DE7417306U

DE7417306U - Power machine

Info

Publication number: DE7417306U
Application number: DE7417306U
Authority: DE
Original assignee: Brown Boveri Sulzer Turbomaschinen AG
Current assignee: Brown Boveri Sulzer Turbomaschinen AG
Priority date: 1974-04-09
Publication date: 1976-03-18

Description

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Brown Boveri Sulzer Turbomaschinen AG, Zurich / Switzerland Stationary power plant aniases

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Bei Gasturbinen für Kraftwerke, aber auch tier Industrie werden meist an das freie Wellenende am Verdichter die Nutzleistungsmaschinen gekoppelt. Diese Nutzieistungsmaschinen, egal ob es sich dabei um eine Pumpe, einen elfcktrischen Generator oder eine andere Arbeitsmaschine handelt, zwingen bei axial durchströmter Bauart der Maschinen zu radialen Ansaugstutzer, aip Brennlu^ct-Verc.ichter der Kraftwerksar.lage.In gas turbines for power plants, but also animal industry Nutzleistungsmaschinen are usually linked to the free end of the shaft at the compressor. This Nutzieistungsmaschinen, regardless of whether this to be a pump, a elfcktrischen generator or other work machine, force in axial-flow type of the machine to radial Ansaugstutzer, aip Brennlu ^c t-Verc.ichter the Kraftwerksar.lage.

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Verdichter hat negative Einflüsse auf den Wirkungsgrad der Turbogruppe und das Putnpverhalten des Verdichters. Mit zunehmenden Luftgeschwindigkeiten werden diese Einflüsse, aber auch die Schwingungsanregung der Schaufeln verstärkt wirksam.The compressor has a negative impact on the efficiency of the turbo group and the shutdown behavior of the compressor. With increasing air speeds these influences, but also the excitation of vibrations in the blades, become more effective.

Wegen der notwendigen Umlenkung der radial zuströmenden Luft in die axiale Richtung wird die Gesamtlänge der Maschine von der Ausbildung des Ansaugstutzens stark beeinflusst. Aufgrund der strömungstechnisch notwendigen axialen Länge des Ansaugstutzen^ wird meist eine günstige Auswirkung auf die Laufruhe der Strömungsmaschine behindert. Bei steigenden Einheitsleistungen der Kraftwerksanlagen sind diese Merkmale zunehmend bedeutungsvoll, weil die Grosse des Ansaugstutzens mit steigender Eintrittstemperatur und höherem Druckverhältnis überproportional zu den übrigen Maschinenabmessungen wächst.Because of the necessary deflection of the radially inflowing air into the In the axial direction, the overall length of the machine is strongly influenced by the design of the intake manifold. Due to the fluidic necessary axial length of the intake manifold ^ is usually a favorable one Impact on the smoothness of the turbomachine hindered. With increasing unit outputs of the power plants, these features are increasingly important because of the size of the intake port grows disproportionately to the other machine dimensions with increasing inlet temperature and higher pressure ratio.

Die bei Flugzeugtriebwerken übliche axiale Zuströmung zum Verdichter wäre eine geeignete Lösung des oben geschilderten Problems. Sie kann jedoch bei Gasturbinenanlagen mit Nutzleistungsmaschinen nur dann verwirklicht werden, wenn diese mit dem abgasseitigen Wellenende der Turbinenanlage gekuppelt werden. Daraus ergeben sich jedoch wieder neue Probleme, da nunmehr der den Wirkungsgrad vorteilhaft beeinflussende axiale Abgasdiffusor in eins grosse Verluste verursachende radiale Abströmung umgewandelt werden muss. Darüber hinaus muss der Abgaskamin zwischen der Nutzleistungsmaschine und der Gasturbine errichtet werden.The usual axial flow to the compressor in aircraft engines would be a suitable solution to the problem outlined above. However, it can only be implemented in gas turbine systems with high-power machines when these are coupled to the exhaust-gas side shaft end of the turbine system. However, this results in new ones Problems, since now the axial exhaust gas diffuser, which has an advantageous effect on the efficiency, merges into a radial outflow causing major losses needs to be converted. In addition, the exhaust chimney must between the power machine and the gas turbine.

