de) | 2003-08-28 |
DE69816660T2 true DE69816660T2 (de) | 2004-05-13 |
Family
ID=25541840
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69816660T Expired - Fee Related DE69816660T2 (de) | 1997-12-20 | 1998-12-21 | Regelungsvorrichtung für mikroturbine mit konstanter turbineneinlasstemperatur |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6169332B1 (de) |
EP (1) | EP1040260B1 (de) |
JP (1) | JP2001527180A (de) |
KR (2) | KR100627019B1 (de) |
CN (1) | CN1285024A (de) |
AU (1) | AU751806B2 (de) |
CA (1) | CA2318944C (de) |
DE (1) | DE69816660T2 (de) |
WO (1) | WO1999032769A1 (de) |
Families Citing this family (81)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU7626398A (en) * | 1996-12-03 | 1998-06-29 | Elliott Energy Systems, Inc. | Electrical system for turbine/alternator on common shaft |
US6487096B1 (en) | 1997-09-08 | 2002-11-26 | Capstone Turbine Corporation | Power controller |
US5903116A (en) | 1997-09-08 | 1999-05-11 | Capstone Turbine Corporation | Turbogenerator/motor controller |
US6784565B2 (en) * | 1997-09-08 | 2004-08-31 | Capstone Turbine Corporation | Turbogenerator with electrical brake |
US6870279B2 (en) * | 1998-01-05 | 2005-03-22 | Capstone Turbine Corporation | Method and system for control of turbogenerator power and temperature |
US20040119291A1 (en) * | 1998-04-02 | 2004-06-24 | Capstone Turbine Corporation | Method and apparatus for indirect catalytic combustor preheating |
US20040135436A1 (en) * | 1998-04-02 | 2004-07-15 | Gilbreth Mark G | Power controller system and method |
US6958550B2 (en) * | 1998-04-02 | 2005-10-25 | Capstone Turbine Corporation | Method and system for control of turbogenerator power and temperature |
US6612112B2 (en) | 1998-12-08 | 2003-09-02 | Capstone Turbine Corporation | Transient turbine exhaust temperature control for a turbogenerator |
US6281601B1 (en) * | 1999-07-23 | 2001-08-28 | Capstone Turbine Corporation | Turbogenerator power control system and method |
US6787933B2 (en) * | 2001-01-10 | 2004-09-07 | Capstone Turbine Corporation | Power generation system having transient ride-through/load-leveling capabilities |
US6812586B2 (en) * | 2001-01-30 | 2004-11-02 | Capstone Turbine Corporation | Distributed power system |
US6777823B1 (en) * | 2001-05-21 | 2004-08-17 | Active Power, Inc. | Integrated continuous power system assemblies having multiple nozzle block segments |
WO2003007120A2 (en) * | 2001-07-11 | 2003-01-23 | Mazzarella Joseph R | A system and method for creating and operating an enhanced distributed energy network or virtual power plant |
US20040201218A1 (en) * | 2001-09-12 | 2004-10-14 | Hebert Lee A. | Increasing the efficiency of energy generation with distributed energy storage |
US7035092B2 (en) * | 2001-11-08 | 2006-04-25 | Apple Computer, Inc. | Computer controlled display device |
JP3840416B2 (ja) | 2002-02-18 | 2006-11-01 | 川崎重工業株式会社 | タービン発電装置 |
US6836086B1 (en) | 2002-03-08 | 2004-12-28 | Hamilton Sundstrand Corporation | Controlled starting system for a gas turbine engine |
US6666027B1 (en) | 2002-07-15 | 2003-12-23 | General Electric Company | Turbine power generation systems and methods using off-gas fuels |
US6703719B1 (en) * | 2002-08-28 | 2004-03-09 | General Electric Company | Systems and methods for managing a battery source associated with a microturbine power generating system |
US9254729B2 (en) * | 2003-01-22 | 2016-02-09 | Vast Power Portfolio, Llc | Partial load combustion cycles |
US20040148942A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-05 | Capstone Turbine Corporation | Method for catalytic combustion in a gas- turbine engine, and applications thereof |
US6906432B2 (en) * | 2003-07-02 | 2005-06-14 | Mes International, Inc. | Electrical power generation system and method |
US7030580B2 (en) | 2003-12-22 | 2006-04-18 | Caterpillar Inc. | Motor/generator transient response system |
US7081696B2 (en) | 2004-08-12 | 2006-07-25 | Exro Technologies Inc. | Polyphasic multi-coil generator |
CA2487668C (en) * | 2004-08-12 | 2013-03-26 | Jonathan G. Ritchey | Polyphasic multi-coil device |
JP2006274868A (ja) | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Honda Motor Co Ltd | ガスタービン発電機の運転制御装置 |
