DE815426C

DE815426C - Verfahren zur Regelung einer Gasturbinenanlage und Einrichtung zur Ausuebung des Verfahrens

Info

Publication number: DE815426C
Application number: DES3864A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1949-06-08
Filing date: 1950-05-16
Publication date: 1951-10-01

Description

Verfahren zur Regelung einer Gasturbinenanlage und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens

1)ie 1?rtindung ltezieltt sich auf ein `'erfahren zur

I>rnchrcgelung für <las Arbeitsmittel einer Gas-

mit mindestens zwei voneinander

unal>lt:ingigen, im @tröntttngsweg des Arbeitsmittels

hintercittandergesch;ilteten Verdichtern und auf eine

IZe(,elvorrichtuttg zur Ausführung des Verfahrens.

Hei solchen Anlagen müssen die Drehzahlen der

beiden Verdichtergruplxn für sich geregelt werden,

was durch entsprechende Regeleingriffe, zum Bei-

an den Antrieltstnaschinen dieser Verdichter,

ztt gesc lteltett hat. Mit IZi.icksicht auf die nicht immer

im voraus berechenbaren Charakteristiken der Vu#r-

dichter und auch im Hinblick auf zufällige äußere

1:inHÜ:@e, wie :\ttl.ieltlttfttelnl)c@ratttr usw., ist schon

y@ rsuc ltt @.@ @» -den, nic ltt die I)relizaliletl der V erdich-

tet- @tll@-:t als l@e,I

clittil>ulsc zn verwenden, sondern

die von ihnen erzeugten Förderdrucke, die in direkter Abhängigkeit mit den Drehzahlen zusammenhängen. Es liegt daher nahe, die Regelung so auszubilden, daß der Leistungswahlhebel durch seine Stellung unmittelbar die Sollwerte der Enddrücke nach den beiden Verdichtergruppen festlegt. Diese bekannte Ausführung weist folgenden Nachteil auf: Bei Gasturbinenanlagen, die zwecks Erzielung eines guten thermischen Wirkungsgrades mit verhältnismäßig großen Wärmeaustauschapparaten versehen sind, besitzt das zwischen der Hochdruckverdichtergruppe und der oder den nachfolgenden Turbinen eingeschaltete System ein großes Volutnen. Eine Drehzahlsteigerungder Hochdruckverdichtergruppe bewirkt deshallt nur ein langsatnes Ansteigen des Drucks in dieseln System, cla beträchtliche JZauminhalte mit Druckluft aufgefüllt werden müssen. Die Folge davon ist, daß die Hochdruckgruppe bedeutend langsamer als die Niederdruckgruppe auf Laständerungen reagiert, da hinter der Niederdruckgruppe nyr verhältnismäßig kleine Druckräume aufgefüllt werden müssen. Diese unterschiedliche Reaktion beim Übergang von einer kleinen zu einer größeren Leistung ist mit Schwierigkeiten im Betrieb verbunden. Es könnte sogar der ungünstige Fall eintreten, daß bei einem verhältnismäßig raschen Absinken des Arbeitsmitteldrucks hinter der Niederdruckgruppe der Druck nach der Hochdruckgruppe nur langsam abnimmt. Dabei kann das Druckverhältnis der Hochdruckgruppe für kurze Zeit einen solchen Wert annehmen, daß deren Puml>grenze überschritten wird und unter Umständen sogar ein Rückströmen des Arbeitsmittels durch die Hochdruckgruppe hindurch stattfindet.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nachteile auszuschalten. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelvorrichtung zur Einstellung des Förderdrucks eines ersten Verdichters durch den Förderdruck eines der beiden Verdichter und eine Regelvorrichtung für die Einstellung des Förderdrucks des anderen Verdichters durch das Verhältnis der Förderdrücke der beiden Verdichter eingestellt wird.
Die Regelvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens kann zwei Fühler für den Förderdruck je eines Verdichters und je eine Regelvorrichtung für die Einstellung des Förderdrucks der beiden Verdichter besitzen, welche von den Fühlern so beeinflußt werden, daß die Regelvorrichtung eines Verdichters in Abhängigkeit vom Förderdruck eines der beiden Verdichter und die andere Regelvorrichtung in Abhängigkeit vom Verhältnis der Förderdrücke beeinflußt wird.
Mit Hilfe einer weiteren Regelvorrichtung kann vorübergehend das Verhältnis der beiden Förderdrücke nach Maßgabe der Größe der Beeinflussung der ersten beiden Regelvorrichtungen gegenüber dem Gleichgewichtszustand des Betriebes verändert werden. Mit deren Hilfe kann vorübergehend der von der Regelvorrichtung für das Druckverhältnis einzustellende Sollwert während einer Verstellung der Regelvorrichtung nach Maßgabe deren Größe verändert werden. Bei einer Gasturbinenanlage, bei welcher die Verdichter durch je eine Turbine angetrieben sind, können die Förderdrücke nach Maßgabe eines der Förderdrücke oder deren Verhältnis z. B. mittels eines Durchflußregelorgans in der Umgehungsleitung mindestens einer Turbine eingestellt werden.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf der Zeichnung in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt; in zwei weiteren Fig.4 und 5 ist an Hand zweier Diagramme die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung veranschaulicht.
Der Verdichter i (Fig. i) verdichtet das ihm aus der Leitung 2 zugeströmte Arbeitsmittel. Dieses gelangt anschließend unter Zwischenkühlung im Kühler 3 in den Hochdruckverdichter 4, wo es auf den Enddruck verdichtet wird. Ein Teil dieses Arbeitsmittels strömt durch die Leitung 5 in einen Wärmeaustauscher 6 und der andere Teil durch die Leitung 7 in einen Wärmeaustauscher B. Ein Teil des im Wärmeaustauscher 6 vorgewärmten Arbeitsmittels strömt durch die Leitung 9 in den das Rohrsystem io des Gaserhitzers i i umgebenden Raum und der andere Teil durch die Leitung 12 in den Brennraum 13 des Gaserhitzers i i. Die aus der Leitung 9 zugeströmte und im Rohrsystem io erhitzte Teilmenge des Arbeitsmittels strömt durch die Leitung 14 in die Turbine 15 und gelangt nach erfolgter Entspannung durch die Leitung 16 in das Rohrsystem 17 des Wärmeaustauschers 6. Hier wird ein Teil der im entspannten Arbeitsmittel noch enthaltenen Wärme an das durch die Leitung 5 aus dem Verdichter 4 kommende Arbeitsmittel abgegeben. Anschließend strömt das entspannte Arbeitsmittel durch die Leitung 18 in einen Kühler i9, um in gekühltem Zustand durch die Leitung 2 dem Verdichter i wieder zuzuströmen und den Kreislauf von neuem zu beginnen.
Der durch die Leittn>> 7 dem beschriebenen Kreislauf entnommene Teil des Arbeitsmittels gelangt durch den das Rohrsystem 31 des Wärmeaustauschers 8 umgebenden Raum und die Leitung 20 in den Brennraum 13 des Gaserhitzers i i. In diesen Brennraum wird auch die dein Kreislauf durch die Leitung 12 entnommene und durch das Regelorgan 21 einstellbare Teilmenge des :'#rheitsmittels geleitet. Ein Teil des dem Brennraum durch die Leitungen 12 und 20 zugeführten Arbeitsmittels dient zur Verbrennung des durch die Düse 22 zerstäubten Brennstoffes. Das heiße Gemisch aus Kreislaufarbeitsmittel und Verbrennungsgasen strömt hierauf durch das Rohrsystem io des Gaserhitzers i i und gibt dabei einen Teil seiner Wärme an das durch die Leitung 9 dem Rohrsystem io zugeführte Kreislaufarbeitsinittel ab. Anschließend strömt es durch die Leitung 23 in die Ladeturbine 24 und nach erfolgter Entspannung auf einen Zwischendruck durch die Leitung 25 in den Zw-ischengaserhitzer 26. Das wieder erhitzte Gemisch wird durch die Leitung 27 in die Nutzleistungsturbine 28 geleitet, in der es unter Abgabe von Nutzleistung an die Propellerwelle 29 auf Atmosphärendruck entspannt wird. Die Abgase gelangen durch die Leitung 30 in das Rohrsystem 31 des Wärtneaustauschers 8, wo ihnen ein restlicher Teil an Wärme zur Vorwärmung der dem Kreislauf durch die Leitung 7 entnommenen Teilmenge des Arbeitsmittels entzogen wird, um anschließend durch die Leitung 32 die Anlage zu verlassen.
Als Ersatz für das dem Kreislauf durch die Leitung 7 entnommene Arbeitsmittel wird durch den Verdichter 33 aus der Atmosphäre Luft angesaugt und in verdichtetem Zustand durch die Leitung 34 dem Kreislauf zugeführt.