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Diese Anordnung greift in starkem Ausinass in die Planung des Kräftwerkgebäudes ein, da bei der Auslegung der Hilfsaggregate, wie Kran oder Abhitzkessel, ein unvermeidlicher Mehraufwand an Raum und Material anfällt. This arrangement has a major impact on the planning of the power plant building a, because in the design of the auxiliary equipment, such as crane or Waste heat boiler, an unavoidable additional expense in terms of space and material is incurred.

Hier setzt nun die vorliegende Erfindung ein, deren Aufgabe es ist, eine axiale Luftzuströmung zum Verdichter einer stationären Gasturbinenanlage zu schaffen, ohne auf den zum Erreichen eines guten Wirkungsgrades notwendigen axialen Abgasdiffusor zu verzichten.This is where the present invention begins, the object of which is to provide a axial air flow to the compressor of a stationary gas turbine system to create without relying on what is necessary to achieve a good level of efficiency to dispense with axial exhaust gas diffuser.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch ausgezeichnet, dass die Nutzleistungsmaschine in einem Hohlraum untergebracht ist der durch einen koaxial zur Welle der Turbogruppe ausgebildeten Ansaugkanal für die Luft des Verdichters umschlossen ist, wobei der Ansaugkanal über einen konischen Ringkanal mit der Eintrittsöffnung am Gehäuse des Verdichters verbunden ist.The solution to this problem is distinguished according to the invention in that that the power machine is housed in a cavity is enclosed by an intake duct for the air of the compressor which is formed coaxially to the shaft of the turbo group, the intake duct over a conical ring channel is connected to the inlet opening on the housing of the compressor.

Neben der bei Flugzeugtriebwerken bekannten Steigerung der Laufruhe durch die axiale und zudem symetrische Zuströmung der Brennluft zum Verdichter und der Beibehaltung der Leistungsfähigkeit weist eine derart ausgebildete Anlage noch folgende Vorteile auf:In addition to the increase in smoothness known from aircraft engines through the axial and also symmetrical inflow of the combustion air to the compressor and maintaining the performance, a system designed in this way also has the following advantages:

Die im Hohlraum des doppelwandigen Luftansaugkanals angeordnete Nutzlei stungsmaschine ist automatisch schal!isoliert und wird bei Freiluftaufs te llung gleichzeitig gegen WitterungseinflUsse geschützt, da der An-The useful items arranged in the cavity of the double-walled air intake duct The performance machine is automatically insulated and is switched off during open-air runs at the same time protected against the effects of the weather, as the

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saugkanal quasi ein Maschinengebaude bildet.the suction channel forms a machine building, so to speak.

Der bisher im Kraftwerksgebäude für das Gehäuse der ujtzleistungsmaschine und den Luft-Ansaugtrichter vorzugehende Raum wurde vereinigt und bildet eine kompakte Einheit, deren Raumbedarf gesamthaft verringert werden konnte und zusätzlich eine Einsparung an Platz und Material bei der Erstellung des Kraftwerksgebäude mit sich bringt. Die bei stationären Gasturbinenanlagen erwünschte Hochansaugung der Luft zur Vermeidung bzw. Verminderung von Schmutzablagerungen im Verdichter, wird durch einfaches Aufsetzen der Luftfiltereinheit =uf die Oberseite des Generatorgebäudes ohne zusätzlicher, fe^raufwand ermöglicht.The space previously required in the power plant building for the housing of the power plant and the air intake funnel has been combined and forms a compact unit, the space requirement of which has been reduced overall and which also saves space and material in the construction of the power plant building. The high suction of the air, which is desired in stationary gas turbine systems, to avoid or reduce dirt deposits in the compressor, is made possible by simply placing the air filter unit on the top of the generator building without additional, expensive work.

Bei Inspektionen oder Revisionen der Turbogruppe oder des Verpächters braucht das Luftansaugsystem nicht mehr demontiert werden und ist trotzdem ohne weiteres zugänglich.During inspections or revisions of the turbo group or the lessor the air intake system no longer needs to be dismantled and is still readily accessible.

Bei einer besonderen Ausführungsform des Erfindun^sgegenst^ndes sind im Ansaugkanal die Schalldämpferplatten untergebracht. Dies ist zur weiteren Reduzierung des Platzbedarfes vortp.lhaft, i':.d bietet wegen der relativ grdsseren Querschnittsfläche -ies Ansauc'^anals eine Verminderung der Luftgeschwindigkeit. Daraus : esultiert wiederum ein günstiger Einfluss auf die Möglichkeiten dar Schalldämpfung.In a special embodiment of the subject matter of the invention, the silencer plates are accommodated in the intake duct. This is advantageous in order to further reduce the space requirement, because of the relatively larger cross-sectional area, it offers a reduction in the air velocity. From: turn esultiert a favorable influence on the possibilities is soundproofing.

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ri einer änderen ÄüSführiingiforni i;t der Ancüugkün=· zusir-ässt teil = weise im Fundament der Turbogruppe bzw. der Nutzleistungsmaschine integriert ausgebildet. Daraus ergibt sich eine Vereinfachung der Montage, da bei Anwe'.dung der P',ockbauweise nur noch eine geringe Anzahl von Elementen zusammengefügt werden muss, um die Kraftwerksanlagen zu errichten. ri a different ÄüSführeriingiforni i; t der Ancüugkün = wisely designed integrated in the foundation of the turbo group or the power machine. This results in a simplification of the assembly, because with the use of the P ', square construction only a small number of Elements must be put together to build the power plants.

einer Zeichnung eines Ausführungsbeispieles wird eine erfindungsgemässe Kraftwerksanlage näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch die Kraftwerksanlage parallel zur Gasturbinenachse, a drawing of an embodiment is an inventive Power plant described in more detail. It shows: FIG. 1 a section through the power plant parallel to the gas turbine axis,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, und Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2.FIG. 2 shows a section along line A-A in FIG. 1, and FIG. 3 shows a section along line B-B in FIG.

Für einander entsprechende Teile wurden in den Figuren gleiche Bezugszeichen eingesetzt. The same reference numerals have been used in the figures for parts that correspond to one another.

In Fig. 1 ist eine sogenannte In-door Kraftwerksanlage gezeigt, dessen Turbogruppe 3 im Kraftwerksgebäude 1 untergebracht ist. Der Kamin 2 und das Generatorgebäude 4, das gleichzeitig das Ansaugbauwerk 4¹ bildet,sind mit dem Kraftwerksgebäude 1 auf aem gemeinsamen Fundament 5 angeordnet.1 shows a so-called in-door power plant, the turbo group 3 of which is housed in the power plant building 1. The chimney 2 and the generator building 4, which at the same time forms the intake structure 4 ¹ , are arranged with the power plant building 1 on a common foundation 5.

Im Kraftwerksgebäudp 1 ist ein Montagekran 6 vorgesehen, der sich an den Ai'ssenmauern desselben abstützt. Der Kamin 2 wird aus einem inneren Isolationsrohr 7 für die Abgase und einem Umfassungsmauerwerk 8 gebildet.In the Kraftwerkgebäudp 1 an assembly crane 6 is provided, which is attached to the Ai'ssen walls of the same supported. The chimney 2 is made of an inner insulating tube 7 formed for the exhaust gases and a surrounding masonry 8.

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Zwischen Isolationsrohr 7 und dem Umfassungsmauerwerk 8 ist ein Ringspalt 9 vorgesehen, der zur besseren Belüftung und Kühlung des Kamines 2 dient. Im Ringspalt 9 sind auch die Abstützungen 10 für das Isolationsrohr 7 untergebracht. There is an annular gap between the insulation tube 7 and the surrounding masonry 8 9 is provided, which is used for better ventilation and cooling of the chimney 2. The supports 10 for the insulation tube 7 are also accommodated in the annular gap 9.

Die Turbogruppe 3 besteht aus dem Brennluft-Verdichter 11, der Gasturbine 12 und dem Generator 13 als Nutzleistungsmaschine. Auf das c,fcmeinsame Gehäuse 14 der Gasturbine 12 und des Verdichters 11 ist die ti.-ennkammer 15 stehend aufgesetzt, wobei das Gehäuse 14 über Pendelstützen 16 am Fundament 5 gelagert ist.The turbo group 3 consists of the combustion air compressor 11, the gas turbine 12 and the generator 13 as a power machine. On the c, fc The housing 14 of the gas turbine 12 and of the compressor 11 is the pilot chamber 15 placed upright, the housing 14 being supported on the foundation 5 via pendulum supports 16.

Der an das Gehäuse 14 anschIiessende axiale Abgasdiffusor 17 ist ebenfalls über Pendelstützen 16' am Fundament 5 abgestützt und mündet über eine wärmebewegliche Verbindung 18 in das Isolationsrohr 7 des Kamins 2.The axial exhaust gas diffuser 17 adjoining the housing 14 is likewise Supported on the foundation 5 via pendulum supports 16 'and opens into the insulation tube 7 of the chimney 2 via a heat-movable connection 18.

An der Eintrittsseite des Verdichters 11 ist der Generator 13 vorgesehen. Er wird über eine Zwischenwelle 19 und dia Kupplungen 20 mit der Antriebswelle 21 der Turbögrüppe 3 verbünden.The generator 13 is provided on the inlet side of the compressor 11. It is connected to the drive shaft via an intermediate shaft 19 and couplings 20 21 of the Turbo Group 3.

Am freien Wellenstummel des nicht gezeigten Generatorläufers werden die Hilfsmaschinen, z.B. der Anwurfmotor 22 angeschlossen. Der Generator 13 sowie die Hilfsmaschinen 22 sind im eigentlichen Generatorgebäude 4 uriteryebracht. Dieses wird im wesentlichen durch den Ansaugkanal 24 gebildet, der den Hohlraum 23 für den Generator 13 umschliesst. On the free stub shaft of the generator rotor, not shown, the Auxiliary machines, e.g. the starter motor 22, are connected. The generator 13 and the auxiliary machines 22 are in the actual generator building 4 uritery brought. This is essentially through the intake duct 24 is formed, which surrounds the cavity 23 for the generator 13.

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Der Ansaugkanal 2& geht in Strönungsrichtung der Luft (Pfeil L) in einen konischen Ringkanal 25 über, der mit dem Ansaugtrichter 26 an der Verdichterseite des Gehäuses 14 verbunden ist. Im Ansaugkar.al 24 sind die Schalldämpferplatten 34 angeordnet.In the air flow direction (arrow L), the intake channel 2 merges into a conical ring channel 25 which is connected to the intake funnel 26 on the compressor side of the housing 14. The silencer plates 34 are arranged in the intake chamber 24.

An der Oberseite des Generatorgebäudes 4 ist in der äusseren Wand eine Oeffnung 27 zum Ansaugekanal 24 ausgespart, an der das Ansaugebauwerk mit dem Luftfilter 29 angebracht ist. Dieses wird aus mehreren Filterplatten 30 und Kammern 31 gebildet, durch die die Luft einströmt -id in den Ansaugkanal 24 gelangt.At the top of the generator building 4 is a in the outer wall Opening 27 to the intake duct 24, to which the intake structure with the air filter 29 is attached. This is made up of several filter plates 30 and chambers 31 through which the air flows in the intake duct 24 arrives.

Fig. 2 stellt einen Längsschnitt durch die Kraftwerksanlagen im Grundriss dar, wobei die Turbogruppe 3 der Einfachheit wegen in Ansicht dargestellt wurde. Das Generatorgebäude 4 wird durch den Ansaugkanal 24, bzw. die ihn begrenzenden Wände 28 und 28' gebildet. Im Hohlraum 23 zwischen den Wänden 28 und 28' ist der Generator auf einem Sockel 22 verankert, der mit dem Fundament 5 starr verbunden ist.Fig. 2 shows a longitudinal section through the power plants in plan, the turbo group 3 has been shown in view for the sake of simplicity. The generator building 4 is formed by the intake duct 24 or the walls 28 and 28 'which delimit it. In the cavity 23 between the walls 28 and 28 ', the generator is anchored on a base 22 which is rigidly connected to the foundation 5.

Der Hohlraum 23 ist über die Abschliessung 33 begehbar, so dass die Wartungsarbeiten am Generator 13 leicht vorgenommen werden können. Der Generator 13 wird über diese Abschliessung 33 eingebracht und mittels der Zwischenwelle 19 mit der Antriebswelle 21 gekuppelt.The cavity 23 is accessible via the closure 33, so that the Maintenance work on the generator 13 can be carried out easily. Of the Generator 13 is introduced via this closure 33 and by means of the intermediate shaft 19 is coupled to the drive shaft 21.

Bei innerhalb eines Gebäudes aufgestellten Turbogruppen 3 kann wie aus dem Grundriss ersichtlich, zumindest die Länge des Generators 13 an einer Gebäudedimension eingespart werden, was sich einerseits auf die Raumausnützung und andererseits auf die Auslegung der Hilfsaggregate,In the case of turbo groups 3 set up within a building, as can be seen from The floor plan can be seen, at least the length of the generator 13 can be saved in one building dimension, which on the one hand affects the Use of space and, on the other hand, the design of the auxiliary units,

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wie z.B. den Montagekran C günstig auswirkt. Durch die aufgrund der kompakten Bauwtise automatisch zur Verfugung stehenden grossen Querschnittsvenältnisst am Ansaugkanal, kann die Luftfilterung und Schalldämmung unter Berücksichtigung des Strömungswiderstandes sowohl strömungstechnisch als auch läiTiiuämnienc! optimal genutzt werden.how, for example, the assembly crane C has a favorable effect. Due to the large cross-sectional volume on the intake duct, which is automatically available due to the compact design, the air filtering and sound insulation can be performed both in terms of flow technology and air flow, taking into account the flow resistance. can be used optimally.

Die angesaugte Luft strömt mit geringer Geschwindigkeit in den Ansaugkav.al 24 e^n, wird durch die darin angeordneten Schall dan ^ferplatten 34 gleichmassig ausgerichtet und dem Ansaugtrichter 26 am Gehäuse 14 üuer den konischen Ringknal 25 zugeführt. Da der Ringkanal 25 vorzugsweise zur Wellenachse des Vtrdichters zentrisymetrisch ausgebildet ist, wird ein:? qleichmässige Ansa".gung in axialer Richtung gewährleistet»The sucked in air flows at low speed into the suction cavity 24 e ^ n, is uniform due to the sound dan ^ fer plates 34 arranged therein aligned and the suction funnel 26 on the housing 14 üuer the conical ring buckle 25 supplied. Since the annular channel 25 is preferably used for The shaft axis of the compressor is designed to be centrisymmetric, a:? Even suction in the axial direction is guaranteed »

In Fig. 3 ist ein Schnitt duruh das Generatorgebäude 4 in der linken Hälfte gezeigt, während in der rechten Hälfte die Kraftwerksanlage in Ansicht zu erkennen ist.In Fig. 3 is a section through the generator building 4 in the left Half shown, while in the right half the power plant can be seen in view.

Hinter dem Kraftwerksgebäude \ ist der Kamin 2 angeordnet, der mit der Turbogruppe 3 und dem Generatorgebäude 4 am Fundament 5 steht. Der Ansaugkanal 24 ist mit seinem unteren Teil im Fundament 5 integriert. Der Sockel 32 des Generators 13 ist über durch den Ansaugkanal 24 reichende Rippen 35 mit dem Fundament 5 verbunden. Auf dem Generatorgebäude 4 ist das Luftfilter 29 angebracht. Die im Ansaugkanal 24 angeordnete Schalldärnpferplatten 34 sind nur teilweise dargestellt, obowhl sie den in sich geschlossenen Querschnitt des Ansaugkanals 24 vor den konischen Ringkanal 25 gesamthaft ausfüllen.Behind the power plant building \ of the chimney 2 is arranged, which communicates with the turbine assembly 3 and the generator 4 at the building foundation. 5 The lower part of the intake duct 24 is integrated in the foundation 5. The base 32 of the generator 13 is connected to the foundation 5 via ribs 35 extending through the intake duct 24. The air filter 29 is attached to the generator building 4. The silencer plates 34 arranged in the intake channel 24 are only partially shown, although they completely fill the self-contained cross section of the intake channel 24 in front of the conical ring channel 25.

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Claims

74 173 C1S. ι; ', BST 064 Liehux?; talks

1. A prime mover that has a compressor, a gas turbine and a utility on a single working shaft. eistungemaschine, characterized in that the Nutzleis \ ¹ ingsmaschine is housed in a cavity (23) (13) which is by a trained coaxially to the drive shaft (21) the intake duct (24 'for the air of the compressor (ll) enclosed, wherein the intake duct is connected to the inlet via a conical ring duct l (25) now ^ · (26) om the housing (14) of the compressor (ll).

2. Engine according to claim 1, characterized in that 1 & intake duct (24) are housed sound-absorbing plates (34).

3 · engine according to claim 1, characterized in that in the cavity (23) next to the power machine (13) the auxiliary machines (22) are arranged.

4. Engine according to claim 1, characterized in that the Intake channel (24) formed at least partially by the foundation (5).

5. The engine according to claim 1, characterized in that the The intake duct (24) has a shape which is symmetrical to the axis of the drive shaft (21).

BROWN BOVERI - SULZER TURBOMASCHINEN AG

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