DE724742C - Gas turbine working with constant pressure combustion as a drive machine for generating compressed air - Google Patents

Gas turbine working with constant pressure combustion as a drive machine for generating compressed air

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DE724742C
DE724742C DEA89825D DEA0089825D DE724742C DE 724742 C DE724742 C DE 724742C DE A89825 D DEA89825 D DE A89825D DE A0089825 D DEA0089825 D DE A0089825D DE 724742 C DE724742 C DE 724742C
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Hans Pfenninger
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/06Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas
    • F02C6/08Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas the gas being bled from the gas-turbine compressor

Description

Mit Gleichdruckverbrennung arbeitende Gasturbine als Antriebsmaschine zur Erzeu?un@ von Druckluft Es ist bereits eine mit Gleiclidrtickvei-- brennung arbeitende Gasturbine als Antriebs- maschine zur Erzeugung von Druckluft vor- geschlagen worden, bei cler das Gebläse, dis die Nutzluft liefert, und das Gebläse, wel- ches die für die Gasturbine verdichtet. in einem Gebläse vereinigt sind. Das Verfahren zur Regelung eines solchen Gebläses besteht im wesentlichen darin, dafl durch die Nutzluftnienge oder den \Ttitzluft- druck die Brennstottnienge beeinflußt wird. Die geschilderten Regelungsvei-fahren sind hinreichend, um die Gasturli gen "i-tippc innerhalb eines weiten Regelbereiches von Druck und Menge zu regeln. Es zeigt sich aller, daß unter besonderen Betriebsbedin- gungen und bei Überschreiten der Grenzt: dieses Bereiches weitere Maßnahnirn zurAuf- rechterhaltüng des Betriebes nötig sein kön- lien. Die Gasturbine ist gebaut, uni bei cinein ge@N#issen Druck eine gewisse i\Tutzltlftnien£rc al@ru@@rben. Dazu ist eine bestimmte Brenn- stufrinenge erforderlich, die zu ihrer Ver- lirenlitin(, eine bestimmte Luttnien-e beilöti-t, die zur \utzluftnicnge in einem bestimmten Verh:tltnis steht. Dabei erreicht die Teinpe- Tatur der Gase in der Turl)ine eine bestimmte 1I öli c. Wird der Nutzluftleitung nun bei unver- änderteni Verdichterenddruck eine größere Luftmenge entnommen, als dem normalen @-erli;iltilis von Brennluft zu Nutzluft ent- spricht, so erhält die Gasturbine zu wenig Treibmittel. Ihre Leistung miißte abnehnicn, Wenn flicht der Mangel an 'hreibniittelgewiclit durch steigerutig der Treibmitteltemperatur inittcls der vorhandenen Regeleinrichtung, <lie z. l',. aas dein üblirlien Geschwindigkeits- re-ler llestelii#, aus-eglichen wiirdc. Diese "1'ctnl>eratursteigerung darf aber nur so weit gellen. als es für denschaufelliaitstoft zulässig ist. Ist Iris dahin das Gleicbge@vicht zwischen Turbinenleistung und Vcrdichterarbeits- aufwand nicht hergestellt, so niuß zti dem an sich bekannten :Mittel des Arlleitcls mit Grenzregler gegriffen werden, wobei ini vorliegenden 1#all ein (lrelizrcr;ler vorzusehen ist, der die Leistung der Gasturbine erhöht, diejenige des Verdichters aber mindesten: licht weiter ansteigen liißt. Lrtindunn:geniiiß wird die den l:,i"clinstoff irn normalen Bctriebsbereidi zur Erreichung einer bestimmten \iltzluftnielige oder eines bestimmten utzluftdruckes einstellend-c Vorrichtun-N Z> durcli Grenzregler allgelöst, sobald die Treibgasteinperatur, Drehzahl oder Leistung der Gasturbine die obere Grenze des normalen Betriebsbereiches zu überschreiten drohen.Gas turbine working with constant pressure combustion as a drive machine for generating compressed air It's already one with gleiclidrtickvei-- combustion gas turbine as drive machine for generating compressed air been struck, at cler the fan, dis the useful air supplies, and the fan, which ches the for the gas turbine condensed. are combined in a fan. The procedure for regulating such Blower consists essentially in dafl due to the useful air gap or the \ Ttitzluft- pressure the fuel stub length is influenced. The regulation guidelines outlined are sufficient to get the Gasturli gen "i-tippc within a wide control range of To regulate pressure and quantity. It appears all that under special operating conditions and if the limit is exceeded: this area further measures to rights maintenance of the company may be necessary lien. The gas turbine is built, uni by cinein ge @ N # issen pressure a certain i \ Tutzltlftnien £ rc al @ ru @@ rben. For this purpose, a certain burning level required, which is necessary for their lirenlitin (, a certain Luttnien-e beilöti-t, the air supply in a certain Relationship stands. In doing so, the team Tature of the gases in the turl) ine a certain 1I Öli c. If the useful air line is now I changed the compressor discharge pressure to a larger one Air volume taken than normal @ -erli; iltilis from combustion air to useful air speaks, the gas turbine receives too little Propellant. Your performance would have to decline If there is a lack of medium weight by increasing the propellant temperature inittcls of the existing control device, <lie z. l ',. aas your evil speed re-ler llestelii #, offset wiirdc. These "1'ctnl> increase in nature may only go so far yell. than it is permissible for denschaufelliaitstoft is. Is Iris then the equilibrium between Turbine output and compressor work Expenditure is not established, so the per se known: means of the Arlleitcls with limit regulator have to be used, whereby in the present 1 # all one (lrelicrcr; ler is to be provided which increases the output of the gas turbine, but that of the compressor at least: slightly further increase liißt Lrtindunn. geniiiß is the the l: iltzluftnielige or i "clinstoff irn normal Bctriebsbereidi to achieve a certain \ a particular utzluftdruckes adjusting-c Vorrichtun-N Z> durcli limit regulator allgelöst once the Treibgasteinperatur, speed or performance of the gas turbine, the upper Threat to exceed the limit of the normal operating range.