Zur Einstellung der durch die Nutzleistungsturbine 28 strömenden Arbeitsmittelmenge ist diese mit einer die ersten Stufen umgehenden Umführungsleitung 35 ausgerüstet, welche ein Durchflußregelorgan 36 aufweist. Der Servomotor 37 die-

ses Regelorgans wird mittels der Impulsleitung 38

und durch die Regelvorrichtung 11 (Fig.2) betätigt,

die im Regelkasten 39 (Fig. i) untergebracht ist.

ZurFinstellung der durch dieKreislaufturliine 15

strömenden :\rbeitsmittelmenge ist diese ebenfalls

mit einer' die ersten Stufen umgehenden Um-

fiihrungsleitung 4o ausgerüstet, welche ein Durch-

fltifiregelOrg;tn 4 1 aufweist, dessen Servomotor 42

mit der Impulsleitung 43 durch die Regelvorrich-

tung I betätigt werden kann, welche ebenfalls im

Regelkastell 39 untergebracht ist.

Die Beeinflussung der Regelvorrichtung erfolgt

ciliesteils durch den mittels der Leitung 44 über-

tragcncn Mörderdruck des Hochdruckkreislattfver-

dichters 4 in der :\ustrittsleitung 5, andernteils

durch den mittels der Leitung45 übertragenen För-

derdruck in der :\tistrittsleitung 34 des Ladever-

dichters 33. Mit Hilfe des Hebels 46 kann der Soll-

wert für die von dieser Regelvorrichtung beeinflußte

N'utzlcistung von f-land eingestellt werden.

Mine \-ergrölierung des Durchflußduerschnitts in

der L'nifiiliruiir;sleittnig35 derNutzleistungsturbine

28 mittels des durch die Regelvorrichtung 1I ein-

gestellten Purchflußregelorgans 36 bewirkt ein Ab-

sinken des Drucks des :\rheitsmittels im Strömungs-

weg hinter der 1,adeturliille 24. Infolge des damit er-

liöliteti Druckgefälles gibt diese eine größere Lei-

stung ab und bringt deti Ladeverdichter 33 auf eine

höhere Drehzahl, so claß der Druck in der ganzen

:\nlage ansteigt. l'tngckehrt bewirkt eine Verminde-

rtnig dcsDurchflußcltierschnittes in derUmführungs-

leittillg 35 der \utzleistungsturbine 28 eine vermin-

derte Leistungsabgabe vier Ladeturbine 24, so daß

die Drehzahl des Ladeverdichters 33 absinkt und der

Druck in der ganzen _\nlage fällt.

Die I',eeiliflussung der Regelvorrichtung I erfolgt

durch den niittc#ls der Leitung 44 übertragenen

Förilerdrtick des Hochdruckkreislaufverdichters.4

in der :ltistrittsleittitig 5.

1',<#i einer \crgr<il.ierung des Durchflußquerschnit-

tes in der L'infiihrungsleitung 4o der Kreislauf-

turbine i 5 mittels des durch die Regelvorrichtung I

eingestellten Durchflußregelorgans 41 vergrößert

sich die Schluckfähigkeit dieser Turbine. Dadurch

stelzt der Kreislatifverdichtergruppe eine vermehrte

Arbeitsmittelmenge zur Verfügung, so daß eine

größere Leistungsabgabe resultiert. Hierbei steigt

die Drehzahl der Verdichterttirbine; damit findet

ebenfalls eine Steigerung des Druckes im Kreislauf

statt. L'ingekelirt bewirkt eine Verminderung des

Durchfluliquerschnittes iit der Umführungsleitung

40 eine verkleinerte Leistungsabgabe der Kreislauf-

turbiKreislauf-

turbine i5.Damitsinkt die Drehzahl der Verdich-

tergruppe, und der Druck im Kreislauf fällt ab.

Der Regelkasten 39 und die in ihm untergebrach-

ten Regelvorrichtungen I und 1I mit den angeschlos-

senen Regelorganen 36 und 41 der Fig. i ist in Fig. 2

schematisch dargestellt.

Die Regelvorrichtung I wird durch die an die

Druckleitung 44 angeschlossene Druckfühlerdose

47, die Regelvorrichtung I1 einerseits durch die an

die Leitung 45 angeschlossene Druckfühlerdose 48

und andererseits durch die ebenfalls an die Leitung

44 angeschlossene Druckfiihlerdose 49 beeinflußt. Diese Druckdosen sind an ihrem unteren Ende mit den Steuerschiebern 5o, 51 bzw. 52 verbunden. Je nach der durch die Federwirkung der Druckfühlerdosen auf die Steuerschieber ausgeübten Kraft stellt sich damit in bekannter Weise unter den Steuerschiebern 50 und 52 ein Druck des Druckmittels, z. B. Drucköl, ein, der dem Förderdruck in der Austrittsleitung des Verdichters 4 direkt proportional ist. Auf die gleiche Weise stellt sich unter dem Steuerschieber bi ein Druck ein, der dem in der Austrittsleitung des Ladeverdichters 33 herrschenden Förderdruck direkt proportional ist. Nun wirkt der Druck unter dem Schieber 5o unmittelbar über die Leitung 53 auf die Unterseite des Kolbens 54 ein, während die Drücke unter den Schiebern 51 und 52 über die Leitungen 55 bzw. 56 unter die Kolben 57 bzw. 58 geleitet werden. Die Beeinflussung der Lage des Drehpunktes des Hebels 6o durch die später beschriebene Regelvorrichtung 111, welche ebenfalls im Regelkasten 39 untergebracht ist und mittels des Kolbens 54 durch Betätigung des Leistungswahlhebels 46 gesteuert wird, soll vorerst außer acht gelassen werden.