US7253535B2 (en) * | 2005-09-15 | 2007-08-07 | Hamilton Sundstrand Corporation | Electrical starter generator system for a gas turbine engine |
US7541687B2 (en) * | 2006-03-10 | 2009-06-02 | Deere & Company | Method and system for managing an electrical output of a turbogenerator |
CN102647058A (zh) | 2006-06-08 | 2012-08-22 | Exro技术公司 | 电力设备 |
JP5196827B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2013-05-15 | 三井造船株式会社 | クレーン装置 |
ATE498061T1 (de) * | 2007-05-24 | 2011-02-15 | Lindenmaier Gmbh | Turbolader |
DE102008039449A1 (de) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen | Emissionsfreies Karftwerk |
US8266910B2 (en) * | 2008-10-24 | 2012-09-18 | General Electric Company | System and method for changing the efficiency of a combustion turbine |
US20100146978A1 (en) * | 2008-12-11 | 2010-06-17 | General Electric Company | Gas Turbine Base Load Control by Chilling Modulation |
FR2958747B1 (fr) * | 2010-04-12 | 2012-04-27 | Snecma | Dispositif de mesure de temperature dans une veine d'ecoulement de flux primaire d'un turboreacteur a double flux |
CN101917105A (zh) * | 2010-08-20 | 2010-12-15 | 哈尔滨东安发动机(集团)有限公司 | 一种高速永磁电机 |
US9540998B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-01-10 | Daniel K. Schlak | Integral gas turbine, flywheel, generator, and method for hybrid operation thereof |
JP6058287B2 (ja) * | 2011-05-30 | 2017-01-11 | 株式会社やまびこ | エンジン駆動発電装置 |
KR101232055B1 (ko) * | 2011-08-12 | 2013-02-12 | 국방과학연구소 | 마이크로 터빈용 리큐퍼레이트의 성능 평가 장치 |
RU2480602C1 (ru) * | 2011-10-11 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Система генерирования электроэнергии |
US8957539B1 (en) | 2012-10-16 | 2015-02-17 | The Boeing Company | Hybrid turbogenerator and associated method |
RU2567112C2 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Система генерирования электрической энергии |
US9624850B2 (en) | 2014-11-10 | 2017-04-18 | Ford Global Technologies, Llc | Systems and methods for control of turbine-generator via exhaust valve timing and duration modulation in a split exhaust engine system |
US9518506B2 (en) | 2014-11-10 | 2016-12-13 | Ford Global Technologies, Llc | Systems and methods for control of turbine-generator via valve deactivation in a split exhaust engine system |
US10000293B2 (en) | 2015-01-23 | 2018-06-19 | General Electric Company | Gas-electric propulsion system for an aircraft |
US9810122B2 (en) | 2015-06-22 | 2017-11-07 | Ford Global Technologies, Llc | Engine exhaust temperature control |
US9862262B2 (en) | 2015-07-30 | 2018-01-09 | Ford Global Technologies, Llc | Hybrid vehicle powertrain |
US9938853B2 (en) | 2015-10-23 | 2018-04-10 | General Electric Company | Torsional damping for gas turbine engines |
US9764848B1 (en) | 2016-03-07 | 2017-09-19 | General Electric Company | Propulsion system for an aircraft |
US10001166B2 (en) | 2016-04-18 | 2018-06-19 | General Electric Company | Gas distribution labyrinth for bearing pad |
US10036279B2 (en) | 2016-04-18 | 2018-07-31 | General Electric Company | Thrust bearing |
US10066505B2 (en) | 2016-04-18 | 2018-09-04 | General Electric Company | Fluid-filled damper for gas bearing assembly |
US9951811B2 (en) | 2016-04-18 | 2018-04-24 | General Electric Company | Bearing |
US11193385B2 (en) | 2016-04-18 | 2021-12-07 | General Electric Company | Gas bearing seal |
US9746029B1 (en) | 2016-04-18 | 2017-08-29 | General Electric Company | Bearing |
US10914195B2 (en) | 2016-04-18 | 2021-02-09 | General Electric Company | Rotary machine with gas bearings |
US10731501B2 (en) * | 2016-04-22 | 2020-08-04 | Hamilton Sundstrand Corporation | Environmental control system utilizing a motor assist and an enhanced compressor |
RU2626182C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2017-07-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Система генерирования электрической и тепловой энергии |
US10071811B2 (en) | 2016-08-22 | 2018-09-11 | General Electric Company | Embedded electric machine |
US10093428B2 (en) | 2016-08-22 | 2018-10-09 | General Electric Company | Electric propulsion system |
US10308366B2 (en) | 2016-08-22 | 2019-06-04 | General Electric Company | Embedded electric machine |