Ein derartiger Grenzregler kann in einer Drosseleinrichtung> bestehen, die von einem Thermostaten betätigt wird, der anzusprechen beginnt, sobald z. B. die Temperatur der Treibgase vor der Turbine eine gewisse Höhe überschritten hat und die Drossel sa schließt, daß der Abfluß von Nutzluft vermindert, gleichzeitig aber damit der Zufluß von Breilnluft zur Brennkaninier erhöht wird.Such a limit regulator can consist of a throttle device>, which is operated by a thermostat that begins to respond as soon as z. B. the temperature of the propellant gases in front of the turbine has exceeded a certain level and the throttle sa closes that the outflow of useful air is reduced, at the same time but so that the inflow of Breilnluft to the Brennkaninier is increased.

In der Abbildung ist eine Anlage gemäß der Erfindunä wesenhaft dargestellt. Es ist i die Gasturbine, die den Verdichter .s antreibt, der sowohl die Brennluft für die Gasturbine (Strang A) wie Nutzluft nach außen (Strang B) liefert. 6 ist ein Gebläse z. B. für Hochofengas, sofern als Brennstoff Hochofengas verwendet wird. Das Gebläse kann mit der Gasturbine unmittelbar oder über ein Getriebe gekuppelt sein. 5 ist die Brennkaniiner und io ein Rekuperator, in welchem die Brennluft durch die Abwärme der Gasturbine vorgewärmt wird. Ein Motor dient zum Anlassen der Gruppe.In the figure, a system according to the invention is shown essentially. It is the gas turbine that drives the compressor, which drives both the combustion air for the gas turbine (line A) like useful air to the outside (line B). 6 is a fan z. B. for blast furnace gas, provided that blast furnace gas is used as fuel. The fan can be coupled to the gas turbine directly or via a gearbox be. 5 is the Brennkaniiner and io a recuperator, in which the combustion air through the waste heat from the gas turbine is preheated. A motor is used to start the group.

Die Regelung der Gruppe iin normalen Regelbereich erfolgt durch den Mengen- od-r Druckgiesser;, der auf die Steuereinrichtung 13 einwirkt und z. B. eine Drossellaappe 14 in der Gaszuleitung .betätigt. Diese Regeleinrichtung erfüllt ihren Zweck, solange das Verhältnis der Luftmengen A und 13 und die entsprechenden Förderdrücke von den. Nornialbedingungen, für die die Anlage gebaut ist, nicht zu starb: abweichen. NVerden. diese liediaigungen aber wesentlich Tiber- oder unterscliritten, so müssen die Grenzregler einspringen, uni die Anlage vor Betriebszuständen zu schützen, denen sie nicht gewachsen ist.The control of the group in the normal control range is carried out by the Quantity or die casting; which acts on the control device 13 and z. B. a throttle valve 14 in the gas supply line .betetzt. This control device fulfills their purpose as long as the ratio of the air quantities A and 13 and the corresponding Delivery pressures from the. Nornial conditions for which the system is built, not to died: deviate. NVerden. These passions, however, are essentially subdivided or subdivided into the Tiber, the limit regulators must step in to protect the system from operating states, which she is not up to.