Die Kolben 57 und 58 der Regelvorrichtung II sind mit den Enden des im Drehpunkt 59 gelagerten Hebels 6o mechanisch verbunden und werden unter dem Einfluß der Feder 61 in ihrer Mittellage gehalten. Der Kopien 54 der Regelvorrichtung I seinerseits wird unter dem Einfluß der Rückstellfedern 62 und 63 in seiner :Mittellage gehalten. Für die Stellung des Kolbens 54 ist also unmittelbar der in der Druckfühlerdose 47 herrschende Druck maßgebend, während die Stellungen der Kolben 57 und 58 gemäß dem Hebelgesetz vom Verhältnis der beiden Drücke in den Druckfiihlerdosen 48 und 49 abhängen.
Durch Bewegung des Leistungswahlhebels 46 des Regelkastens 39 zwischen den Randstellungen minus und plus wird die Stange 64 mit den Kurvenscheiben 65 und 66 von Leerlaufleistung bis zur höchsten Überlast verstellt.
Die Kurvenbahnen 65 bzw. 66 legen die Stellungen der beiden gegen sie gedrückten Rollenstößel 67 bzw. 68 fest. Diese tragen an ihrem unteren Ende die Federn 69 bzw. 70, welche ihrerseits mit der. Steuerschiebern 71 bzw. 72 verbunden sind. Der Stellung der Kurvenscheiben 65 und 66 entsprechend werden die Federn 69 und 70 mehr oder weniger stark zusammengedrückt und durch die Steuerkolben 71 bzw. 72 in der Leitung 73 bzw. dem Zylinder 74 den Federspannungen entsprechende Drücke des den Steuerschiebern durch die Leitung 75 zugeführten bzw. durch die Leitung 76 abgeführten Druckmittels, z. B. Drucköl, eingestellt.
Der Druck in der Leitung 73 unterhalb des Steuerschiebers 71 wird auf die Oberseite des Kolbens 54 der Regelvorrichtung I geleitet. Andererseits steht der Kolben 54 mit der den Schieber 77 und den Servomotorkolben 78 aufweisenden Regelvorrichtung in Verbindung, die zur Vermeidung von Überregelung und damit zusammenhängender Pendelengen finit einer nachgiebigen Rückführung aus- ::. i i istc@t ist. Der Kolben 78 verschiebt während des 1Zegel\ Tu-ganges über den starr finit ihm verbundenen `: hl@l)1)zvlinder 8o und den Kolben 79 auch den 1lebel Si, der mit seinem einen Ende durch das Gest:ill@e 82 finit dem Kolben 54 verbunden ist. Unter dein, 1?intluß der Feder 83 wird der Schieber 77, der ebenfalls finit dein liebe] 81 verbunden ist, gegen seine mittlere Stellung zurückgeführt, in welcher t\-:ilei- dein unter noch dem über dem Kolben 78 liegeii(lrnZvlinderraumDruckmittel aus derLeitung S.4 zuflicGen kann. Die Spannung der Feder 83 verschiel)t den Kolben 79 gegenüber dem Schleppzylin-(Ier So unter Verdrängung der Flüssigkeit im Zylinderrauin auf der einen Seite desKolbens 79 über das l)rossclorgan 84 in den gegenüberliegenden Zylinderrauin. Eitee solche Regelvorrichtung mit nach-Rückführung kann nur in ihrer neutralen I_a-e zur Rulie kommen. Dieser Fall tritt ein, wenn der l )ruck des Druckmittels den gleichen Wert hat über und unter dem Kolben 54. Der Druck über dem I@oll)en 54 wird jedoch vorgeschrieben durch die Stellung der mit dem Leistungswahlliebel.46 verbundenen Kurvenscheibe 65.
Die IZegel\-orriclitting I beeinflußt also den mit dein Servomotorkolben 78 über die Feder 85 verbundenen Steuerschieber 86 so lange, bis der der Federspannung der Feder 85 entsprechende Druck des (lein Schieber durch die Leitung 87 zugefübrten bzw. durch die Leitung 88 abgeführten Druckmittels iit der Iliil)tllsleittlilg 43 das Durchflußregelorgan 41 mittels des Servomotorkolbens42 so eingestellt hat, datl der Druck unter dem Kolben 54 und damit der I )rticl< des Arbeitsmittels in der Austrittsleitung des Kreislaufverdichters 4 wieder genau auf den ursprünglichen Sollwert zurückgeführt ist.
In entsprechender «'eise arbeitet die durch die 1 iv\\-e';'ting des Hebels 6o beeinflußte Regelvorrichniiig 11, die den Schieber 89 und den Servomotork:@llmn 9o aufweist und wiederum mit einer nachgiel)igen Rückführung ausgerüstet ist. Dabei soll zinn besseren Verständnis der Arbeitsweise dieses Teils vier Regelvorrichtung vorerst ihre Beeinlitissung durch die Regelvorrichtung 111 über den l11o1ben 54 durch Betätigung des Hebels 46 außer acht gelassen werden, so daß der Drehpunkt 59 des 1 lehels (i0 fest angenommen werden kann. Der Kolben oo verschiebt während des Regelvorgangs über den starr mit ihm verbundenen Schleppzylinder 92 und den Kolbengi auch den Hebel 93, der an seinem linken Ende durch die Stange 94 mit dem rechten Ende des Ilebels 6o verbunden ist. Unter dem Eintltil.l der Feder 95 wird der ebenfalls mit dem Hebel 93 verbundene Schieber89 gegen seine mittlere Stellung zurückgeführt, so daß die Druckmittelzufuhr aus der Leitung 96 auf die Oberseite sowie auf die l"titerscite des Kolbens 9o unterbrochen ist. Die Spannung der Feder 95 verschiebt den Schleppz\-liiicler 92 gegenüber dem Kolben 9i unter Ver-<Ii-:iiigtitig der Flüssigkeit im Zylinderraum auf der Villen Seite des Kolbens 9i über das Drosselorgan t)7 in (lern gegenüberliegenden Zylinderraum. Auch diese \"orrichtung kommt offenbar nur dann zur 1Zulte. \venn der Schieber 89 sich in seiner neutralen Lage befindet und die Feder 95 entsl)aiiit ist. Die#zer Fall tritt aber nur ein, wenn der Hebel 6o ebenfalls seine Mittellage einnimmt und die Feder 61 entspannt ist. Damit dies ;aber ein möglicher Gleichgewichtszustand ist, müssen die Kräfte an den Kolben 57 und 58 in einem ganz bestimmten Verbältnis zueinander stehen, (l. h. es inuß ein ganz bestimmtes Verhältnis des Drucks des Kreislatifarbeitsmittels in der Austrittsleitung 5 des Verdichters 4 und des Drucks der Ersatzluft in der Austrittsleitung 34 aus dem Verdichter 33 eingehalten sein. Wenn nichts weiter vorgesehen wäre, würde die Regelvorrichtung den mit dem Servomotorkolben 9o Tiber die Feder98 verbundenen Steuerschieber99 solange beeinflussen, bis der der Federspannung der Feder 98 entsprechende Druck des dein Steuerschieber durch die Leitungen 87 bzw. 88 zti- 1)zw. abgeführten Druckmittels in der Impulsleitung 38 das Durchflußregelorgan 36 mittels des Servomotorkoll>ens 37 so einstellt, daß dieses Druckverhältnis auf einen konstanten Wert einreguliert wird. Diese mögliche Art der Regelung ist ein Spezialfall der vorliegenden Erfindung, wie der folgende Abschnitt zeigt.
Am Kolben 57 ist ein Kolbenstößel ioo befestigt, der im Zylinder 74 unterhalt) des Steuerschiebers 72 verschiebbar gelagert ist. Der über diesem Kolbenstößel liegende Zylinderrahm ist mit Druckmittel angefüllt, dessen Druck durch die Stellung des mit dem Steuerschieber 72 über die Feder 70 verbundenen Rollenstößels eindeutig festgelegt ist. Der Kolben 57, der auf seiner Unterseite von dem mittels des Steuerschiehers 51 durch die Druckfühlerdose 48 eingestellten Druck des Druckmittels beaufschlagt wird, kann also mittels des Kolbenstößels ioo durch eine zusätzliche Kraft beeinflußt werden, welche durch die Stellung des Leisttuigs,N-alilhel)els 46 festgelegt wird. Dabei ist die Kurvenscheibe 66 so ausgebildet, daß bei der Bewegung des Leistungswahlhebels 46 im Sinn einer Leistungssteigerung diese zusätzliche Kraft abnimmt und umgekehrt bei einer Bewegung im Sinne einer Leistungsverminderung sich vergrößert.
Schließlich soll noch die in cier bisherigen Beschreibung außer acht gelassene Beeinflussung der Regelvorrichtung 1I durch die Regelvorrichtung III erläutert werden.

