DE69921336T2

DE69921336T2 - Kontrollsysteme und verfahren zur wassereinspritzung in turbomaschinen

Info

Publication number: DE69921336T2
Application number: DE69921336T
Authority: DE
Inventors: Stephen Rex Payling; Paul Robert COLEMAN; Lee Curtis BROWN
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: CA2306487A1; DE69933362T2; ES2274654T3; NO20001525L; EP1062415B1; EP1040261A2; NO20001525D0; US6467252B1; WO2000008326A2; WO2000009875A9; DE69933362D1; TR200000777T1; EP1040261B1; BR9906626A; TR200001047T1; JP2002522705A; ES2230914T3; WO2000009875A2; DE69929359D1; US6553753B1

Description

Die Anmeldung beansprucht den Vorteil aus der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/094,094, eingereicht am 24. Juli 1998.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Gasturbinentriebwerke und insbesondere auf eine Vorbooster- und Vorverdichter-Wassereinspritzung in ein Gasturbinentriebwerk, wie es z. B. in EP 0781909 oder EP 0889212 beschrieben ist.
Gasturbinentriebwerke enthalten üblicherweise einen Verdichter zum Verdichten eines Arbeitsmittels, wie beispielsweise Luft. Die verdichtete Luft wird in einen Brenner eingespritzt, der das Strömungsmittel bzw. Fluid erwärmt und es expandiert, und das expandierte Fluid wird durch eine Turbine gedrückt. Der Verdichter enthält üblicherweise einen Niederdruck-Verdichter und einen Hochdruck-Verdichter.
Die Ausgangsgröße von bekannten Gasturbinentriebwerken kann durch die Temperatur des Arbeitsmittels am Ausgang des Hochdruck-Verdichters, die gelegentlich als die Temperatur "T3" bezeichnet wird, und durch die Temperatur des Arbeitsmittels in dem Brennerauslass begrenzt sein, die gelegentlich als Temperatur "T41" bezeichnet wird. Um sowohl die T3 als auch T41 Temperaturen zu senken, ist es bekannt, einen Zwischenkühler zu verwenden, der in der Fluidströmungsbahn zwischen dem Niederdruck-Verdichter und dem Hochdruck-Verdichter angeordnet ist. Im stationären Betrieb zieht der Zwischenkühler Wärme aus der Luft, die in dem Niederdruck-Verdichter verdichtet ist, was sowohl die Temperatur als auch das Volumen der in den Hochdruck-Verdichter eintretenden Luft verringert. Eine derartige Senkung in der Temperatur verringert sowohl die T3 als auch T41 Temperaturen. Eine erhöhte Ausgangsleistung kann deshalb erzielt werden, wenn man die Strömung durch den Verdichter vergrößert.
Üblicherweise zirkuliert kaltes Wasser oder Luft durch den Zwischenkühler und es wird Wärme von der Luftströmung auf das kalte Wasser oder die Luft übertragen. Das Wasser oder die Luft absorbiert die Wärme und das erwärmte Wasser oder die Luft wird dann abgeführt. Eine Abfuhr des erwärmten Wassers oder der Luft hat Verluste in dem gesamten thermischen Wirkungsgrad zur Folge. Deshalb erleichtert zwar ein Zwischenkühler eine erhöhte Ausgangsleistung, aber der Zwischenkühler senkt den thermischen Wirkungsgrad des Triebwerkes. Der Zwischenkühler führt auch Druckverluste ein, die mit der Abfuhr der Luft, der tatsächlichen Kühlung dieser Luft und dem Leiten der gekühlten Luft zum Verdichter verbunden sind. Ferner ist es für einen Zwischenkühler nicht praktikabel, auch für eine Zwischenstufenkühlung zu sorgen.
Bei wenigstens einigen bekannten Zwischenkühlern wird das erwärmte Wasser entfernt unter Verwendung eines Zwischenkühlers, der das erwärmte Wasser durch einen Kühlturm als Dampf in die Umgebung abführt. Selbstverständlich steigert die Freisetzung des Dampfes in die Umgebung Umweltüberlegungen. Auch ist eine signifikante Wassermenge durch diese Zwischenkühler erforderlich, und dieser hohe Wasserverbrauch erhöht die Betriebskosten.
Es würde wünschenswert sein, eine erhöhte Teilausgangsleistung zu liefern, wie sie mit Zwischenkühlern erreicht wird, aber auch für einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad im Vergleich zu wenigstens bekannten Zwischenkühlern zu sorgen. Es würde auch wünschenswert sein, eine erhöhte Ausgangsleistung sogar für Gasturbinen mit einem einzelnen Rotor bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese und andere Aufgaben können durch ein Gasturbinentriebwerk gelöst werden, das eine Vorbooster- oder Vorverdichter-Wasserinjektion aufweist, die für viele gleiche Vorteile sorgt, aber trotzdem einige Nachteile der Zwischenkühlung überwindet. In einem Ausführungsbeispiel enthält ein Gasturbinentriebwerk, das für eine Verwendung in Verbindung mit Wassersprühinjektion geeignet ist, einen Niederdruck-Verdichter, einen Hochdruck-Verdichter und einen Brenner. Das Triebwerk enthält auch eine Hochdruck-Turbine, eine Niederdruck-Turbine und/oder eine Arbeitsturbine. Es ist eine Wasserinjektionseinrichtung vorgesehen zum Injizieren von Wasser in einen Einlass von dem Hochdruck-Verdichter. Die Wassersprüh-Injektionseinrichtung ist in Strömungsverbindung mit einer Wasserversorgung, und während eines Triebwerksbetriebes wird Wasser aus dieser Versorgung durch die Injektionseinrichtung hindurch zum Einlass des Verdichters geliefert.
Im Betrieb strömt Luft durch den Niederdruck-Verdichter, und verdichtete Luft wird von dem Niederdruck-Verdichter zum Hochdruck-Verdichter geliefert. Zusätzlich wird ein Wassersprühnebel zum Einlass des Hochdruck-Verdichters geliefert, und der Wassersprühnebel tritt in den Hochdruck-Verdichter durch den Einlass hindurch ein. Aufgrund der eine hohe Temperatur aufweisenden Umgebung an dem Ort, wo der Wassersprühnebel injiziert wird, verdampft der Wassersprühnebel teilweise, bevor er in den Hochdruck-Verdichter eintritt. Der Wassersprühnebel kühlt die Luftströmung in dem Hochdruck-Verdichter für wenigstens jede Verdichtungsstufe, durch die dieser Sprühnebel strömt, d. h. bis er verdampft. Gewöhnlich wird etwa an den mittleren Stufen des Hochdruck-Verdichters, und in Abhängigkeit von der Wassermenge, der größere Teil des Wassersprühnebels verdampft.
Die Luft und der Wasserdampf werden durch den Hochdruck-Verdichter weiter verdampft, und die stark verdichtete Luft wird an den Brenner geliefert. Die Luftströmung aus dem Brenner treibt die Hochdruck-Turbine, die Niederdruck-Turbine und die Arbeitsturbine. Verlustwärme wird durch Boiler eingefangen und Wärme aus den Boilern in der Form von Dampf kann an stromaufwärtige Komponenten geliefert werden.
Der Wassersprühnebel sorgt für einen Vorteil dahingehend, dass die Temperatur der Luftströmung am Auslass des Hochdruck-Verdichters (Temperatur T3) und die Temperatur der Luftströmung am Auslass des Brenners (Temperatur T41) in stationären Betriebsvorgängen gesenkt sind im Vergleich zu diesen Temperaturen ohne den Sprühnebel. Genauer gesagt, der Wassersprühnebel zieht Wärme aus der heißen Luft, die in und durch den Hochdruck-Verdichter strömt, und indem diese Wärme aus der Luftströmung entzogen wird, werden die Temperaturen T3 und T41 gesenkt und die Druckleistung wird vermindert. Die Wärme wird abgeführt, wenn das Wasser verdampft. Das Senken der Temperaturen T3 und T41 sorgt für den Vorteil, dass das Triebwerk nicht durch T3 und T41 eingeschränkt werden und dass deshalb das Triebwerk bei höheren Ausgangswerten arbeiten kann als es ohne diesen Sprühnebel möglich wäre. Das heißt, mit der oben beschriebenen Wassersprühinjektion und der Verwendung der gleichen Hochdruck-Verdichter-Ausgangstemperatur-Steuergrenze kann der Hochdruck-Verdichter mehr Luft pumpen, was ein höheres Druckverhältnis und eine höhere Ausgangsleistung zur Folge hat.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung von einem Gasturbinentriebwerk, das eine Verdichter-Wasserinjektion gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;
2 ist eine schematische Darstellung von einem Gasturbinentriebwerk, das eine Verdichter-Wasserinjektion und Zwischenkühlung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;
3 ist eine schematische Darstellung von einem Gasturbinentriebwerk, das Booster-Wasserinjektion gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;
4 ist eine schematische Darstellung von einem einen einzelnen Rotor aufweisenden Gasturbinentriebwerk, das Verdichter-Wasserinjektion gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;
5 ist eine schematische Darstellung von einem Gasturbinentriebwerk, das Booster- und Verdichter-Wasserinjektion gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;
6 ist eine schematische Darstellung von einem Gasturbinentriebwerk, das Verdichter-Wasserinjektion gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;
7 ist eine schematische Darstellung von dem in 6 gezeigten Gasturbinentriebwerk, das mit einem elektrischen Generator verbunden ist;
8 ist eine Seitenansicht von einem LM6000 Triebwerk der General Electric Company, das modifiziert ist, um Sprühinjektion zu enthalten;
9 ist eine perspektivische Ansicht von einem Verbindungsstück zum Verbinden der Abzapfung der achten Stufe des in 8 gezeigten Triebwerkes mit einem Luftverteiler;
10 ist eine Querschnittsansicht des in 8 gezeigten Triebwerkes und stellt eine Düsenkonfiguration dar;
11 ist eine Seitenansicht von einer Düse;
12 ist eine Draufsicht auf die in 11 gezeigte Düse;
13 ist eine schematische Darstellung von einer Steuerschaltung zum Steuern der Zufuhr von Wasser und Luft zu den Düsen in dem in 8 gezeigten Triebwerk;
14 ist ein Kurvenbild und stellt ein Beispiel eines Wasserdiagramms für die in 8 dargestellte Triebwerksanordnung dar;
15 ist ein Diagramm und stellt die Ausgangsleistung, Wärmerate, Strömung und das Wasser dar, das dem in 8 dargestellten Triebwerk bei verschiedenen Umgebungstemperaturen zugeführt wird;
16 ist ein Diagramm und stellt die Kammerströmung der Hochdruck-Turbine über der bezüglich der Ausgangsgröße des Hochdruck-Verdichters korrigierten Drehzahl des in 8 dargestellten Triebwerks dar;
17 ist eine Tabelle und zeigt die Ergebnisse für Druck- und Zerstäubungsluft-Düsenbetrieb;
18 ist eine graphische Darstellung der Wasserströmung über der Verdampfung des Hochdruck-Verdichters; und
19 ist eine Tabelle und zeigt die Wirkung der Düsenleistungsfähigkeit auf die Verdampfung in dem Hochdruck-Verdichter.
Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend werden beispielhafte Konfigurationen der Wasser-Sprühinjektion gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung angegeben. Zunächst sollte verständlich sein, dass zwar spezielle Implementationen darstellt und beschrieben werden, aber Wasser-Sprühinjektion kann unter Verwendung vieler alternativer Strukturen und in einer breiten Vielfalt von Triebwerken praktiziert werden. Zusätzlich und wie es nachfolgend mit weiteren Einzelheiten beschrieben wird, kann Wasser-Sprühinjektion am Einlass von einem Hochdruck-Verdichter, am Einlass von dem Booster oder an beiden Stellen ausgeführt werden.
Wasser-Sprühinjektion sorgt für viele der gleichen Vorteile von Zwischenkühlung, überwindet aber trotzdem einige Nachteile von Zwischenkühlung. Beispielsweise wird bei Zwischenkühlung das erwärmte Wasser (oder Luft) abgeführt, und die Abfuhr von diesem erwärmten Wasser (oder Luft) verringert den thermischen Wirkungsgrad von dem Zyklus und erzeugt auch Umweltprobleme. Die signifikante Leistungssteigerung, die durch Zwischenkühlung geliefert wird, übersteigt üblicherweise die Nachteile, die mit Zwischenkühlung verbunden sind, und als eine Folge davon wird Zwischenkühlung häufig verwendet, wenn eine Extraleistung erforderlich ist, wobei ein unterschiedlicher oder größerer Luftströmungsbooster und eine größere Hochdruck-Turbinen-Strömungsfunktion verwendet wird. Wasser-Sprühinjektion sorgt, wie nachfolgend beschrieben wird, für eine Leistungssteigerung, die etwas kleiner als die maximale Leistungssteigerung sein kann, die in einem ähnlich angeordneten Zwischenkühler geliefert wird. Mit Wasser-Sprühinjektion wird jedoch weit weniger Wasser verbraucht und Wasser verlässt den Zyklus als Wasserdampf bei der Ausgangsgastemperatur.
Es wird nun speziell auf die Zeichnungen eingegangen, wobei 1 eine schematische Darstellung von einem Gasturbinentriebwerk 10 ist, das, wie allgemein bekannt ist, einen Niederdruck-Verdichter 12, einen Hochdruck-Verdichter 14 und einen Brenner 16 enthält. Das Triebwerk 10 enthält auch eine Hochdruck-Turbine 18, eine Niederdruck-Turbine 20 und eine Arbeitsturbine 22. Das Triebwerk 10 enthält auch eine Wasser-Injektionseinrichtung 24 zum Injizieren von Wasser in einen Einlass 26 von dem Hochdruck-Verdichter 14. Weitere Einzelheiten bezüglich der Wasser-Injektionseinrichtung 22 werden nachfolgend angegeben. Für die Zwecke von 1 sollte jedoch verständlich sein, dass die Einrichtung 24 in Strömungsverbindung mit einer Wasserversorgung (nicht gezeigt) ist, und Wasser von dieser Versorgung durch die Einrichtung 24 hindurch zum Einlass 26 des Verdichters 14 geliefert wird. Die Einrichtung 24 wird mit Luft aufgeladen, wobei eine Ab zapfquelle von dem Verdichter 14 verwendet wird, um für einen feineren Sprühnebel zu sorgen. Verlustwärmeboiler 28, 30 und 32 sind stromabwärts von der Arbeitsturbine 22 angeordnet. Bekanntlich wird den Boilern 28, 30 und 32 Speisewasser über eine Speisewasserleitung 34 zugeführt, und Wasser in der Form von Dampf wird von den Boilern 28, 30 und 32 zu verschiedenen stromaufwärtigen Komponenten geleitet. Genauer gesagt, wird Dampf aus dem Boiler 28 zu einem Einlass 36 des Brenners 16 geliefert, Dampf aus dem Boiler 30 wird zu einem Einlass der Niederdruck-Turbine 20 und einem Einlass der Arbeitsturbine 22 geleitet und Dampf aus dem Boiler 32 wird zu einer letzten Stufe der Arbeitsturbine 22 geleitet. Außer der Wassersprüh-Injektionseinrichtung 24 sind die verschiedenen Komponenten der Turbine 10 in der Technik bekannt.
Im Betrieb strömt Luft durch den Niederdruck-Verdichter 12, und verdichtete Luft wird von dem Niederdruck-Verdichter 12 an den Hochdruck-Verdichter 14 geliefert. Zusätzlich wird dem Einlass 26 des Hochdruck-Verdichters 14 ein Wassersprühnebel zugeführt, und der Wassersprühnebel tritt in den Verdichter 14 durch den Einlass 26 hindurch ein. Aufgrund der hohen Temperatur an der Stelle, an der der Wassersprühnebel injiziert wird, verdampft der Wassersprühnebel teilweise, bevor er in den Hochdruck-Verdichter 14 eintritt. Der Wassersprühnebel kühlt die Luftströmung in dem Hochdruck-Verdichter 14 für wenigstens jede Stufe des Verdichters 14, durch die dieser Sprühnebel strömt, d. h. bis er verdampft. Gewöhnlich wird durch die sechste Stufe des Verdichters 14 der Wassersprühnebel vollständig verdampft.
Die Luft wird durch den Hochdruck-Verdichter 14 weiter verdichtet, und stark verdichtete Luft wird dem Brenner 16 zugeführt. Die Luftströmung aus dem Brenner 16 treibt die Hochdruck-Turbine 18, die Niederdruck-Turbine 20 und die Arbeitsturbine 22. Abfall- bzw. Verlustwärme wird durch Boiler 28, 30 und 32 eingefangen, und der Verlustwärmedampf wird an stromaufwärtige Komponenten geliefert, die mit den Boilern 28, 30 und 32 verbunden sind, wie es oben beschrieben ist.
Die Wasserteilchen aus der Wassersprüheinrichtung 24 sorgen für den Vorteil, dass die Temperatur der Luftströmung am Auslass des Hochdruck-Verdichters 14 (Temperatur T3) und die Temperatur der Luftströmung am Auslass des Brenners 16 (Temperatur T41) verringert sind im Vergleich zu diesen Temperaturen ohne den Sprühnebel. Genauer gesagt, der Wassersprühnebel zieht Wärme aus der heißen Luft, die in und durch den Verdichter 14 hindurch strömt, und indem diese Wärme aus der Luftströmung entzogen wird, werden die Temperaturen T3 und T41 zusammen mit der erforderlichen Verdichterleistung gesenkt. Eine Senkung der T3 und T41 Temperaturen sorgt für den Vorteil, dass das Triebwerk 10 nicht bezüglich T3 und T41 beschränkt ist und deshalb kann das Triebwerk 10 bei höheren Ausgangswerten durch Drosselverschiebung arbeiten als es ohne einen derartigen Wassersprühnebel möglich ist. Zusätzlich zur erhöhten Ausgangsleistung sorgt die Wasser-Sprühinjektion, wie sie oben beschrieben ist, für den Vorteil eines kleineren Wasserverbrauches im Vergleich zur Zwischenkühlung unter den gleichen Bedingungen.
2 ist eine schematische Darstellung von einem anderen Ausführungsbeispiel von einem Gasturbinentriebwerk 50, das Wasser-Sprühinjektion aufweist. Das Triebwerk 50 enthält einen Niederdruck-Verdichter 52, einen Hochdruck-Verdichter 54 und einen Brenner 56. Das Triebwerk 50 enthält auch eine Hochdruck-Turbine 58, eine Niederdruck-Turbine 60 und eine Arbeitsturbine 62. Das Triebwerk 50 enthält ferner eine Wasserinjektionseinrichtung 64 zum Einspritzen von Wasser in einen Einlass 66 von dem Hochdruck-Verdichter 54. Für die Zwecke von 2 sollte verständlich sein, dass die Einrichtung 64 mit einer Wasserversorgung (nicht gezeigt) in Strömungsverbindung ist, und Wasser von dieser Versorgung durch die Einrichtung 64 zum Einlass 66 des Verdichters 54 geliefert wird. Ein Zwischenkühler 68 ist auch in einer Reihenströmungsrelation zu dem Booster 52 angeordnet, um wenigstens einen Teil oder die gesamte von dem Booster 52 abgegebene Luftströmung zu empfangen, und der Ausgang des Zwischenkühlers 68 ist mit dem Einlass 66 des Verdichters 54 verbunden. Selbstverständlich wird dem Zwischenkühler 78 Kühlwasser zugeführt, wie es dargestellt ist, oder es könnten Gebläseschaufeln zur Luftkühlung verwendet werden. Der Zwischenkühler 68 könnte beispielsweise einer der Zwischenkühler sein, die in dem US-Patent 4,949,544 beschrieben sind.
Abfall- bzw. Verlustwärmeboiler 70, 72 und 74 sind stromabwärts von der Arbeitsturbine 62 angeordnet. Wie in der Technik bekannt ist, wird den Boilern 70, 72 und 74 Speisewasser über eine Speisewasserleitung 76 zugeführt, die sich durch eine erste Stufe 78A des Zwischenkühlers 68 erstreckt, und von den Boilern 70, 72 und 74 wird Dampf zu verschiedenen stromaufwärtigen Komponenten geleitet. Genauer gesagt, wird Dampf aus dem Boiler 70 an einen Einlass 80 des Brenners 56 geliefert, Dampf aus dem Boiler 72 wird an einen Einlass der Niederdruck-Turbine 60 und an einen Einlass der Arbeitsturbine 62 geliefert und Dampf aus dem Boiler 74 wird an eine letzte Stufe der Arbeitsturbine 62 geliefert. Abgesehen von der Wasser-Sprühinjektionseinrichtung 64 sind die verschiedenen Komponenten der Turbine 50 in der Technik bekannt.
Im Betrieb strömt Luft durch den Niederdruck-Verdichter 52, und verdichtete Luft wird von dem Niederdruck-Verdichter 52 an den Hochdruck-Verdichter 54 geliefert. Wenigstens ein Teil oder die gesamte verdichtete Luft aus dem Niederdruck-Verdichter 52 wird ab geleitet, um durch eine zweite Stufe 78B des Zwischenkühlers 68 zu strömen, und diese abgezweigte Luft wird gekühlt und dem Einlass 66 des Hochdruck-Verdichters 54 zugeführt. Zusätzlich wird dem Einlass 66 des Hochdruck-Verdichters 54 Wassersprühnebel zugeführt, und der Wassersprühnebel tritt in den Verdichter 54 durch den Einlass 66 ein. Aufgrund der höheren Temperatur an der Stelle, an der der Wassersprühnebel injiziert wird, verdampft der Wassersprühnebel teilweise, bevor er in den Hochdruck-Verdichter 54 eintritt. Der Wassersprühnebel kühlt die Luftströmung in dem Hochdruck-Verdichter 54 für wenigstens jede Stufe des Verdichters 54, durch die dieser Sprühnebel strömt, d. h. bis er verdampft. Gewöhnlich wird durch die sechste Stufe des Verdichters 54 der Wassersprühnebel verdampft.
Die Luft wird durch den Hochdruck-Verdichter 54 weiter verdichtet, und an den Brenner 56 wird stark verdichtete Luft geliefert. Die Luftströmung aus dem Brenner 56 treibt die Hochdruck-Turbine 58, die Niederdruck-Turbine 60 und die Arbeitsturbine 62. Abfall- bzw. Verlustwärme wird durch die Boiler 70, 72 und 74 eingefangen, und die Verlustwärme wird als Dampf an stromaufwärtige Komponenten geliefert, die mit den Boilern 70, 72 und 74 verbunden sind, wie es oben beschrieben ist.
Indem eine Kombination von Zwischenkühlung und Wassersprühinjektion bereitgestellt wird, wird angenommen, dass durch das Triebwerk 50 eine erhöhte Ausgangsleistung im Vergleich zum Triebwerk 10 geliefert wird. Der Zwischenkühler 68 könnte das Strömungsfeld in den Verdichter in der Temperatur nach unten bringen auf einen Punkt, wo Kondensat aus der Umgebungsfeuchtigkeit auftreten könnte. Der Wassersprühnebel könnte dann in den Verdichter 54 eingeführt werden, um T3 an seinem Austritt weiter zu senken zusammen mit einer Senkung seiner Leistung, die zum Laufen erforderlich ist. Allerdings benötigt das Triebwerk 50 mehr Wasser im Vergleich zum Triebwerk 10 und das Triebwerk 50 gibt etwas Wasser an die Umgebung ab aufgrund des Betriebs des Zwischenkühlers 68 zusammen mit dem zusätzlichen Wassersprühnebel, der den Stapel als ein Dampf bei der Stapelausgangstemperatur verlässt. Im Vergleich zu den erhaltenen Ergebnissen, wenn nur Zwischenkühlung verwendet wird, um eine Ausgangsleistung des Triebwerkes 50 zu erzielen, hat jedoch die Kombination von Wassersprühinjektion und Zwischenkühlung mehr Wasserverbrauch zur Folge.