US10487839B2 (en) | 2016-08-22 | 2019-11-26 | General Electric Company | Embedded electric machine |
US11149578B2 (en) | 2017-02-10 | 2021-10-19 | General Electric Company | Propulsion system for an aircraft |
US10793281B2 (en) | 2017-02-10 | 2020-10-06 | General Electric Company | Propulsion system for an aircraft |
US10822103B2 (en) | 2017-02-10 | 2020-11-03 | General Electric Company | Propulsor assembly for an aircraft |
JP2020521418A (ja) | 2017-05-23 | 2020-07-16 | ディーピーエム テクノロジーズ インク. | 可変コイル結線システム |
US10762726B2 (en) | 2017-06-13 | 2020-09-01 | General Electric Company | Hybrid-electric propulsion system for an aircraft |
US10598084B2 (en) | 2018-03-14 | 2020-03-24 | Borgwarner Inc. | Cooling and lubrication system for a turbocharger |
CN109057969A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-12-21 | 北京航空航天大学 | 一种微型燃气轮机 |
US11156128B2 (en) | 2018-08-22 | 2021-10-26 | General Electric Company | Embedded electric machine |
US11097849B2 (en) | 2018-09-10 | 2021-08-24 | General Electric Company | Aircraft having an aft engine |
DE102018221138A1 (de) * | 2018-12-06 | 2020-06-10 | Robert Bosch Gmbh | Rotor für eine elektrische Antriebsmaschine zum Antrieb eines Verdichters, einer Turbine oder einer Laderwelle eines Abgasturboladers und Abgasturbolader mit einer elektrischen Antriebsmaschine und einem solchen Rotor |
CA3137550C (en) | 2019-04-23 | 2024-05-21 | Dpm Technologies Inc. | Fault tolerant rotating electric machine |
US11539316B2 (en) | 2019-07-30 | 2022-12-27 | General Electric Company | Active stability control of compression systems utilizing electric machines |
US11028723B1 (en) | 2019-11-21 | 2021-06-08 | Rolls-Royce Marine North America Inc. | Gas turbine generator load level control system |
US10833616B1 (en) | 2019-11-22 | 2020-11-10 | Rolls-Royce Marine North America Inc. | Gas turbine engine generator power management control system |
DE102020129525A1 (de) * | 2020-11-10 | 2022-05-12 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Abgasturbolader |
US11614037B2 (en) * | 2021-01-26 | 2023-03-28 | General Electric Company | Method and system for bleed flow power generation |
US11897362B2 (en) | 2021-05-04 | 2024-02-13 | Exro Technologies Inc. | Systems and methods for individual control of a plurality of controllable units of battery cells |
US11967913B2 (en) | 2021-05-13 | 2024-04-23 | Exro Technologies Inc. | Method and apparatus to drive coils of a multiphase electric machine |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1453862A (fr) * | 1965-04-16 | 1966-07-22 | Installation pour la fourniture de courant sans discontinuité en cas de panne de réseau | |
US3771311A (en) | 1971-02-01 | 1973-11-13 | Exxon Research Engineering Co | Power system |
US4051679A (en) | 1972-08-19 | 1977-10-04 | Lars Collin Consult Ab | Marine propulsion plant with reversible propeller shaft connected thereto |
JPS5640047B2 (de) | 1973-10-23 | 1981-09-17 | ||
US4183420A (en) | 1975-08-20 | 1980-01-15 | Nissan Motor Company, Limited | Gas turbine engine control system |
US4157011A (en) | 1977-08-22 | 1979-06-05 | General Motors Corporation | Gas turbine flywheel hybrid propulsion system |
US4290268A (en) | 1978-07-20 | 1981-09-22 | Purification Sciences, Inc. | Vehicle braking and kinetic energy recovery system |
DE2945404C2 (de) * | 1979-11-09 | 1983-05-11 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Gas-Dampfturbinenanlage und Gas-Dampfturbinenanlage zur Durchführung dieses Verfahrens |
US4587436A (en) * | 1980-07-28 | 1986-05-06 | Lockheed Corporation | Aircraft providing variable and constant electric power |
SE423742B (sv) | 1980-09-29 | 1982-05-24 | United Motor & Transmissions A | Gasturbinanleggning for automotiv drift |
US4414805A (en) | 1981-11-27 | 1983-11-15 | General Motors Corporation | Hybrid gas turbine engine and flywheel propulsion system |
EP0148590B1 (de) * | 1984-01-07 | 1989-04-12 | ROLLS-ROYCE plc | Gasturbinenkraftwerke |
US4674276A (en) | 1984-09-05 | 1987-06-23 | The Garrett Corporation | Inertial speed control coupling for a gas turbine engine |
US4691274A (en) * | 1986-04-29 | 1987-09-01 | Modular Power Corporation | Modular electronic power supply |
