DE740492C - Device for regulating the power or speed of an air compressor operated by the pressurized combustion gases of a steam generator in dependence on its load, to which an auxiliary steam turbine is connected - Google Patents
Device for regulating the power or speed of an air compressor operated by the pressurized combustion gases of a steam generator in dependence on its load, to which an auxiliary steam turbine is connectedInfo
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Description
Einrichtung zum Regeln der Leistung bzw. Drehzahl eines durch die Druckfeuerungsgase eines Dampferzeugers in Abhängigkeit von dessen Belastung betriebenen Luftverdichters, an welchen eine Hilfsdampfturbine angeschlossen ist Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Leistung bz-,v. Drehzahl eines durch die Druckfeuerungsgase eines Dampferzeugers in Abhängigkeit von .dessen Belastung betriebenen Luftverdichters, an welchen eine Hilfsdampfturbine für den Betrieb bei schwachen Kesselbelastungen angeschlossen ist, während die bei starken Kesselbelastungen im überschuß vorhandenen Feuerungsgase die Gasturbine umgehen.Device for regulating the power or speed of a through the Pressurized combustion gases of a steam generator operated depending on its load Air compressor to which an auxiliary steam turbine is connected The invention refers to a device for regulating the performance or, v. Speed of a by the pressurized combustion gases of a steam generator depending on its load operated air compressor, on which an auxiliary steam turbine for operation at is connected to weak boiler loads, while that is connected to heavy boiler loads Bypass the gas turbine in the excess combustion gases.
Es ist bekannt, den Antrieb des Luftverdichters durch die den Feuerungsgasen entzogene Energie durchzuführen und dies für eine bestimmte Betriebsbelastung :des, Dampferzeugers b'zw. seiner Feuerung; da bei allen geringeren Belastungen die Leistung der Gasturbine nicht ausreicht, wird eine Hilfsenergiequelle für den Betrieb des Verdichters vorgesehen, beispielsweise eine Dampfturbine.It is known that the air compressor is driven by the combustion gases to carry out extracted energy and this for a certain operating load: the, Steam generator or its firing; because at all lower loads the performance the gas turbine is insufficient, an auxiliary power source for the operation of the Compressor provided, for example a steam turbine.
Für die Betriebsbelastungen des Kessels, deren Verdampfung über derjenigen liegt, bei der der Antrieb des Luftverdichters ohne äußere Zusatzenergie möglich ist, entwickelt die Gasturbine eine überschußleistung, so daß es, um ein Durchgehen des Maschinensatzes zu verhüten, notwendig wird, einen Teil der der Gasturbine zuströmenden Energie durch Ableiten eines Teiles der Gasmenge in,den Auspuff zu beseitigen.For the operating loads of the boiler, their evaporation above that in which the air compressor can be driven without additional external energy is, the gas turbine develops an excess power, causing it to run away of the machine set, it becomes necessary to prevent a part of the gas turbine flowing into it Eliminate energy by diverting part of the amount of gas in to the exhaust.
Für jeden Verdampfungsgrad des Kessels, der durch einen bestimmten Brennstoffverbrauch bestimmt ist, muß der Luftverdichter eine entsprechende Luftmenge zur Erzielung einer guten Verbrennung liefern.For each degree of evaporation of the boiler caused by a certain Fuel consumption is determined, the air compressor must have a corresponding amount of air to achieve good combustion.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, selbsttätig der Kesselbelastung entsprechend, die Leistungen der den Verdichter treibenden Kraftmaschinen zu regeln., Der Gegenstand der Erfindung ist gekennzeichnet durch Steuerteile, die die vom Luftverdichter gelieferte Luftmenge in Abhängigkeit von der Brennstoffmenge dadurch regeln, daß sie zunächst, bei schwachen Belastungen, den Regelkörper in der Dampfzuführungs- Leitung zur Hilfsdampfturbine und dann, bei stärkeren Belastungen, den Regelkörper in der Gasregelungsleitung der Gasturbine steuern; die beiden Regelkörper werden nacheinander durch die vereinte Wirkung eines auf die Brennstoffabgabe und eines auf die Luftmenge bzw. auf die Drehzahl des Luftverdichtersatzes ansprechenden Steuerteiles gesteuert. Zur Steuerung der Regelkörper dienen zwei an sich bekannte Hilfsmotoren, deren Steuer-Hebel an ein gemeinsames Steuergelenk argeschlossen sind, das von den Steuerteilen gesteuert wird. Es wird also die der Hilfsdampfturbine zuströmende Energiemenge und die unmittelbar in den Auspuff der Gasturbine geleitete Gasmenge selbsttätig geregelt, so:daß für jede von der Feuerung verbrauchte Brennstoffmenge möglichst wirtschaftlich die zurVerbrennung erforderlicheLuftmenge zur Verfügung gehalten wird.The inventor set himself the task of automatically controlling the boiler load accordingly to regulate the performance of the prime mover driving the compressor., The object of the invention is characterized by control parts that control the air compressor Regulate the amount of air supplied as a function of the amount of fuel in that first, with low loads, the regulating body in the steam supply management to the auxiliary steam turbine and then, with heavier loads, the control body in the Control the gas control line of the gas turbine; the two control bodies become one after the other through the combined effect of one on fuel delivery and one on air volume or the control part responding to the speed of the air compressor set. Two auxiliary motors, known per se, and their control levers are used to control the regulating body are connected to a common control joint, which is controlled by the control parts will. It is therefore the amount of energy flowing into the auxiliary steam turbine and the amount immediately The amount of gas directed into the exhaust of the gas turbine is automatically regulated, so that for every amount of fuel consumed by the furnace is as economical as possible for combustion required air volume is kept available.
Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens .grundzügig dar.The drawing represents two exemplary embodiments of the concept of the invention . generously represents.
A'bb. i zeigt Kurven des Verlaufs der Leistungsänderung des Verdichters, der den Verdichter treibenden Gasturbine kind Dampfturbine.A'bb. i shows curves of the course of the change in capacity of the compressor, the gas turbine driving the compressor or the steam turbine.
Abb.2 stellt die Regeleinrichtung dar, die in Abhängigkeit der abegebenen Luft- und Brennstoffmenge wirkt.' Abb. 3 und 4. zeigen zwei Regelstellungen der Regeleinrichtung.Fig.2 shows the control device, which depends on the delivered The amount of air and fuel is effective. ' Fig. 3 and 4. show two control positions of the Control device.
Abb. 5 stellt eine Regeleinrichtung dar, die in Abhängigkeit vom Brennstoffverbrauch und mittels eines Fliehkraftreglers steuert.Fig. 5 shows a control device that depends on fuel consumption and controls by means of a centrifugal governor.
Der den Verdichter 2 treibenden Gasturbine i werden durch eine Leitung 3 die von der Feuerung des Kessels 4 kommenden Verbrennungsgase durch einen oder mehrere Masutbrenner 5 zugeleitet. Die Verbrennungsgase beheizen zunächst ein Rohrbündel 6, durchströmen die Gasturbine i und werden hierauf dem Rohrbündel ; zugeleitet.The gas turbine i driving the compressor 2 is supplied with the combustion gases coming from the furnace of the boiler 4 through a line 3 through one or more masut burners 5. The combustion gases first heat a tube bundle 6, flow through the gas turbine i and are thereupon the tube bundle; forwarded.
Die- Hilfsturbine 8 liefert die Zusatzleistung, die bei schwachen Verdampfungsgraden zum :Antrieb des Turbogebläsesatzes erforderlich ist. Der Dampf strömt der Turbine 8 durch das Dampfventil 39 zu.The auxiliary turbine 8 provides the additional power that is weak Degree of evaporation to: drive the turbo blower unit is required. The steam flows to the turbine 8 through the steam valve 39.
Es besteht eine unmittelbare Verbindung 9 zwischen der Gaszuströmleitung 3 zur Gasturbine und deren Auspuffleitung. Der Anteil der Gasmenge, welcher durch .die Leitung 9 strömt, wird durch das Gasventil 37 geregelt.There is a direct connection 9 between the gas inflow line 3 to the gas turbine and its exhaust line. The proportion of the amount of gas that passes through The line 9 flows is regulated by the gas valve 37.
Das Schaubild, dargestellt in Abb. i, läßt die Forderungen erkennen, die an die erfindungsgemäßeEinrichtunggestelltwerden. DieAbszissen C des Schaubildes bedeuten die in der Feuerung verbrauchten Brennstoffmengen, die dem Verdampfungsgrade des Kessels imwesentlichen angenähert verhältnisgleich sind, und die Ordinaten bedeuten die Leistungen; die Kurve i' stellt den Leistungsverlauf der Gasturbine, die Kurve 2' den des Verdichters mit steigender Brennstoffzuführung dar. Der Ordinatenunterschied dieser beiden Kurven. Leistungskurve S', gibt die Zusatzleistung an, «-elche durch die Dampfturbine jeweils zu liefern ist. Es ist ersichtlich, daß die Zusatzleistung zunächst mit der Dampfabgabe des Kessels ansteigen, dann jedoch, nach Cberschreiten des Punktes A, abnehmen und bei einer bestimmten, durch den Punkt B angedeuteten Kesselbelastung auf Null herabsinken soll. Jenseits dieses Betriebszustandes wird die Leistung der Gasturbine zu reichlich; daher muß das Dampfventil 39 für diese Kesselbelastungen die Dampfzufuhr zur Zusatzturbine 8 sperren und das Gasventil 37 geöffnet werden, damit ein Teil der zur Dampfschlagung dienenden Gasmenge in den Auspuff geleitet «-erde.The diagram shown in Fig. I shows the requirements that are placed on the device according to the invention. The abscissas C of the diagram mean the amounts of fuel consumed in the furnace, which are essentially approximately in proportion to the degree of evaporation of the boiler, and the ordinates mean the outputs; curve i 'represents the power curve of the gas turbine, curve 2' that of the compressor with increasing fuel supply. The difference in ordinates between these two curves. Power curve S ', indicates the additional power «-which is to be delivered by the steam turbine in each case. It can be seen that the additional output initially increases with the steam output from the boiler, but then decreases after point A has been exceeded and should drop to zero at a certain boiler load indicated by point B. Beyond this operating state, the power of the gas turbine becomes too abundant; Therefore, the steam valve 39 must shut off the steam supply to the auxiliary turbine 8 for these boiler loads and the gas valve 37 must be opened so that part of the gas quantity used for steam hammering is directed into the exhaust pipe.