Auch wenn es in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht gezeigt ist, wird angenommen, dass anstelle von oder zusätzlich zu der Wasser-Sprühinjektion am Einlass 66 des Hochdruck-Verdichters 54 diese Injektion am Einlass des Niederdruck-Verdichters oder Boosters 52 ausgeführt werden kann (Booster-Wassersprühinjektion ist in
3 dargestellt). Durch diese Injektion können ähnliche Vorteile in der Senkung der T3 und T41 Temperaturen erreicht werden.
Ein Ausführungsbeispiel von einem Triebwerk 82, das Booster-Wassersprühinjektion enthält, ist in 3 angegeben. Der Aufbau des Triebwerkes 82 ist im wesentlichen ähnlich zu dem in 1 gezeigten Triebwerk 10 mit der Ausnahme, dass die Wassersprüh-Injektionseinrichtung 24 an einem Einlass 38 des Niederdruck-Verdichters oder Boosters 12 angeordnet ist. In dem Triebwerk 82 wird Wasser in den Booster 12 injiziert und kühlt die durch den Booster 12 strömende Luft. Die Kühlung der Luftströmung durch den Booster 12 sorgt für die Vorteile, dass die Temperaturen T3 und T41 gesenkt werden, wie es oben beschrieben ist. Nur etwa 1% Wassersprühnebel braucht in den Booster 12 injiziert zu werden, wobei dieses Wasser am Ende des Boosters verdampft.
4 ist eine schematische Darstellung von einem einen einzelnen Rotor aufweisenden Gasturbinentriebwerk 84, das Verdichter-Wasserinjektion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist. Das Triebwerk 84 enthält einen Hochdruck-Verdichter 86, einen Brenner 88 und eine Hochdruck-Turbine 90. Eine Welle 92 verbindet den Hochdruck-Verdichter 86 und die Hochdruck-Turbine 90. Eine Arbeitsturbine 94 befindet sich stromabwärts von der Hochdruck-Turbine 90, und eine Welle 96 ist mit der Arbeitsturbine 94 verbunden und geht von dieser aus. Eine Wassersprüh-Injektionseinrichtung 98 ist an einem Einlass 100 von dem Hochdruck-Verdichter 86 angeordnet.
Ein einen Doppelrotor aufweisendes Gasturbinentriebwerk ist schematisch in 5 gezeigt. Das Triebwerk 160 enthält einen Booster 162 und eine Arbeitsturbine 164, die durch eine erste Welle 166 verbunden ist, einen Hochdruck-Verdichter 168 und eine Hochdruck-Turbine 170, die durch eine zweite Welle 172 verbunden ist, und einen Brenner 174. Das Triebwerk 160 enthält ferner eine Vorbooster-Wassersprüh-Injektionseinrichtung 176 und eine Vorverdichter-Wassersprüh-Injektionseinrichtung 178.
6 ist eine schematische Darstellung von einem Gasturbinentriebwerk 200, das eine Verdichter-Wasserinjektion gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist. Das Triebwerk 200 enthält einen Niederdruck-Verdichter 202 und einen Hochdruck-Verdichter 204. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Niederdruck-Verdichter 202 ein fünf Stufen aufweisender Verdichter und der Hochdruck-Verdichter 204 ist ein 14 Stufen aufweisender Verdichter. Ein Brenner (nicht gezeigt) befindet sich stromabwärts von dem Verdichter 204. Das Triebwerk 200 enthält auch eine Hochdruck-Turbine (nicht gezeigt) und eine Niederdruck-Turbine (nicht gezeigt). Die Hochdruck-Turbine ist eine zweistufige Turbine und die Niederdruck-Turbine ist eine fünfstufige Turbine.
Das Triebwerk 200 enthält ferner eine Wasserinjektionseinrichtung zum Einspritzen von Wasser in einen Einlass 208 von dem Hochdruck-Verdichter 204. Die Wasserinjektionseinrichtung 206 enthält ein Wassermessventil 210 in Strömungsverbindung mit einem Wasserverteiler 212. Wasser wird dem Messventil 210 aus einer Wasserquelle oder einem Reservoir zugeführt. Luft wird einem Luftverteiler 213 von einer Abzapfstelle 214 an der achten Stufe von dem Hochdruck-Verdichter 204 zugeführt. Die Abzapfstelle 214 dient als eine Quelle für erwärmte Luft. Ein Wärmetauscher 216 ist mit einer Strömungsleitung oder einem Rohr 218 verbunden, das sich von der Abzapfstelle 214 der achten Stufe zu dem Luftverteiler 213 erstreckt. Versorgungsleitungen 220 und 221 erstrecken sich von dem Luftverteiler 213 und dem Wasserverteiler 212 zu 24 Sprühdüsen 222 und 223, die radial im Abstand angeordnet sind und durch ein äußeres Gehäuse 224 hindurchführen. Die Düsen 222 werden hier gelegentlich als kurze Düsen 222 bezeichnet, und die Düsen 223 werden hier gelegentlich als lange Düsen 223 bezeichnet. Die Düsen 222 und 223 sind radial im Abstand um den Umfang des Gehäuses 224 herum in einer abwechselnden Anordnung angeordnet, wie es nachfolgend mit weiteren Einzelheiten beschrieben wird.
Die 24 Wasserversorgungsleitungen 221 gehen von dem Wasserverteiler 212 aus, und die 24 Luftversorgungsleitungen 220 gehen von dem Luftverteiler 213 aus. Jede Düse 222 ist mit einer Wasserversorgungsleitung 221 von dem Wasserverteiler 212 und einer Luftversorgungsleitung 220 von dem Luftverteiler 213 verbunden. Im Allgemeinen wird Wasser, das zu jeder Düse 222 und 223 strömt, zerstäubt bzw. atomisiert unter Verwendung der Hochdruckluft (z. B. bei etwa 150 psi oder 1034,2 kPa), die von der Abzapfstelle 214 der achten Stufe des Hochdruck-Verdichters 204 abgenommen wird. Der Tröpfchendurchmesser sollte in diesem Ausführungsbeispiel bei etwa 20 Mikron gehalten werden. Dieser Tröpfchendurchmesser wird dadurch beibehalten, dass die Strömungsrate des Wassers durch das Ventil 210 gesteuert wird, wobei das nachfolgend mit weiteren Einzelheiten beschriebene Wasserdiagramm verwendet und die Hochdruckluft aus der Abzapfstelle 214 benutzt wird. Abgesehen von der Wassersprüh-Injektionseinrichtung 206 sind die verschiedenen Komponenten des Triebwerkes 200 in der Technik bekannt.
Im Betrieb wird das Triebwerk 200 bis zu seiner maximalen Ausgangsleistung ohne Sprühinjektion betrieben, d. h. das Wasserventil 210 ist geschlossen. In dieser Betriebsart strömt Luft durch die Luftleitung 218 zu den Düsen 222 und 223. Die Luft wird durch den Wärmetauscher 216 gekühlt. Da jedoch kein Wasser durch das Ventil 210 hindurchgelassen wird, wird kein Wasser in die Strömung zum Hochdruck-Verdichter 204 eingespritzt.
Wenn die maximale Ausgangsleistung erreicht ist, wird die Wasserinjektionseinrichtung aktiviert und es strömt Wasser zu den Düsen 222 und 223. Der Wärmetauscher 216 arbeitet weiterhin, um die Temperatur der Luft zu senken, die den Düsen 222 und 223 zugeführt wird. Genauer gesagt, die Luftströmung aus der Abzapfstelle 214 der achten Stufe wird üblicherweise bei etwa 600 bis 650°F (315,5–344,3°C) sein. Um die thermische Differenz oder Fehlanpassung zwischen der heißen Abzapfluft und dem Wasser aus dem Wasserreservoir zu verringern, wird die Temperatur der Luft aus der Abzapfstelle 214 der achten Stufe auf etwa 250°F (121°C) durch den Wärmetauscher 216 gesenkt, während der Druck der Luft bei etwa 150 psi (1034,2 kPa) gehalten wird. Indem der Druck bei etwa 150 psi (1034,2 kPa) gehalten wird, hat die Luft einen ausreichenden Druck, um das Wasser zu zerstäuben.
Die Düsen 222 und 223 injizieren Wassersprühnebel 226 und 227 (in 6 schematisch dargestellt) in die Strömung am Einlass 208 des Hochdruck-Verdichters 204, und der Wassersprühnebel tritt in den Verdichter 204 durch den Einlass 208 ein. Aufgrund der hohen Temperatur an der Stelle, an der der Wassersprühnebel eingespritzt wird, verdampft der Wassersprühnebel teilweise, bevor er in den Hochdruck-Verdichter 204 eintritt. Der Wassersprühnebel kühlt die Luftströmung in dem Hochdruck-Verdichter 204 für wenigstens jede Stufe des Verdichters 204, durch die dieser Sprühnebel strömt, d. h. bis er verdampft. Gewöhnlich ist durch die sechste Stufe des Verdichters 204 der Wassersprühnebel total verdampft. Die Luft wird durch den Hochdruck-Verdampfer 204 weiter verdichtet, und stark verdichtete Luft wird an den Brenner geliefert. Die Luftströmung aus dem Brenner treibt die Hochdruck-Turbine und die Niederdruck-Turbine.
Die Wasserteilchen aus der Wassersprüheinrichtung 206 sorgen für den Vorteil, dass die Temperatur der Luftströmung am Auslass des Hochdruck-Verdichters 204 (Temperatur T3) und die Temperatur der Luftströmung am Auslass des Brenners (Temperatur T41) gesenkt sind im Vergleich zu diesen Temperaturen ohne Sprühnebel. Genauer gesagt, der Wassersprühnebel zieht Wärme aus der heißen Luft, die in und durch den Verdichter 204 strömt, und indem diese Wärme aus der Luftströmung entzogen wird, werden die Temperaturen T3 und T41 zusammen mit der erforderlichen Verdichterleistung gesenkt. Die Senkung der Temperaturen T3 und T41 sorgt für den Vorteil, dass das Triebwerk 200 nicht durch T3 und T41 eingeschränkt wird, und deshalb kann das Triebwerk 200 durch Verschiebung der Drosselung bei höheren Ausgangswerten betrieben werden als es ohne diesen Wassersprühnebel möglich ist.
Das heißt, indem ein zerstäubter Wassersprühnebel vor dem Hochdruck-Verdichter 204 injiziert wird, wird die Einlasstemperatur des Hochdruck-Verdichters 204 signifikant gesenkt. Indem also die gleiche Verdichterausgangstemperatur-Steuergrenze verwendet wird, ist der Hochdruck-Verdichter 204 in der Lage, mehr Luft zu pumpen und ein höheres Druckverhältnis zu erzielen. Dies hat eine höhere Ausgangsleistung und einen verbesserten Wirkungsgrad zur Folge. Zusätzlich zu der erhöhten Ausgangsleistung sorgt die Wasser-Sprühinjektion, wie sie oben beschrieben ist, für den Vorteil eines kleineren Wasserverbrauches im Vergleich zu einer Zwischenkühlung unter den gleichen Bedingungen. Es sollte verständlich geworden sein, dass anstelle der T3 und T41 Temperaturbegrenzungen mit der Wassersprühkonfiguration die Triebwerksbegrenzungen nicht länger diese Temperaturen sind, z. B. können die Begrenzungen die Temperatureinlasstemperatur T48 der Hochdruck-Turbine und die Kerndrehzahl sein.
Die oben beschriebene Wasserinjektionseinrichtung 206 kann auch in Verbindung mit einer Wassersprühinjektion vor dem Niederdruck-Verdichter verwendet werden. Es wird angenommen, dass diese Vor-Niederdruck-Verdichter-Wassersprühinjektion für wenigstens viele der gleichen Vorteile wie die Zwischen- oder Vor-Hochdruck-Verdichter-Sprühinjektion sorgt, wie sie oben in Verbindung mit 9 beschrieben ist.
7 ist eine schematische Darstellung von dem Gasturbinentriebwerk 200, das mit einem elektrischen Generator 228 verbunden ist. Wie in 10 gezeigt ist, enthält das Triebwerk 200 eine Hochdruck-Turbine 230 und eine Niederdruck-Turbine 232 stromabwärts von dem Hochdruck-Verdichter 204. Der Hochdruck-Verdichter 204 und die Hochdruck-Turbine 230 sind mit einer ersten Welle 234 verbunden, und der Niederdruck-Verdichter 202 und die Niederdruck-Turbine sind über eine zweite Welle 236 verbunden. Die zweite Welle 236 ist auch mit dem Generator 228 verbunden. Das Triebwerk 200 kann beispielsweise das LM6000 Gasturbinentriebwerk sein, das von der General Electric Company, Cincinnati, Ohio, 45215 erhältlich ist, das modifiziert ist, um die Wassersprüh-Injektionseinrichtung 206 zu enthalten (9).
Anstatt dass sie original so gefertigt wird, dass sie die Injektionseinrichtung 206 enthält, ist es möglich, dass die Einrichtung 206 in bestehende Triebwerke nachgerüstet wird. Die Injektionseinrichtung 206 würde in Kitform bereitgestellt werden und Rohrleitungen 218 und 220 zusammen mit Wasser- und Luftverteilern 212 und 213 und ein Wassermessventil 210 enthalten. Die Düsen 222 und 223 würden ebenfalls vorgesehen sein. Wenn es gewünscht wird, eine Wasser-Sprühinjektion bereitzustellen, werden die Düsen 222 und 223 in das äußere Gehäuse 224 eingebaut und das Strömungsrohr 218 wird installiert und erstreckt sich von der Abzapfstelle 214 der achten Stufe zum Luftverteiler 213. Das Ventil 210 wird zwischen einer Wasserquelle und dem Wasserverteiler 212 verbunden, und der Wasserverteiler 212 wird mit dem Luftverteiler 213 verbunden.
8 ist eine Seitenansicht von einem LM6000 Triebwerk 250 der General Electric Company, das modifiziert ist, um Sprühinjektion zu enthalten. Das Triebwerk 250 enthält einen Einlass 252, einen Niederdruck-Verdichter 254 und einen Frontrahmen 256 und einen Hochdruck-Verdichter 258. Das Triebwerk 250 ist modifiziert, um eine Wassersprüh-Injektionseinrichtung 260 zu enthalten, die einen Luftverteiler 262 und einen Wasserverteiler 264 aufweist, der mit 24 radial im Abstand angeordneten Düsen 266 verbunden ist, die auf einem äußeren Triebwerksgehäuse 268 angebracht sind. Die Düsen 266 sprühen Wasser in das Triebwerk 250 an einer Stelle zwischen dem Niederdruck-Verdichter 254 und dem Hochdruck-Verdichter 258. Die Injektionseinrichtung 260 enthält ein Verbindungsstück 270 für eine Verbindung mit einer Abzapfstelle 272 der achten Stufe des Hochdruck-Verdichters 258 und eine Leitung 274, die von dem Verbindungsstück 270 zum Luftverteiler 262 verläuft. Obwohl es in 8 nicht gezeigt ist, kann ein Wärmetauscher (Luft zu Luft oder Wasser zu Luft) mit der Leitung 274 verbunden sein, um die Temperatur der dem Luftverteiler 262 zugeführten Luft zu senken. Zu Darstellungszwecken sind die Düsen 276 so gezeigt, dass sie an dem Einlass 252 des Niederdruck-Verdichters 254 befestigt sind. Luft- und Wasserverteiler könnten auch mit Düsen 276 verbunden sein, um für eine Vor-Niederdruck-Verdichter-Wassersprühinjektion zu sorgen. Die Komponenten der Injektionseinrichtung 260, die oben beschrieben sind, sind aus rostfreiem Stahl gefertigt.
Der Hochdruck-Verdichter 258 enthält Stator- bzw. Leitschaufeln, die üblicherweise nicht mit dem Gehäuse 268 geerdet sind. Wenn er in Kombination mit einer Wassersprühinjektion verwendet wird, wurde gefunden, dass eine Erdung von wenigstens einigen dieser Schaufeln, die mit dem Wassersprühnebel in Kontakt kommen, erforderlich sein kann. Bis zu dem erforderlichen Grad und unter Verwendung von beispielsweise Graphitfett, können diese Schaufeln mit dem Gehäuse 268 geerdet werden. Das heißt, es kann Graphitfett auf die Lagerfläche dieser Schaufeln aufgebracht werden. Beispielsweise kann dieses Graphitfett an der Einlassführungsschaufel und für jede stromabwärtige Schaufel durch die zweite Stufe verwendet werden. Im Betrieb erwärmt sich ein Teil des Fettes und verschwindet, und das Graphit bleibt, um eine leitfähige Bahn von der Schaufel zum Gehäuse 268 zu bilden.
Es sollte auch verständlich sein, dass, wenn das Wasser den Wasser-Sprühinjektionsdüsen unter ausreichendem Druck zugeführt werden kann, es notwendig sein kann, den Düsen Hochdruckluft zuzuführen. Deshalb ist es möglich, dass die Abzapfung an der achten Stufe eliminiert sein könnte, wenn dieses Hochdruckwasser zur Verfügung steht.
9 ist eine perspektivische Ansicht von einem Verbindungsstück 270 zum Verbinden der Abzapfstelle 272 der achten Stufe des Triebwerkes 250. Das Verbindungsstück 270 ist so konfiguriert, dass es in einen Eingriff mit dem Triebwerksgehäuse 268 geschraubt werden kann, und es enthält eine Öffnung 274, die normalerweise durch einen Bolzen 276 verschlossen ist. Wenn es gewünscht wird, dass dem Luftverteiler 262 Abzapfluft zugeführt wird, wird der Bolzen 276 entfernt und die Leitung 274 wird mit dem Verbindungsstück 270 verbunden, wobei ein passender Flansch am Ende der Leitung 274 verwendet wird, der mit einer Fläche 278 des Verbindungsstücks 270 zusammenpasst. Die Bolzenöffnungen 280 ermöglichen, dass der Passflansch der Leitung mit dem Verbindungsstück 270 verschraubt werden kann.
10 ist eine Querschnittsansicht des Triebwerkes 250 und stellt Düsen 266 dar. Die Düsen 266 sind so konfiguriert, dass Wasser, das in die Gasströmung zum Hochdruck-Verdichter 258 injiziert wird, für im wesentlichen gleichförmige radiale und in Umfangsrichtung verlaufende Temperatursenkungen am Auslass des Hochdruck-Verdichters 258 sorgt. Die Düsen 266 enthalten einen Satz 282 von langen Düsen und einen Satz 284 von kurzen Düsen. In der in 10 gezeigten Konfiguration ist wenigstens eine kurze Düse 284 an einer radialen Zwischenstelle zwischen zwei radial ausgerichteten langen Düsen 282 angeordnet. Die kurzen Düsen 284 sind bündig mit dem Umfang der Strömungsbahn, und die langen Düsen 262 erstrecken sich etwa vier Zoll in die Strömungsbahn hinein. Selbstverständlich können Düsen anderer Längen verwendet werden, was von den gewünschten Betriebsergebnissen abhängt. In einem speziellen Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Düse 284 etwa 1,1 cm (0,436 Zoll) in die Strömungsbahn hinein, und die Düse 282 erstreckt sich 9,36 cm (3,686 Zoll) in die Strömungsbahn. Das Wasserverhältnis zwischen den kurzen Düsen 284 und den langen Düsen 282 (z. B. 50/50) kann auch gewählt sein, um die entstehende Kodierung am Verdichterauslass zu steuern.
Der Temperatursensor zum Erhalten der Temperatur am Einlass des Hochdruck-Verdichters (d. h. Temperatur T25) ist mit einer langen Düse 282 ausgerichtet. Indem dieser Temperatursensor mit einer langen Düse 282 ausgerichtet wird, wird eine genauere Temperaturmessung erhalten als wenn dieser Sensor mit einer kurzen Düse 284 ausgerichtet wäre.
11 und 12 stellen eine der Düsen 266 dar. Lange und kurze Düsen 282 und 284 unterscheiden sich nur in der Länge. Die Düse 266 weist einen Kopf 286 auf, der eine Luftdüse 288 und eine Wasserdüse 290 hat. Die Luftdüse 288 ist mit einer Luftleitung (nicht gezeigt) verbunden, die sich von der Düse 288 zum Luftverteiler 262 erstreckt. Die Wasserdüse 290 ist mit einer Wasserleitung (nicht gezeigt) verbunden, die sich von der Düse 290 zum Wasserverteiler 264 erstreckt. Die Düse 266 enthält auch einen Steg 292 und einen Befestigungsflansch 294 zum Befestigen der Düse 266 an dem Gehäuse 262. Ein Befestigungsabschnitt 296 des Steges 292 erleichtert einen Eingriff der Düse 266 mit dem Gehäuse 262.
Der Steg 292 ist durch eine äußere rohrförmige Leitung 298 und eine innere rohrförmige Leitung 300 gebildet, die innerhalb der Leitung 298 angeordnet ist. Luft strömt in die Düse 288 und durch den Ringraum zwischen der äußeren Leitung 298 und der inneren Leitung 300. Wasser strömt in die Düse 290 und durch die innere Leitung 300. Ein Mischen von Luft und Wasser tritt in einem Stegabschnitt 302 auf, der durch eine einzelne Leitung 304 gebildet ist. Ein Ende 306 der Düse 266 ist offen, so dass das Wasser- und Luftgemisch aus diesem Ende 306 heraus und in die Strömungsbahn strömen kann.
13 ist ein schematisches Diagramm von einer Steuerschaltung 350 zum Steuern der Zufuhr von Wasser und Luft zu den Düsen 282 und 284 in dem Triebwerk 250 für sowohl Rahmenwasserinjektion (von hinten nach vorne schauend) als auch Einlasswasserinjektion (von hinten nach vorne schauend). Wie in 13 gezeigt ist, wird entmineralisiertes Wasser durch eine motorgetriebene Wasserpumpe 352 gepumpt. Sensoren 354 sind mit der Wasserzufuhrleitung verbunden, wie beispielsweise einem linearen, variablen Differenzwandler, einem Drucksensor und einem Wassermessventil. Ein Entspannungsventil 356 ist parallel mit der Pumpe 352 verbunden, und ein Strömungsmeter 358 ist mit der Pumpe 352 in Reihe geschaltet. Eine Luftreinigungsleitung 360 ist ebenfalls mit der Wasserversorgungsleitung verbunden. Steuerungen 362 sind für eine ein normalerweise geschlossenes Magnetventil aufweisende Steuerung 364 sind für Luftreinigungsoperationen vorgesehen. Weiterhin ist ein Filter 366 in der Wasserversorgungsleitung vorgesehen, und Sensoren 368 mit Ventilen 370 (manuelles Handventil-Sperrflaggenmerkmal (normalerweise offen)) sind dem Filter 366 parallel geschaltet.
Normalerweise offene Ventile 372, die mit den Steuerungen 374 verbunden sind, sind vorgesehen um zu ermöglichen, dass Wasser aus der Wasserversorgungsleitung in ein Wasserabflusssystem abfließt. Wasser in der Wasserversorgungsleitung strömt durch einen Wärmetauscher 376, der Luft aus der Abzapfstelle der achten Stufe des Hochdruck-Verdichters 258 empfängt.
Zur Rahmenwasserinjektion steuern viele Sensoren 378 und Steuerventile 380 die Zufuhr von Wasser zu den Düsen 282 und 284. Die Schaltung 350 enthält auch einen Wasser-Akkumulator 382. Zur Einlasswasserinjektion steuern die Sensoren 378 und das Steuerventil 384 die Zufuhr von Wasser zu den Düsen 382.
Die Buchstabenbezeichnungen in 13 haben die folgenden Bedeutungen:

T: – Temperaturmessstelle
P: – Druckmessstelle
PI: – Druckindikator
N/C: – normalerweise geschlossen
N/O: – normalerweise offen
PDSW: – Druckdifferenzschalter
PDI: – Druckdifferenzindikator
DRN: – Abfluss
ZS: – Positionsschalter
WMV: – Wassermessventil
PRG: – Reinigen
LVDT: – linearer variabler Differenzwandler

In 13 ist eine ausgezogene Linie eine Wasserversorgungsleitung, eine doppelt gestrichelte Linie ist eine Abflussleitung und eine ausgezogene Linie mit Markierungen ist eine elektrische Leitung. Kästchen bezeichnen Interfaces zwischen dem Wasserversorgungssystem und dem Triebwerk. Wassermessventile 286 und andere Steuerungs/Mess-Ventile 288 und eine Blende 290 (zur Einlasswasserinjektion) werden in Verbindung mit der Steuerung der Wasserströmung durch die Schaltung 350 verwendet.
Nachfolgend sind die Steuerungen für verschiedene Betriebsarten der Schaltung 350 in Verbindung mit dem Triebwerk 250 angegeben. In der nachfolgenden Beschreibung haben die Bezeichnungen Z_SPRINTON, Z_SPRINT und Z_RAISE die folgende Bedeutung:

Z_SPRINTON =: Systemversorgungsaktivierung/Sequenzsteuerung für Aus-Triebwerk H20 Lieferung.
Z_SPRINT =: Kernsteuerunglogik-Programmbegrenzungssequenz nach Wärmeaustauscherreinigung, verwendet zur Wasserinjektion, zum Abschalten und für Schutzfunktionen.
Z_RAISE =: Z_SPRINT plus die Verteilerfüll-Zeitsteuerung-Komplett, benutzt für Alarmfunktionen.

Weiterhin gibt ein * an, dass die gewählte Variable abstimmbar ist.
Vor-Injektion-Fakultäten/Reinigungsaktivierung (AUTO oder MANUELL)

1. T2 > 30F* = EIN T2 < 27F* = AUS
2. Akkumulatorladedruck > 40 psig*
3. Operator setzt Z_SPRINTON auf WAHREN Wärmetauschstoß zum Bypass von eingeleiteten AUTO zu jeder Zeit in Übereinstimmung mit der erforderlichen Reinigungszeit MANUELL am Punkt der Wasserinjektionseinleitung
4. Abflussventile geschlossen

Iniektions-Fakultäten (Vor-Injektionsfakultäten 1–4 erfüllt)

1. PS3 50 psi* oder weniger unter Grenzplan
2. T2 Regler nicht aktiv (nur MANUELL)
3. Luftdruck der achten Stufe > (PS3/4)
4. Wärmetauscher-Stoßzeitsteuerung komplett
5. Lufttemperatur der 8. Stufe kleiner als 300F*
6. Wassertemperatur kleiner als 250F*

MANUELLE Modus-Sequenz

1. Operator setzt Leistung, um die obigen Injektions-Fakultäten 1–2 zu erfüllen und setzt Z_SPRINTON = T (WAHR = ON bzw. EIN)
2. Wasserpumpe ein und Wärmetauscher-Reinigungsventil zum Bypass (minimale Wasserströmung)
3. Wasser-Wärmetauscherreinigung senkt Lufttemperatur der 8. Stufe auf < 300F (Fünf min.*).
4. Z-SPRINT = T WAHR = EIN) SPRINT Ausschaltventil öffnet (Wärmetauscher-Bypass abgeleitet zum Triebwerk), minimale geplante Strömung zum Triebwerk
5. Strömung füllt Verteiler bei minimaler geplanter Wasserströmung für 60 Sek.* Z_RAISE = T(WAHR = EIN)
6. Operator erhöht SPRINT Strömung (0,5 gpm/Sek) auf maximalen Planwert.
7. Operator erhöht Leistung auf gewünschten Wert oder wie begrenzt durch MW, T3, T48, Ps3, XN25R3 oder XN25R.
8. Leistung und Wasser abgesenkt nach Wunsch zwischen Plangrenzen.
9. Bei PS3 60 psi unter der Basisplangrenze setzt Z_SPRINT = F und SPRINT Absenkung (–2 gpm/Sek) auf minimalen Strömungsplan und Abschaltung.
10. Aktivieren Z_SPRINTON auf OFF (UNWAHR = AUS) SPRINT Ausschaltventil AUS leitet Wasser vom Triebwerk zum Bypass ab, Wasserpumpe aus, Wärmetauscher-Reinigungsventil zum Bypass, öffnet die Systemabflüsse und reinigt Leitungen bis sauber und schließt Abflüsse.

AUTO-Modus (Fakultäten erfüllt)

1. Operator setzt Z_SPRINTON auf ON (WAHR = ON bzw. EIN) in der Zeit, um Wärmetauscherstoß vor SPRINT Aktivierungs-Fakultäten abzuschließen.
2. Z_SPRINT = T initiiert automatisch beim Erreichen von Fakultätspunkt.
3. SPRINT Ausschaltventil öffnet (leitet Wasser vom Bypass zum Triebwerk)
4. Verteiler füllt bei minimalen Plan (60 Sek.* Verzögerung) Z_RAISE = T dann steigt Wasser (0,5 gpm/Sek) auf maximale geplante Strömung.
5. Leistung steigt auf einen gewünschten Wert und begrenzt durch MW über T2 Begrenzer, T3, T48, Ps3, XN25R3 oder XN25R.
6. Leistung abgesenkt auf Wunsch auf 60 psi* unter der Basisplangrenze (T_P3BNVG) bevor SPRINT abfällt (–2 gpm/Sek) auf minimalen Strömungsplan und Abschaltung erfolgt.
7. Aktivieren Z-SPRINTON nach OFF (UNWAHR = AUS bzw. OFF) SPRINT Ausschaltventil aus, Wärmetauscher-Reinigungsventil nach Bypass, Wasserpumpe aus und geöffnet entleert das System und reinigt die Leitung bis sauber.

Alarmerfordernisse
Z_RAISE = WAHR (WAHR = EIN) Verteilerfüllung-Zeitsteuerung erfüllt und SPRINT fließt für ALARME.

1. Strömungsfehler (IForderung – gemessen) > 3 gpm* für 5 Sekunden*-Alarm
2. Lufttemperatur der 8. Stufe > 250F* für 5 Sekunden*-Alarm

Wasserabschalterfordernisse
Z_SPRINT = F initiiert Wasserabschaltung bis Runterfahr-Steuergrenzen und aktiviert Wasserabschaltung.

1. Strömungsfehler (Forderung-gemessen) > 6 gpm* für 10 Sekunden*-setze Z_SPRINT = F
2. Druckverlust unter 24 psi* bei Wasserbedarf > 6 gpm*–setze Z_SPRINT = F
3. Druckverlust unter 50 psi* bei Wasserbedarf > 10 gpm*–setze Z_SPRINT = F
4. Lufttemperatur 8. Stufe größer als 300F*–setze Z_SPRINT = F
5. Luftdruck 8. Stufe < (PS3/4) – setze Z_SPRINT = F
6. T2 < 27F – setze Z_SPRINT = F
7. PS3 nicht innerhalb 60 psi* von Ps3 Grenzplan–setze Z_SPRINT = F
8. Jede Gasturbinenabschaltung, Lastverringerung oder Schritt zum Leerlauf – setze Z_SPRINT = F (Bypass von Wasserrunterfahrsteuerung)
9. Schalter nicht geschlossen – setzte Z_SPRINT = F (Bypass von Wasserrunterfahrsteuerung)

14 ist ein Diagramm und stellt ein Beispiel von einem Wasserplan für die in 8 dargestellte Triebwerksanordnung dar, und 15 ist ein Diagramm, das die Ausgangsleistung, Wärmerate, Strömung und Wasser, das dem in 8 dargestellten Triebwerk zugeführt wird, bei verschiedenen Umgebungstemperaturen darstellt. Die Wassermenge, die den Düsen zugeführt wird, variiert in Abhängigkeit von beispielsweise der Umgebungstemperatur und auch der Größe der gewünschten Tröpfchen. In wenigstens einer Anwendung wurde gefunden, dass eine Tröpfchengröße von 20 Mikron für die akzeptablen Ergebnisse sorgt. Selbstverständlich beeinflussen die Betriebsparameter des Triebwerkes, in dem Wassersprühinjektion verwendet wird, die gewünschten Betriebsparameter und andere dem Fachmann bekannten Faktoren die Menge der Wasser-Sprühinjektion.
16 ist ein Diagramm, das die Beziehung der Hochdruck-Turbinenkammerströmung über der Hochdruck-Verdichterausgang-korrigierten Drehzahl des in 8 dargestellten Triebwerks darstellt. Es wird eine zusätzliche Triebwerkssteuergren ze mit dem in 8 dargestellten Triebwerk verwendet, um die Innenkammertemperaturen der Hochdruck-Turbine zu schützen, damit sie nicht zu heiß werden als eine Folge des Ansaugens von Gasbahnluft der Hochdruck-Turbine. Die Hochdruck-Turbinenkammern werden mit Luft aus dem Hochdruck-Verdichter bei einem angemessenen Strömungs- und Druckwert gekühlt, so dass immer eine positive Luftströmung von der Innenkammer in die Gasbahn der Hochdruck-Turbine besteht und folglich die Möglichkeit des Ansaugens eliminiert wird. Da die Aufgabe der Wassereinspritzung in die Druckkomponenten darin besteht, die Temperatur T3 zu kühlen, damit das Triebwerk zur Leistungssteigerung in der Drosselung verschoben werden kann, läuft das Hochdrucksystem schneller als es normalerweise ohne Wassereinspritzung laufen würde. Jedoch wird die parasitäre Luft, die von dem Verdichter zum Kühlen der Turbinenkammern geliefert wird, verringert. Die in 16 dargestellte Kurve zeigt die Beziehung der Kühlluftströmung des Hochdruckverdichters als eine Funktion der Hochdruckverdichterdrehzahl, die bezüglich der Ausgangstemperatur des Hochdruckverdichters korrigiert ist. Die bezüglich des Hochdruckverdichterausgangs korrigierte Temperatur ist definiert als:
HP physikalische Drehzahl
Quadratwurzel (International Standardtemperatur/Hochdruckverdichter-Ausgangstemperatur) oder XN25R3 = XN25* (TSTD/T3)1/2 wobei T_STD = 518,67°R (59°F)
Wie in der Kurve gezeigt ist, die in 16 dargestellt ist, gibt es eine minimale Hochdruckturbinen-Kammerströmung, die erforderlich ist, um kein Hochdruckturbinen-Kammeransaugen sicherzustellen. Dieser Strömungswert und seine Beziehung zu der bezüglich des Hochdruckverdichterausgangs korrigierten Drehzahl definieren die XN25R3, auf die das Triebwerk als eine maximale Grenze geregelt werden muss.
In Bezug auf die Tröpfchengröße sollte eine minimale Tröpfchengröße bei jeder Strömungsrate erzeugt werden, um sowohl die Verweilzeit für eine vollständige Verdampfung zu verkürzen als auch die Tröpfchengrößen genügend klein zu halten, um Schaufelerosion zu verhindern. Nachfolgend ist ein Weg zum Analysieren der Tröpfchengröße angegeben. Genauer gesagt und für eine vorläufige Analyse wird ein 3D Modell von einem 30° Sektor von dem LM-6000 Boosterkanal verwendet, um das Geschwindigkeits- und Temperaturfeld in dem Kanal zu ermitteln. Es wird keine Verwirbelung am Kanaleinlass angenommen, und die Düsenspitzen sind in dem äußeren Gehäuse am Einlass des Boosterkanals angeordnet und radial nach innen gerichtet. Die Düsenachse war senkrecht zu der Oberfläche des äußeren Gehäuses, und der Einspritzpunkt war etwa 0,2 Zoll radial innen von der Gehäusefläche. Die von der Düse erzeugten Tröpfchengrößenwerte wurden als die kleinsten Werte der RR Tröpfchengröße genommen, die durch Gleichung 1 gegeben ist. Zwei kleinere Werte (d. h. 10,5 μm und 7,5 μm) wurden ebenfalls angenommen, die Wirkung von Tröpfchengrößen zu bestimmen, die kleiner als diejenigen sind, die üblicherweise durch Luftzerstäubungsdüsen erzeugt werden. Die Ergebnisse sind in 17 angegeben. Es wurde angenommen, dass 36 Düsen bei jeweils 0,5 GPM verwendet wurden, d. h. 3 für einen 30° Sektor.
Die Beziehung zwischen der Wasserströmung am Einlass zum HD Verdichter und der Stufe für eine vollständige Verdampfung ist in 18 gezeigt.
Die Daten in 18 können verwendet werden, um die geeignete maximale Tröpfchengröße zu ermitteln, die am Einlass zum HD Verdichter vorhanden sein muss, um eine vollständige Verdampfung an der angegebenen Stufe zu gestatten. Die erhaltenen Tröpfchengrößen sind in 18 ebenfalls gezeigt. Diese Berechnung nimmt an, dass die durchschnittliche Tröpfchengröße, die aus einem erneuten Mitreißen an der benetzten Oberfläche erhalten werden kann, die gleiche ist wie die abgeschiedene Tröpfchengröße. Aufgrund der zunehmenden Luftdichte und der kleineren Flüssigkeitsmenge, die in dem Verdichter vorhanden ist, werden die tatsächlichen erneut mitgerissenen Tröpfchengrößen kleiner sein als diejenigen, die in 18 gezeigt sind. Obwohl es als unnötig erachtet werden kann, kleinere Tröpfchen mit Sprühdüsen als diejenigen zu erzeugen, die in dem Verdichter über erneutes Mitreißen erzeugt werden, so ist dies nicht der Fall, denn je kleiner die durch die Düse erzeugten Tröpfchen sind, desto kleiner ist der Bruchteil der Verdichtereinlassströmungsrate, die sich auf den HD Einlassführungsschaufeln abscheidet. Zusätzlich konnte der Bruchteil der benetzten Fläche an Stufen, wo eine Benetzung angezeigt wurde, nicht mit beliebiger Genauigkeit ermittelt werden. Es ist deshalb möglich, dass in dem HD Verdichter weniger Wasser vorhanden war als dasjenige, das durch die "nassen" Gehäusetemperaturen impliziert wird.
Der Ort für eine vollständige Verdampfung ist in 19 gezeigt. Die Daten zeigen, dass an einer gegebenen Stufe etwa 20% mehr Wasserinjektion verdampft werden kann als diejenige, die in der vorläufigen Analyse berechnet worden ist.
Die gleichen Düsenströmungsraten und Anfangströpfchengrößen, wie diejenigen, die in 19 gezeigt sind, wurden am Einlass zum ND Verdichter angeordnet, um den Ort der vollständigen Verdampfung in dem HD Verdichter zu evaluieren. Die kleineren Tröpfchengrößen, die durch die Düsen erzeugt wurden, bewirken, dass nur ein Bruchteil der Düsenströmung auf den Einlassführungsschaufeln des ND Verdichters abgeschieden wird. Zwar verhält sich die abgeschiedene Strömung in der gleichen Art und Weise, aber der Bruchteil, der nicht abgeschieden wird, verdampft schneller in dem ND Verdichter und Boosterkanal.
Das Verfahren zum Berechnen der Verdampfung des Wassers, das zunächst in dem ND Verdichter abgeschieden wird, ist das gleiche, das zuvor erläutert wurde. Die Verdampfung des Bruchteils in Tropfenform wurde unter Verwendung eines Modells berechnet, das den Ort der vollständigen Tropfenverdampfung ermittelt. Die Letztere wurde in dem ND Verdichter angeordnet aufgrund der kleinen Grenzgröße für die nicht abgeschiedene Strömung. Diese Grenzgröße wurde mit 13 μm am Einlass zum ND Verdichter berechnet, wobei eine Bahnkurvenanalyse verwendet wurde. Die Ergebnisse für die ersten vier Düsen in 19 sind in 20 gezeigt, wo insgesamt 18 GPM (68,3 Liter/Min) wieder injiziert wird, anfangs bei 0,5 GPM (1,99 Liter/Min) pro Düse.
Als eine Kalibrierung für die Wirkung der Tröpfchengrenzgröße auf die Anfangsabscheidung, wenn eine 13 μm anstatt einer 10 μm Grenzgröße für die Düse 3 in 20 verwendet wird, dann würde eine vollständige Verdampfung an der 11. Stufe anstatt der 9.-10. Stufe des HD Verdichters folgen. Im Vergleich zur Einspritzung am Boosterkanaleinlass erfolgt etwas weniger Verdampfung in dem Boosterkanal aufgrund einer Zunahme der durchschnittlichen Tröpfchengröße in dem Boosterkanal mit einer Einspritzung am Niederdruck-Einlass, während eine Verdampfung in dem ND Verdichter eine frühere Verdampfung in dem HD Verdichter zur Folge hat.
In Bezug auf Düsenauswahl und Leistungsvermögen erfordert das Leistungsvermögen der mit einem gewählten Druck und zerstäubter Luft arbeitenden Düsen und ihre Wirkung auf die Verdampfung in dem HD Verdichter die Kenntnis der temporären Tröpfchengrößenverteilung, die durch die Düsen in der Umgebung erzeugt wird, in denen sie verwendet werden sollen. Die Tröpfchengrößenverteilung muss bei der interessierenden Luftdichte gemessen werden. Die räumliche Verteilung von Tröpfchengröße, Flüssigkeitsvolumenanteil und Tröpfchengeschwindigkeitsprofil muss berechnet werden, um die temporäre Tröpfchengröße zu berechnen.
Es kann ein Sprühtunnel verwendet werden, um die Leistungsfähigkeit der Düse zu messen. Der Tunnel wird in einem Testbeispiel mit Luft bei bis zu 3,17 kg/S (7 lb/s) bei ausreichenden Drucken versorgt, um an die Boosterkanal-Luftdichte von 2,08 kg/cm³ (0,13 lb/ft³) angepasst zu sein. Die Luftgeschwindigkeit in dem Tunnel wurde von 13,7 bis 22,8 m/s (45 bis 75 ft/s) variiert, um eine umgekehrte Zirkulation des Sprühnebels an der äußeren Sprühgrenze zu eliminieren und den Sprühdurchmesser genügend klein zu halten, um einen Tropfenaufprall auf die Quarz-Fenster zu vermeiden. Die Lufttemperatur wurde unter 35°C (95°F) gehalten, um das Erfordernis zu eliminieren, eine Verdampfung zwischen der Düse und Messstellen berücksichtigen zu müssen.
Die radiale Verteilung der Tröpfchengeschwindigkeiten in der axialen Richtung wird aus der Messung der Luftgeschwindigkeiten der entsprechenden zerstäubenden Luftströmungsraten erhalten, aber ohne Wasserströmung. Die radialen Werte der RR Tröpfchengröße werden mit den radialen Werten des Flüssigkeitsvolumenanteils und den axialen Tröpfchengeschwindigkeiten multipliziert, wobei das entstehende Produkt dann über dem Sprühradius integriert wird. Nachdem durch den integrierten mittleren Flüssigkeitsvolumenanteil und die axiale Geschwindigkeit über dem Sprühquerschnitt dividiert worden ist, wird die mittlere strömende RR Tröpfchengröße erhalten.
Die Leistungsfähigkeit der mit Zerstäubungsluft arbeitenden Düse ist besser als diejenige der mit Druckzerstäubung arbeitenden Düse. Bei 930,8 kPa (135 psig) erlauben 24 bei 90,85 Liter/Min (24 GPM) Gesamtinjektion eine Verdampfung in dem HD Verdichter, während die bei 20684,3 kPa (3000 psi) mit Druckzerstäubung arbeitenden Düsen bewirken, dass 18,9 Liter/Min (5 GPM) von den 90,85 Liter/Min (24 GPM) den HD Verdichter durchbrechen. Um 90,85 Liter/Min (24 GPM) in dem HD Verdichter mit Druckzerstäubungsdüsen bei 3,78 Liter/Min (1 GPM) zu verdampfen, müssten wenigstens einige Düsenkonfigurationen bei 34473,8 kPa (5000 psi) betrieben werden. Bei kleineren Wasserraten pro Düse wird die Leistungsfähigkeit der Luftzerstäubungsdüse verbessert, während die Leistungsfähigkeit der Druckzerstäubungsdüse abnimmt, wenn die Düsenkonfiguration nicht geändert wird. Düsen sind kommerziell erhältlich von FST Woodward, Zeeland, Michigan, 49464.
Um es noch einmal und zusammenfassend zu sagen, die oben beschriebene Wassersprühinjektion sorgt für das wichtige Ergebnis, dass eine erhöhte Ausgangsleistung erhalten werden kann, wobei die gleiche Verdichterausgangstemperatur-Steuergrenze verwendet wird. Das heißt, indem zerstäubter Wassersprühnebel vor dem Booster und/oder Hochdruck-Verdichter eingespritzt wird, wird die Einlasstemperatur des Hochdruck-Verdichters signifikant gesenkt. Wenn also die gleiche Verdichterausgangstemperatur-Steuergrenze verwendet wird, ist der Hochdruck-Verdichter in der Lage, mehr Luft zu pumpen und ein höheres Druckverhältnis zu erzielen. Dies hat eine höhere Ausgangsleistung und einen verbesserten Wirkungsgrad zur Folge. Zusätzlich zu der erhöhten Ausgangsleistung sorgt die oben beschriebene Wassersprühinjektion für den Vorteil eines kleineren Wasserverbrauches im Vergleich zu Zwischenkühlung unter den gleichen Bedingungen.
Die Erfindung ist zwar in Bezug auf verschiedene spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben worden, aber der Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung mit Modifikation innerhalb des Erfindungsgedankens und des Schutzumfanges der Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Turbinentriebwerk (10, 50, 82, 84, 200) enthaltend: einen Niederdruck-Verdichter (12, 52, 202) mit einem Einlass und einem Auslass, einen Hochdruck-Verdichter (14, 54, 86, 204) mit einem Einlass und einem Auslass, wobei der Hochdruck-Verdichter (14, 54, 86, 204) in axialer Strömungsverbindung mit und stromabwärts von dem Niederdruck-Verdichter (12, 52, 202) ist, einen Brenner (16, 56, 88) stromabwärts von dem Hochdruck-Verdichter (14, 54, 86, 204), eine Hochdruck-Turbine (18, 58, 90) stromabwärts von dem Brenner (16, 56, 88), eine Niederdruck-Turbine (20, 60) in axialer Strömungsbeziehung mit und stromabwärts von der Hochdruck-Turbine (18, 58, 90), ein Wasser-Einspritzsystem (24, 64, 98, 206) enthaltend: mehrere Düsen (222, 223) zum Einspritzen von Wasser in eine Gasströmung durch das Triebwerk, eine Wasserquelle, einen Wasserverteiler (212), eine Wasserzufuhrleitung, die sich von der Wasserquelle zum Wasserverteiler (212) erstreckt, ein Wasserzumessventil (210) zum Steuern der Strömung durch die Wasserzufuhrleitung, einen Luftverteiler (213), eine Luftströmungsleitung (218), die mit dem Hochdruck-Verdichter (14, 54, 86, 204) und dem Luftverteiler (213) verbunden ist, mehrere Luftzufuhrleitungen (220), die sich von dem Luftverteiler (213) zu den Düsen (222,223) erstrecken, und mehrere Wasserzufuhrleitungen (221), die sich von dem Wasserverteiler (212) zu den Düsen (222, 223) erstrecken, wobei das Wassereinspritzsystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die mehreren Düsen (222, 223) mehrere lange Düsen (223) und kurze Düsen (222) aufweisen, wobei die Düsen (222, 223) in abwechselnder Konfiguration angeordnet sind derart, dass sich wenigstens eine der kurzen Düsen (222) in Umfangsrichtung zwischen jedem Paar der langen Düsen (223) befindet, was eine im wesentlichen gleichförmige Senkung der Temperatur der Gasströmung am Auslass des Hochdruck-Verdichters zur Folge hat.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 1, wobei der Niederdruck-Verdichter (12, 52, 202) ein fünfstufiger Verdichter ist und der Hochdruck-Verdichter (14, 54, 86, 204) ein vierzehnstufiger Verdichter ist.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 2, wobei ferner ein Luftabzapfventil (214) an einer achten Stufe des Hochdruck-Verdichters (14, 54, 86, 204) vorgesehen ist, wobei das Abzapfventil (214) zum Steuern der Luftströmung zum Luftverteiler (213) angeordnet ist.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei ferner ein Wärmetauscher (216) vorgesehen ist, der mit der Luftströmungsleitung (218) verbunden ist.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wasser- und Luftströmung zu den Düsen (222, 223) so gesteuert wird, dass das Wasser zu Tröpfchen zerstäubt wird.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 5, wobei die Tröpfchen einen Durchmesser von etwa 20 Mikron haben.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 1, wobei die Düsen (222, 223) stromaufwärts von dem Eingang des Hochdruck-Verdichters sind.
Triebwerk (10,50,82,84,200) nach Anspruch 1, wobei die Düsen (222,223) am Eingang des Hochdruck-Verdichters sind.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 1, wobei die Düsen (222, 223) stromaufwärts von dem Eingang des Niederdruck-Verdichters sind.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 1, wobei die Düsen (222, 223) am Eingang des Niederdruck-Verdichters sind.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 1, wobei die Düsen (222, 223) zwischen dem Ausgang des Niederdruck-Verdichters und dem Einlass des Hochdruck-Verdichters sind.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 1, wobei die Düsen (222, 223) stromaufwärts von dem Eingang des Niederdruck-Verdichters sind.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 1, wobei ferner ein Zwischenkühler in Reihenströmung mit dem Niederdruck-Verdichter (12, 52, 202) und dem Hochdruck-Verdichter (14, 54, 86, 204) angeordnet ist, wobei der Zwischenkühler einen Einlass aufweist, der mit dem Auslass von dem Niederdruck-Verdichter verbunden ist zur Aufnahme von wenigstens einem Teil von Gas, das aus dem Auslass des Niederdruck-Verdichters strömt, und einen Auslass aufweist, der mit dem Einalss von dem Hochdruck-Verdichter verbunden ist.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 1, wobei der Hochdruck-Verdichter (14, 54, 86, 204) und die Hochdruck-Turbine (18, 58, 90) durch eine erste Welle verbunden sind, und der Niederdruck-Verdichter (12, 52, 202) und die Niederdruck-Turbine (20, 60) durch eine zweite Welle verbunden sind.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 1, wobei der Hochdruck-Verdichter (14, 54, 86, 204) mehrere Statoren aufweist, wobei die Statoren elektrisch geerdet sind.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 15, wobei ein geerdetes Gehäuse vorgesehen ist und der Hochdruck-Verdichter (14, 54, 86, 204) mehrere verstellbare Statorschaufeln aufweist, wobei wenigstens einige der Statorschaufeln elektrisch mit dem geerdeten Gehäuse verbunden sind.
Triebwerk (10, 50, 82, 84, 200) nach Anspruch 16, wobei ferner eine Wasser-Einspritzeinrichtung (24, 64, 98, 206) vorgesehen ist zum Einspritzen von Wasser in die Gasströmung an einer Stelle stromaufwärts von dem Hochdruck-Verdichter (14, 54, 86, 204).