DE760962C

DE760962C - Einrichtung zum Anwaermen von Gasturbinen

Info

Publication number: DE760962C
Application number: DEL104901D
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Schmer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-07-18
Filing date: 1941-07-18
Publication date: 1954-04-29

Description

Einrichtung zum Anwärmen von Gasturbinen Zur Vermeidung schädlicher Wärmespannungen ist es bei Gasturbinen bereits bekannt, sie vor der Inbetriebsetzung durch Einleiten von heißen Gasen in das Innere der Gasturbine auf die Betriebstemperatur vorzuwärmen.
Bei Gasturbinen, deren Läufer und Gehäuse aus kera#mische.m Werkstoff bestehen oder mit diesem Werkstoff ausgekleidet sind, führt die Sprödigkeit des Werkstoffes innerhalb des kritischen Temperaturgebietes bis etwa 5ooa° C beim Anwärmen leicht zum Springen des Werkstoffes, während die in Frage kommenden Betriebstemperaturen von etwa 8oo° C und darüber anstandslos vertragen werden.

Um nun bei derartigen mit keramischen Werkstoffen versehenen Gasturbinen eine durch Wärmespannungen innerhalb des kritischen Temperaturgebietes herbeigeführte Beschädigung der Auskleidung beim Anwärmen durch in das Innere der Gasturbine eingeleitete Heizgase nach Möglichkeit zu verhindern, sind gemäß,der Erfindung an sich bekannte Temperaturmeßvorrichtungen vorgesehen, welche die Steuerungsbeile der Gasturbine bzw. die Umschaltorgane für die

Heizgasfü hrung «o beeinflussen, daß die Gas-

turbine erst nach Anwärmen ihrer Innenteile

auf etwa 5oo= C unter Ausschaltung der An-

wärmung selbsttätig oder auch von Hand in

Betrieb gesetzt werden kann. Dies ist für

Gasturbinen mit keramischer Auskleidung

von besonderer Bedeutung. da nach Betriebs-

pausen bei nennenswertem Sinken der Tem-

peratur unter die-Temperatur von 3oo° C die

Turbine immer wieder in das kritische Gebiet

gerät und dadurch die keramische Aus-

lz;eidun,- leicht Schaden erleiden kann.

Die Temperattirm,-Pvorriclitung.en können

dabei in Weiterbildung der Erfindung in

Iianäle-n liegen.. die zwischen der aus kerami-

schem Werkstoff bestehenden Auskleidung

des Turbineng@liäus.es und dessen äußerem

1Fetallmantel für rien Durchtritt der Heizgase

vorgesehen sind. Werden im Laufrad, in den

Schaufelig sowie in der Ummantelung der

Welle und des Ständers in bekannter Welse

hii;iIluftl;anäle angebracht, so können diese

unter Zwischenschalttuia von durch die Tem-

peraturinAcorrichtung beeinflußten Um-

schaltorganen an die Leitung für die

An wärnieIuft angeschlossen und von dieser

Leitung abgeschaltet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungs-

beispiel der Gesamtanordnung einer derartigen

Anlage wiedergegeben.

Die Hochdruckturbine i ist. zumindest so-

tveit sie mit heißen Trc-ilsgasen in Berührung

kommt. ganz oder teilweise aus keramischen

Stoffen aufgebaut. Dieser Teil ist mit i11 an-

gedeutet, während il' die Ummantelung der

Turhin; angibt. Die Turbine i treibt als

Nutzleistungsturbine den Stromerzeuger 2.

3 ist die nachgeschaltete -Niederdrucl;ttiri),in:,

die den Verdichter .l antreibt. ; ist der

Wärmeatistauscher, 6 die Brennkammer. ; ein

Regelventil zur Hochleistungsturbine. S das

Regelventil, über das die Abgase der Nutzleistungsturhine i bei 9 der -Niederdruck-

zugeführt turbine 3 werden. Bei io ent- I

w.:ichen die Abgase ins Freie. ii ist ein

Gebläse. das über eine Auflieizvorrichtung 12

und über ein Regelventil 13 bzw. 14 Anwärm-

luft der Turbine i zuführt.

Bevor die Turbine i in Betrieb gesetzt wird. E

werden die Ventile; und 8 geschlossen. 13

und i.; g:öffnet, die Anwärmcorrichtung 12

und das Gebläse i i eingeschaltet. Das Ventil

i` einer Uingeiiungsl°itung 1511 zur Anwärm- j

corrichtung ist dabei ebenfalls geschlossen.

Die Anwärmluft wird über das Ventil 13 dem

Innern der Turbine zugeführt und über das j

Ventil 20 ins Freie ali-eführt. Die Anwärm- !,

Itift für d:n Zwischenraum zwischen dem j

Turbineninnern und der Turbinenummatite-

hing wird über das Ventil i.F zugeführt und

Tiber ein Ventil 1; ebenfalls ins Freie abge-

Lassen. i8 und i9 sind Thermometer, z.13.

1 eingebaute Thermoelemente zur Überwachung

j der Anwärmtemperatur. Diese Thermo-

j elemetite bzw. Temperaturmeßeinrichtungen

können z. B. an verschiedenen Stellen des

keramischen Werkstones eingebaut sein. Sie

dienen dazu, über Regelvorrichtungen die

Steuerung der Turbine so zu beeinflussen, daß

ihre Inbetriebsetzung erst dann erfolgen kann.

wetni die Anwärmtetnperatur von 3oo° C er-

reicht ist. Die Umstellung der gesamten

Steuerung von Anwärmen auf Inbetrieb-

setzen kann selbsttätig mit bekannten Mitteln

vor sich gehen. Mit der Tiber das Ventil i _q

führenden Umgehungsleitung i #5" soll ange-

deutet werden. daß die -'#',triiniungskanäle für

das Anwärmen der Turbinenummantelung

auch dazu dienen können. bei Betrieb der

Turbine Iiühllttft aufzunehmen. Das Ventil

i.I ist dann geschlossen. und die Anheizcor-

riehtung 12 ist außer Betrieb.

Während der Anwärmzeit können die Ver-

dichterturbine 3 und der Verdichter d. ange-

lassen und hochgefahren werden. Hierzu dient

<las Ventil 16. wobei die Turbine 3 als nor-

male Hochdruckturbine betrieben wird. Die

Ventile; und 8 sind dabei. wie oben ange-

geben. geschlossen. Durch eine besondere

Tennperaturiiberwachungsvorrichtung wird

dafür Sorge getragen. daß die Turbine 3 mit

keiner zu hohen Temperatur beaufschlagt

wird. -Man kann dies einmal dadurch er-

reichen, daß die eingespritzte Brennstoff-

menge bei 6 entsprechend geregelt wird.

ferner dadurch. daß man verdichtete Luft

unmittelbar in die Treibgasleitung der Tur-

bine 9 überleitet, wie durch Leitung und Ven-

til -21 angedeutet ist. Ist die Turbine i

genügend angewärmt und die Verdichter-

turbine 3 voll in Betrieb. so kann das

Inbetriebsetzen der Turbine i erfolgen. Dabei

können die Ventile 2o. 13 und 1.:I, nach Aus-

lösen durch die Temperaturmeßcorrichtung

von Hand geschlossen. ebenso das Ventil 16,

während die Ventile; und 8 voll Hand ge-

öffnet werden können. Dieser Vorgang kann

selbsttätig erfolgen. ebenfalls ausgelöst durch

die oben angedeuteten 11eßüberwacliungs-

einrichtungen.

Die beschriebene Anordnung gibt natur-

gemäß nur ein Beispiel einer erfindungs-

gemäßen Anlage wieder. Es können auch

mehrere Turbinen mit keramischen Aufbau-

stoffen vorhanden rein. Auch kann es so sein,

daß bei Anlagen, die rasch -Nutzleistung ab-

geben müssen, zunächst die Turbinen aus rein

metallischen Baustoffen in Betrieb gesetzt

werden und erst nach einiger Zeit, wenn die

Turbinen mit keramischen Baustoffen ge-

nügend angewärmt sind. diese mit zum

Antrieb der Arbeitsmaschinen angekoppelt

werden. Erwähnt sei noch, daß das Anwärmen der Turbinen mit keramischen Aufbaustoffen auch durch eingebaute elektrische Widerstand.sdrähte erfolgen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Anwärmen von Gasturbinen, bei denen Läufer und Gehäuse aus keramischem Werkstoff bestehen oder mit keramischem Werkstoff ausgekleidet sind, durch in das Innere der Gasturbine eingeleitete Heizgase, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Temperaturmeßvorrichtungen vorgesehen sind, welche die Steuerungsteile der Gasturbine bz.1v. die Umschaltorgane für die Heizgasführung so beeinflussen, daß die Gasturbine erst nach Anwärmen ihrer Innenteile auf etwa 5oo° C unter Ausschaltung der Anwärmung selbsttätig oder auch von Hand in Betrieb gesetzt werden kann.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet; daß die Temperaturmeßvorrichtungen in Kanälen liegen, die zwischen der aus keramischem Werkstoff bestehenden Auskleidung des Turbinengehäuses und dem äußeren Metallmantel des Turbinengehäuses für den Durchtritt der Heizgase vorgesehen sind.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 2 mit Kühlluftkanälen im Laufrad der Gasturbine, in den Schaufeln sowie in .der Ummantelung der Welle und des Ständers, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftkanäle unter Zwischenschaltung von durch die Temperaturmeßvorrichtung beeinflußten Umschaltorganen an die Leitung für die Anwärmeluft angeschlossen und von dieser Leitung abgeschaltet werden können. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 570366, 598o40, 681576; österreichische Patentschrift Nr. 33250.