DE7418534U - Geschlossene Gasturbinen-Verdichter-Anordnung mit einer Entlastungsvorrichtung - Google Patents
Geschlossene Gasturbinen-Verdichter-Anordnung mit einer EntlastungsvorrichtungInfo
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Description
Brown Boveri-Sulzer Turbomaschinen Aktiengesellschaft,Zürich
Geschlossene Gasturbinen-Verdichter-Anordnung mit einer Entlastungsvorrichtung
Sie Erfindung betrifft eine geschlossene Gasturbinen-Verdichter-Anordnung
mit einer Entlastungsvorrichtung, die in einem endlosen Strömungsweg für das Arbeitsmittel nacheinander
einen Verdichter, eintri Erhitzer und eine Turbine
aufweist, wobei eine Entlastungsleitung vorgesehen ist, die von einer Stelle hohen Drucks des Strömungswegs zu einer
Stelle niedrigeren Drucks des Strömungswegs führt und mindestens zwei bezüglich des Arbeitsmittels parallel zueinander
geschaltete miteinander redundante Regelventile aufweist«
Bei bekannten geschlossenen Gasturbinen-Yerdichter-Anordnungen
wird zur Schnellentlastung eine im Normalbetrieb geschlossene
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Verdichterrückflussleitung verwendet. Bti Lastabwurf
des angetriebenen Generators wird durch öffnen der Verdichterrückflussleitung die erzeugte Leistung auf Null
gebracht. Dies muss in so kurzer Zeit geschehen, dass die Drehzahl der Gasturbinen-Verdichter-Anordnung die vorgegebene
Überdrehzahl nicht übersteigt„
Weiter wird für die Sehne11entlastung Redundanz verlangt,
d.h. es sind mindestens zwei bezüglich des Arbeitsmittels parallel zueinander geschaltete ßegelventile in der Entlastungsleitung
vorgesehen.
Wenn nun das zweite Regelventil der Entlastungsleitung erst geöffnet wird, nachdem ein Versagen des ersten Regelventils
festgestellt wurde, verzögert sich die Schnellentlastung sehr. Offnen aber, beispielsweise bei Ausfallen
des Steueröldrucks, beide Regelventile der Entlastungsleitung gleichzeitig, wird zwar die Schnellentlastung durch
Verkürzung der zu ihr erforderlichen Zeit verbessert, es entsteht aber im Hochdruckteil der Gasturbinen-Verdichter-Anordnung
ein sehr rascher Druckabfall. Ein zu rascher Druckabfall gefährdet aber den Erhitzer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geschlossene Gasturbinen-Verdichter-Anordnung mit einer Entlastungsvorrichtung zu schaffen, welche gleichzeitig eine genügend
schnelle Schnellentlastung erlaubt und ein genügend langsames Absinken des Drucks des Arbeitsmittels in, Hochdruckteil sicher
stellt.
Diese Aufgabe wird bei einer Gasturbinen-Verdichter-Anordnung mit einer Entlastungsvorrichtung der eingangs genannten Art
erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in die Entlastungsleitung ein in Serie zu den parallel zueinander geschalteten
Regelventilen geschalteter Mengenbegrenzer eingebaut ist.
Dieser Mengenbegrenzer kann durch eine Verengung der Entlastungsleitung gebildet werden. Vorteilhafterweise wird
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der Mengenbegrenzer als Venturidüse ausgebildet. Als Mengenbegrenzer kann aber auch eine in der Entlastungsleitung angeordnete Turbine dienen.
Weiter ist es von Vorteil, wenn mindestens zwei Regelkreise der zueinander parallel geschalteten Regelventile
voneinander verschiedene Charakteristik haben. Dabei können die Regelkreise voneinander verschiedene Proportionalbereiche aufweisen. Ebenso können die Integraloder Differentialwerte der Regelkreise voneinander verschieden sein«
In der Zeichnung, anhand welcher die Erfindung näher erläutert wird, sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt« Es zeigen:
Fig. 1 ein Schema einer geschlossenen Gnsturbinen-Verdichter-Anordnung mit der erfindungsgemässen Entlastungsvorrichtung,
und
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine weitere Entlastungsvorrichtung.
Einander entsprechende Teile sind in den beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 gezeigte Gasturbinen-Verdichter-Anordnung mit einer Entlastungsvorrichtung weist einen Verdichter 1,
eine Turbine 2 und einen Stromerzeuger 3 auf, die auf einer gemeinsamen Weile 4 angeordnet sind. Die Turbine 2 erhält
heisses Arbeitsmittel aus einem Erhitzer 5» nämlich aus einem Kernreaktor und erzeugt die für den Antrieb des Stromerzeugers 3 und des Verdichters 1 erforderliche Leistung,
gur Vervollständigung des thermodynamischen Kreisprozesses ist eine Wärmesenke, d.h. ein Kühler 6 vorgesehen. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades ist ein rekuperativer Wärmeaustauscher 7 vorhanden, welcher das vom Verdichter 1 zum
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Erhitzer 5 fliessends Arbeitsmittel unter teilweiser
Nutzung der Abwärme der Turbine 2 vorwärmt. Der Hochdruckteil des endlosen Strömungswegs ist mit 8, der Niederdruckteil
des endlosen Strömungswegs mit 9 bezeichnet. Vom Hochdruckteil 8 des Strömungswegs führt eine Entlastungsleitung 10 zum Niederdruckteil
9 des Strömungswegs. Diese Entlastungsleitung ist hier eine an sich bekannte Verdichterrückflussleitung. In
dieser Entlastungsleitung 10 liegen zwei bezüglich des Arbeitsmittels parallel zueinander geschaltete Regelventile
11 und 12. Diese sind miteinander redundant, d.h. sowohl das Regelventil 11 allein, als auch das Regelventil 12
allein ist so gross, dass es für die Schnellentlastung ausreicht.
In die Entlastungsleitung 10 ist ein in Serie zu den parallel zueinander geschalteten Regelventilen 11 und 12 geschalteter
Mengenbegrenzer 13 eingebaut. Der Mengenbegrenzer 13 liegt beim Ausführungenispiel in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels
vor den beiden parallel zueinander geschalteten Regelventilen 11 und 12. Der Mengenbegrenzer könnte aber
auch ( in einem wieder -vereinigten Leitungsstück der Entlastungsleitung
10) hinter den Regelventilen liegen.
Der Mengenbegrenzer 13 ist als Venturidüse ausgebildet und so dimensioniert, dass einerseits die Schnellentlastung
der Gasturbinen-Verdichter-Anordnung schnell genug, und andererseits der Druckabfall im Hochdruckteil der
Gßsturbinen-Verdichter-Anordnung langsam genug vor sich geht.
Wie durch eine Wirkungslinie 14 angedeutet ist, hat das Regelventil 11 einen separaten Regelkreis mit einem
separaten Regler 15· Ebenso hat das Regelventil 12, wie
durch die Wirkungslinie 16 angedeutet ist, einen separaten Regelkreis mit einem separaten Regler 17· Die beiden
Regler 15 und 17 sind als von der Welle 4 angetriebene Drehzahlregler ausgebildet»
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5' Die beschriebene Entlastungsvorriehtung arbeitet folgen-
dermassen. Verliert der Stromerzeuger 3 aus irgendeinem
Grund seine Last, so beginnt infolge des Leistungsübergewichts der Turbine 2 gegenüber dem Stromerzeuger 3
die Drehzahl der Welle 4 zu steigen. Um das Steigen zu begrenzen, beginnen die beiden Regler 15 und 17 ihre
zugehörigen Regelventile 11 bzw. 12 soweit zu öffnen, bis der durch den Verdichter 1 geförderte zusätzliche
Massenstrom infolge der nun grösseren Verdichterleistungsaufnahme wieder Leistungsgleichgewicht auf der Welle 4
herbeiführt.
Um dies zu erreichen, genügt es, wenn entweder beide Regelventile zur Hälfte, oder aber eines von ihnen voll öffnet.
Dabei ist einfache Redundanz der Entlastungsvorrichtung vorhanden, und der Mengenbegrenzer 13 verhindert einen
zu schnellen Druckabfall im Hochdruckteil, d.h. im Erhitzer 5, falls aufgrund einer Störung oder einer Instabilität
im Reguliersystem beide Regelventile 11 und ganz geöffnet werden. Der Mengenbegrenzer 13 ist so
dimensioniert, dass la seinem engsten Querschnitt im Fall der halben Öffnung beider Regelventile 11 und 12
bzw. im Fall der ganzen Öffnung eines der Regelventile 11 oder 12 Schallgeschwindigkeit erreicht wird.
Um dabei stabile Regulierverhältnisse zu erreichen, weist der Drehzahlregler 15 einen Proportionalbereich von 4#
und der Drehzahlregler 17 einen Proportionalbereich von auf. Das hat zur Folge, dass im ungestörten Fall, d.h.
wenn beide Regelkreise normal arbeiten, die Welle 4 nach erfolgtem Lastabwurf des Stromerzeugers 3 eine bleibende
Überdrehzahl von weniger als 4$ aufweisen wird, da das
Regelventil 11 nur teilweise, jedoch mehr als zur Hälfte offen sein wird und der restliche Durchströmquerschnitt
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vom Regelventil 12, dessen Drehzahlregler einen groaseren
Proportionalbereich aufweist gebildet wird. Im Verbundbetrieb öffnen sich also die beiden Regulventile 11 und 12
ungleich, was stabile Regulierverhältnisse ergibt. Für den Fall aber, dass einer der beiden Regelkreise 11,14,
bzw. 12, 16, 17 gestört ist, wird sich das Regelventil des noch arbeitsfähigen Regelkreises voll öffnen, wobei
dann die Drehzahlregulierung einen Proportionalbereich von 4# oder von 696 aufweisen wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist neben der bereits geschilderten einfachen Redundanz eine zusätzliche Redundanz
innerhalb der beiden Regelkreise vorhandene Die Regelventile 11 und 12 des Ausführungsbeipiels nach Fig. 1
sind hier durch je ein Paar von bezüglich des Arbeitsmittels
zueinander parallel geschalteten Regelventilen 11 und 112 bzw. 121 und 12^ ersetzt.
Weiter sind hier die Regler 15 und 17 als Drehzahlregler
mit rotierendem Flüssigkeitsring ausgebildet. Diese sind über Übertragungskanäle 18 bzw. 19 mit der hydraulischen
Verstärkung dienenden Steuerschiebern 20 bzw. 21 verbunden, welche das Steueröl für die Servomotoren der Regelventile
111 und 112 bzw. 121 und 122 steuern. Mit 22 bzw. 23 sind
Steuerölquellen bezeichnet.
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Claims (4)
1. Geschlossene Gasturbinen-Verdichter-Anordnung mit
einer Entlastungsvorrichtung, die in einem endlosen Strömungsweg für das Arbeitsmittel nacheinander einen Verdichter,
einen Erhitzer und eine Turbine aufweist, wobei eine Entlastungsleitung vorgesehen 1st, die von einer Stelle
hohen Drucks des Strömungswegs zu einer Stelle niedrigeren Drucks des Strömungswege führt und mindestens zwei
bezüglich des Arbeltsmittels parallel zueinander geschaltete, miteinander redundante Regelventile aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass in die Entlastungsleitung (10) ein in Serie zu den parallel
zueinander geschalteten Regenventilen ( 11, 12) geschalteter Mengenbegrenzer (13) eingebaut 1st.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenbegrenzer (13) durch eine
Verengung der Entlastungsleitung (10) gebildet ist.
3· Anordnung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenbegrenzer (13) als Venturidüse ausgebildet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenbegrenzer als eine Turbine
ausgebildet ist.
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ander parallel geschalteten
zwei Regelkreise der zuein-
voneinander
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH834473 | 1973-06-08 |
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DE7418534U true DE7418534U (de) | 1974-10-24 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE7418534U Expired DE7418534U (de) | 1973-06-08 | Geschlossene Gasturbinen-Verdichter-Anordnung mit einer Entlastungsvorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE7418534U (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2906393A1 (de) * | 1978-03-01 | 1979-09-06 | Stal Laval Turbin Ab | Ventilanordnung zur nebenschlussschaltung einer brennkammer in einer gasturbinenanlage |
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- DE DE7418534U patent/DE7418534U/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2906393A1 (de) * | 1978-03-01 | 1979-09-06 | Stal Laval Turbin Ab | Ventilanordnung zur nebenschlussschaltung einer brennkammer in einer gasturbinenanlage |
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