Ein Grenzregler dieser Art ist die bereit.. erwählte Drosseleinrichtung .G in der Nutz-Z, ß. Wurde infolge liolicr Antrieb.-leistung des Verdichters z. B. wegen zu l;roßer Luftentnahme oder" alicli ausnahinsweise hoher Luftansaugctcnilicratui" oder infolge Mangels bin I lrennluf t die teniperatur auf ihren zulässigen hrößtwert gcbraclit, so betätigt der Therllostat I3 die Drosseleinrichtung 16 und drosselt doll Nutz- '3 so lange all, bis die nag in crhüh- tein Maße zur Brenlkainnier strömende Luft- nienge die Treillnittelnienge #o weit erliblit hat, daß die Gefallt- eines l@reiizahlabfalles oder gar Stehenhlcibens der Gruppe beseitigt ist, wenn auch auf Kosten einer etwas ver- nii-Iderten Nutzluftlieferung. Die gleiche Drosseleinrichtung 16 kann, als Grenzregler ein=reifen, wenn die Nutzluft- menge, z. B. infolge einer Gegendruckztt- nahnle, zu klein wird. In diesen, Falle ver- langt der normale MerIgellrc"ler 7 mehr Brennstoff, und mit diesem steigt die Dreh- zahl der Gruppe. Ist die Brenlstoft-putnpe oder das Brennstoffgebläse 6 finit der Gastur- bine gekuppelt, so steigt mit der I)relirtlil auch die Brennstofflieferung. Sie würde, sich selbst überlassen, so hoch ansteigen, daß der Sicherlieitsschnellschlußregler einspringt und die Gruppe (z. B. durch Schliellen der Brenn- stoff leitunn)abstellt. Um nun ztiverhüten, daß sich die Drehzahl zu stark derjenigen nähert, bei welcher der Sicherheitsregler einspringt, wird ein weiterer Grenzregler 1; vorgeselicu, der bei einer Drehzahl von z. 13. etwa io`'l" unter der AüskIl,ikdrehzalil anspricht, übler 13 dein Regler 7 entgegenwirkt und #o durch Verhütung weiterer #rennstottmelgcner@ö- littilg - ein weiteres Ansteireli der 1)relizahl verhindert. Auch hier inuLl auf die volle Nutzluftlieferun- verzichtet werden, wenn sich diese bis zur Erreichung der höchst zti- lässi-en Drehzahl nicht einne._teiit hat. Es kann weiter der Fall eintreten, claß be- reits die größte BreInlstofrinenL'2 frei-eg-eben wurde, die Leistung der Gasturbine aber noch nicht hinreicht, unl den Verdichier auf volle:" Drehzahl zu erhalten. I-Iieriür kann die Ein- richtung 13 finit einer Apparatur versehen werden. die bewirkt, daß bei -anz geöfiiietcr Klappe 14 eia, weiteres Anspreche» voll 7 eil» Sclilicßen der Drossel i0. also Vermindern der" Nutzluftinenge zur Folge hat. A limit regulator of this type is the ready .. selected throttle device .G in the useful Z, ß. Was it due to liolicr drive power of the compressor e.g. B. because of excessive air extraction or "alicli exceptionally high air intake" or due to a lack of running air, the temperature has reached its maximum permissible value gcbraclit, the Therllostat I3 actuates the Throttle device 16 and throttles doll useful '3 so long until the nag in crhuh- tein dimensions to the Brenlkainnier flowing air Narrow the Treillmittelienge #o far tolerable has that the liking of a drop in numbers or even the standing of the group is eliminated is, albeit at the expense of a somewhat nii-Iderten air supply. The same throttle device 16 can, as Limit controller on = mature when the useful air amount, e.g. B. as a result of a counter pressure nahnle, becomes too small. In these cases, the normal MerIgellrc "ler 7 is enough Fuel, and with this the rotational number of group. Is the Brenlstoft-putnpe or the fuel fan 6 finite the gas turbine bine coupled, so increases with the I) relirtlil also the fuel delivery. You would, yourself left to rise so high that the Safety emergency shut-off regulator steps in and the group (e.g. by closing the burning stoff leitunn). In order to prevent that the speed is too close to that at which the safety regulator steps in, is another limit controller 1; vorgeselicu, at a speed of z. 13. about io`'l " under the AüskIl, ikdrehzalil appeals, worse 13 your controller 7 counteracts and #o through Prevention of further # rennstottmelgcner @ ö- littilg - another Ansteireli of the 1) relizahl prevented. Here too inuLl to the full Usable air delivery can be waived if until the highly competitive Do not allow the speed to decrease. The case can also arise that already the largest fuel line L2 free-eg-even was, but the performance of the gas turbine is still not enough, unl the Verdichier to full: " Speed to get. I-Iieriür can the input direction 13 finite an apparatus provided will. which has the effect that at -anz is open Flap 14 eia, further address »full 7 eil» Closing the throttle i0. so decrease the "lack of useful air results.