DieZage des Drehpunktes 59 des Hebels 6o wird festgelegt durch den aus dein Kolben Toi, Schieher 102, Hebel 103 und Feder 104 bestehenden Servoinotor der Regelvorrichtung 111. Im Beharrungszustand ist die Feder io.4 entspannt und der Hebel 103 in seiner Mittellage. Dieser ist an seinem als Kulisse io5 ausgebildeten linken Ende durch eine Stange 1o6 mit dem rechten Ende des Hel)els 81 und zugleich mit der Stange 82 mit dem Kolben 54 verbunden. Jede Bewegung des mit dein Hetelgi durch die Stange 82 verbundenen Kolbens 54 bewirkt also auch eine Verschiebung des Hegels 103. welche durch die Stange 1o6' auch auf den Schieber io2 übertragen wird. Dieser steuert den Druckmittelzufluß aus der Leitung 84 auf den über bzw. unter denn Servomotorkolbeniol gclcgenen@vlinderraum, wodurch der Kolben gesenkt bzw. gchoben wird. Die

Verschiehtingen des Kolbens tot werden über die

an ihm befestigte Stange 107 auf den in einem festen

I'itikt gelagerten Winkelhebel tob übertragen, wo-

ltci sich iler a1, laltien am \\-inl:ellteltel befestigte

I)i-eliltttiikt 5c) (les 1It'liel, Oo innerhalb des krCis-

fitri@ien Schlitzes too verschieben kann. Diese

I)relil>nnktsverlagerung des Hel)els6o bei starker

I.ast:inrlenln;l; katl1l infolge `'erschieltens des Lei-

#tnitg,wallllte@tcls -1h o(lei- 1)t-tickscli@i-atikitigen in

(ler I trtlckiüllli'rclose 47 (las für die Gleichg:wichts-

la-e des I Iebels 6o iiettwetidige I)ruckvet-h:iltnis in

(1:#t11 Siwie @tc'eitlflissetl, dall bei starker Laststeige-

rtin(l;ts @oll(lruckverlt:iltnis des I)rticks in der

\ustrittslcitung 5 des Ki-eislatifverclicliters 4 zum

llt-tlcl: (ler I?rsatzluft hinter dem \'er(licliter 33 vor_

ül;cr@ellen(I vermindert wird. Umgekehrt bewirkt

eiirr' starke 1?iitlasttiig der Casturb» nenanlage eine

v(trülter:;c'll('n(le \-crgriil.leritt;; (fieses I)ruckverhält-

nisscs.

I tir durch den der (lidlter i r t (Fig. 3) aus der

.\tm((sltlt:irc angesaugte Luft gelangt durch die

Leitttiig t 1 2 tintc#1- Zwiscli<'tikülllung im Kühler 113

in (1l'11 \#et"lllilltt'1- t t.4. I)ic auf derb 11a?Clilaldruck

ver(liclrtetc 1.tift strömt anschließend durch die Lei-

tt!ilg 1 u in sl<'tt das 1Zohrsvstem 116 des \\'ä rme-

auStattschers 117 umgeltenden Raum. Die im Wärine-

au@tau@cher vorgetviiriite Luft gelangt durch die

Leitung I18 in den 17i-enttt-atlin des Gaserhitzers zig,

wo ein "heil zur Verbtrennung des dein Gaserhitzer

(Ittt-rh die Leitt1tzg 120 zugeführten und durch die

Düse 121 zerstiitil)ten Brennstoffes dient. Das heiße

("cmiscli an:, Luft ttitd Verbrennungsgasen strömt

itacli Verlassen des Gaserhitzers ttg einesteils durch

die Lcittillg 122 in die \utzleistungsturhine 123, wo

es tilltcr 1@_ntsl@annung auf eitlen @wisch enslruck Ar-

1>eitslei@tun all deli Mit (ler Turbine 123 gekoppel-

ten \utzle:,tnng,vtipf:iti-vi- 124ab-ibt.Andernteils

wird eine @heilmenge tltirch clie Leitung 125 in die

Tu rhiiic 126 geleitet, welche den mit dieser ge-

knppelteii Verdichter 114 antreibt. Nach erfolgter

1?@ltan,icm vereinigen sich die in den beiden Tur-

hinUn @iitspamiten Teilmengen und strömen gemein-

#;1111 (IttrCh die 1.e;-,111111 127 in eine weitere Turbine

i 2S, welk lte den mit ilir gekuppelten Verslichter i i r

atiti-cil(t. Nach erfolgter Entspannung auf den

\tnutsl>llürendrucl: wird (las Arbeitsmittel durch

Glas IZCilir@_vstetn i t6 (les W:irnieattstauschers t 17 ge-

Icitet. cv(t ;hin ein restlicher Teil seiner Wärine zur

Vortv;ii-niutig des (lein Gaserhitzer iig durch die

Leiten- t t 8 zu-eführten Arbeitsmittels dient. An-

schlicl.icn(1 stri>int es durch (len Stutzen 12(g alts der

:\nlage.

Zttr 1?instellung der durch die Turbine 126

striintcnden Arheitslilittelntellge ist Bliese finit eitlem

I)urcilflul.iregclorgan 130 ausgerüstet, welches die

aus dei- Turbilw altströmende Arbeitsmittelteil-

inellgc i-cgelt und das (furch die Regelvorrichtung I

gesteuert wird, welche über die Impulsleitung 136

mittels (1e, Servomotors 137 die Stellung des Durch-

130 l)eeitifltis:en kann. Ztlr Finstel-

iung (ler.\rlteitsmitteltcilmengeu fiirdieTtirltiner28

ist cliesc mit einUr die s'rsteti StttfetitinigeliendenL-il-

führ nil#leittttl 1 ;= ausgerüstet, welche ein 1)urch-

flußregelorgan 133 aufwe#st. Der Servomotor 134

! dieses Regelorgans wird mittels der Impulsleitung

13.5 durch die Regelvorrichtung 1I betätigt.

Die Steuerung der Regelvorrichtung 11 erfolgt

also einesteils durch c.eu mittels der Leitung 138

übertragenden Uruck des Arbeitsmittels in der Aus-

j trittsleit1ltlg 122 des Gaserllitzei-s t ig, andernteils

durch den mittels der- Leitung 139 übertragenen

Druck des Arbeitsrnittels in der Austrittsleitung 112

des Ladever(lichters 1 t i. Mit Hilfe des Leisten gs-

tvalilliel)e]s 46 kann der Sollwert für die von der

IZegelvoi-i-iclttttig einzttlialtende Ntttzleistttii(r voll

Hand ein-estellt werden.

Eine Verminderung des f)urclifltlß(Itiersclinittes

in der Austrittsleitung 131 der Verdichtcrantriebs-

turb» ne 126 mittels des Durchflußregelorgaris 130

bewirkt eine Verminderung des in der Turbine ver-

ar@reitetcn \\-ürtne@ef<illes. Hiermit sinkt.die An-

triel>sleistung der 'hurl:ine 126, so daß die 1>rehzalil

des Verdichters 11.1 abfällt und vier NIaxiinaldruck

der Anlage reduziert wird. Eine Vergrößerung des

I)urchflußcluerschnittes mittels des Durchflußregel-

o "gans 130 bewirkt umgekehrt ein Ansteigen des

:N1atimaldrucks.

1)ie Beeinflussung der Regelvorrichtung 1 erfolgt

durch den mittels der Leitung 138 übertragenen

Förderdruck des Gaserhitzers t tg des Arbeitsmittels

in der Austrittsleitung 122.

I Eine Vergröfierung des Durchflußduerschnitts in

der L-rifiiltrttllgsleitultg 132 der Verdichterantriehs-

turbitle 128 vergrößert die Schluckfähigkeit dieser

Turbine. Daltei wird vor dieser Turbine ein ver-

minderter Druck aufgestaut und damit ebenfalls die

Größe des zti verarbeitenden Wärmegefälles be-

eitltlußt.

Die 1Zegelvorriclittligeu 1 und TI entsprechen in

ilirein Aufbau und ihrer Arheits-,veise genalt den in

i Fig.=verauschaulichtenRt-gelvorrichtungen1und11.

Die eine Regelvorrichtung zur Einstellung des

Förderdrucks des ersten Verdichters wird wiederum

j durch den Förderdruck eines der beiden Verdichter

und die zweite Regelvorrichtung für die Einstellung

des Förderdrucks des zweiten Verdichters wird

durch das Verhältnis der Förderdrücke der beiden

Verslichter eingestellt. Das an Hand der Fig. r und 2

Gesagte gilt auch für die in der vorliegenden Figur

veranschaulichte Anlage; auf ihre nähere Beschrei-

b>ung soll deshalb verzichtet werden (die gleichen

Organe der in Fig. 2 und 3 dargestellten Regel-

; vorrichtungen I und 11 besitzen gleiche itUzugs-

zeichen). Nur ist in dem in Fig. 3 veranschaulichten

Ausführungsbeispiel auf die Regelvorrichtung 111

verzichtet worden, deren Ausführung ist aber keines-

wegs auf die in Fig. i und 2 dargestellte Gas-

turl>inenanlage beschränkt.

Die Arbeitsweise der 1>escliriel>enen Regelvorricll-

I tuligen 1, 11 und 111 der in Fig. i bis 3 veran@cha;t-

lichten Ausführungsbeispiele ist in Fig.4 und 5

dargestellt. Fig.4 zeigt in Funktion der Leistung

den Verlauf des Förderdrucks p, in der Austritts-

leitung des Ladeverdichters 33 und den Verlauf des

Fiir(ierdrucks p., des Kreisltiftverdichters für stati(t-

niii-e @letrieltsznstünde. 1)ie Regelvorrichtung stellt

den zu jeder Last gehörenden Sollwert des Drucks p= ein und beeinflußt zugleich das Druckverhältnis derart, daß dieses mit zunehmender Last vergrößert wird.

Fig. 5 zeigt den, zeitlichen Verlauf der Drücke p1 und p2 beim Übergang von kleiner zu großer Leistung. Der Druck der Ersatzluft PI steigt, wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, zunächst über den schließlich-en Sollwert und wird erst auf letzteren Wert eingeregelt, nachdem p2 schon den Sollwert erreicht hat. -Die Erfindung ist nicht auf die in den Fig. i bis 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere können die Regelvorrichtungen zur Ausführung des beschriebenen. Verfahrens andere, mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigte Organe aufweisen.
Auch ist es nach Gesagtem für einen Fachmann ohne weiteres möglich, dieses Regelverfahren und die Vorrichtung zu dessen Ausführung auf eine Gasturbinenanlage mit geschlossenem Kreisprozeß des Arbeitsmittels anzuwenden.

Claims

PATENTANSf PÜcHE: i. Verfahren zur Druckregelung für das Arbeitsmittel einer Gasturbinenanlage mit mindestens zwei mechanisch voneinander unabhängigen, im Strömungsweg des Arbeitsmittels hintereinandergeschalteten Verdichtern, dadurch gekennzeichnet, daß' eine Regelvorrichtung zur Einstellung des Förderdrucks eines ersten Verdichters durch den -Förderdruck eines der beiden Verdichter und eine Regelvorrichtung für die Einstellung des Förderdrucks des anderen Verdichters durch das Verhältnis der Förderdrücke der beiden Verdichter eingestellt wird.
2. Regelvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach dem Anspruch i, gekennzeichnet durch zwei Fühler für den Förderdruck je eines Verdichters und je eine Regelvorrichtung für die Einstellung des Förderdrucks der Verdichter, welche von den Fühlern so beeinflußt werden, daß die Regelvorrichtung eines Verdichters in Abhängigkeit vom Förderdruck eines der beiden Verdichter und die andere Regelvorrichtung in Abhängigkeit vom Verhältnis der Förderdrücke beeinflußt wird.
3. Regelvorrichtung nach dem Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine weitere Regelvorrichtung, mit deren Hilfe der von der Regelvorrichtung für dasDruckverhältniseinzustellendeSollwert vorübergehend während einer Verstellung der Regelvorrichtung nach Maßgabe deren Größe verändert werden kann.
4. Regelvorrichtung nach dem Anspruch 2 für eine Gasturbinenanlage, bei welcher die Verdichter durch je eine Turbine angetrieben sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Turbinen eine mit einem Durchflußregelorgan ausgerüstete Umgehungsleitung besitzt und dieses Regelorgan durch eine der Regelvorrichtungen nach Maßgabe eines der Förderdrücke oder deren Verhältnis eingestellt wird.