US4754607A (en) | 1986-12-12 | 1988-07-05 | Allied-Signal Inc. | Power generating system |
US4908565A (en) * | 1987-02-18 | 1990-03-13 | Sundstrand Corporation | Power generating system |
GB9016353D0 (en) * | 1990-07-25 | 1990-09-12 | Csir | Power pack |
US5373195A (en) * | 1992-12-23 | 1994-12-13 | General Electric Company | Technique for decoupling the energy storage system voltage from the DC link voltage in AC electric drive systems |
US5493201A (en) * | 1994-11-15 | 1996-02-20 | Sundstrand Corporation | Starter/generator system and method utilizing a low voltage source |
US5587647A (en) * | 1995-06-30 | 1996-12-24 | Sundstrand Corporation | Dual output synchronous-induction starting/generating system |
-
1998
- 1998-12-21 JP JP2000525670A patent/JP2001527180A/ja active Pending
- 1998-12-21 CN CN98813691A patent/CN1285024A/zh active Pending
- 1998-12-21 KR KR1020007006870A patent/KR100627019B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-12-21 AU AU19361/99A patent/AU751806B2/en not_active Ceased
- 1998-12-21 KR KR1020067011485A patent/KR100788322B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-12-21 EP EP98964182A patent/EP1040260B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-21 DE DE69816660T patent/DE69816660T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-21 CA CA002318944A patent/CA2318944C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-21 WO PCT/US1998/027163 patent/WO1999032769A1/en active IP Right Grant
-
1999
- 1999-09-07 US US09/391,277 patent/US6169332B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001527180A (ja) | 2001-12-25 |
WO1999032769A1 (en) | 1999-07-01 |
CA2318944A1 (en) | 1999-07-01 |
DE69816660D1 (de) | 2003-08-28 |
CN1285024A (zh) | 2001-02-21 |
KR100788322B1 (ko) | 2007-12-27 |
AU1936199A (en) | 1999-07-12 |
KR20060081722A (ko) | 2006-07-13 |
KR20010033400A (ko) | 2001-04-25 |
EP1040260B1 (de) | 2003-07-23 |
US6169332B1 (en) | 2001-01-02 |
AU751806B2 (en) | 2002-08-29 |
EP1040260A1 (de) | 2000-10-04 |
CA2318944C (en) | 2007-09-11 |
KR100627019B1 (ko) | 2006-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69816660T2 (de) | Regelungsvorrichtung für mikroturbine mit konstanter turbineneinlasstemperatur | |
US6198174B1 (en) | Microturbine power generating system | |
DE69816659T2 (de) | Konditionierverfahren und -vorrichtung mit niedrigem nox-ausstoss für mikroturbinenkraftanlage | |
US6294842B1 (en) | Fog cycle for microturbine power generating system | |
DE602004005715T2 (de) | Stromerzeugungssystem und -verfahren | |
DE69920253T2 (de) | Gasmikroturbinenkraftwerk mit batteriestartsystem | |
WO1999032770A1 (en) | Peak compressor bleed pressure storage for extended fuel nozzle purging of a microturbine power generating system | |
DE69911465T2 (de) | Antriebsmaschine zum betreiben einer elektrischen maschine | |
DE112009000663B4 (de) | Verfahren zum betrieb einer kraftwerksanlage | |
EP0271360A2 (de) | Kraftmaschine und -Erzeugungsverfahren. | |
WO1999032762A1 (en) | An uninterruptible microturbine power generating system | |
US6147414A (en) | Dual-purpose converter/startup circuit for a microturbine power generating system | |
US6032459A (en) | Turbine exhaust cooling in a microturbine power generating system | |
CA2340431A1 (en) | Microturbine power generating system including variable-speed gas compressor | |
WO1999032768A9 (en) | Microturbine power generating system including auxiliary compressor | |
US6276124B1 (en) | Bi-metallic tie-bolt for microturbine power generating system | |
WO2003047963A1 (de) | Schiffsantrieb | |
DE69926736T2 (de) | Mikroturbinenkraftanlage | |
JP2001012256A (ja) | マイクロタービン発電システム | |
KR100314948B1 (ko) | 마이크로 터어빈 발전시스템 | |
CA2273813C (en) | Microturbine power generating system | |
AU772937B2 (en) | Microturbine power generating system | |
MXPA99005572A (en) | An energy generating system of micro-turbine | |
MXPA00006120A (en) | Constant turbine inlet temperature control of a microturbine power generating system | |
IL130434A (en) | A microtorbine system that produces power |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: ROEGER UND KOLLEGEN, 73728 ESSLINGEN |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |