DE760108C - - Google Patents

Description

Kraftan

Priorität der schweizeriscjaefi Patentanmeldung vom 25.JuIi 1939

Tr. 52 8'/2).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftanlage mit mindestens einer Nutzarbeit leistenden Gasturbine und einer Hilfsturbine, die zu ihrem Antrieb Dampf aus einem Dampferzeuger erhält, dem eine Teilmenge der für das Arbeitsmittel der Nutzarbeit leistenden Gasturbine bestimmten Wärme zugeführt wird. Die Srfind«s^besteht darin, dass der Hilf sturbine bei rasch ansteigender Belastung der Nutzarbeit leistenden Gasturbine Dampf aus einem Dampferzeuger zugeleitet wird, dem die zur Dampferzeugung dienende Wärme durch einen über einen

Heizkörper führenden Kreislauf des Verdampfungsmittels zugeführt wird.

Durch die Erfindung wird die Wirkung erzielt, dass rasche Belastungssteigerungen der ^eaamtanlag» die Nutzarbeit abgebende^ turbine verzögerungsfrei ausgeglichen werden können.

Nach bekannten Vorschlägen sollen in Dampfkraftanlagen Speicher vorgesehen sein, um einen möglichst unveränderlichen Betrieb der die Gesamtenergie liefernden Dampferzeuger einhalten zu können. Die Dampferzeuger sind im wesentlichen unverändert auf einen Mittelwert der Belastung eingestellt} nur Belastungen über dem Mittelwert werden von den Dampfspeichern aufgenommen, während bei Belastungen unter dem Mittelwert die Speicher wieder aufgeladen werden. Bei Gasturbinenanlagen wird im Gegensatz zu den bekannten Dampfkraftanlagen die die Energie liefernde Verbrennun^sanlage in vollem Umfang den Belastungsschwankungen der Gesamtanlage angepasst. Die mit Dampf arbeitende Hilfsturbine unterstützt hierbei die Brennkraftturbine nur bei raschen Belastungssteigerungen, bis die Gesamtanlage den neuen Belastungsverhältnissen angepasst ist, gleichgültig ob die Grosse der augenblicklichen Belastung über oder unter dem Mittelwert der Belastung liegt«

Auch bei bekannten Brennkraftmascninenanlagen, bei denen die Abwärme des Kühlwassers und der Abgase zur Beheizung eines Dampferzeugers herangezogen wird, wird ständig Dampf' zur Energieerzeugung herangezogen, gleichviel ob die Belastung steigt oder fällt.Der Dampferzeuger wird auch nicht zur Unterstützung der Brennkraftmascnine selbst herangezogen, sondern versorgt andere Anlagen, z.B. Hilfsmaschinen, mit Energie.

Schliesslich liegt nocli ein Vorschlag vor, nach, dem in einer Gasturbinenanlage durch, unmittelbare Mischung eines Wärmeträgers mit Wasser Dampf erzeugt und dann dem gasförmigen Arbeitsmittel beigemengt wird. Nach der Erfindung wird jedoch der Dampf auf mittelbarem Weg durch Wärmeübertragung erzeugt und der Dampf zur Beaufschlagung einer Hilfsturbine benutzt·

Der Heizkörper im Kreislauf des Verdampfungsmittels

von den die Nutzleistung abgebende» Gasturbine» beaufschlagenden Treibgasen beheizt und im Verbrennungsraum des der Erzeugung der Treibgase für die die Hutzleistung abgebende Gasturbine dienenden aaserhitzers angeordnet sein·

Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes iat auf der Zeichnung vereinfacht dargestellt·

Der Kreiselverdichter 1 saugt durch die leitung 2 Luft an, verdichtet sie und fördert sie durch die Leitung 3 in den Verbrennungsraum 4 eines Gaserhitzers. Die bei der Verbrennung entstehenden Treibgase strömen zum Teil durch eine Leitung 5 in die Gasturbine 6, welche den Stromerzeuger 7 antreibt und damit Nützarbeit leistet· Die Abgase dieser Turbine gelangen durch die Leitung 8 ins Freie· Ein anderer Teil der Treibgase strömt durch die Leitung 9 aus dem Verbrennungsraum 4 in die Turbine 10 und gelangt nach Arbeitsleistung durch die leitung 11 ins Freie. Die Turbine 10 treibt den Verdichter 1·

Die die Nutzarbeit leistende Gasturbine 6 ist mit einer als Dampfturbine ausgebildeten Hilfsmaschine 12 gekuppelt Weiter ist auch der Verdichter 1 für die Verbrennungsluft mit einer als Turbine ausgebildeten Hilfsmaschine 13 gekuppelt»

Ein Dampfspeicher 14 versorgt bei raschen Belastungssteigerungen die Hilf sturbinen 12 und 13 über die Leitung 15 mit Dampf. Der Abdampf der beiden Maschinen gelangt durch die Leitung 1b in den Kondensator 17· Eine Pumpe 18 fördert das Kondensat wieder in den Dampfspeicher 14 zurück»

Der Speicher 14 liegt mit dem im Verbrennungsraum 4 angeordneten Heizkörper 19 über die Leitungen 20 und 21 im Kreislauf· Eine Pumpe 22 entnimmt dem Speicher Wasser und fördert es in den Heizkörper 19, aus welchem es in erhitztem und unter Umständen teilweise verdampften Zustand wieder in den Speicher 14 zurückgelangte

Die Welle des Maschinenaggregats 6,?,12 treibt einen Drehzahlregler 23, diejenige des liaschinenagsregats 1,10,13 einen Drehzahlregler 24. Der Drehzahlregler 23 beeinflusst das Regeloreran 25 in der Dampfleitung 15 so, dass bei fallender Drehzahl bzw« fallender Hülse der Durchströmquerschnitt vergrössert und bei steigender Drehzahl bzw· steigender Hülse der Querschnitt verkleinert wird» Ferner wird durch den Drehzahlregler 23 mittels Übertragung durch das Gestänge 26, 2? und 28 der Steuerschieber 29 des Servomotors 30 beeinflusst. Der Kolben 31 wird bei steigender Drehzahl angehoben und bei sinkender Drehzahl nach unten gedrückt. Der Drehzahlregler 24 beeinflusst über das Gestänge 32 den Steuerschieber 33 des Servomotors 34· Der Kolben 35 wird bei steigender Drehzahl nach unten gedrückt und bei fallender Drehzahl angehoben«

Mit dem Kolben 31 des Servomotors 30 ist eine Kurvenscheibe 3b über einen Hebel 37 verbunden. Mit dem He-

bei 5? stent wiederum über das Gestänge 38 das Regelorgan 39 der Brennstoffleitung 40 in Verbindung. Dem Brenner 41 des Brennraums 4 wird durch diese Verbindung bei steigender Last mehr Brennstoff, bei sinkender Last aber weniger Brennstoff zugefünrt. Der Kolben 35 ist über den Hebel 42 mit einer Kurvenscheibe 43 verbunden. Auf den beiden Kurven« scheiben 3b und 43 rollen die beiden Enden des Hebels 44, der über einen Hebel 45 und ein Gestänge 46 mit dem Steuerschieber 47 des Servomotors 4ö in~VerDindung steht. Der Kolben des Servomotors 48 beeinflusst das Regelorgan 50 in der Dampfleitung 15 derart, dass die Hilfsturbinen 12 und 13 Dampf zugeführt erhalten, w/enn der Sollwert der für den Brennraum 4 des Gaserhitzers notwendigen Brennstoffmenge grosser ist als die augenblicklich dem Brennraum zugeführte Brennstoffmenge. Zu grosse Regelausschläge werden durch die Anschläge 98 und 99 vermieden·

Steigt die Belastung des Stromerzeugers 7 langsam, so wird durch den Regler 23 durch entsprechend langsame beeinflussung des Organs 39 in der Brennstoffleitung 40 dem Brenner 41 allmählich menr Brennstoff zugeführt, sodass die Drehzahl des Maschinenaggregats 6,7}12 durch die vermehrte Treibgaserzeugung innerhalb des zulässigen Ungleichförmigkeitsgrades aufrechterhalten bleibt. Entsprechend der vermehrten Treibgaserzeugung steigt die Drehzahl des Maschinenaggregats 1,10,13» wodurch ein Sinken des Servomotorkolbens 35 eingeleitet wird. Bei diesem Regelvorgang sinken sowohl die Kurvenscheibe 36 als auch die Kurvenscheibe 43 ungefähr gleichzeitig nach unten, sodass am Gelenkpunkt zwischen den Hebeln und 45 keine nennenswerte Verschiebung entsteht und deshalb

das Regelorgan 50 in der Dampfleitung 15 nach wie vor geschlossen bleibt· Die Hilfsturbinen 12 und 13 erhalten also bei langsamem Anstieg der Belastung keinen Dampf zugeführt· Steigt die Belastung des Stromerzeugers rasch, so erfolgt ein stärkeres Absinken der Drehzahl, sodass das Regelorgan 25 in der Dampfleitung 15 zunächst geöffnet wird«, Gleichzeitig wird auch der Kolben 351 des Servomotors 30 rasch nach unten gedrückt. Ein zu grosser Ausschlag wird aber durch die Anschläge 98 und 99 verhindert. Dem Brenner 41 wird dann eine im zulässigen lass vermehrte Brennstoffmenge zugeleitet· Mit Hilfe der Kurvenscheibe 36 wird über die Hebel 44, 45 und das Gestänge 46 der Steuerschieber 47 angehoben, sodass der Steuerschieber 49 nach unten gedrückt wird und damit das Organ 50 in der Dampfleitung öffnet. Dadurch erhalten sowohl die Hilfsturbine 12 als auch die Hilfsturbine 13 Dampf zugeführt. Die Hilfsturbine 12 unterstützt die Gasturbine 6, sodass die rasch vergrösserte Belastung des Stromerzeugers ohneunzulässigen drehzahl abfall aufgenommen werden kann. Durch die Hilfsturbine 1,3 wird gleichzeitig der Verdichter 1 beschleunigt, sodass zur Verbrennung der vermehrten Brennstoffmenge eine vermehrte Luft menge zur Verfügung steht. Das Anast eigen der Drehzahl des läaschinenaggregats 1,10,13 verursacht ein Sinken des Kolbens 35f sodass über die Kurvenscheibe 43 die Hebel 44 und 45 und das Gestänge 46 nach Massgabe des neuen, sich nunmehr einstellenden Gleichgewichts die Dampfzufuhr zu den Hilfsturbinen 12 und 13 durch Abdrosseln des Regelorgans 50 wieder vermindert wird. Bei Erreichung des neuen Gleichgewichtszustandes ist das Organ 50 vollständig geschlossen»

Claims (3)

Pat ent anspräche :

1. Kraftanlage mit mindestens einer Nutzarbeit leistenden Gasturbine und einer Hilfsturbine, die zu ihrem Antrieb Dampf aus einem Dampferzeuger erhält, dem eine feilmenge der für das Arbeitsmittel der Hutzarbeit leistenden Gasturbine bestimmten Wärme zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilf sturbine (12) bei rasch ansteigender Belastung der Hutzarbeit leistenden Gasturbine (6) Dampf aus einem Dampferzeuger (14) zugeleitet wird, dem die zur Dampferzeugung dienende ^ärme durch einen über einen Heizkörper (19) führenden Kreislauf des Verdampfungsmittels zugeführt wird.

2. Kraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (19) von den die Nutzarbeit leistende« Gasturbine (6) beaufschlagenden Treibgasen beheizt wird»

3. Kraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (19) im Verbrennungsraum des der Erzeugung der Treibgase für die Hutzarbeit leistende Gasturbine (6) dienenden uaserhitzers (4) angeordnet ist.

Patentanwalt·