Die Steuerung des Dampfventils 39 und des 4n der die Gasturbine umgehenden Leitung 9 angeordneten Gasventils 37 erfolgt selbsttätig durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, die, damit eine gute Verbrennung bei allen Kesselbelastungen erzielt werde, die Verhältnisgleichheit zwischen :der Druckluftlieferung und der Brennstoffzufuhr beizubehalten ermöglicht.The control of the steam valve 39 and the 4n bypassing the gas turbine Line 9 arranged gas valve 37 takes place automatically by the invention Device that achieves good combustion with all boiler loads will, the equality of relationship between: the compressed air supply and the fuel supply allows to maintain.
Durch das Düsenrohr io und durch die Rohrleitung 38 strömt die vom Verdichter gelieferte Druckluft. Der Brennstoff wird durch das Düsenrohr i i geleitet. Auf die Kolben- 12 und 13 wirkt jeweils der von entsprechenden Düsenrohren abgenommene Druckunterschied. Diese Kolben beeinflussen einen Hebel 14, 15, der um das Gelenk 14 schwenken kann und dessen Gleichgewichtslage einer bestimmten Verhältnisgleichheit zwischen den Druckunterschieden und damit auch zwischen der Luft- und der Brennstofflieferung entspricht.Through the nozzle pipe io and through the pipe 38 flows from the Compressed air supplied to the compressor. The fuel is directed through the nozzle tube i i. The one removed from the corresponding nozzle tubes acts on the piston 12 and 13 Pressure difference. These pistons affect a lever 14, 15 around the joint 14 can pivot and its equilibrium position of a certain equality of relationship between the pressure differences and thus also between the air and fuel delivery is equivalent to.
Die Verhältnisgröße kann durch Verschieben des Gelenkes 14 geändert und damit auch das Verhältnis der Hebelarme 14. 16 und i4, 17 geändert werden. Man kann auf diese Weise den Luftüberschuß entsprechend der Dichte und Zähigkeit des Brennstoffes einstellen.The ratio can be changed by moving the joint 14 and thus also the ratio of the lever arms 14, 16 and i4, 17 can be changed. Man in this way can the excess air according to the density and toughness of the Adjust fuel.
Brennstoff- und Luftlieferungen bewirken Verlagerungen des Hebels 14, 15 und damit Verstellungen des Steuergelenkes i8 in senkrechter Richtung, wodurch die Steuerhebel 20 und 19 die Hilf smotorenschieber 42, 43 und mit ihnen die Ventilsteuerkolben .40, 41 steuern; diese Steuerbewegungen bezwecken die Einstellung der Ventile 37 und 39 im Sinne von Schließ- und Offenstellungen.Fuel and air supplies cause displacements of the lever 14, 15 and thus adjustment of the control joint i8 in the vertical direction, whereby the control lever 20 and 1 9 the auxiliary smotorenschieber control 42, 43 and with them the valve control piston .40, 41; the purpose of these control movements is to adjust the valves 37 and 39 in the sense of closed and open positions.
Die mit ausgezogenen Linien bedeutete Stellung der Steuerhebel 2o und i9 in Abb. 3 und 4 entspricht der des Betriebsbeginnes; die Ventile 37 und 39 sind hierbei geschlossen. Von der Stellung 18 an bis zu der Stellung 18" (Abb.4) bleibt das Gasventil 37 geschlossen, während das Dampfventil 39 bis zur vollen Eröffnung in der Hebelstellung i8" öffnet. In den Abb. 3,4 sind die entsprechenden Stellungen der Ventile 37 und 39 und die der zugehörenden Hilfsmotoren gestrichelt gezeichnet, Im einzelnen spielt sich der Regelvorgang in den drei verschiedenen Kesselbelastungszuständen zwischen O und A, zwischen A und B und jenseits des Betriebspunktes B (Abb. i), beispielsweise bei steigenden Verdampfungsgraden, folgendermaßen ab (Abb. 2) i. Regelungsverlauf zwischen O und A. In diesem Betriebsbereich ist nur das Dampfventil 39 in der Dampfzuführungsleitung zur Hilfsdampfturbine 8 einstellbar, während das Gasventil 37 in der Gaszweigleiteng 9 geschlossen bleibt. Eine steigende -Verdampfung ist stets einem entsprechend steigenden Brennstoffverbrauch gleichzusetzen. Eine gesteigerte Brennstoffzufuhr wirkt sich mittels des Düsenrohres i i auf den Kolben 13 derart aus, daß das Gelenk 18 der Steuerung (etwa nach 18", Abb. 4) nach unten bewegt wird. Die Schieber der beiden Hilfsmotoren 42 und 43 werden nach oben gezogen, wodurch Drucköl auf der Oberseite der Ventilsteuerkolben 4o und 41 zur Wirkung kommt. Da jedoch das Gasventil 37 auf seinem Sitz ruht, so ändert sich die Stellung des zugehörenden Ventilsteuerkolbens 4o nicht. Lediglich der Kolben 41 wird nach unten bewegt, der das Dampfventil 39 weiter öffnet. Die dadurch herbeigeführte Steigerung der Antriebsenergie erhöht die Drehzahl des Verdichtersatzes. Der Luftverdichter liefert mehr Verbrennungsluft.The position of the control levers 2o and i9 in Fig. 3 and 4, indicated by solid lines, corresponds to the start of operation; the valves 37 and 39 are closed here. From position 18 up to position 18 ″ (FIG. 4) the gas valve 37 remains closed, while the steam valve 39 opens until it is fully opened in the lever position i8 ″. In Fig. 3, 4 the corresponding positions of the valves 37 and 39 and those of the associated auxiliary motors are shown in broken lines.In detail, the control process takes place in the three different boiler load conditions between O and A, between A and B and beyond operating point B ( Fig. I), for example with increasing degrees of evaporation, as follows (Fig. 2) i. Control course between O and A. In this operating range, only the steam valve 39 in the steam supply line to the auxiliary steam turbine 8 can be set, while the gas valve 37 in the gas branch line 9 remains closed. Increasing evaporation is always to be equated with a corresponding increase in fuel consumption. An increased fuel supply has an effect on the piston 13 by means of the nozzle pipe ii in such a way that the joint 18 of the control is moved downwards (approximately to 18 ", Fig. 4). The slides of the two auxiliary motors 42 and 43 are pulled upwards, whereby pressure oil comes into effect on the upper side of the valve control piston 4o and 41. However, since the gas valve 37 rests on its seat, the position of the associated valve control piston 4o does not change The resulting increase in drive energy increases the speed of the compressor set, and the air compressor supplies more combustion air.
Hiermit wächst der Druckunterschied im Venturirohr io, also auch der Druck auf die Unterseite des Kolbens. 12. Diese Drucksteigerung ruft einen Widerstand gegen die Abwärtsbewegung des Kolbens 13 hervor. Die Bewegung des Hebels 14 bis 15 bzw. des Steuergelenkes 18 kommt schließlich zum Stillstand, wenn sich die Momente der Drücke auf die Kolben 12 und 13 in bezug auf den Hebeldrehpunkt 14 das Gleichgewicht halten. Den gewählten Ausführungsbedingungen entsprechend tritt dies dann ein, wenn sich die Verbrennungsluftmenge im selben Verhältnis zur vergrößerten Brennstoffmenge gesteigert hat. Die Verhältnisgleichheit zwischen beiden ist also auch bei der erhöhten Kesselbelastung erhalten geblieben.This increases the pressure difference in the Venturi tube io, including the Pressure on the underside of the piston. 12. This increase in pressure creates resistance against the downward movement of the piston 13. The movement of the lever 14 bis 15 or the control joint 18 finally comes to a standstill when the moments the pressures on the pistons 12 and 13 with respect to the fulcrum 14 the equilibrium keep. According to the selected execution conditions, this occurs when the amount of combustion air is in the same proportion to the increased amount of fuel has increased. The equality of relationship between the two is therefore also in the case of the increased Boiler load remained.
2. Regelungsvorgang zwischen A und B. ,_ Auch in diesem Betriebsbereich bleibt das Gasventil 3.7 noch geschlossen. Um bei steigender Kesselbelastung nun auch noch eine der Brennstofferhöhung entsprechende Steigerung der Verbrennungsluft zu erzielen, also die Verhältnisgleichheit zwischen beiden aufrechtzuerhalten, müßte entsprechend dem Absinkender Kurve 8' bzw. der Annäherung der Kurven z' und 2' (Abb. 1) das Dampfventil 39 mehr und mehr schließen; denn infolge der Temperatursteigerung und der erhöhten Menge der Feuerungsgase nähert sich nun die Leistungsabgabe der Abgasturbine mehr und mehr dem Leistungsbedarf des von ihr getriebenen Verdichters.2. Control process between A and B., _ Also in this operating range the gas valve 3.7 remains closed. To with increasing boiler load now also an increase in the combustion air corresponding to the increase in fuel to achieve, that is, to maintain the equality of relationship between the two, would have to be corresponding to the decrease in curve 8 'or the convergence of curves z' and 2 '(Fig. 1) close the steam valve 39 more and more; because as a result of the increase in temperature and the increased amount of combustion gases now approaches the power output of Exhaust gas turbine more and more the power requirement of the compressor it drives.
Entgegen dieser Forderung auf Schließen des Dampfventils 39 macht sich aber zunächst auch in diesem Bereiche die vergrößerte Brennstoffzufuhr, durch welche der Kolben 13 und das Steuergelenk 18 nach unten gedrückt wird, in einer gesteigerten Öffnung des Dampfventils 39 geltend. Dem Verdichtersatz wird also zu viel Energie zugeführt; .der Luftverdichter liefert daher mehr Verbrennungsluft, als der Verhältnisgleichheit entspricht. Dies führt zu noch stärkerem Anwachsen des Druckunterschiedes im Venturirohr io. Der Kolben 12 gleicht dadurch nicht nur wie im erstbeschriebenen Fall den Abwärtsdruck des Kolbens 13 aus, sondern bewegt den Hebel 14 bis 15, also das Steuergelenk 18 nach oben. Dadurch schließt das Dampfventil 39 um so viel, wie in diesem Be-, triebsbereich erforderlich und das Absinken der Kurve 8' es verlangt. Der vorerst aufgetretene überschuß an Verbrennungsluft verschwindet, so daß sich auch in diesem Bereich die Brennstoffmenge und die Verbrennungsluftmenge verhältnisgleich erhöht haben.Contrary to this requirement, closing the steam valve 39 makes However, the increased fuel supply is initially evident in this area as well which the piston 13 and the control joint 18 is pressed down, in one increased opening of the steam valve 39 applies. So the compressor set is closed a lot of energy supplied; .the air compressor therefore delivers more combustion air, than corresponds to proportional equality. This leads to even greater growth the pressure difference in the venturi io. As a result, the piston 12 not only resembles as in the first described case, the downward pressure of the piston 13 from, but moved the lever 14 to 15, so the control joint 18 upwards. This closes the steam valve 39 by as much as is required in this operating area and the drop in the Turn 8 'demands it. The excess combustion air that initially appeared disappears, so that the amount of fuel and the amount of combustion air are also in this area have increased proportionally.
So bewirkt das Gegenspiel der beiden: Kolben 12 und 13 stets eine verhältnisgleiche Änderung der Brennstoff- und der Verbrennungsluftmenge. Steigt die Luftlieferung stärker, was der Fall ist, wenn die Antriebsenergie des Verdichtersatzes stärker, als @es der verhältnisgleichen Luftlieferung bzw. der Kurve 2' (Abb. 1) entspricht, wächst, so steigt damit auch der im Düsenrohr io erzeugte Druck stärker, um die Druckwirkung seitens des Venturirohres ii zu begrenzen,- als es erforderlich. Der übersteigerte Druck im Düsenrohr io wird. dann in dem Sinne wirksam tätig, daß er durch Schließen des Dampfventils 39 die zu starke Antriebsenergie des Verdichtersatzes verringert.The counterplay between the two: pistons 12 and 13 always causes one proportional change in the amount of fuel and combustion air. Increases the air delivery stronger, which is the case when the drive energy of the compressor set stronger than @es of the relative air delivery or curve 2 '(Fig. 1) corresponds, grows, so the pressure generated in the nozzle pipe io also rises more sharply, in order to limit the pressure effect on the part of the venturi tube ii, - as required. The excessive pressure in the nozzle pipe becomes io. then effectively active in the sense that he by closing the steam valve 39 the excessive drive energy of the compressor set decreased.
3. Regelungsverlauf jenseits B.3. Course of regulation beyond B.
Dieser Regelungsverlauf ähnelt etwa dem beschriebenen Vorgang zwischen A und B, nur ist in diesem Fall das Dampfventil 39 dauernd geschlossen, wobei die Stellung des Gasventils 37 geregelt wird. Mit steigender . Verdampfung, das ist steigende Brennstoffzufuhr, soll sich entsprechend dem Auseinanderlaufen der Kurven i' und :z' (Abb. i) das Gasventil 37 mehr und mehr öffnen, da die Überschußenergie der Feuerungsgase mehr und mehr steigt.This control course is roughly similar to the process described between A and B, only in this case the steam valve 39 is permanently closed, the position of the gas valve 37 being controlled. With increasing. Evaporation, i.e. increasing fuel supply, should open the gas valve 37 more and more as the curves i 'and: z' (Fig. I) diverge, since the excess energy of the combustion gases increases more and more.
Zunächst tritt jedoch das entgegengesetzte ein; denn steigt die Brennstoffzufuhr, so bewegt der stärkere Druck im Düsenrohr i i den Kolben 13, das Steuergelenk 18 und damit auch den Ventilsteuerkolben d.o nach unten, wodurch der Verschlußkörper des Gasventils 37 sich seinem Sitze zu bewegt, statt, wie gefordert, in der Richtung einer Offen.stellung sich zu bewegen. Die 'Menge der unmittelbar abgeleiteten Cberschußgase wird also verringert und dadurch die Drehzahl des Luftverdichtersatzes erhöht. Die wachsende Verbrennungsluftmenge erhöht den Druck auf die Unterseite des Kolbens 12, so daß er sich der Abwärtsbewegung des Kolbens 13 widersetzt. Infolge ihrer erhöhten Temperaturen sind nun die der Gasturbine zuströmenden Feuergase leistungsfähiger als bisher; der Verdichtersatz läuft zu rasch und liefert Verbrennungsluft im Überschuß. Der sich hierdurch im Düsenrohr io noch verstärkende, auf den Kolben 12 wirkende Druck bringt nicht nur die Abwärtsbewegung des Kolbens 13 vollkommen zum Stillstand, sondern zieht die Steuerteile, also auch das Steuergelenk 18, nach oben. Hierdurch wird die gewünschte Offenstellung des Gasventils 37 erreicht. Diese Bewegung kommt zum Stillstand, wenn die Drücke auf die Kolben 12 und 13 einander das Gleichgewicht halten.First, however, the opposite occurs; because the fuel supply increases so the higher pressure in the nozzle tube i i moves the piston 13, the control joint 18 and thus also the valve control piston d.o down, whereby the closure body of the gas valve 37 moves towards its seat instead of, as required, in the direction an open position to move. The amount of excess gases discharged immediately is therefore reduced, thereby increasing the speed of the air compressor set. the an increasing amount of combustion air increases the pressure on the underside of the piston 12 so that it opposes the downward movement of the piston 13. As a result of her At higher temperatures, the fire gases flowing into the gas turbine are more efficient as before; the compressor set runs too quickly and supplies excess combustion air. The one which is thereby strengthened in the nozzle tube and acts on the piston 12 Pressure not only brings the downward movement of the piston 13 to a complete standstill, but pulls the control parts, including the control joint 18, upwards. Through this the desired open position of the gas valve 37 is reached. This movement is coming to a standstill when the pressures on pistons 12 and 13 balance each other keep.
Auch die Regelungsvorgänge beim. L%bergang von dem einen Betriebsbereich in den benachbarten lassen sich nach vorstehendem ohne erhebliche Schwierigkeiten verfolgen. In der Höhe des Punktes Ä (Abb. i) muß gemäß Kurve 8' die von der Dampfturbine zu liefernde Zusatzenergie jeweils annähernd gleich ,groß sein. Steigt in einem kurz vor A liegenden Betriebspunkte der '#Terdampfungsgrad und damit die Brennstoffzufuhr, so öffnet sich zunächst, wie unter i beschrieben, das Dampfventil 39, die Drehzahl des Verdichtersatzes steigt an, und zwar stärker, als es der Verhältnisgleichheit zwischen Brennstoff- und Luftlieferung entspricht. Durch die zu starke Luftzufuhr, die sich als verstärkter Druck auf die Unterseite des Kolbens 12 geltend macht, wird der Verschlußkörper des Dampfventils 39 seinem Sitz genähert, und zwar so weit, daß er etwa wieder in seiner Ausgangsstellung steht, denn dann halten die einander entgegenwirkenden Kräfte der Kolben ii und 13 am Hebel 14 bis 15 Gleichgeweicht, wobei zugleich eine erhöhte Luftlieferung der Kurve a' entsprechend verhältnisgleich zu der Steigerung der Brennstoffmenge eintrat.The control processes at the. L% transition from one operating area in the neighboring can be according to the above without significant difficulties follow. At the height of point Ä (Fig. I), according to curve 8 ', that of the steam turbine The additional energy to be supplied must be approximately the same, large. Rises in one operating points shortly before A, the '#degree of evaporation and thus the fuel supply, so first of all, as described under i, the steam valve 39, the speed, opens the compressor rate increases, and more so than the ratio equality between fuel and air delivery. Due to the excessive air supply, which asserts itself as increased pressure on the underside of the piston 12, the closure body of the steam valve 39 is brought closer to its seat, namely so far, that he is back in his original position, because then they hold each other counteracting forces of pistons ii and 13 on levers 14 to 15 equilibrium, at the same time an increased air delivery of the curve a 'correspondingly proportionally to increase the amount of fuel occurred.
Schließlich sei angenommen, daß der Ausgangszustand eine wenig unter dem Punkt B liegende Belastung sei, in welchem das Dampfventil 39 noch etwas offen, das Gasventil 37 jedoch noch geschlossen ist. Wird nun die Brennstoffzufuhr etwas gesteigert, so öffnet auch fetzt zunächst wieder der Druck auf die Oberseite-des Kolbens 13 (las Dampfventil 39. Da dieses aber gemäß Abb. i bei richtiger Einregelung der den Verdichtersatz treibenden Energiequellen im Punkt B' geschlossen sein soll, so ist die Antriebsenergie des V erdichtersatzes zu groß: er läuft zu rasch und liefert zu viel Luft. Dies macht sich über die Teile io und i i in der beschriebenen Weise in einer Schließbewegung des Verschlußkörpers des Dampfventils 39 geltend, so weit, daß bei einem Betrieb genau im Punkte B' beide Ventile geschlossen bleiben. Entspricht dagegen die Kesselbelastung einem jenseits von B' liegenden Punkte. so läuft der Verdichtersatz selbst nach vollem Schluß des Dampfventils 39 bei geschlossenem Gasventil 37 noch zu rasch, da, wie die auseinanderstrebenden Kurien jenseits des Punktes B' zeigen, die Energie der in der Gasturbine ausgenutzten Feuergase größer ist als die vom Verdichter verbrauchte Energie. Der Verdichter liefert zu viel Luft, wodurch, wie vorher beschrieben, durch Einwirkung der Steuerungsteile io und 12 der Ventilsteuerkolben 40 und damit das Gasventil 37 etwas angehoben wird.Finally, it is assumed that the initial state is a load slightly below point B, in which the steam valve 39 is still somewhat open, but the gas valve 37 is still closed. If the fuel supply is now increased slightly, the pressure on the top side of the piston 13 opens again (read steam valve 39. However, since this should be closed at point B 'according to Fig. so the drive energy of the compressor set is too great: it runs too quickly and delivers too much air.This makes itself felt via parts io and ii in the manner described in a closing movement of the closure body of the steam valve 39, so far that during operation Both valves remain closed exactly at point B '. If, on the other hand, the boiler load corresponds to a point beyond B', the compressor set still runs too quickly even after the steam valve 39 is fully closed with the gas valve 37 closed, as do the diverging curiae beyond the point B 'show that the energy of the fire gases used in the gas turbine is greater than the energy consumed by the compressor. The compressor delivers too much air, as a result of which, as previously described, the valve control piston 40 and thus the gas valve 37 are raised somewhat by the action of the control parts 10 and 12.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, die entsprechende Abänderungen selbstcerständlich zuläßt, ist die Aufgabe, das Schließen der Ventile, wie dies die Leistungsverlaufkurven in Abb. i erfordern, selbsttätig erfolgen zu lassen, gelöst. Die Änderung der Dampfturbinenleistung ist der durch die Kurve 8' in Ab-b. i dargestellten Leistungsänderung angepaßt.With the device according to the invention, the corresponding modifications It goes without saying that the job is closing the valves like this the performance curves in Fig. i require that they take place automatically, solved. The change in the steam turbine power is that indicated by curve 8 'in Ab-b. i adjusted power change shown.
Die Regelungsart nach Abb. 5 sieht die Beeinflussung unmittelbar durch die Verbrennungsluftmenge nicht vor; statt dessen Übernimmt ein Fliehkraftregler einen Teil der Steuerung. Die Eröffnung des Dampfventils 39 bis zur Höchstleistung der Turbine wird auch in diesem Falle durch den Druckunterschied .gesteuert, der in einem Düsenrohr durch den der Feuerung zugeführten Brennstoff entsteht. Das allmähliche Schließen des Dampfventils mit weiter steigendem Verdampfungsgrad und das Öffnen der Gasumgehungsleitung 9 nach vollem Dampfabschluß übernimmt der Fliehkraftregler.The type of control according to Fig. 5 sees the influence immediately the amount of combustion air is not available; instead, a centrifugal governor takes over part of the control. The opening of the steam valve 39 to maximum power the turbine is controlled by the pressure difference in this case, too arises in a nozzle pipe through the fuel fed to the furnace. The gradual one Closing and opening of the steam valve as the degree of evaporation continues to increase the gas bypass line 9 after full steam shutdown takes over the centrifugal governor.
Bei der Ausführung nach Fig. 5 wird der durch die Brennstoffzufuhr im Düsenrohr i i entstehende Druckunterschied auf einen Kolben 2i übertragen, der andererseits unter der Wirkung einer regelbaren. Gegenfeder 22 steht. Diese Feder ist so eingestellt, daß der Kolben 21 bei derjenigen bestimmten Brennstoffmengenzuführung, die die Hörhstleistung der Dampfturbine nötig macht (bezeichnet durch den Punkt A im Schaubild Abb. i), die durch einen Anschlag festgelegte Stellung z1' einnimmt.In the embodiment according to FIG. 5, the fuel supply in the nozzle tube i i transferred pressure difference to a piston 2i, the on the other hand under the effect of a controllable. Counter spring 22 is. This feather is set so that the piston 21 at that particular fuel quantity supply, the the hearing power of the steam turbine makes necessary (denoted by the point A in Diagram Fig. I), which assumes position z1 'determined by a stop.
Die Reglermuffe 25 des Fliehkraftreglers 23 verläßtden Anschlag 26 der vorgesehenen Feder 24 erst, wenn die Drehzahl des Verdichtersatzes einen gewissen Wert überschreitet; die Feder 24 ist so eingestellt, daß diese Drehzahl genau dem Belastungsgrade entspricht, der die höchste Zusatzleistung der Dampfturbine nötig macht (Punkt A im Schaubild Abb. i).The regulator sleeve 25 of the centrifugal regulator 23 leaves the stop 26 the provided spring 24 only when the speed of the compressor set a certain Value exceeds; the spring 24 is adjusted so that this speed is exactly the Corresponds to the degree of load that requires the highest additional power of the steam turbine power (point A in the diagram Fig. i).
Bei Kesselbelastungen, die zwischen Null und dem Punkte A im Schaubild (Abb. i) liegen, tritt der Fliehkraftregler nicht in Wirkung; das Gelenk a7 des einen Hebelarms verharrt in seiner Lage. Das Gelenk 28 der mit .der Reglermuffe 25 verbundenen Stange 5o ist ein Festpunkt. Das Ende der Stange des Kolbens 21 verschiebt sich dagegen von der Stellung 29 in die Stellung 29' und das Gelenk 3o des Hebels 27, 29 aus der Stellung 30 in die Stellung 30'*. Von diesem Zeitpunkt an legt sich, und zwar für alle höheren Kesselbelastungen, der Kolben 2 1 in der Stellung 2i' gegen seinen Anschlag, so daß nun der Punkt 29' ein fester Drehpunkt wird.In the case of boiler loads between zero and point A in the diagram (Fig. I), the governor does not take effect; the joint a7 of one lever arm remains in its position. The joint 28 of the rod 5o connected to the regulator sleeve 25 is a fixed point. The end of the rod of the piston 21, however, moves from the position 29 to the position 29 'and the joint 3o of the lever 27, 29 from the position 30 to the position 30' *. From this point in time, for all higher boiler loads, the piston 2 1 is in position 2i 'against its stop, so that now the point 29' becomes a fixed fulcrum.
In diesem Augenblick tritt der Fliehkraftregler in Tätigkeit. Eine Steigerung der Brennstoffzufuhr bewirkt eine Erhöhung der Gastemperatur und dadurch ein Ansteigen der Drehzahl des Verdichtersatzes, so daß sich nun ,das Gelenk 27 in die Stellung 27' und schließlich in die Stellung 27" verschiebt, während das Gelenk 30 von der Stellung 30' in die Stellung 3o zurückkehrt und schließlich in .die Stellung 3o" wandert. Die Verlagerung des Gelenkes 30 wird vom Gelenk 18 aus auf die Ventile 37 und 39 durch eine Vorrichtung übertragen, die der des Ausführungsbeispiels nach Abb. -- entspricht.At this moment the governor comes into action. An increase in the fuel supply causes an increase in the gas temperature and thus an increase in the speed of the compressor set, so that now, the joint 27 moves into the position 27 'and finally into the position 27 ", while the joint 30 moves from the position 30' in the position 3o returns and finally moves into .the position 3o ". The displacement of the hinge 30 is transmitted from the joint 8 from 1 to the valves 37 and 39 by a device similar to that of the embodiment of Figure - corresponds to..
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR740492X | 1934-09-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE740492C true DE740492C (en) | 1943-10-22 |
Family
ID=9134872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES124669D Expired DE740492C (en) | 1934-09-22 | 1935-05-12 | Device for regulating the power or speed of an air compressor operated by the pressurized combustion gases of a steam generator in dependence on its load, to which an auxiliary steam turbine is connected |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE740492C (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE385497C (en) * | 1923-11-23 | John Maitland Hopwood | Process for controlling combustion systems with gaseous or liquid fuels | |
| DE427958C (en) * | 1921-03-06 | 1926-04-19 | Josef Heinrich Reineke | Device for regulating the amount of air or gas in gas firing systems |
| CH168829A (en) * | 1932-05-11 | 1934-04-30 | Bbc Brown Boveri & Cie | Safety device on pressure-fired steam generators with gas turbines. |
-
1935
- 1935-05-12 DE DES124669D patent/DE740492C/en not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE385497C (en) * | 1923-11-23 | John Maitland Hopwood | Process for controlling combustion systems with gaseous or liquid fuels | |
| DE427958C (en) * | 1921-03-06 | 1926-04-19 | Josef Heinrich Reineke | Device for regulating the amount of air or gas in gas firing systems |
| CH168829A (en) * | 1932-05-11 | 1934-04-30 | Bbc Brown Boveri & Cie | Safety device on pressure-fired steam generators with gas turbines. |
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