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: i. Mit Gleichdruckverbrennung arllei- wilde Gasturbine als Antrieilsniascliilll# zur Erzeugung voll Druckluft, bei der die Lieferung von» Brennluft für die Gastur- .llilie und von Nutzluft für andere Zweck-(- tltfi"c:li ein und dasselbe Gebläse erfol-t, dadurch gekenlzeichliet. dal:1 die den lli"enilstorf im normalen Betriebsbereich 7.t11" l@I"rei@lltitlg einen" IK@IIIII:111@11 Ntltz- Itiftiiicilgc oller eines ile_lim;nicn Nutz- luftdruckes eins« #llendt# Vorrichtung (-i durch Grenzregler (16, r; -i a:i@ol@ist wird. sobald die `hreiligastelil@cr l)i"cliz;tll
oder Leistung der Gasturbine die obere Grenze des normalen Betriebsbereiches zu überschreiten drohen.
PATENT CLAIMS: i. With constant pressure combustion arllei- wild gas turbine as a drive train # to generate full compressed air, in which the Delivery of »combustion air for the gas turbine .llilie and of useful air for other purposes - (- tltfi "c: li one and the same fan takes place, thereby gekenlzeichliet. dal: 1 the den lli "enilstorf in the normal operating range 7.t11 "l @ I" rei @ lltitlg an "IK @ IIIII: 111 @ 11 N tltz- Itiftiiicilgc oller of an ile_lim; not useful air pressure one «# llendt # device (-i by limit controller (16, r; -ia: i @ ol @ ist. as soon as the `hreiligastelil @ cr l) i"cliz; tll
or the power of the gas turbine threatens to exceed the upper limit of the normal operating range.
2. Mit Gleichdruckverbrennung arbeitende Gasturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei übermäßiger Nutzluftentnahme und daraus sich ergebender Brennstoffmengenerhöhung die Überschreitung der zulässigen Treibgashöchsttemperatur durch Drosselung der Nutzluftmenge mittels einer durch Thermostat (15) betätigten Einrichtung (16) verhütet wird. 2. Gas turbine after working with constant pressure combustion Claim i, characterized in that in the event of excessive extraction of useful air and from it The resulting increase in fuel quantity means that the maximum permissible fuel gas temperature is exceeded by throttling the amount of useful air by means of a thermostat (15) actuated Facility (16) is prevented. 3. Mit Gleichdruckverbrennung arbeitende Gasturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ;bei Abfall der Nutzluftmenge und daraus sich ergebender - Antriebsleistüngsverminderung und infolge zunehmender Brennstoffmenge steigender Drehzahlerhöhung die Überschreitung einer gewissen Höchstdrehzahl (z. B. etwa io°/o unter Ausklinkdrehzahl des Sicherheitsreglers) durch einen Geschwindigkeitsgrenzregler (17), der ein weiteres Erhöhen der Bremistoffzufuhr (13, 14) verhindert, unterbunden wird. 3. Gas turbine operating with constant pressure combustion according to claim i, characterized in that; in the event of a decrease in the amount of useful air and from it resulting - drive power reduction and as a result of increasing fuel quantity increasing speed increases the exceeding of a certain maximum speed (e.g. B. about io ° / o below the release speed of the safety controller) by a speed limit controller (17), which prevents a further increase in the fuel supply (13, 14), is prevented will. 4. Mit Gleichdruckverbrennung arbeitende Gasturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichung, der höchsten Brennstof-ixnenge und der oberen Grenzleistung der Gasturbine eine weitere Leistungsanforderung durch Drosseln der Nutzluftabgabe mittels Vorrichtung (16), die durch die Endstellung der Brennstofregeleinrichtung (13, 14) ausgelöst wird, verhindert wird.4. Working with constant pressure combustion gas turbine according to claim i, characterized marked that when it is reached, the highest fuel quantity and the upper one Limit power of the gas turbine another power requirement by throttling the Useful air delivery by means of device (16), which is triggered by the end position of the fuel control device (13, 14) is triggered is prevented.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1011767B (en) * 1952-07-30 1957-07-04 Cem Comp Electro Mec Underwater jet propulsion for watercraft
US2806684A (en) * 1951-06-01 1957-09-17 Power Jets Res & Dev Ltd Output control for hot air gas turbine plant

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